基于智慧教學(xué)平臺的《大學(xué)物理》課程思政實施策略研究*

王申浩 史 博 韓佳佳 麻曉敏 單會會 王保明

(陸軍炮兵防空兵學(xué)院基礎(chǔ)部 安徽 合肥 230031)

大學(xué)物理課程作為一門理工科的科學(xué)文化類必修課程,其基本理念、基本理論、科學(xué)思想、特色方法將為軍隊院校學(xué)員學(xué)習(xí)機(jī)電類課程、專業(yè)課乃至終身學(xué)習(xí)奠定必要的物理基礎(chǔ),在培養(yǎng)軍事人才創(chuàng)新思維和科學(xué)素養(yǎng)上起支撐作用,有利于學(xué)員科學(xué)的自然觀、人生觀和唯物主義世界觀的形成[1].

近年來,我院進(jìn)行了智慧校園建設(shè),智慧校園平臺已搭建完成,電子終端已經(jīng)覆蓋教員和學(xué)員,這為教員教學(xué)策略的實施提供了必要的硬件保障.在大學(xué)物理課程教學(xué)過程中,遵循學(xué)員的認(rèn)知規(guī)律和大學(xué)物理課程內(nèi)容特點(diǎn),針對知識目標(biāo)的教,采用了課前、課中、課后整體設(shè)計模式.實踐表明,這種線上和線下混合式教學(xué)模式對學(xué)員的知識掌握是有效的[2].素質(zhì)目標(biāo)是課程目標(biāo)的一部分,且素質(zhì)目標(biāo)的實現(xiàn)是融合到知識傳授的整個過程中的,所以針對知識目標(biāo)的教學(xué)方法對素質(zhì)目標(biāo)的培養(yǎng)也應(yīng)該具有參考價值.

大學(xué)物理課程蘊(yùn)含著豐富的物理學(xué)思想、物理學(xué)方法、物理學(xué)史、馬克思主義哲學(xué)觀、我國前沿科技成就和軍事應(yīng)用等獨(dú)特的思政元素,這些對素質(zhì)目標(biāo)的實現(xiàn)都起著重要的作用[3].近年來,為服務(wù)好我院大學(xué)物理課程教學(xué),大學(xué)物理課程教學(xué)團(tuán)隊已經(jīng)建立了課程思政元素庫、素材庫、案例庫等電子資源.在實際教學(xué)過程中,教員習(xí)慣于在課堂授課環(huán)節(jié)將某一思政元素與知識點(diǎn)或案例結(jié)合起來進(jìn)行課程思政,忽視了將課程思政與混合式教學(xué)模式聯(lián)系起來,忽視了課程思政的效果評價[4-6].在大學(xué)物理教學(xué)過程中,能否借鑒知識目標(biāo)學(xué)習(xí)的方法,對大學(xué)物理課程中蘊(yùn)含的思政元素進(jìn)行教學(xué)設(shè)計,將這些豐富而又獨(dú)特的思政元素融入到混合式教學(xué)的全過程,進(jìn)而有效地進(jìn)行課程思政呢?

本文從大學(xué)物理課程思政元素特點(diǎn)和課程具體內(nèi)容入手,設(shè)計課程思政要素框架,圍繞一個或幾個思政目標(biāo),基于智慧化教學(xué)平臺,進(jìn)行課前深入預(yù)習(xí)環(huán)節(jié),課中討論拓展環(huán)節(jié),課后反饋評價環(huán)節(jié),形成“三位一體”混合式的課程思政教學(xué)設(shè)計.

