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【课程思政交大行动】
格物悟理求实至善——“大学物理实验”课程思政纪实

来源：交大新闻网日期：2021-12-01 11:06 浏览量：

“大学物理实验”是西安交大各专业学生入校后的第一门基础科学实验课程，每年面向全校约四千名本科生开课。教学团队一直秉承学校“起点高、基础厚、要求严、重实践”的办学传统，力求为学生上好每一堂物理实验课。近年来，团队全体老师以立德树人为初心、以第一课堂为载体，传承西迁精神、贯通科普思政，结合“大学物理实验”课程特色深挖并践行课程思政，逐渐形成了“以学生为中心、基础与创新并行、课内与课外结合、实体与虚仿互补、科普与思政贯通”的有情怀、有温度、有特色的教学体系。

以立德树人为初心

师者，传道授业解惑。传道为先，大学物理实验教学团队始终以立德树人为初心，以为党育人为国育才为使命，以培养德智体美劳全面发展的社会主义接班人为目标，在教学中坚持将思想政治教育与专业教育相结合、科学研究与教育教学相结合，积极探索提升物理实验课程教学思想高度的路径与方法。

物理实验课程是真切地体现“格物致理”的过程，物理学的发展和我国古代科技的发展充分证明了这一过程。所有诺贝尔物理学奖中实验获奖的项目，都是物理学家通过设计实验提出新的理论并进一步验证理论的过程，而理论获奖的项目几乎都需经过实验验证。教学团队秉持立德树人初心，善用物理实验教学过程中每一个机会，通过挖掘相关实验中的重要历史事件和重要人物的奋斗史，持续不断地培养学生对真理的探索精神，激励同学们的学习热情，帮助学生树立正确的人生观和价值观，发挥“大学物理实验”课程的思政育人功能。

以第一课堂为载体

第一课堂是课程思政的核心载体，也是学生感受课程特色的最大来源。教学团队以教学质量的提升为前提，深挖物理实验的思政元素，团队协作形成了一套系统、实用的实验思政案例，在实际教学中全面实施。

霍尔效应是大学物理实验的经典实验之一。作为一种磁电效应，霍尔效应是美国物理学家霍尔1879年攻读研究生期间在研究金属的导电机制时发现的，该效应发现时电子还未被发现，相关理论研究尚不完备。在讲授实验背景时，教学团队会以霍尔的事例鼓舞学生从青年时期就应该树立信心大胆探索，秉持牢固的唯物主义价值观，勇于探索新领域，发现新现象，孜孜不倦追求真理。

在霍尔效应的实验测量过程中，会存在一个极难通过改进实验仪器进行消除的不等位电势差，它的产生是由于测量霍尔电压的两个电极位置难以做到在一个理想的等势面上，因此当有电流通过时，即使不加磁场，也会产生附加的电压。在实验中，该电压的方向只与电流的方向有关，与磁场的方向无关，可以通过巧妙设计改变方向予以消除。在做实验时，教学团队引导同学们感受物理学理论与实验深度结合的无限魅力，让同学们看到原本理论直接测量无法破解的难题通过实验技术的巧妙设计迎刃而解，有效地激发了同学们实验实践的热情，培养同学们勇于、善于思考的精神和多途径、多策略解决问题的科学思维。

当今时代，用半导体材料制成的霍尔元器件在电子技术、测量技术、自动控制技术等许多科技领域都有成熟应用。半导体材料应用的巨大成就，使得霍尔效应进一步推广，也促使更多科学家深入研究，推动了凝聚态物理、自旋电子学理论的发展和一批新型材料的研发。霍尔效应的应用是科学技术推动社会发展的极佳典范之一，教学团队以此为例，引导同学们更加直观、切实的体会到“科学技术是第一生产力”，铭记“科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂”，激发学生科技报国的决心，促使学生为实现现代化强国和中华民族伟大复兴不懈努力。

截至目前与霍尔效应有关的研究已经获得三次诺贝尔物理学奖：德国物理学家克利青在硅场效应管中发现了量子霍尔效应，获得1985年诺贝尔物理学奖；美籍华裔物理学家崔琦等在二维电子系统中发现了分数霍尔效应，获得1998年诺贝尔物理学奖；2005年英国科学家安德烈等发现了石墨烯中的半整数量子霍尔效应，获得2010年诺贝尔物理学奖。2013年，我国物理学家薛其坤院士带领他的研究团队，在国际上首次实现了"量子反常霍尔效应"，引起世界物理学领域轰动，著名诺贝尔奖物理学家杨振宁激动不已，“这是从中国实验室里，第一次发表出了诺贝尔奖级的物理学论文！”教学团队通过介绍量子反常霍尔效应，引入薛其坤院士的奋斗史：他用了3次机会考上研究生，花了7年时间读博，拥有一个比院士还响亮的名号“7-11”教授，他早上7点扎进实验室，会一直干到晚上11点，而这样的习惯薛其坤坚持了20多年。薛其坤院士的事迹让同学们明白，每个人在成长路上的探索过程都不会是一帆风顺的，但我们一定不能缺少迎难而上的精神和坚持不懈的毅力，“克服困难的过程，就是追求极致、达到快乐的一种方式。”

