課程思政背景下原子物理學教學改革探索與實踐

郝艷玲 張 星 王傳坤 雷買昌

（興義民族師范學院 物理與工程技術(shù)學院， 貴州 興義 562400）

《高等學校課程思政建設(shè)指導綱要》指出：要緊緊抓住教師隊伍“主力軍”、課程建設(shè)“主戰(zhàn)場”、課堂教學“主渠道”，讓所有高校、所有教師、所有課程都承擔好育人責任，守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思政課程同向同行，將顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一，形成協(xié)同效應，構(gòu)建全員全程全方位育人大格局[1]。在“課程思政”的大背景下，對專業(yè)課進行教學改革是新時代高等教育落實立德樹人根本任務的必然趨勢和要求[2]。要實現(xiàn)課程思政與思政課程同向同行，達到知識傳授、能力培養(yǎng)和價值引領(lǐng)相統(tǒng)一的目的，專業(yè)課教師必須更新教學理念、優(yōu)化教學內(nèi)容、創(chuàng)新教學模式、改革考核方式，探索適合時代新要求的教育教學途徑和方法。本文以興義民族師范學院（簡稱“我?！保┪锢韺W專業(yè)《原子物理學》課程為例，從教學理念、教學內(nèi)容、教學方法、考核方式四個方面探索了地方師范院校理工科課程在課程思政背景下的教學改革途徑，以實現(xiàn)思想教育與專業(yè)知識傳授的相互統(tǒng)一。

一、原子物理教學實踐中存在的問題

（一）概念抽象，學生存在畏難情緒

原子物理學是物理學專業(yè)學生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，該課程的研究對象是A。量級以下的原子、原子核和基本粒子，其結(jié)構(gòu)和運動規(guī)律在生活中幾乎沒有對應的模型，內(nèi)容較為抽象，難以理解，學生剛接觸原子物理學時，容易產(chǎn)生畏難情緒和厭學情緒。

（二）內(nèi)容繁多，傳統(tǒng)的學習方法受到挑戰(zhàn)

原子物理學內(nèi)容豐富，不僅包含原子物理、原子核物理和粒子物理的內(nèi)容，同時還穿插有量子力學的初步知識，知識點多且雜，如果學生不能整體把握知識點的邏輯關(guān)系，進行深入思考和理解，靠傳統(tǒng)的學習方法很難學好原子物理學。

（三）教學模式單一，學生缺乏學習熱情

目前，原子物理學主要采用講授為主的教學模式，傳統(tǒng)的講授法只注重知識的傳授，忽視了學生學習的主動性和個體差異。對我校最近幾屆物理學專業(yè)的學生調(diào)查表明，近80%的學生認為該課程比較難，對這種有一定難度的學科，傳統(tǒng)的講授法很難激發(fā)學生的學習熱情。

（四）思政素材挖掘較少，德育功能沒有充分發(fā)揮

現(xiàn)代社會對教育的要求是要培養(yǎng)有創(chuàng)新精神和獨立思考能力的人才[3]，尤其是“課程思政”提出之后，專業(yè)課程的德育功能逐步被探討。但目前原子物理學課程思政的實施情況還在起步階段[4-6]，大量的思政素材還未被挖掘并恰當?shù)卦诮虒W中運用。

二、課程思政背景下原子物理學教學改革的具體實踐

（一）更新教學理念

教學理念是教學實踐和教學改革的先導與指南[7]。目前，在專業(yè)課教學中大部分教師還是以講授為主，并注重教師的講而忽視了學生的學，重視學生對知識的掌握而忽視了學生“三觀”養(yǎng)成和能力培養(yǎng)?！陡叩葘W校課程思政建設(shè)指導綱要》指出，全面推進課程思政建設(shè)，教師是關(guān)鍵。要推動廣大教師進一步強化育人意識，找準育人角度，提升育人能力，確保課程思政建設(shè)落地落實、建功見效[1]。因此，專業(yè)課教師必須轉(zhuǎn)變教學觀念，樹立以學生為中心的教學理念和課程思政的意識。

