大學物理一流課程思政微課設計探索與實踐*

陳翼翔

(浙江傳媒學院媒體工程學院 浙江 杭州 310018)

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調：把思想政治工作貫穿教育教學全過程，要求教師正確引導學生的世界觀、人生觀和價值觀，并指出各類課程要與思想政治理論課同向同行，形成協同效應，這也正是課程思政的重點建設目標[1].而且目前正在廣泛開展一流課程建設，課程思政正是一流課程建設的底色，要加強一流的大學物理課堂建設必須善于加入思政元素，提高教學質量[2].大學物理科學性強、覆蓋面大，包容性廣，是開展課程思政的良好載體和平臺[3].通過科學的設計將思政內容體現于課堂教學中，在知識傳授時將知識背后所蘊含的科學理論、認知過程、科學家的科學精神和家國情懷等內容傳遞給學生，踐行“立德樹人”的歷史使命[4、5].

本校的大學物理教學團隊基于教學改革實踐，對于思政理念和物理原理的有機融合做了一些嘗試，以期能夠潤物無聲地培養學生良好的理論素養和求實求是的學習態度，獲得了一些經驗.本文就基于前期開展的課程思政視頻微課設計的經驗，提煉了一些典型的思政元素和教學案例，希望能為促進相關課程的思政建設提供思路.

1 課程思政微課設計的基本理念

黨的十八大提出，倡導富強、民主、文明、和諧，倡導自由、平等、公正、法治，倡導愛國、敬業、誠信、友善，積極培育和踐行社會主義核心價值觀.十九大報告指出，要以培養擔當民族復興大任的時代新人為著眼點，強化教育引導.我們的課程思政設計主要理念就是契合社會主義核心價值觀，從中找出能夠和課程結合的要點，融入課程培養目標中，做好學生健康成長的指導者和引路人.具體而言分為以下幾個方面：

第一點，文明.本課程內容中講述了人類在物理學發展過程中的探索故事，體現了以人為本的物質文明和精神文明的發展歷程，尤其重點體現了科學工匠精神.其中包含了中華五千年文明古國的歷史長河中科學進步的優秀代表人物的科學故事，充分尊重古今中外的優秀文明成果.

第二點，富強.講解物理學對科技進步的促進作用，特別是與中國社會科技發展的具體案例結合，是中國人民科學技術現代化，物質生活現代化的具體體現，展現了我們黨的正確決策和偉大創舉.所列舉到的最新的科研成果既體現了中國科學人勇于創新的精神，實現共同富裕的決心，也體現了中國與世界各國共享和平，和諧發展的偉大胸襟.

第三點，愛國.講述相關領域愛國科學家的感人故事來感染和激勵學生，愛祖國、愛人民.讓學生樹立充分的文化自信，體會中華民族深沉的文化積淀，要將個人的價值實現與推動國家的繁榮昌盛對接起來，保證個人夢想與國家夢想牢固結合.

第四點，敬業.任課教師身體力行，通過將課堂教學內容與課程實驗和課外競賽相結合，以言傳身教鼓勵幫助學生獨立學習、開拓創新.充分調動學生的學習興趣，為他們未來職業道路上愛崗敬業的職業道德素質養成提供準備.

而且，物理學概念中蘊含著自然法則之美，通過巧妙的課堂內容設計幫助學生發現其外在公式之美和內在為科學奉獻之美.基于這些基本理念，我們進行了思政視頻微課的設計和制作，取得了一些經驗.

2 課程思政微課設計的具體案例

2.1 教學設計一——牛頓力學定律

該知識點通過對牛頓三大力學定律的講解，讓學生理解其中的原理以及應用實例.其中的思政設計具體包含以下幾個方面：

(1)本課包含了古希臘哲學家、科學家亞里士多德對于力與物體運動之間關系的理解，也有伽利略、牛頓對于力學方面所作科學貢獻的講解，對于科學家的科研事跡和科研精神較為全面的講授.通過對多位科學家前后相承的科研經歷為線索進行講解，引出了物理學研究是一個追求真理的漫長過程，激勵學生學習科學家們的科研精神，樹立正確的治學態度，有勇于奉獻的決心和耐心.

