编者按

为深入贯彻落实教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》，进一步改进教学方法，推动案例教学在学校课程思政教学中的应用，提升课程思政教学质量，北京交通大学本科生院推出课程思政建设优秀案例，营造课程思政建设的良好氛围。

本期推出的是：推荐北京市课程思政示范课程《大学物理（A）I、II》（教学团队：郑凯、张兴华、吴柳、王波波、刘斌、滕枫、张丽梅、范玲）（北京市已公示）课程思政建设案例。

静电场中的导体

完成人：郑凯

审核人：刘玉婷

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课程和案例的基本情况

课程名称：大学物理（A）I、II

授课对象：理工科专业学生

课程性质：公共基础课

课程简介：

大学物理课程内容包含力学（运动学和三个守恒定律），电磁学（静电场、恒定磁场、变化的电磁场），热学（气体动理论和热力学），振动和机械波，光学（几何光学和波动光学），狭义相对论，量子物理基础。

以物理学基础知识为内容的大学物理课程既是重要的基础理论课程也是重要的科学素质教育课程，在为学生打好必要的物理基础，培养学生科学的自然观、宇宙观，培养学生的探索和创新精神、科学思维方法等方面具有重要的作用。

大学物理课程是国家精品课程（2008年），国家级精品资源共享课（2016年），国家级一流本科线下课程（2020年）。

课程教学内容改革成果获国家级教学成果二等奖（2005年）；“物理演示实验室”建设成果获国家级教学成果特等奖（2005年）；教学模式改革成果获国家级教学成果二等奖（2014年）；《大学物理学》是国家级“面向21世纪课程教材”暨“十五”“十二五”国家规划教材；多项省部级教学成果奖。

案例简介：

静电场中导体是大学物理（A）I中静电场的核心内容，主要内容：导体静电平衡条件；导体静电平衡后电荷分布；静电屏蔽效应和尖端放电效应及其应用。

1. 知识与技能目标：学生能够叙述金属导体静电感应过程，能够叙述导体静电平衡条件；并能够利用该条件分析实心金属导体和空腔导体静电平衡时电荷分布情况；能够列举一些静电屏蔽效应和尖端放电效应的应用。

2. 过程和方法目标：通过视频导入学习内容，配合随堂演示实验，利用“雨课堂”互动教学，引导学生预测演示实验结果，通过学习，检验预测结果，进而完成教学内容。介绍古代避雷针和场离子显微镜，拓展学生视野。通过“雨课堂”互动答题，检验学生学习效果。

3. 情感、态度和价值观发展目标：学生在对物理学历史的了解中，学习科学家不懈的探索精神，培养创新意识。将物理知识应用于实际生活的例子启迪学生科技能够改造客观世界，为人类造福。

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案例蕴含的思政元素分析

在人类追求真理、探索未知世界的过程中，物理学展现出一系列科学的世界观和方法论，深刻影响着人类对物质世界的基本认识和人类的思维方式。以物理学基础为内容的大学物理课程在培养学生树立科学的世界观，培养学生的探索精神和创新意识有着先天优势。

我国物理学家心向祖国、无私奉献的爱国精神的案例，激发学生的爱国热忱。基于物理知识来介绍我国重大科技工程，增强学生的民族自豪感。我国古代对物理学贡献的案例，增加学生的文化自信。从物理学史中整理的思政案例，帮助学生树立辩证唯物主义思想和科学的世界观，培养学生的探索精神和创新意识。

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案例教学整体设计

（一）教学设计

大学物理课程以学生为中心，实现价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，落实立德树人的根本任务。教学团队加强师德师风建设，教师通过以身示范与言行感染，帮助学生树立崇高的人生理想。深挖课程中的思政元素，进行有效教学设计，“润物细无声”地实现育人目标。通过物理学家的故事帮助学生建立探索未知的使命感、勇攀高峰的科学家精神；通过我国科学家的科学贡献和新时期我国科技领域的伟大进展激发学生献身民族复兴的责任感。在讲授物理知识的基础上，引入科学思想建立、理论提出和实验验证的故事，帮助学生了解科学伦理、掌握科学的研究方法，树立辩证唯物主义的科学观。 

