以螺线管磁场测定实验为例
前言
《教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》中指出，高校教育要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，贯彻落实党的十九大精神，落实立德树人的根本任务，把立德树人的成效作为检验高校一切工作的根本标准， 坚持思想政治教育在课程体系中的政治引领和价值引领作用，将各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，开创我国高等教育事业发展新局面【1】
课程思政建设作为落实立德树人根本任务的重要抓手，要始终坚持知识传授与价值引领相统一，显性教育与隐形教育相统一，充分挖掘课程内容和教学方法中所蕴含的思想政治教育内容，与此同时，要认真学习习近平总书记出席全国高校思想政治工作会议的讲话精神，使这次重要讲话成为专业课程开展课程思政教学的起点，教师不仅要教会学生专业基础知识，更要把塑造学生优良品德提升到战略高度【2，3】
大学物理实验课是高等教育中理工科学生的一门重要的必修基础课【4】，物理实验过程很多是人类物理知识获得过程的浓缩和再现过程，在引导学生掌握理论学习和实验科学结合的意识和方法，培养学生科学素养、创新能力等方面具有明显优势【5】。实验教学是重要的教学环节，是践行课程思政建设的重要阵地，物理实验课程思政建设中的学科体系、教材内容、教学方式、实验管理等方面所蕴涵的思政教育资源迫切需要更深入地挖掘和研究，课程与思政教育的结合方法、运作模式和课程评价反馈机制等还需要进一步的研究和探索。
1、坚持知识引领，展示物理学的简洁与优美，激发学生学习动力
课程思政建设依靠的母体仍然是专业课的知识，物理实验是一门涉及多学科、多领域的复杂知识体系，教师要更加提升自身专业知识水平，提高业务能力，通过讲授物理实验的原理，展示物理学的简洁和优美，展示所学知识的综合运用以及多学科融合的理论高度，激发学生对于真理的崇尚之心，激发他们的学习动力。
坚持知识引领，教学中要着重突出物理学原理的严密性和逻辑性，启发学生对于问题的深入思考。在螺线管磁场测定实验中，首先要进行螺线管内部磁场推导，从毕奥-萨伐尔定律出发，分析电流元在空间任意一点产生的磁场大小的计算方法，讨论载流直导线周围磁场以及圆形电流轴线上的磁场，推导螺线管内部轴线上磁场，得到螺线管内部磁场表达式为，
。 讨论螺线管内部磁场的几个特殊位置，如螺线管内轴线上的中点，这种情况下，
分析当
，即螺线管可以看作“无限长”时，
。螺线管内部磁场的推导过程逻辑性极强，涉及包含知识点较多，并大量运用高等数学知识，教学中要紧密结合这些内容，培养学生科学严谨的治学态度。
由于测量磁场的仪器中还涉及到集成霍耳传感器，因此在螺线管磁场测定实验的教学过程中，我们还要带领学生对于霍尔效应进行深入分析，霍耳效应的本质是带电粒子在磁场中所受洛伦兹力使得导体产生了电场的分布，进而会影响带电粒子的运动，运用右手螺旋定则来判断带电粒子在磁场中的受力情况等问题，通过这些相关知识的探讨，不但丰富课堂教学的内容，使得所学习的知识构成一个完整的体系，同时也有利于引导学生对于问题进行深入思考，将所学知识进行前后联系以达到融会贯通，拓展了知识面的同时，增强了学生的学习信心和学习动力。
坚持知识引领，教学中要注重问题的深入探究，要引导学生学会全面分析问题。在螺线管磁场测定实验中，要将螺线管内、外磁场看为一个整体，启发学生运用辩证唯物主义思想分析问题，从研究对象的各个方面相互联系中，从整体上、本质上完整地认识问题。螺线管上导线中电流看成连续分布的面电流，定义“面电流密度”
，大小等于在该螺线管表面上每单位长度的电流，电流密度的环向分量和轴向分量分别为
