融合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程思政教學創(chuàng)新

［摘 要］文章以大學物理課程光的偏振一節(jié)為例，開展課程思政教學創(chuàng)新實踐。通過瞄準學校人才培養(yǎng)目標，將光的偏振知識與應(yīng)用緊密關(guān)聯(lián)。從課堂現(xiàn)場演示小魔術(shù)出發(fā)，由觀察現(xiàn)象深入到探究本質(zhì)，將直觀現(xiàn)象與背后的物理原理一一對應(yīng)。通過小組團隊協(xié)作實現(xiàn)魔術(shù)制作、組間觀摩與互助等教學創(chuàng)新設(shè)計，使學生樹立理實結(jié)合、善于觀察、勤于思考的科學態(tài)度。在光的偏振應(yīng)用內(nèi)容拓展過程中，融入精益求精的大國工匠精神、民族自信、科技報國的家國情懷教育。在整個課堂教學過程中，通過學科知識的層層探究及思想情感的互動，引導學生通過課程學習，實現(xiàn)價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三位一體育人目標。

［關(guān)鍵詞］應(yīng)用型人才培養(yǎng)；課程思政；教學創(chuàng)新；大學物理課程；光的偏振

［中圖分類號］G641 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）13-0110-04

黨的二十大報告指出，全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務(wù)，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人[1]。2022年7月，教育部等十部門印發(fā)了《全面推進“大思政課”建設(shè)的工作方案》，要求引導學生堅定“四個自信”，使學生成為堪當民族復興重任的時代新人[2]。課程思政是推進黨的二十大精神入腦、入心、入行的有效渠道，各門課要“守好一段渠、種好責任田”，同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。大學物理課程是面向高等教育中理工科專業(yè)低年級大學生開設(shè)的重要必修基礎(chǔ)課，物理學不僅是自然學科許多領(lǐng)域和工程技術(shù)的基礎(chǔ)，物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、物理學理論的推導及物理學家的成長等過程中蘊含著極為豐富的思政元素，在培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、成為新時代中國特色社會主義接班人和建設(shè)者方面有著天然的優(yōu)勢[3-9]。

本文以大學物理課程的一個教學創(chuàng)新實踐——光的偏振為例，瞄準課堂教學目標和思政育人目標，力求將光的偏振物理知識與思政內(nèi)容相融合，致力于培養(yǎng)具有責任擔當和獨立從事科學研究與實踐應(yīng)用的能力、具有開放性和創(chuàng)造性思維方式及團隊協(xié)作精神的高素質(zhì)設(shè)計應(yīng)用型人才。通過基于學生學習數(shù)據(jù)的教學反思及學生評價，該教學創(chuàng)新實踐能夠有效達成課程思政教學目標。

一、教學創(chuàng)新實踐

在完整的課程知識框架中，波動光學在理論及應(yīng)用方面都占有重要地位。光是橫波和光具有偏振性的發(fā)現(xiàn)不但豐富了光的波動說內(nèi)容，而且具有重要的應(yīng)用價值。偏振光的應(yīng)用范圍非常廣，從日常生活中的攝影、燈光設(shè)計到地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦物的探測；從原子、分子、病毒微粒的結(jié)構(gòu)分析，到太陽系、銀河系乃至整個宇宙物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索，無不運用偏振光的知識。學生對該節(jié)內(nèi)容的掌握程度，直接關(guān)系對后續(xù)反射和折射時光的偏振、光的雙折射的理解及偏振在生活生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。

（一）專業(yè)教學與思政教育的融合設(shè)計

專業(yè)教學與思政教育的融合設(shè)計思路如圖1所示。首先開始的是課程導入。物理學理論和實驗密不可分，課堂開始時，先現(xiàn)場演示魔術(shù)（該裝置由天津中德應(yīng)用技術(shù)大學楊廣武團隊發(fā)明制作并獲專利），一個塑料板上面覆蓋一個薄塑料片，會顯示“2022”四個數(shù)字；僅翻轉(zhuǎn)該薄塑料片，再次覆蓋在塑料板上，原來的“2022”消失，呈現(xiàn)“二十大”三個漢字。這個小魔術(shù)現(xiàn)象背后的物理原理正是此堂課所要講述的內(nèi)容——光的偏振。此處導入體現(xiàn)理實結(jié)合、精益求精的大國工匠精神，培養(yǎng)學生善于觀察、勤于思考的科學態(tài)度。

