“沉浸式”大学物理课程思政教学模式探索与实践.pdf
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1、物理与工程 V o l.3 3 N o.4 2 0 2 3“沉浸式”大学物理课程思政教学模式探索与实践王 真 侯兆阳 柯三民 王凤龙 徐春龙(长安大学理学院,陕西 西安 7 1 0 0 6 4)摘 要 为了促进和加强“大学物理”课程思政建设,我校大学物理课程教学团队,通过从古代物理、科学史话、前沿科学、工程应用等方面深入挖掘“大学物理”课程中蕴含的思政元素,将物理知识和思政元素有机融合;建立包含各种文字、图片、动画和视频素材的课程思政电子化材料库,让思政效果入眼、入耳、入脑、入心,提升课程思政育人效果;并充分利用现代化信息和互联网技术平台,使学生在课内和课外全方位受思政教育浸润,实现“沉浸式”
2、大学物理课程思政。该教学方法和模式具有一定可推广性,期望能够为大学物理课程思政建设起到一些参考作用。关键词 大学物理;课程思政;思政元素;思政素材库E X P L O R A T I O N A N D P R A C T I C E O F“I MME R S I V E”I D E O L O G I C A L A N D P O L I T I C A L T E A C H I N G MO D E I N C O L L E G E P H Y S I C S C O U R S EWA N G Z h e n H O U Z h a o y a n g K E S a n m i
3、 n WA N G F e n g l o n g X U C h u n l o n g(S c h o o l o f S c i e n c e,C h a n g a n U n i v e r s i t y,X i a n,S h a a n x i 7 1 0 0 6 4)A b s t r a c t B y d e e p l y d i g g i n g i n t o t h e i d e o l o g i c a l a n d p o l i t i c a l e l e m e n t s c o n t a i n e d i n t h e c o u
4、r s e o f c o l l e g e p h y s i c s,p h y s i c a l k n o w l e d g e s a n d i d e o l o g i c a l a n d p o l i t i c a l e l e m e n t s a r e o r g a n i c a l l y i n t e g r a t e d t o g e t h e r.E s t a b l i s h a c u r r i c u l u m i d e o l o g i c a l a n d p o l i t i c a l e l e c
5、t r o n i c m a t e r i a l l i b r a r y c o n t a i n i n g v a r i o u s t e x t,p i c t u r e s,a n i m a t i o n a n d v i d e o m a t e r i a l s.L e t t h e e f f e c t o f i d e o l o g i c a l a n d p o l i t i c a l e d u c a t i o n i n t o t h e e y e s,e a r s,b r a i n,h e a r t o f t
6、h e s t u d e n t s a n d t e a c h e r s,i m p r o v e t h e i d e o l o g i c a l a n d p o l i t i c a l e d u c a t i o n e f f e c t o f t h e c o u r s e.M a k e f u l l u s e o f m o d e r n i n f o r m a-t i o n a n d i n t e r n e t t e c h n o l o g y p l a t f o r m,s o t h a t s t u d e