教學大綱是教學理念的集中體現(xiàn)。在高校課程思政的大背景下，進行教學改革首先要修定教學大綱，新修訂的教學大綱要以《課程思政教學設(shè)計編制指南》為依據(jù)，凸顯教學的思政目標。通過對《原子物理學》課程中思政元素的挖掘和提煉，新的教學大綱每一章都增加了相應的思政目標。例如，第一章在原來知識目標和能力目標基礎(chǔ)上，結(jié)合盧瑟福通過粒子散射實驗否定了湯姆遜的西瓜模型，提出原子核式模型的事實以及盧瑟福作為老師“桃李滿天下”的故事，提出思政目標：培養(yǎng)學生敢于突破、不墨守成規(guī)、積極樂觀的科學態(tài)度，學習盧瑟福不嫉妒學生成就的品格及其科教思想，引導學生體會教師職業(yè)的重要性；第三章結(jié)合小組作業(yè)，讓學生查閱資料了解“墨子號”通訊衛(wèi)星和“九章”量子計算機的發(fā)展歷程，提出思政目標：激發(fā)學生的愛國熱情，引導學生將個人志向與國家需求相結(jié)合，堅定個人的責任和擔當。只有在教學大綱中凸顯思政目標，教師才能做到有的放矢，教學過程中才會時刻樹立課程思政的意識和理念，才能使課程達到育人的根本目的。

（二）優(yōu)化教學內(nèi)容

1.引入科學史內(nèi)容，發(fā)揮課程育人功能

原子物理學是以實驗現(xiàn)象為基礎(chǔ)發(fā)展起來的科學，20 世紀以來近代物理學的發(fā)展中有一半以上的諾貝爾物理學獎與原子物理學有關(guān)，每一個成就后面都蘊含著物理思想和物理方法，蘊含著科學家的創(chuàng)新思維、奮斗精神和愛國情懷。教師要有意識地提煉原子物理學發(fā)展史中的思政元素，將科學史的內(nèi)容作為教學內(nèi)容的一部分。通過教學讓學生了解科學家們建立理論、取得成就的過程并不是一帆風順的，也不是瞬間的靈感爆發(fā)，而是通過艱苦奮斗的探索和正確的科學思辨得來的[8]。這些內(nèi)容的加入將對學生的學習態(tài)度和三觀引領(lǐng)起到很好的作用，能更好地發(fā)揮原子物理學課程的德育功能。

2.增加科技前沿內(nèi)容，激發(fā)學生學習興趣

原子物理學與現(xiàn)代科學技術(shù)緊密相連。目前我校采用的教材是褚圣麟先生編寫的《原子物理學》，該教材內(nèi)容比較經(jīng)典，缺乏近現(xiàn)代的新理論、新模型和新技術(shù)[9]，如果只講教材上的內(nèi)容，學生會產(chǎn)生有學無所用之感。因此，教學內(nèi)容要盡量融入現(xiàn)代物理學的進展和現(xiàn)代科學技術(shù)的最新成就，將新技術(shù)新進展與經(jīng)典知識相結(jié)合。例如，在緒論部分，介紹原子物理學發(fā)展簡史時引入冷原子技術(shù)的實現(xiàn)及應用、量子糾纏及單光子操控技術(shù)；介紹粒子散射實驗時引入背散射技術(shù)的原理及其在生活中的應用；介紹原子光譜的內(nèi)容時引入光譜分析技術(shù)及其在天文、材料等方面的應用；介紹電子的波動性時引入電子顯微鏡，還能結(jié)合光學中儀器的分辨本領(lǐng)相關(guān)內(nèi)容，讓學生更好地理解電子和光子波粒二象性的區(qū)別與聯(lián)系；介紹電子順磁共振原理時，重點介紹電子順磁共振波譜技術(shù)在當今高新材料性能檢測中的應用以及核磁共振技術(shù)原理在醫(yī)學上的應用等等。將這些科技的應用與發(fā)展引入到原子物理的教學中，不僅開闊了學生的視野，還能拉近基礎(chǔ)理論與學生的距離，讓學生體會學習的價值，從而激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和開拓精神。

（三）創(chuàng)新教學方法

對原子物理學這類概念抽象、學生畏難的學科，傳統(tǒng)的講授模式很難激發(fā)學生的興趣，而且教師也不易隨時把握學生的學習狀態(tài)和知識掌握情況，這就需要教師創(chuàng)新教學方法，構(gòu)建高效課堂。具體來說，可以從以下幾方面入手：

1.推進智慧課堂，貫通課前、課中和課后

課前，利用任務驅(qū)動法解決學生怕學、不學的問題，通過“雨課堂”推送預習課件、相關(guān)視頻，提前布置預習內(nèi)容和課上要討論的問題，讓學生提前了解將要學習的知識點。從而達到一是督促學生進行課前預習，以保證課堂學習效果；二是根據(jù)預習問題反饋情況，教師及時了解學生對知識點的了解情況，課上進行針對性的討論和講解；三是改變學生的學風，逐步培養(yǎng)學生的自主學習能力。