課堂上，教師通過實物演示實驗的方式解釋光的偏振特性，以在彈簧上的橫波和縱波為例，分別放置水平方向的狹縫和豎直方向的狹縫，邊演示邊講解，使學生明白橫波和縱波的區(qū)別、光的偏振特性，使得直觀現(xiàn)象與其背后的物理抽象一一對應(yīng)，易于學生掌握知識的同時，使學生潛移默化地受到科學思維方法的熏陶。其間，教師穿插介紹偏振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)歷程和人造偏振片的發(fā)明小故事。如發(fā)明家蘭德在17歲就讀于哈佛大學物理系一年級時，還沒有大面積廉價的偏振光起偏器件，于是他打定主意要發(fā)明這種實用的大面積偏光片。他經(jīng)?！芭菰凇眻D書館查閱大量的文獻，去實驗室重復文獻中的實驗并進行改進，在19歲時成功做出了J型偏光片。通過這一故事，鼓勵學生多留心生活中的物理現(xiàn)象，以解決實際問題為導向，在青年時代勇于開拓創(chuàng)新。

課中，教師開展具體實踐活動，引導學生在學中做、做中學。課堂上，學生通過小組團隊協(xié)作完成“乒乓球穿墻而過”魔術(shù)制作，在親手制作小魔術(shù)道具的過程中，體驗課上所講的光的偏振特性及馬呂斯定律。組間開展觀摩與互助等同伴學習，強化學生理實結(jié)合、精益求精的大國工匠精神。

課堂教學結(jié)束前，教師安排內(nèi)容拓展及課后思考，尤其是介紹“天極”望遠鏡的情況，再次強化提出問題、解決問題和分析問題的邏輯思維能力，引導學生樹立民族自豪感、民族自信和科技報國的家國情懷。

（二）具體教學實施

具體教學實踐流程如圖2所示。課堂上，以學生的學為中心，教師起引導作用。從課上以請學生協(xié)助展示光學小魔術(shù)為起點，引導學生觀察現(xiàn)象并激發(fā)學習興趣。通過雨課堂現(xiàn)場發(fā)布一道測驗題，一方面檢查學生的課前預(yù)習情況，對答對的學生給予正向激勵，鼓勵學生多自主學習；對答錯的學生予以提醒，在課上認真聽講，尋找答錯的原因。

課上，教師重點講解主要內(nèi)容，學生認真觀看、思考和推演，將知識點內(nèi)容從觀察現(xiàn)象上升到認識本質(zhì)，然后回到實際應(yīng)用。教師應(yīng)用馬呂斯定律來驗證課堂剛開始時光學小魔術(shù)的設(shè)計原理，躬身示范如何分析問題和解決問題，使學生意識到看似復雜的現(xiàn)象、問題以及創(chuàng)新背后，實際上是簡單的物理原理，萌生“原來也不難、我也能創(chuàng)新”的不怕困難、敢想勇創(chuàng)的想法。

教師組織學生以團隊合作形式，對乒乓球“穿墻而過”的小魔術(shù)道具進行制作。制作過程中，有的小組非常順利地做出了與實物效果一樣的模型，有的小組卻沒有做出來。通過組織小組交叉觀摩交流、學生和學生之間相互探討與總結(jié)，發(fā)現(xiàn)只有當兩個偏振片的偏振化方向是垂直時（由馬呂斯定律可知，透射光強為零，疊加呈現(xiàn)暗黑色），小魔術(shù)才能成功。在動手實驗過程中，有學生意外發(fā)現(xiàn)，當把從偏振片表面撕下的透明塑料薄膜放在兩個偏振片之間，竟然會出現(xiàn)彩色條紋，這進一步激發(fā)了學生的學習興趣和探究欲望，也為后續(xù)介紹光的偏振應(yīng)用埋下伏筆。

在光的偏振應(yīng)用中，介紹“天宮二號”上的尖端“相機”——寬波段成像光譜儀。這臺太空高性能光譜與偏振復合型數(shù)碼相機由中國科學院上海技術(shù)物理研究所的科學家團隊花費8年的時間造就。他們從可行性分析到設(shè)計、制造，再到地面實驗驗證可靠性的每一個環(huán)節(jié)中，不斷地進行優(yōu)化完善、自我加壓和自我超越，先后為我國的風云系列氣象衛(wèi)星、神舟系列載人飛船任務(wù)、海洋和環(huán)境衛(wèi)星、探月工程研發(fā)了高性能太空“千里眼”。在一臺儀器上同時開啟可見光近紅外高光譜成像與短波紅外、熱紅外多光譜成像，并兼具偏振探測功能的智慧銳眼，在國際上尚屬首次。學生從深度和廣度領(lǐng)悟物理學基本原理的強大，中國科技已走在世界前列，民族自豪感和自信心油然而生，激發(fā)學生科技報國的責任擔當。