1 課程思政設(shè)計思路

依據(jù)教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》[7]和中央軍委訓(xùn)練管理部下發(fā)的軍隊院校教育大綱,服務(wù)于《陸軍炮兵防空兵學(xué)院人才培養(yǎng)方案》的總目標(biāo)和科學(xué)文化分目標(biāo).以立德樹人、為戰(zhàn)育人作為教學(xué)的中心環(huán)節(jié),結(jié)合知識內(nèi)容,從政治認(rèn)同、家國情懷、科學(xué)素養(yǎng)和道德修養(yǎng)4個方面,依托陸軍炮兵防空兵學(xué)院的智慧教育平臺從課前、課中和課后3個方面設(shè)計課程思政,尤其發(fā)揮物理課程特色優(yōu)勢,注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)員探索未知、追求真理的科學(xué)精神,激發(fā)學(xué)員的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng),樹立大國自信,增強(qiáng)民族自豪感和自信心.基于此,大學(xué)物理課程思政實施是非常必要和重要的,其過程為以下3個方面:

(1)科學(xué)素養(yǎng)的培塑包括思維方法的訓(xùn)練和科學(xué)精神的培養(yǎng)等,滲透、貫穿于教學(xué)的全過程,實現(xiàn)物理知識教學(xué)與思政教育的有機(jī)融合;

(2)政治認(rèn)同、家國情懷和道德修養(yǎng)方面可結(jié)合具體教育內(nèi)容進(jìn)行挖掘,做到自然融入、如鹽入水、潤物無聲,相關(guān)素材和案例通過智慧教學(xué)平臺下發(fā);

(3)教員通過自身敬業(yè)、嚴(yán)謹(jǐn)、仁愛等素質(zhì),以“身教”潛移默化地影響和培養(yǎng)學(xué)員的道德修養(yǎng).

圖1是基于智慧教學(xué)平臺的大學(xué)物理課程思政教學(xué)設(shè)計方案流程圖.

2 課程思政實施過程

2.1 課前階段

教員在備課階段要設(shè)計本次課的思政要素框架,精選案例,充分挖掘與知識內(nèi)容貼合的思政元素要點(diǎn),進(jìn)而有效達(dá)成思政目標(biāo).大學(xué)物理課程思政目標(biāo)可以歸納為以下4個方面.

2.1.1 政治認(rèn)同

主要包括愛國主義、集體主義、社會主義和習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想[8].結(jié)合我院人才培養(yǎng)要求,教員在備課環(huán)節(jié)要注重深入研究黨的百年奮斗史和新中國史、改革開放史、社會主義發(fā)展史、軍史中的案例并結(jié)合大學(xué)物理課程中的知識點(diǎn),突出教學(xué)過程中的“黨味”和“戰(zhàn)味”,進(jìn)而達(dá)成政治認(rèn)同的思政目標(biāo).

例如通過改革開放史的學(xué)習(xí)了解我國基礎(chǔ)科學(xué)、先進(jìn)技術(shù)和軍事實力的騰飛,如高鐵、航天技術(shù)、量子通信和航母的發(fā)展等.將這些鮮活的案例與具體的知識點(diǎn)結(jié)合起來,感受中國速度,樹立大國自信,增強(qiáng)民族自豪感和自信心.

2.1.2 家國情懷

大學(xué)物理課程相關(guān)理論背后涉及眾多科學(xué)家的故事,通過深入挖掘這些素材并恰當(dāng)?shù)卦谡n堂中引入可以激發(fā)學(xué)員的愛國情懷,培養(yǎng)學(xué)員為人民服務(wù)的人生觀.例如在講授“火箭飛行原理”時,可以介紹我國科學(xué)家錢學(xué)森放棄國外優(yōu)厚待遇,沖破重重阻力,毅然回到祖國,為我國導(dǎo)彈事業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn).在學(xué)習(xí)“狹義相對論的動力學(xué)”時,可以介紹我國科學(xué)家鄧稼先為我國原子能事業(yè)做出的巨大貢獻(xiàn).大學(xué)物理課程拓展應(yīng)用部分的許多案例也可以有效達(dá)成家國情懷這一思政目標(biāo).例如在“感生電動勢”講授過程中,由金屬探測器的工作原理可以拓展到排雷英雄杜富國的英勇事例,強(qiáng)化學(xué)員的使命擔(dān)當(dāng).