課中，為解決課程內(nèi)容枯燥、抽象，學生注意力不集中的問題。首先，借助“雨課堂”開展智慧課堂教學，適時采用隨機點名、隨堂練習、彈幕等功能，提高學生的注意力和課堂參與度；其次，利用多媒體技術(shù)制作動畫、短視頻等插入教學課件，將難以講清楚的實驗現(xiàn)象、物理圖像和物理過程用生動的形式展現(xiàn)出來，便于學生理解。例如在講夫蘭克-赫茲實驗時，可以制作動畫展示電子的加速過程、加速電子和原子的碰撞過程，然后電子減速，原子獲得能量產(chǎn)生能級躍遷的過程，更加形象地展示了微觀物理過程，幫助學生更好地理解實驗思想和實驗結(jié)果。在講原子核一章時，播放5 分鐘短視頻《揭秘大科學裝置：托卡馬克EAST》，讓學生了解EAST 是我國自主設(shè)計、自主研發(fā)的世界上第一個可控核聚變裝置，不僅激發(fā)了學生愛國精神和民族自豪感，還能提高學生的學習興趣。

課后，設(shè)計課后習題，并通過雨課堂發(fā)布，學生可通過拍照或者語音的方式將答案上傳到“雨課堂”，教師可隨時批改，還能在討論區(qū)針對共性問題發(fā)起討論，個性問題可單獨聯(lián)系學生進行針對性指導，以使學生達到共同提高的目的。

另外，通過“雨課堂”教師也可結(jié)合近期教學情況設(shè)計問卷開展隨堂評價或調(diào)查，及時了解學生對該課程的反饋，做到及時反思、及時調(diào)整、邊教邊改。

2.采用啟發(fā)式教學，突出以學生為中心

原子物理學發(fā)展過程中的每一步都蘊含著深刻的物理思想和創(chuàng)新思維，通過情景再現(xiàn)和問題引導式教學，循序漸進地引導學生像科學家一樣思考，不僅能有效調(diào)動學生參與課堂的積極性，而且能更好地培養(yǎng)學生獲取新知識的能力、提出問題和解決問題的能力，激發(fā)學生的探索精神和創(chuàng)新思維。因此，筆者所在的教學團隊努力結(jié)合學情對每一堂課精心設(shè)計問題、創(chuàng)設(shè)問題情景、引導學生思考討論。如在講盧瑟福根據(jù)實驗結(jié)果提出原子核式模型的過程、玻爾根據(jù)氫光譜的實驗規(guī)律提出玻爾假設(shè)、夫蘭克-赫茲實驗思想的提出、塞曼效應的解釋等內(nèi)容時，結(jié)合學生掌握的知識，引導學生自己總結(jié)規(guī)律、提出假設(shè)、設(shè)計實驗，這種教學過程大大激發(fā)學生的探索精神，從而實現(xiàn)對學生知識傳授和能力培養(yǎng)的統(tǒng)一。

3.豐富作業(yè)形式，培養(yǎng)學生各項能力

教學過程中，除了通過雨課堂布置預習任務和相關(guān)討論問題外，還結(jié)合課程內(nèi)容布置小組作業(yè)、繪制思維導圖、完成仿真實驗和課程論文等，以培養(yǎng)學生的各項能力。

布置小組作業(yè)，培養(yǎng)學生團結(jié)協(xié)作意識。如第七章是關(guān)于元素周期表、原子的電子殼層結(jié)構(gòu)以及原子的基態(tài)電子組態(tài)等內(nèi)容，基于學生已對元素周期表有所認識，再結(jié)合前幾章的理論知識，學生基本可以自學完成本章的內(nèi)容。因此，針對本章的內(nèi)容我們設(shè)計了10 個問題，同時根據(jù)學生情況將學生分成10 個小組，每個小組抽取1 個題目，采用查閱資料、組內(nèi)討論、課堂匯報等形式來完成本章的學習。經(jīng)過兩屆學生完成小組作業(yè)的情況以及相關(guān)問卷調(diào)查結(jié)果顯示，這種小組作業(yè)的形式比較受學生歡迎且印象深刻。有同學評價說：“通過老師發(fā)布的小組作業(yè)，進一步懂得了怎么和組員團結(jié)協(xié)作、共同討論完成任務”。

繪制章節(jié)思維導圖，培養(yǎng)學生自主學習能力和邏輯思維能力。原子物理學知識點繁多，學生死記雜散的知識點很容易遺忘。因此在每章學習完成之后，教師指導學生繪制本章思維導圖，以此方法總結(jié)該章知識要點、理清知識點之間的邏輯關(guān)系，使學生在理解每個知識點后加強對原子物理學知識體系的整體把握。繪制思維導圖的過程不僅讓學生對所學知識進行了復習，還培養(yǎng)了學生的自主學習能力和邏輯思維能力。