,这样与螺线管等效的面电流可以看作由沿圆柱面环向流动的面电流与沿圆柱面轴向流动的面电流组成。整个载流螺线管内部、外部的磁场就等于这两部分电流在内、外分别产生磁场之和。轴向面电流强度就等于螺线管线圈中的电流强度
，轴向面电流在管内不产生磁场，在管外距离轴线 
处各点产生磁感应强度大小为
，方向沿着环向并与轴向电流成右手螺旋。环向面电流在管内产生磁场大小为线
,方向沿轴向，该电流在管外磁场为零，因此管外磁场仅由轴向面电流决定。对于螺线管内部磁场及外部磁场的分析，充分体现了辩证思维的方法，对于培养学生全面客观的把握事物规律具有重要意义，为学生进一步学习专业知识奠定良好的基础，也为学生将来走向社会从事科学技术工作和科学研究工作打下良好的基础。
2、提炼教学内容，从历史和现实中汲取宝贵精神财富， 引导学生树立科技强国的人生理想
物理实验的学习内容涉及学科知识面广，有些内容反映了当今世界科技前沿和国家科学技术发展趋势，我们要充分利用这些有利条件开展思政教育，选择与社会主义核心价值观相适应的内容融入课堂教学之中，要树立光辉榜样，积极引导大学生把国家发展和个人前途相结合，树立爱国情、强国志、报国行的人生理想。
在螺线管磁场测定实验中涉及到的物理学原理比较多，如电流的磁效应、毕奥萨伐尔定律、霍尔效应、带电粒子磁场中运动规律、法拉第电磁感应定律等，而每一个物理学原理的背后都是许多物理学家几十年如一日的坚持与奋斗，这些都是教育引导大学生努力奋斗的极好素材，也是我们开展课程思政的丰富内容。我们可以选取奥斯特和法拉第的成长历程作为课程思政的切入点，向学生展现他们的坚定科学信仰，奥斯特从1807年到1820年用了近13年的时间，寻找电流对磁针的作用，其中经历了无数失败，最终通过实验证实了电流的磁效应这一重大发现，他的发现揭开了物理学史新纪元。法拉第是著名的英国物理学家，被称为"电学之父"，他是一个的自学成才的光辉范例。法拉第幼年时没有受过正规教育，只读了两年小学，但法拉第有着强烈的求知欲，他如饥似渴地阅读各类书籍，汲取了许多自然科学方面的知识。当奥斯特发现了电流的磁效应之后，法拉第便敏锐地开始了“磁变电”的研究，他历尽艰辛用了10年的时间，终于发现了电磁感应现象，为现代电磁理论和电工学的发展奠定了基础，人类从此开始迈入了电器时代，法拉第的重大发现改变了人类文明。“沉下心来做学问，心无旁骛干工作”这句话是法拉第发现电磁感应现象的真实写照，也是取得事业成功的必经之路。历史上伽利略、牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦、普朗克、波尔等著名科学家以及他们所做出的杰出贡献，都极大地推动了人类社会的进步。我们在教学中，要善于从历史的角度，系统总结人类社会发展进步的历程，激发大学生的历史使命感。
课程思政教育不但要从历史的角度，更要让现实和当代的杰出人物的伟大精神影响和引导大学生。在螺线管磁场测定实验中蕴含着电磁理论，教学中我们可以联系“中国天眼”建造的事迹来教育和引导学生立志科技强国，向中国“人民科学家”、“最美奋斗者”南仁东学习。500米口径球面射电望远镜简称FAST，是观测和研究来自天体的射电波，测量天体射电的强度、频谱及偏振等量的天文学设备。中国科学院国家天文台研究员FAST首席科学家、总工程师南仁东，主导利用贵州省喀斯特洼地作为望远镜台址，从论证立项到选址建设历时22年，主持攻克了一系列技术难题，为FAST重大科学工程的顺利落成发挥了关键作用。为了给“天眼”选址，南仁东用了十二年，带着团队对一千多个洼地进行比选，又实地走遍上百个窝凼。 FAST的建造没有经验可循，很多关键技术只能自主创新。例如FAST设计是索网结构，钢索使用寿命按三十年计算，要求的疲劳强度是国家规定强度的2.5倍。在市场上能找到的产品都无法满足需求，生产企业也没有相应的技术储备，工程几乎停摆。为了解决这个难题，南仁东带领团队历时两年多的研发，经历近百次失败，才最终取得成功。南仁东以百折不回的毅力，化身“拼命三郎”，既要把握工程的整体方向，在施工现场也经常亲力亲为。南仁东曾说：“FAST如果有一点瑕疵，我们对不起国家。一项关键技术突破不是我个人的成绩，它是一大群人的拼搏和努力。”二十二年一件事，南仁东把最美好的年华都奉献给中国天文事业的科学家，生命不息、奋斗不止，为了FAST燃尽了生命最后的火花。