2.1.3 科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)素養(yǎng)是大學(xué)物理課程思政的主陣地,包括科學(xué)思維方法的訓(xùn)練、科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)精神的培養(yǎng).在進(jìn)行概念理解、理論分析、解題應(yīng)用的過程中,可以培養(yǎng)學(xué)員抽象與概括、分析與綜合、歸納與演繹等邏輯思維能力,使學(xué)員學(xué)會應(yīng)用物理學(xué)發(fā)展過程中建立的理想模型、類比、歸納演繹、定性或半定量分析以及科學(xué)的實驗研究方法,提高思維能力和分析、解決問題的能力;通過物理理論的“溯源通今”過程,融入物理學(xué)中蘊(yùn)含的馬克思主義哲學(xué)思想,如自然規(guī)律是相互聯(lián)系的,實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn),認(rèn)識事物的過程遵循波浪式前進(jìn)、螺旋式上升的規(guī)律等[3,8];另外,物理學(xué)史中包含著豐富的科學(xué)精神,如法拉第對科學(xué)事業(yè)的熱愛,使他能夠堅持不懈,終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象;又如在對泊松亮斑的介紹過程中,感受菲涅爾追求真理過程中不盲從權(quán)威,實事求是的科學(xué)態(tài)度[3,8].

2.1.4 道德修養(yǎng)

科學(xué)理論的嚴(yán)謹(jǐn),科學(xué)發(fā)展的創(chuàng)新,科學(xué)工作者的默默奉獻(xiàn)以及求真務(wù)實的工作態(tài)度等思政元素可以與大學(xué)物理課程具體知識點(diǎn)結(jié)合,進(jìn)而達(dá)成提升學(xué)員道德修養(yǎng)這一思政目標(biāo).如在“狹義相對論”的學(xué)習(xí)中,可以拓展愛因斯坦在二戰(zhàn)結(jié)束后,不倦地反對把原子能用于大規(guī)模的戰(zhàn)爭屠殺,反映出愛因斯坦獻(xiàn)身科學(xué),探索自然規(guī)律的目的是造福人類;如在“剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量”的學(xué)習(xí)中,通過對我國激光陀螺奠基人高伯龍院士的介紹,使學(xué)員感受我國科學(xué)家愛國、奉獻(xiàn)、求實和奮斗的精神[8];在學(xué)習(xí)制冷劑、熱機(jī)的工作原理,電磁場等內(nèi)容時,引導(dǎo)學(xué)員在生活中要珍惜資源、節(jié)約用電,愛護(hù)地球家園.在康普頓效應(yīng)的學(xué)習(xí)過程中,通過拓展我國科學(xué)家吳有訓(xùn)的貢獻(xiàn),領(lǐng)悟淡泊名利的處世態(tài)度.另外,教員工作和生活中所展現(xiàn)的自身素質(zhì)和品德同樣能夠激發(fā)學(xué)員看齊追隨的意識,潛移默化中感化和培塑學(xué)員的道德品質(zhì).綜合以上,大學(xué)物理課程思政涉及的思政元素及可以達(dá)成的思政目標(biāo)如表1所示.

表1 大學(xué)物理課程思政涉及的思政元素及達(dá)成的思政目標(biāo)

2.2 課中階段

課中階段,教員對課前通過平臺發(fā)布的預(yù)習(xí)材料的預(yù)習(xí)效果進(jìn)行點(diǎn)評和總結(jié),通過預(yù)習(xí)效果的總結(jié),針對性地做好知識的講解和思政目標(biāo)的達(dá)成.

在知識傳授和思政目標(biāo)達(dá)成的過程中,要綜合應(yīng)用演示實驗、仿真、動畫和教研室建設(shè)的各種信息資源庫等教學(xué)資源,從而實現(xiàn)課堂再現(xiàn)物理現(xiàn)象、形象化物理理論、宏觀化微觀物理過程,啟迪學(xué)員深化物理過程和物理思想的認(rèn)識和理解,貫徹啟發(fā)式教學(xué)思想,靈活運(yùn)用導(dǎo)學(xué)式、研討式、問題式、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)手法,引導(dǎo)學(xué)員獨(dú)立思考,加強(qiáng)教學(xué)的深層互動,在潛移默化中實現(xiàn)大學(xué)物理課程思政的科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo).例如,在學(xué)習(xí)“牛頓運(yùn)動定律”時,通過牛頓第一定律的建立過程,感受科學(xué)思維方法的重要性.在“動量定理”的學(xué)習(xí)過程中,通過對平均沖力的估算,學(xué)會解決“原始問題”的能力,養(yǎng)成良好的思維能力.