二、教學反思

（一）教學目標達成情況

通過上述教學實踐過程，反觀學生的學習效果。對應(yīng)課程教學設(shè)計的教學目標，在知識方面，前測中，多選題的學習數(shù)據(jù)顯示，客觀題正確率為31.58%，其中5%的學生選錯答案，剩余學生只選對了部分答案。經(jīng)過課上講解和學習，后測有近80%的學生完全掌握了內(nèi)容，說明學生的學習效果基本達到教學預(yù)期目標要求。在能力方面，學生能夠利用所講述的偏振片透光光強為最大和為零來解釋3D電影的眼鏡原理。小組合作討論時，學生積極參與、探索、分析和分享實驗失敗與成功背后的物理原理，實現(xiàn)了課程能力目標。價值方面，學生上課從開始時反應(yīng)平淡，到之后不知不覺融入課堂，聽課愈發(fā)認真，課堂發(fā)言積極踴躍，小組動手實踐環(huán)節(jié)認真探索、實事求是、敢于創(chuàng)新，體現(xiàn)出對學生科學精神的培養(yǎng)。從觀看“天極”望遠鏡視頻時學生流露的神情，可以感受到學生的民族自豪感和科技報國的責任感已油然而生。

（二）學生評價反饋

課后，教師主動與學生交流，學生反饋本次課堂教學生動形象，以一個小魔術(shù)來切入課程，吸引學生的興趣；課堂上頻繁的互動拉近了學生與教師的心理距離，讓學生不知不覺沉浸在課程中。課堂上，教師的教學方式獨特，風格活潑有趣，對光的偏振講解全面具體，能把晦澀的知識點以游戲的方式展現(xiàn)，引導學生思考和探索，使學生在學習這些知識時不會感到無趣，在輕松快樂的氛圍中學到很多新知識。小組討論讓學生在思維碰撞中收獲知識，通過具體實驗和探討相結(jié)合的方式，引導學生一步一步朝真理靠近。學生反饋，教師通過光的魔術(shù)活化了光學偏振知識，有趣的教學設(shè)計帶領(lǐng)學生領(lǐng)略了大學物理之美、明晰了生活現(xiàn)象之理，在小組合作中還增進了同學之間的情誼。

（三）存在問題及改進措施

在課堂演示橫縱波實驗中，狹縫的裝置有些簡陋，需要重新設(shè)計，以便更加清晰地進行演示。學生對實踐的興趣濃厚，但預(yù)留給學生動手探索創(chuàng)新的時間稍少。用偏振片自行探究時，由于學生聽課時自帶的文具、材料不多，導致未能通過手邊的材料發(fā)現(xiàn)更多有趣的現(xiàn)象。部分學生對偏振可以探測植物大規(guī)模長勢這個應(yīng)用案例展現(xiàn)的興趣不大。

今后，可改進演示道具，使課堂演示的道具更穩(wěn)固、更直觀，方便學生觀察現(xiàn)象。精簡講課內(nèi)容，將“偏振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)”這部分內(nèi)容移到課前供學生自學，預(yù)留出這部分課堂時間給學生動手實踐，使學生對問題進行更深入的探究。替換學生不太感興趣的應(yīng)用案例，更新為與學生實際密切相關(guān)的應(yīng)用案例，進一步激發(fā)學生的學習積極性。

三、總結(jié)

本文以大學物理課程光的偏振為例，介紹課程思政教學創(chuàng)新的具體實踐。教師將現(xiàn)場演示光學小魔術(shù)、學生動手復盤魔術(shù)道具與理論解釋有機結(jié)合，采用問題導入、互動研討、實踐探究及思育、智育相結(jié)合等教學方法，精心設(shè)計與理論知識相輔相成的演示實驗及案例，使物理知識貼近生活；組織學生開展合作學習，主動觀察、思考、質(zhì)疑、討論、構(gòu)建模型、理論計算、實驗探究，明理悟道，讓學生切實感受到物理的有趣、有用。此堂課程思政教學創(chuàng)新實踐對實現(xiàn)“在場景中運用，在聯(lián)系中理解，在遷移中創(chuàng)造”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)有積極的借鑒意義。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 習近平. 高舉中國特色社會主義偉大旗幟為全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家而團結(jié)奮斗：在中國共產(chǎn)黨第二十次全國代表大會上的報告[EB/OL].（2022-10-25）[2024-01-20].https：//www.gov.cn/gongbao/content/2022/content_5722378.htm.

[2] 教育部等十部門關(guān)于印發(fā)《全面推進“大思政課”建設(shè)的工作方案》的通知[EB/OL].（2022-08-10）[2024-01-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A13/moe_772/202208/t20220818_653672.html.

[3] 吳喆，吳昊，劉義東，等.大學物理“課程思政”的探索與實踐[J].物理與工程，2021，31（5）：61-63.

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[8] 吳玉杰.求真，至善，唯美：對大學物理課程思政的思考和實踐[J].物理與工程，2021，（31）6：119-123.

[9] 張永梅.工科大學物理課程思政建設(shè)嘗試[J].物理通報，2022（3）：80-82.

［責任編輯：黃緊德］