成功离不开努力奋斗，一个人要想成就一番伟业，必须首先树立起远大的志向，这是迈向成功的第一步，这样才会有前进的动力，才能自觉严格要求自己，逐渐提高自身的道德修养。树立了志向之后必须付诸于实际行动，不能只挂在嘴边，必须付出汗水，凡是成大器之才，都有着远大的理想，渊博的知识、超强的能力及高尚的品德和顽强的意志。
3、 紧密联系现实生活，使学习的内容“充满活力”
当今世界全球化、信息化日新月异，任何一门知识要“充满活力”，都应当紧密联系实际，关注现实问题，唯有如此，才能更有效地调动学生学习积极性。高校思政教育也需要将理论与实践紧密结合，二者缺一不可，互相补充、互相促进【6】，相较于其他学科，物理实验除了课堂教学之外还有实践环节，特别强调理论联系实际，更有利于调动学生学习的积极性，激发学生的学习兴趣，培养学生解决实际问题的意识，体会学习的的乐趣。加强实验教学内容与生活实际、社会发展和科技进步的联系，并通过教学设计将其融入课堂教学环节，更加注重在实验过程中传授知识和技能，使学习更有现实地感染力。
教学是一项看似容易但极度困难的专业实践【7】。我们要不断研究教学方法，紧密联系生产生活的实际，要站在思政教育的高度，统筹各个教学环节，这是课程思政重要内容。螺线管磁场测定中，为了减小误差需要改变螺线管中电流的方向，测量正、反二次不同电流方向所产生磁感应强度并取平均值，这样可以消除地磁场影响，以便得到更准确的测量值。由于螺线管中通有电流，能否在通电状态下直接改变电流方向？提出这一问题让学生思考。通过讨论，
如果直接改变电流方向，磁通量 
当
时会产生瞬间高压，非常危险。由此与同学们一起探讨正确的操作方法，以及不当操作会带来的安全问题，加深了学生对问题的理解以及对于规范操作的重要性认识，这些必将对于今后的工作和生活都将具有深远意义。螺线管磁场测定中的线圈与现实生活联系紧密，可以举例汽车的点火，它就是利用磁通量的变化来产生瞬间高压，使火花塞放电点燃汽油，这一过程便是法拉第电磁感应定律的重要应用，由此使学生感受到学习物理实验知识的价值，更增强了学生学习的动力，也使学习的内容“充满活力”。
参考文献
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[2] 张烁 . 把思想政治工作贯穿教育教学全过程开创我国高等教育事业发展新局面 [N]. 人民日报 .2016-12-09(1).
[3] 高德毅 , 宗爱东 . 从思政课程到课程思政 : 从战略高度构建高校思想政治教育课程体系 [J]. 中国高等教育 ,2017,(1):43-46.
[4] 教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会 . 高等物理学校物理学本科指导性专业规范 [M]. 北京 : 高等教育出版社 ,2011.
[5] 唐笑 , 吴朝文 , 李登峰 , 等 .《实践论》指导下的大学物理实 验 课 教 学 改 革 理 念 与 模 式 创 新 研 究 [J]. 大 学 物 理 实 验 . 2018(8):107-107.
[6] 张 焜． 多元融合: 高校思想政治教育题中应有之义［J］．黑龙江高教研究，2018
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[7] 霍秉坤，等． 课程与教学: 研究与实践的旅程［M］． 重庆:重庆大学出版社，2008．