學(xué)員在獲取知識的同時,可以精選案例,提升學(xué)員政治認(rèn)同、家國情懷和道德修養(yǎng).例如,同樣在“牛頓運(yùn)動定律”部分,在分析力與運(yùn)動的關(guān)系時,可以結(jié)合東風(fēng)導(dǎo)彈的飛行案例,樹立軍人的自豪感和敢打必勝的信心.在“動量定理”的學(xué)習(xí)過程中,介紹空軍一架戰(zhàn)機(jī)升空后遭鳥撞擊,飛行員王建東規(guī)避居民區(qū),3 s后飛機(jī)墜毀的案例,說明中國軍人臨危不懼、沉著冷靜的品質(zhì)以及始終將人民利益放在第一位的可貴精神.

2.3 課后階段

針對課程思政的實施效果,可以從教員思政設(shè)計評價和學(xué)員素質(zhì)評價兩個方面進(jìn)行.針對教員思政設(shè)計評價可以就一次課或者一個階段進(jìn)行評價.教員思政設(shè)計評價可以通過3個方面進(jìn)行評價:一是領(lǐng)導(dǎo)聽查課后對教員的思政設(shè)計進(jìn)行評價、反饋;二是通過期末思政設(shè)計的更新情況和相關(guān)的研究情況進(jìn)行評價;三是通過在課程思政競賽中的表現(xiàn)進(jìn)行評價.基礎(chǔ)課程對學(xué)員素質(zhì)的影響是隱性的、長期的,因此難以在短時間內(nèi)進(jìn)行評價.目前,大學(xué)物理課程對學(xué)員素質(zhì)提升的評價主要通過以下兩個方面:一是課堂上和作業(yè)中,學(xué)員對物理方法的運(yùn)用情況、思維嚴(yán)謹(jǐn)性的改進(jìn)情況;二是對考試試卷進(jìn)行改革,注重能力、素質(zhì)和應(yīng)用的考查,統(tǒng)計得分情況進(jìn)行評價.

按照學(xué)習(xí)—研究—實時反饋—評價的思路進(jìn)行課程思政一體化改進(jìn),從以下幾個方面著力:一要進(jìn)一步對課程思政相關(guān)的文件和精神進(jìn)行研究學(xué)習(xí),不斷改進(jìn)設(shè)計思路;二要通過相關(guān)課題的研究和定期討論,更新思政內(nèi)容;三要通過課堂教學(xué)實施反饋思政效果,對融入不夠貼切或效果差的設(shè)計進(jìn)行改進(jìn);四要通過考試改革,評價課程思政在素質(zhì)提升方面的效果,再通過評價結(jié)果指導(dǎo)研究和實施.

3 “熱力學(xué)第二定律”課程思政設(shè)計

熱力學(xué)第二定律闡述的實際熱力學(xué)過程在宏觀上表現(xiàn)出的不可逆性,其微觀本質(zhì)是一切自然過程總是朝著分子運(yùn)動無序增大的方向進(jìn)行,而熵是系統(tǒng)分子熱運(yùn)動無序性的一種量度.圍繞熱力學(xué)第二定律和熵這兩個知識點(diǎn),可以設(shè)計多個方面的思政元素,通過混合式教學(xué)模式,有效達(dá)成不同的思政目標(biāo).