(2)以生活實例引題講解，將書本中抽象的理論公式與實際生活中的常見應用結合，比如以高速運動的卡車剎車停車非常困難為例說明牛頓第一定律中蘊含的慣性與質量的關系.又如，通過中國航天員太空授課演示實驗中(圖1)，在無重力作用下單擺發生了圓周運動，在沒有外界阻力時可以一直保持下去，與地面上的現象顯著不同，說明了牛頓第一定律的原理.這樣的教學組織方式通過一些鮮活的例子說明了在生活中較難看到的抽象的物理原理，充分體現了在伽利略當時那樣的實驗條件下得到這個結論的困難性，也體現了現代技術發展到太空失重環境下做實驗對于科學理論驗證的正面反饋作用.讓學生理解到科研對于人類生活和人類文明的正向促進作用，引導學生建立正確的世界觀和科學觀.

王亞平太空授課視頻——單擺運動

(3)理論講授了力的合成，并且以斜拉橋為例，借助視頻片段探討其中的力學原理，以這樣生動活潑的方式幫助學生理解物理理論.并且通過視頻展示中國橋梁建設的偉大成就，中國的已建梁橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋的跨越能力，均領先世界同類橋梁.這能夠增強學生的國家認同感和科學研究的自信心.其中蘊含的物理學原理就是勞動人民智慧的結晶，并且理論研究最終能為實踐所用.

(4)通過這些準確生動的例子，可以充分增強學生的愛國主義情感，增加國家認同、政治認同和文化認同.而且充分體現了物理課程的時代性，既是科學理論的講解，又是思想情操的升華，促進學生科學精神的養成.將科學理論學習和社會主義建設相結合，調動學生學習的積極性和主動性.

2.2 教學設計二——電磁感應定律

該知識點主要關于電磁感應定律的原理及其應用，有助于學生理解科研的基本規律和科學技術對人類的重大意義.其中的思政設計具體包含以下幾個方面：

(1)從問題出發.利用央視《開講啦》節目中高鐵研發工程師介紹時速600 km的高鐵磁懸浮列車的視頻引起大家對于高速列車的思考，高鐵磁懸浮列車會用到哪些物理知識？生活中應用普遍的電磁爐的工作原理是什么？通過設問引出課程內容，并在之后回答.讓學生感悟科學是人類創造發明和創新的基礎，科學技術可以大大改善我們的生活，推動社會的進步.

(2)回顧前課奧斯特的電生磁實驗，不僅僅講述實驗本身，而且介紹該實驗打破了之前電磁獨立研究的思維方式，是科研思維上的一種進步.進一步引起對已知內容的反向思考：磁能否生電？其中包含了對于科研過程和科研方式的總結，對于學生的學習和科研有很好的指導意義.關于電磁感應定律原理的講解不僅可以讓學生了解電磁現象及其規律，而且可以幫助學生養成科學的思考習慣(圖2)，基于現象，不斷思考，總結規律.

圖2 科學的思考習慣

(3)對科學家法拉第科研經歷的講解，讓學生了解到所謂的天才都是一步一個腳印，只有踏實、努力、勤奮才能取得成功.再從法拉第在研究中所做的一系列實驗和思考，傳遞給學生任何一個科學規律的產生都很不容易，是來自于科學家們不懈的付出和努力，這些科學家們的研究成果值得我們去學習和珍惜.

(4)講解完基本原理后，指出電磁感應定律的發現，讓人類進入了電氣應用的時代，此時回頭講解電磁爐的科學原理，讓學生理解電磁學知識的發展給我們的生活生產帶來了多大的便利.并利用視頻材料了解我國正在籌建的時速600 km的高鐵磁懸浮列車以及電磁科技上的重要貢獻和取得的矚目成果.讓學生體會到電磁感應定律的廣泛應用，我們現在的生活之所以如此美好、便利，就是因為我們正在享受這些優秀的科研成果.引導學生崇尚科學，為我國的科技進步和取得的諸多成就而感到自豪，更加熱愛祖國，明白身上的時代使命.

2.3 教學設計三——衍射光柵

該知識點主要關于光柵衍射的物理原理及其應用.在課程中結合實驗演示和物理學原理的實踐應用，讓學生充分理解理論概念，并且樹立愛國思想，增強科研自信.

衍射光柵課程思政設計思路圖如圖3所示.