完成仿真實驗，培養(yǎng)學生提出問題和解決問題的能力。我校近代物理實驗在第六學期開設(shè)，晚于原子物理學的開課時間，學生在進行原子物理學理論的學習時還沒有接觸相關(guān)原子物理學的實驗，在嘗試教學改革過程中，由于時間與實驗條件的限制，在講典型實驗前布置學生完成仿真實驗，探究對實驗結(jié)果的影響因素，并進行課前匯報，這樣不僅可以激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，還能對微觀世界的實驗現(xiàn)象有更直觀的印象和認識，并在其腦海里建立清晰的物理圖像。比如，在講解塞曼效應實驗時，提前布置作業(yè)讓學生在仿真實驗平臺完成塞曼效應的仿真實驗，提醒學生重點關(guān)注平行于磁場和垂直于磁場時譜線分裂條數(shù)，課前展示實驗結(jié)果并提出自己對實驗現(xiàn)象和結(jié)果的疑問，根據(jù)學生的實驗現(xiàn)象和疑問開展課堂討論。采用這種學習方式，學生對塞曼效應的原理及解釋印象會更加深刻，而且通過仿真實驗和課堂討論，進一步培養(yǎng)了學生提出問題和解決問題的能力。

撰寫課程論文，培養(yǎng)學生查閱文獻資料及科學研究能力。對于科學前沿和科技應用的介紹，由于課時有限就不能將此部分內(nèi)容拘泥于課堂，我們的做法是搜集相關(guān)視頻、文獻等上傳到網(wǎng)絡(luò)學習平臺供學生觀看、閱讀，或者指定專題，引導學生查閱資料、指導學生撰寫課程論文，這樣不僅可以拉近學生與學科前沿的距離，還能培養(yǎng)學生科學研究的能力，為其進一步深造打下基礎(chǔ)。

（四）改革考核方式

傳統(tǒng)的考核方式一般是平時成績和期末成績以一定比例綜合，作為學生的最終成績。這種考核方式往往導致學生考前搞突擊復習、死記硬背概念和公式，而忽略學習過程對自身能力的培養(yǎng)與提高，不利于學生的全面發(fā)展。為有效推進課程思政建設(shè)，促進學生全面發(fā)展，課程考核應加大過程考核的力度，構(gòu)建與教學活動相匹配的全程性、多元化的考核方式，將以知識掌握程度的考核轉(zhuǎn)變?yōu)閷δ芰λ刭|(zhì)的考核。該課程考核把考勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、學習筆記、章節(jié)測試、思維導圖、課程論文、小組作業(yè)等納入到總評成績，其中考勤、課堂表現(xiàn)占總成績的10%，作業(yè)、章節(jié)測試和思維導圖占總成績的30%，課程論文和小組作業(yè)占總成績的10%，期末考試成績占總成績的50%。問卷調(diào)查顯示，通過這種多元化的考核方式，學生的學習積極性和主動性有明顯提高，學生也更加注重學習過程和自身能力的提高。

三、結(jié)語

課程思政背景下，原子物理學教學改革與實踐取得了一定成效，思政目標已寫入教學大綱，課程思政理念逐漸深入人心；科學史和前沿科技內(nèi)容的融入起到了育人的目的，從隨堂評價、問卷反饋和課程論文中看出，學生從科學家的事跡中領(lǐng)會了追求真理路上堅持不懈和持之以恒的精神；從對中國科技發(fā)展的了解中激發(fā)了愛國熱情、增強了民族自豪感；從中國科學家的故事中引發(fā)了對自身價值和使命擔當?shù)乃伎?；智慧課堂實現(xiàn)了以學生為中心、教師為主導的教育理念，大大激發(fā)了學生的學習興趣；豐富的作業(yè)形式培養(yǎng)了學生各方面的能力；多元化的考核方式更好地促進了學生全面發(fā)展。但課程思政建設(shè)任重而道遠，目前的教學改革仍處于探索階段，如何更好地將專業(yè)知識和思政元素有機融合，實現(xiàn)知識傳授、能力提升和價值引領(lǐng)有機統(tǒng)一，是教師面臨的新課題，在今后的課程改革和課程思政建設(shè)中，我們將進一步挖掘原子物理學課程中的思政元素，在教學過程中積極探索實踐，將教學理念、教學內(nèi)容、教學方法和考核方式形成一套完整的體系，有效發(fā)揮專業(yè)課程的協(xié)同育人作用。