7、n t s i n c l a s s a n d e x t r a c u r r i c u l a r a l l-r o u n d i d e o l o g i c a l a n d p o l i t i c a l e d u c a t i o n i n f i l t r a t i o n,r e a l i z e t h e“i mm e r s i v e”c o l l e g e p h y s i c s c o u r s e i d e o l o g i c a l a n d p o l i t i c a l.K e y w o r d s c
8、 o l l e g e p h y s i c s;c u r r i c u l u m i d e o l o g i c a l a n d p o l i t i c a l;I d e o l o g i c a l a n d p o l i t i c a l e l e-m e n t s;i d e o l o g i c a l a n d p o l i t i c a l m a t e r i a l l i b r a r y收稿日期:2 0 2 3-0 6-0 5基金项目:教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会教研项目(DW J ZW 2 0 2 1 1 6
9、x b);长安大学中外合作办学一流本科课程建设项目(3 0 0 2 0 3 2 1 4 0 0 3)。通讯作者:侯兆阳,男,教授,主要从事物理教学和计算材料方面的研究,z h a o y a n g h o u 1 6 3.c o m。引文格式:王真,侯兆阳,柯三民,等.“沉浸式”大学物理课程思政教学模式探索与实践J.物理与工程,2 0 2 3,3 3(4):1 2 1-1 2 8.C i t e t h i s a r t i c l e:WAN G Z,HOU Z Y,K E S M,e t a l.E x p l o r a t i o n a n d p r a c t i c e o
10、 f“I mm e r s i v e”i d e o l o g i c a l a n d p o l i t i c a l t e a c h i n g m o d e i n c o l l e g e p h y s i c s c o u r s eJ.P h y s i c s a n d E n g i n e e r i n g,2 0 2 3,3 3(4):1 2 1-1 2 8.(i n C h i n e s e)2 0 1 6年1 2月习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上提出:“高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。”1
11、。从而把高校思政教育的重要性上升到了一个新的高度。2 0 1 9年8月,中共中央、国务院印发了 关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见2,提出要整体推进高校课程思政建设,发挥所有课程的育人功能。2 0 2 0年5月,教育部颁布 高等学校课程思政建设指导纲要3,明确了课程思政建设的目标要求和内容重点。121物理与工程 V o l.3 3 N o.4 2 0 2 3“大学物理”课程是工程技术类各专业学生的一门重要的必修基础课,该课程教学内容包括力、热、光、电磁、近代物理等,蕴含着丰富的思政素材和德育资源4。在培养学生树立科学的世界观、价值观,增强学生观察和思维能力,传播辩证唯物主义的观
12、点和方法,培养学生的求实精神、创新意识,弘扬家国情怀和爱国主义等方面,具有其他课程不可替代的育人功能与优势5-8。但当前“大学物理”课程在承担思政教育实施方面仍或多或少存在如下一些问题:(1)思政元素与课程内容融合度不高,学生认同感不强。若是要充分发挥“大学物理”的“课程思政”功能,应当以隐性的方式灌输思政内容9。但是,当前由于大部分物理教师的成长过程一直处于理科知识和思维的熏陶中,缺乏人文知识和思政素养。这样就存在物理知识与思政元素的融合深度不够、生搬硬套的实施方式和学生的认同感不高等问题。(2)思政元素呈现的载体形式单一,对学生的吸引力不强。当前“大学物理”课程思政元素的呈现主要通过授课教