3.1 課前階段

結(jié)合熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容所描述的不可逆性,在課前預(yù)習(xí)階段可以布置預(yù)習(xí)思考題并通過平臺下發(fā),例如:查閱我國古代詩詞中描述自然現(xiàn)象按照某一方向進(jìn)行的詩句;結(jié)合玻爾茲曼熵的內(nèi)容,查閱玻爾茲曼熵提出的歷史過程,以及玻爾茲曼熵的提出對人類社會進(jìn)步的貢獻(xiàn).

3.2 課中階段

在課中環(huán)節(jié),可以結(jié)合學(xué)員的預(yù)習(xí)和“熱力學(xué)第二定律”的內(nèi)容,討論描述自然過程按照一定方向進(jìn)行的詩句,例如“逝者如斯夫,不舍晝夜”“君不見高堂明鏡悲白發(fā),朝如青絲暮成雪”等.通過這些詩詞,感悟時光易逝,引導(dǎo)學(xué)員要珍惜青春時光,努力奮斗;在學(xué)習(xí)玻爾茲曼熵的過程中,簡要介紹熵提出的歷史過程,從中讓學(xué)員感受到玻爾茲曼對真理的執(zhí)著追求以及人類對真理的認(rèn)識過程并不是一蹴而就的,而是螺旋上升、不斷前進(jìn)的;在學(xué)員對熵有了較為深入的理解之上,可以進(jìn)一步闡述熵的理論揭示了任何事物和過程都是有序和無序的辯證統(tǒng)一.這種對立統(tǒng)一互為滲透,并在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化.一般而言,在事物產(chǎn)生和發(fā)展過程中,主要是從無序向有序轉(zhuǎn)化.而在衰老死亡過程中,主要是從有序向無序轉(zhuǎn)化.這兩種過程并不是截然分開的,而是辯證統(tǒng)一的[9].以上案例的學(xué)習(xí)可以提升學(xué)員的科學(xué)素養(yǎng)和道德修養(yǎng).

最后利用熵增加原理啟示學(xué)員:構(gòu)建和諧社會必須是包容和開放的,相反如果這個社會是封閉的,那么這個社會必然不可能走向和諧,只能走向混亂.特別是當(dāng)今全球化的背景下,各國都與世界有著緊密的聯(lián)系,誰也不可能離開世界獨(dú)立存在.在這種背景下,習(xí)近平總書記提出“一帶一路”、人類命運(yùn)共同體的偉大構(gòu)想正是奉行開放發(fā)展、合作共贏的理念.以上案例的學(xué)習(xí)可以提升學(xué)員的政治認(rèn)同和為之奮斗的信心和決心.

3.3 課后階段

在課后環(huán)節(jié),可以讓學(xué)員進(jìn)一步結(jié)合玻爾茲曼熵的理論,思考熵與生命、熵與能量的關(guān)系,并通過平臺下發(fā)問題,收集學(xué)員反饋,進(jìn)行思政評價.圖2是基于智慧教學(xué)平臺的“熱力學(xué)第二定律”課程思政教學(xué)設(shè)計方案的流程圖.

圖2 基于智慧教學(xué)平臺的“熱力學(xué)第二定律”課程思政教學(xué)設(shè)計方案流程圖

4 結(jié)束語

本研究基于我院智慧教學(xué)平臺,圍繞大學(xué)物理課程知識的內(nèi)涵和外延,深入挖掘大學(xué)物理課程包含的思政元素,從課前、課中、課后一體化設(shè)計思政元素,將思政元素融入到混合式教學(xué)的全過程,而不是僅僅在課堂授課環(huán)節(jié)就某一個知識點(diǎn)與思政元素相聯(lián)系.圍繞大學(xué)物理課程眾多而又獨(dú)特的思政元素,我們提煉出了大學(xué)物理課程可以達(dá)成4個方面的思政目標(biāo):政治認(rèn)同、家國情懷、科學(xué)素養(yǎng)和道德修養(yǎng),給出了基于智慧教學(xué)平臺的大學(xué)物理課程思政教學(xué)設(shè)計方案,并以“熱力學(xué)第二定律”為例具體進(jìn)行了課前、課中、課后一體化教學(xué)設(shè)計.