（二）教学实践

教学内容：

1. 导体静电平衡条件

2. 导体静电平衡后电荷分布

3. 静电屏蔽效应和尖端放电效应及其应用

教学方法：

以课堂讲授为主，视频和演示实验观摩为辅，并使用“雨课堂”实时检查学习效果。多个环节相互配合、相辅相成。重点采用启发式教学法、互动式教学法等。

1. 讲授法、演示法、练习法、讨论法综合运用

2. 通过多种演示实验仪器进行课堂现场实验展示

3. 通过多媒体教学课件进行课堂展示

4. 利用“雨课堂”互动答题验收学生学习效果

教学过程：

在本节教学过程中，课程思政点有三处：

1）在分析空腔导体的静电屏蔽的原因时，引导学生思考核心问题：为何不管空腔导体外静电场如何变化，腔内电场一直为零？留白思考，培养学生分析问题的能力。原因在于：导体含有大量可以自由移动的电荷，它们能随着外加电场而重新分布，产生附加电场，使得腔内电场为零。自然引入课程思政元素：不管国际环境如何变化，我们都保持初心，实现中华民族伟大复兴，国家繁荣昌盛。

2）在演示静电滚筒实验后，讨论尖端放电效应时，讲解“避雷针”的故事。“避雷针”现在称为接闪杆，引雷入地。富兰克林发明避雷针，不惧危险，勇于探索，造福人类。

富兰克林认为闪电是一种放电现象。他在1752年7月的一个雷雨天，冒着被雷击的危险，将一个系着长金属导线的风筝放飞进雷雨云中，在金属线末端拴了一串银钥匙。当雷电发生时，富兰克林手接近钥匙，钥匙上迸出一串电火花。幸亏这次传下来的闪电比较弱，富兰克林没有受伤。1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做雷电实验的第一个牺牲者。富兰克林把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端，在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开。然后用一根导线与铁棒底端连接。再将导线引入地下。富兰克林把这种避雷装置称为避雷针。避雷针的发明是早期电学研究中的第一个有重大应用价值的技术成果。

避雷针在最初发明与推广应用时，教会曾把它视为不祥之物，说是装上了富兰克林的这种东西，不但不能避雷，反而会引起上帝的震怒而遭到雷击，但是，在费城等地，拒绝安置避雷针的一些高大教堂在大雷雨中相继遭受雷击。而比教堂更高的建筑物由于已装上避雷针，在大雷雨中却安然无恙。

通过富兰克林和“避雷针”的故事，启迪学生勇于探索，把科学知识应用中生活实际中，造福人类。

3）古代皇家建筑上“正吻”是“避雷针”的雏形。当雨水较大时候，起到引雷入地的作用。通过这段的介绍，增加学生的文化自信。

（三）教学反思

从大学物理教学内容中挖掘蕴藏在深层次的思想精髓和人文价值，提炼出与认识观、真理观、实践论、方法论有关形象具体的教学素材，通过案例分析、思维树立、精神渗透的相辅相成作用，构建了“知、情、意、德”一体化的德育教学体系。

存在的困难与问题：如何量化评价课程思政建设成效。

改进思路：

1）积极参与国内课程思政培训和研讨会议，深入开展课程思政的教研工作。继续深入挖掘大学物理中的思政元素，扩充大学物理课程思政案例库。

2）继续优化课程设计，在授课时，自然和谐地加入思政元素。在不经意中实现“润物细无声”的育人目标。

3）加强师德师风建设，教师通过以身示范与言行感染学生，帮助学生树立崇高的人生理想，努力把学生培养成为担当民族复兴大任的时代新人。