13、师,在课堂通过语言或文字的形式呈现,思政元素呈现的载体和形式都缺乏丰富性和创新性,对学生的吸引力不足,思政效果不明显。(3)思政元素在课堂展现时间短,学生受思政教育浸润时间不足。当前大部分课程思政元素的展现都是在课堂教学过程中进行,而“大学物理”课程的知识点多,在有限的课堂教学时间中,能分配到思政元素的讲授时间较少,学生受思政教育浸润时间往往不足,难以形成共鸣。穆良柱认为:物理课程思政教育的内涵核心是物理认知能力培养,包括认知模型的构建、物理方法的训练、物理精神的养成、也就是物理文化的传承1 0。物理学作为一门自然科学蕴含了非常多的马克思主义哲学原理。马克思主义哲学对物理学研究具有理论指导作用
14、,同时学生通过对物理学知识的深入学习,能够帮其树立正确的世界观、人生观和价值观1 1。因此,只有在考虑到大学物理课程本身特点,将思政课程要求与大学物理知识体系对接,才能将思政元素有机地融入课内课外教学中。为了促进“大学物理”课程思政建设,我校“大学物理”教学研究团队组建了“课程思政”教学研究团队,从思政元素挖掘、课程思政元素电子化材料库建立、课程思政的平台构建等方面进行了探索和实践,利用现代化信息和互联网技术平台,使学生在课内和课外全方位受思政教育浸润,让思政效果入眼、入耳、入脑、入心,实现“沉浸式”大学物理课程思政,逐渐形成具有特色的课程思政教育教学模式。1 深入挖掘大学物理课程中蕴含的思政
15、元素,并建立更具亲和力的思政元素库 教师在教学中起主导作用,要全面推进课程思政建设,其中的关键在教师。我们充分发挥青年教师讨论课制度优势,深入讨论、梳理、挖掘每章节课程内容所蕴含的思政元素,我们主要从古代物理、科学史话、前沿科技、工程应用等几个方面进行思政元素的挖掘。图1 大学物理思政元素分类1.1 从中国古代物理中挖掘思政元素我国是一个拥有五千年不间断文明史的古国,科学技术成就曾一度领先于世界,在物理学方面也取得了不少可以令人称赞的成就,体现了我国古人的智慧,形成了诸多优秀的思政元素,将这些思政元素应用于“大学物理”教学中,可以激发学生的学习动力和民族自豪感。在力学方面,我国现存最早的科技书
16、籍 考工记 中,就记载了不少力学知识,其中对惯性问题的认识更是比同期的欧洲国家深刻得多;墨家著作 墨经 一书,对力学现象进行了初步概括,并进行了一些推理论证,包括时空观、力的平衡问题等,墨家发现的杠杆原理比阿基米德要早两百多年;东汉时期的古籍 尚书纬考灵曜 中记载地球运动时说:“地恒动不止而人不知,譬如人在大舟中,闭窗而坐,舟行而不觉也。”形象生动地描述了相对性原理,比哥白尼、伽利略的论述早了1 4 0 0多年。在光学方面,世界上最早的几何光学著作是 墨经,它比欧几里得要早一百多年,其中记载了世界上最早的小孔成像实验,并对小孔成像进行了正确地分析和解释;墨经 中还记载了光是221物理与工程 V
17、 o l.3 3 N o.4 2 0 2 3沿直线传播的观点,并讨论了平面镜、凹面镜、凸面镜等的成像情况;沈括的 梦溪笔谈 和赵友钦的 革象新书 对几何光学也有很深的研究1 2。此外,在古籍中还有对热学、电磁学、声学等方面的记载。我国古代物理中相关思政教育素材和教学内容对照情况详见表1。通过提取古代物理学中的思政元素并融入课堂教学,有助于培养学生的人文精神、民族自豪感和爱国主义精神,正确认识中国古代文明发展,体会中国古代学者勇于创新的科学态度和精神。1.2 从物理学史中寻觅思政元素物理学理论是人类对客观世界物理运动规律 所获取的主观反映,因此它必然包含客观世界的真实内容。合乎物理学规律的种种联
18、系的稳定性和可重现性,正表明物理学理论具有其绝对真理的成分,符合马克思辩证唯物主义的观点1 3。物理学的发展史是人类探索物质运动基本规律的过程,期间物理学家为追求真理而夜以继日地观测、实验,孜孜不倦地思考、探索,既有长期的困顿,也有豁然的开朗,既有成功的喜悦,也有失败的懊恼,既有借鉴、协作和继承,也有质疑、批判和争论。总之,物理学史体现了人类探索和认识世界的历程,是物理学家征服世界、改造自然、创造发明的奋斗史,记述了物理知识的累积过程,以及物 表1 大学物理教学中中国古代物理学课程思政内容对照表中国古代物理学教学内容力学热学声学光学电磁学思政切入点运动的相对性惯性力的定义杠杆原理功与能热的平衡