虚实结合互补

教学团队多年来一直坚持学习交流、团队备课、集体研讨，将科技前沿融入课堂，拓宽学生视野，培养其创新意识，使得“大学物理实验”课程内容不断革新。尤其以张沛教授为代表，其主持的光学扳手虚拟仿真实验获批首批国家虚拟仿真实验教学一流课程，全面应用于大学物理实验课程的虚实互补教学中，拓展实验教学内容广度和深度，延伸实验教学时间和空间，提升实验教学质量和水平。

光镊技术诞生于1986年，2018年获得诺贝尔物理学奖。光的角动量与光镊俘获的粒子产生动量传递，可以实现对微粒的无接触操控，这种现象称为“光学扳手”。“光学扳手”结合了光学、现代技术、生物学等多个学科知识，属于交叉前沿科学技术。实体实验要观察到“光学扳手”现象，需要复杂的光路设计和稳定的实验环境。且整套实验装置的价格十分昂贵，不便于在实验室开设这一诺贝尔奖技术光学前沿实验项目。基于此，教学团队相关成员利用虚拟仿真技术，有效降低了实验成本和环境要求，提高了实验的稳定性和可重复性。在降低光路调节复杂度的同时，最大程度还原实验内容，让学生系统掌握光的角动量、光场调控、光镊技术以及光学扳手等知识点。现代信息技术的融入与应用，丰富了教学手段，提升了教学质量，让更多学生在大学物理实验的基础训练阶段就有机会接触到前沿技术实验，极大地培养了同学们的创新意识和科学兴趣，为今后持续的科学探索夯实基础，开拓眼界。

贯通科普思政

近三年，教学团队在西安交通大学物理实验教学多年良好积淀的基础上，集思广益、锐意进取，逐渐形成了以基础综合与创新为主线、科普与思政贯通的一体化实验课程教学体系。其课程思政特色鲜明、模式创新，在国内物理实验教学中已成为先锋代表。

习近平总书记指出：“科技创新和科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。”为了推动科学普及工作的开展，教学团队经过不懈努力，建成了西安交通大学科学探索中心，该中心是大学物理实验课程的开放实验室之一，成为学生进入科学实验殿堂的入门向导。目前科学探索中心一期的光学探索馆开放模块参观已成为大学物理实验最具特色的教学模式之一。该馆以物理学普及为主线，逐层递进涵盖光学科学的大部分实验内容与演示，让学生不仅能看到光学科学的发展历史，也能看到光学科技在现代社会各个领域中的广泛应用，切身感受科技发展与创新的力量。

思政教学室是“大学物理实验”课程又一思政育人平台载体。西安交大物理实验教学历史悠久，始于1906年的交通大学物理实验室，是我国高校最早创建的物理实验室，也是最早将物理实验课从西方引入中国高等学校的大学实验室之一。1928年交通大学创建物理系，1984年西安交大重建应用物理系，并设立工科、理科及近代物理实验室；1996年学校将上述几个独立运行的实验室统一管理，设立物理教学实验中心；2006年物理教学实验中心获批首批国家级实验教学示范中心。在历经百年的历史传承中，中心保留了大量极具历史价值的实验设备仪器，其中很多都是西迁而来，留有西迁精神的烙印。思政教学室以西迁历史仪器设备、教师自制仪器设备、学生创新仪器设计等为主体，提炼历史仪器设备中物理学史发展的线路，培养学生的科学探索精神；同时，引导学生从西迁实验仪器和老实验室西迁故事中看到老一辈交大人胸怀大局、无私奉献的西迁精神，从师生自制实验教学仪器设备中看到新一代交大人弘扬传统、艰苦创业的科学创新精神。思政教学室通过挖掘大学物理实验课程思政教育资源，提炼物理平台属性，为思想政治教育贯穿于教学全过程提供理论和物质支撑，拓展和延伸传统教育，满足各种层次学生的求知需求，营造多元化的教学环境，发挥大学物理实验课程的思想育人功能。

传承西迁精神

西安交通大学物理实验教学历史悠久，新一代物理实验人一直牢记老一代教师的谆谆教诲，将西迁精神发扬光大，落实到实际实验教学中。教学团队经常请教老教师，反思并改进自己的实验教学。在2020年的大学物理实验教学退休教师座谈会上，实验中心退休教师李寿岭老师在肯定了物理学院和实验中心发展的同时，指出基础物理实验涉及面广、知识结构庞杂，要弄清楚每个实验原理和实验中的小问题非常困难，对每位实验老师提出了更高的要求，老师们要清楚认识并敢于面对自身不足、敢于向学生说不知道，才能在备课授课过程中避免常识性的错误，不断完善和提升自己。退休教师程向明老师以课程思政为切入点，强调课程思政在物理实验教学中的重要性，提出离退休教师可以将自己知道的交大历史、物理系历史、实验中心历史以及各位老师自己的历史整理出来，帮助青年教师做好历史传承、讲好历史故事，发挥思政育人功能。育人先育己，育己重育德。退休老教师的宝贵建议给物理实验教学中心新一代青年教师以启发和帮助，使他们能够更好地继承和践行老一辈教师身上的西迁精神，在实验教学和思政育人中书写和发扬西迁精神新内涵。