圖3 衍射光柵課程思政設計思路圖

在此設計中以實驗為核心展開，強調實驗和理論的相互促進關系，其中的思政設計具體包含以下幾個方面：

(1)本課的基本立意就在于物理是一門實驗科學，因此通過與課程配套的分光計光柵實驗的演示展示，讓學生充分理解理論與實踐結合的重要意義.而且對學生提出要求，以認真嚴謹的態度在課后完成分光計的實驗并且記錄其現象，幫助學生養成正確的、科學的實驗觀.以案例講解的方式引入課題，在課程開始時通過物理學家牛頓的三棱鏡實驗，引出分光現象和對于光學本質的思考，然后通過美國科學家里滕豪斯首次制成透射光柵，說明了科學實驗對物理理論發展的促進作用，是理論進步的根本和基礎.又由德國科學家夫瑯禾費的科學實驗和結論引出對于夫瑯禾費衍射的理論講解.既能夠順利過渡到夫瑯禾費衍射理論的講解，而且這樣的方式易于讓學生理解科學實驗對于科學理論發展的重要意義.其中還蘊含著對科學家科學事跡的介紹，有利于激發學生的科學精神.

(2)結合光柵實驗原理圖進行物理理論的講解，引出光柵衍射公式.引起學生對于光柵分光現象和其中物理參數關系的思考.不僅僅是單調的物理公式的講解，而是結合具體的實驗現象，拓展學生的思維.其中引入了筆者實驗室的光柵衍射實驗現象視頻介紹(圖4)，鼓勵學生動手實踐、自己觀察，提升學生對科學的興趣.

圖4 光柵衍射實驗視頻

(3)邏輯上循序漸進，通過對于實驗現象的觀察，自然引發學生對于光柵分光光譜的思考，促進學生主動思考，調動學習的積極性.此處采用了講授的方式，引用了中國科學院長春光機所為我國科研事業所作貢獻為實例，充分體現了科學家們的愛國熱情和刻苦專研的工匠精神.而且通過長春光機所對大型高精度衍射光柵刻劃系統研制成功的新聞視頻，從科研成果的取得，印證了中國科研的世界領先水平，增強學生對祖國科研實力的認可和科學自信心，喚起學生的民族自豪感和自尊心，激勵學生為實現“中國夢”而努力.

(4)引用了nature雜志上前沿的科研成果，讓學生明白一個道理.雖然光柵的研究已經有較長歷史和較為成熟的手段，但是還是可以在研究上出陳創新，實現新的研究方法的突破，以此激勵學生夯實基礎，創新爭先.

(5)舉例講解了光柵衍射在生活上的應用，菜場的牛肉有時候會看到上面出現綠色或者其他顏色，是由于肌肉纖維被切斷的斷面上形成了很多排列規則的凹凸結構，光線容易發生反射式光柵衍射的光學效應.并且留有關于煙花眼鏡的課后問題，讓學生自行查閱資料，充分實現課堂互動.體現了科學研究是為了人類更好的生活，表明了科學研究中的人文情懷和社會責任.

2.4 其他設計

除了以上這些案例，在講解質能關系時，既有對于愛因斯坦科學經歷的講解，也有對于質能方程偉大意義的概述.正面引導學生的科研態度.而且，結合視頻講解了中國兩彈研究的歷史，讓學生體會科學家們攻堅克難、自我犧牲的精神，充分激發了學生的愛國情懷，學習科學家們永攀高峰，不畏艱難的斗志.對于共振的物理原理講解時，利用聲音震碎玻璃杯和美國塔克姆大橋的斷裂為引子引入課題，通過課程講解讓學生了解到共振現象的益處和可控之處，對于科學研究的目的進行思考，促使良好的科研倫理形成.在光學發展歷史的講解中，提到了胡克、牛頓、惠更斯等人的學術交鋒，這些學術的爭論促進了科學進步，告訴學生要有大膽質疑的科學精神，有勇于向舊的思想、舊的理論挑戰的勇氣和決心.對中國科學家在光學科研領域突出貢獻的講解，引述了王大珩院士和中國天眼Fast首席工程、天文學家師南仁東的事跡介紹，利用視頻材料了解他們的經歷，他們用科學的態度對待科學，是后輩青年學者的榜樣.

3 結束語

課程思政的落實需要各位高校教師的嘗試和努力，在建設過程中要深刻領會習近平總書記的重要講話精神，本著傳播知識，塑造靈魂的時代使命，培養好學生的理論素養和愛國熱情[6].本文根據具體物理課堂教改建設提升課程質量的實踐，凝練了幾個與大學物理知識點融合較好的思政教學案例，希望能夠為大學物理課程思政的教學探索提供一定的參考.