19、、热的传导声音的产生声的共振拍的形成回声光的传播小孔成像焦距和焦点摩擦起电磁性导体和绝缘体思政元素战国 吕氏春秋:“刻舟求剑”的故事;隋书天文志:“仰游云以观,日月常动而云不移”。抱朴子塞难:“见游云西行,而谓月之东驰”。春秋纬考灵曜“地恒动不止,而人不知,比如人在大舟中,闭牖而坐,舟行而人不觉”。王充 论衡效力篇 考工记轮人:“马力既竭,辀(辕)犹能一取也”。战国 墨经“力,刑之所以奋也。”战国 墨经“衡木,加重焉而不挠,极胜重也;右校交绳,无加焉而挠,极不胜重也。”淮南子谬称训:“物之功,动而有益,则损随之。”王充 论衡 研究了热的平衡、热的传导和物质状态的变化。刘安 淮南万毕术“取沸汤置
20、瓮中,密以新缣,沈中三日成冰。”王充在 论衡 中指出:声音是振动产生的,是通过空气传播的,在空气中传播可用水面波来比喻,这些论述在世界上是最早的沈括第一个在声学史上做了有名的声的共振实验。战国时期制造的曾侯已编钟北京天坛回音壁战国 墨经 堪称世界上最早的几何光学著作战国 墨经 记载了世界上最早的小孔成像实验,并对小孔成像给予了正确的分析和解释。汉代 淮南子 一书讨论了阳燧的焦点问题,明确了焦距和焦点。东汉王充 论衡 中阐述了“顿牟掇芥”的现象。我国古代四大发明指南针战国 吕氏春秋 在“磁石召铁”中记载磁石指南北的性质郦道元在 水经注 中,记载了秦始皇磁石建造阿房宫的北阙门防避刺客 梦溪笔谈 中
21、,记载了“一家遭雷电,宝刀银器等熔流于地,而草木无一毁者”321物理与工程 V o l.3 3 N o.4 2 0 2 3理科学的发展演变规律1 3。从日心说、行星运动三大定律到经典力学,再到相对论和量子力学,从亚里士多德到伽利略,牛顿再到法拉第、麦克斯韦、爱因斯坦,从外国科学家到中国科学家。物理学家的奋斗历程精彩绝伦,这其中包含着丰富的思政元素可以挖掘。如牛顿怎样站在巨人的肩膀上,爱因斯坦十年的追光思考,居里夫妇艰辛的提炼镭,卢瑟福长期研究阿尔发射线,以及量子理论早期发展所经历的曲折和磨难等1 4。物理学史具体相关思政教育素材和教学内容对照情况详见表2。以物理学史为载体深入挖掘典型案例的人文
22、内核,用科学家事迹激励学生,发挥榜样的力 量,通过学习科学家的精神,让学生认识到科学的道路是不平坦的,帮助学生建立正确的世界观和科学价值观,树立辩证唯物主义的实践观,养成实事求是、精益求精的科学精神。1.3 从前沿科学技术中提炼思政元素前沿科学技术代表着全人类最高科学技术研究的发展方向,对国家未来新兴产业的形成和发展具有引领作用,有利于产业技术的更新换代,实现跨越式发展。我国科研人员通过深耕与传承,在量子计算机、量子通信、量子精密测量、高温超导、自旋电子学、可控核聚变等很多前沿领域与国际先进水平的差距从“跟跑”“并跑”到“领跑”,科 表2 大学物理教学中物理学史课程思政内容对照表科学史话教学内
23、容力学热学电磁学光学近代物理思政切入点运动学牛顿运动定理万有引力动量和冲量热力学定律热与功的等效性 卡诺循环电性库仑定律 磁现象霍尔效应安培定律电磁感应现象 电磁场理论交变电流光的本性的认识 杨氏双缝干涉迈克耳孙干涉仪 爱因斯坦假设 量子力学波粒二象性实物粒子的波动性康普顿散射思政元素伽利略的科学思想方法。牛顿的传奇一生及主要成就。哥白尼的日心说和捍卫真理的殉葬者布鲁诺。齐奥尔科夫斯基提出的多级火箭和惯性导航。钱学森回国效力,献身国防,志在强国,成就了“两弹一星”伟大事业,中国载人航天奠基人。蒸汽机的发展,第一次工业革命的核心技术。永动机不可实现。焦耳验证能量转化实验。卡诺,第一个把热和动力联
24、系起来的人,是热力学理论基础建立者。富兰克林的风筝实验。库仑发明扭秤、卡文迪什在电学方面的贡献。奥斯特发现电流磁效应。诺贝尔奖得主崔琦的分数霍尔效应,薛其坤院士反常霍尔效应“电学中的牛顿”安培。法拉第发现电磁感应现象,制成第一台发电机。麦克斯韦预言了电磁波的存在,实现了电磁大统一。特斯拉,交流电之父。光的发展简史。托马斯杨的双缝干涉实验开启了第二次光的波粒之争。迈克耳孙发明迈克耳孙干涉仪对光速进行了精密测量。爱因斯坦及其主要成就、科学精神和人文情怀。从普朗克的量子假说,到波尔的电子假说,再到海森堡不确定性原理、薛定谔的波函数。持续了3 0 0年的波粒之争,由牛顿开始,到爱因斯坦结束。德布罗意提
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