大学物理课程思政设计与实践——以质点力学为例

龙晓燕，谢海燕，吴 实，张亦勋，李加定

(1. 广州城市理工学院 电子信息工程学院，广东 广州 510800；2. 广州城市理工学院 教师教学发展中心，广东 广州 510800)

2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会上强调“把思想政治工作贯穿教育教学全过程”，“培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人”是教育教学工作的根本问题，全国高校思想政治工作会全面吹响了课程思政教学改革的号角. 2018年5月2日，习近平总书记在北京大学师生座谈会上提出了“加强思想政治工作体系建设，是形成高水平人才培养体系的重要内容”，课程思政的认识进一步深化，同时具体指明了教育“就是培养社会发展、知识积累、文化传承、国家存续、制度运行所要求的人”的育人目标. 2020年5月，教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》(下称《纲要》)，为全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量定下了大基调，对学科专业的课程思政建设给出了具体的指导意见. 新形式下，在教学过程中加强课程思政具有重要意义也势在必行，课程思政也成为了教学研究的热点.

1 大学物理课程思政及问题提出

在教学改革的大浪潮下，我们更注重能力目标及价值目标的培养，而价值目标与课程思政目标是高度重合的，可见课程思政的引入有利于深化教学改革. 课程思政的认识从起点、深化到成型，凝聚了无数教育工作者的心血. 为了落实教育改革的方针，培养德、智、体、美、劳全面发展的社会主义建设者和接班人，高等院校从不同方面对课程思政改革做出思考[1，2]. 物理教育工作者针对物理课程思政做了大量的探索和实践，提出了很多建设性的指导意见，物理学(包括大学物理)的课程思政研究目前都集中在对物理学史、物理应用案例等基本要素与具体的思政目标相融合的实证研究[3-7]，很少有把课程思政与教学模式相融合或形成课程思政的育人模式.

在传统的教学过程中，针对知识目标的教、学方法是预习、讲授、复习、总复习、考核，此教学方法对知识的掌握是经典的、行之有效的. 而价值目标仍然是课程目标的一部分，且价值目标的实现是融合到知识培养的整个过程中的，所以针对知识目标有效的教学方法在价值目标培养过程中应该具有参考意义. 教学改革大浪潮下涌现出不同教学模式的“金课”，其中混合式教学模式更受当代大学生欢迎[8，9]. 那么在混合式教学模式下，能否借鉴知识学习的方法，对课程思政进行教学设计，把课程思政目标融入混合式教学全过程，形成具有本校特色的课程思政育人模式？

本研究深入分析本校学生学情及课程改革需要，结合《纲要》等文件精神，以第一章质点力学为例，设计课程思政要素框架，形成“3+1”课程思政育人模式，以期在同类高校的大学物理课程思政改革中发挥借鉴作用.

课前预习的线上自学环节、线下的课堂讲授环节及大作业考核环节，三个位置选择相同的案例结合教学目标逐步深入地从不同的层次挖掘思政元素，进行线上、线下、考核“三位一体”的课程思政设计，即“3+1”模式中的“3”. 在课程的最后一次课，通过故事、案例对课程的框架体系进行一次梳理，把课程思政融入知识体系总结进一步提升，即“3+1”模式中的“1”.

2 构建大学物理课程思政育人模式——以质点力学为例

以物理学基础为内容的大学物理课程是高等学校理工科各专业学生的一门公共基础课，是科学工作者和工程技术人员所必备的. 根据《纲要》等文件的精神，笔者认为大学物理在提高大学生科学精神及认知能力两个方面具有其他课程所不能替代的重要作用，大学物理在坚定学生理想信念、厚植爱国主义情怀、加强品德修养、增长知识见识、培养奋斗精神、提升学生综合素质等方面同样发挥着重要的作用.

世界正处于百年未有之大变局，国家、社会发展所需要的科技工作者和工程师除了需要扎实的学识和创新的能力，更应该有长远的眼光和宽大的胸怀，能理解国家的大国方略. 在关系国计民生和国家未来地位的大科学项目中，大多与基础科学的突破息息相关，比如“人造太阳”“粒子加速器”“宇宙探索”等耗资巨大的大科学项目，学生并不理解“无用之用”. 大学物理可以从“认知发展”“科技应用”两方面培养学生的科学眼光，使理工科学生以后更好地服务社会.

地方院校学生中物理基础相对薄弱，大部分学生对物理有本能的排斥；大学物理以知识传授为主，枯燥无趣；最后学生对大学物理的培养目标、课程的应用性及其对后续课程的有用性把握不足，导致很多学生把大学物理看成是可有可无的课程.近年的教学改革中特别注重课程的育人作用，通过案例、故事的方式把思政育人目标融入教学，既突出课程的实际应用价值，一定程度上提高学生的学习兴趣，促进知识掌握，然思政元素以点融入较为分散，学生印象不深. 为了进一步深化改革，提高育人质量，本文设计思政主题元素为主线融入教学的各个环节，通过期末综合提升把点和线连成面，形成课程思政育人模式.

2.1 设计课程思政要素框架

鉴于大学物理在提高大学生科学精神及认知能力两个方面具有其他课程不能替代的重要作用，出于国家发展需要，本课程紧抓“认知发展”“科技应用”两大思政主题元素进行课程思政设计. 一方面，围绕“科技应用”主题，通过把科技知识、科技应用、科技故事融入教学内容，注重在坚定学生理想信念、厚植爱国主义情怀、加强品德修养、增长知识见识、培养奋斗精神等方面提高学生综合素质；另一方面，围绕“认知发展”主题，通过引入物理学史、物理学故事针对认知能力进行设计，注重从科学方法、科学思维、科学认知、科学精神等方面培养学生正确的世界观、价值观和人生观.

以大学物理第一章质点力学课程思政设计为例，表格1提炼出了质点力学课程思政的基本要素框架，图1为质点力学的课程思政融入教学模块. 为了避免“两张皮”的现象，课程思政融入知识模块的切入点设计尤为重要.“科技应用”方面，北斗系统的卫星近似圆周运动，2020年最新发射的卫星可作为热点切入圆周运动描述其运动，进而简单介绍北斗系统在科技强国中的重要性；导航卫星每天时钟的偏差可切入相对运动中经典时空观及相对论时空观的理解，结合我国北斗系统自主研发原子钟的曲折故事展示北斗精神；天问一号发射与运动描述的切入后文有详细展示.

表1 大学物理课程思政基本要素框架

图1 课程思政融入教学模块(以质点力学为例)

“认知发展”主题考虑到这方面的系统性及课程课时等因素，特别注重线上扩展知识及大作业考核环节的设计，切入时充分利用已建设的物理类在线开放课程及经典的物理学著作. 牛顿运动定律讲授中思政要素切入时，线上扩展通过中国大学慕课的链接，引入河南理工大学“物理与文化”课程的第二章经典力学的建立和发展，向学生展示人类对力学领域的认知发展史，总结科学的世界观和方法论；在小组大作业考核环节，部分小组的学生通过阅读教师提供的参考书《物理学的概念与文化素养》中牛顿的宇宙的相应内容，对牛顿的世界观和方法论进一步系统学习[10]，通过汇报读后感，把课程思政育人目标考核落到实处.

2.2 线上线下考核“三位一体”设计

课程思政融入课程应贯穿教学的各个环节，且遵循如盐入水、润物无声的原则，故在课程思政目标设计的过程中，要充分结合课程的知识目标及能力目标. 在力学的课程思政设计中，在已有的课程思政要素框架下，围绕思政要素主题，针对混合式教学中的线上、线下、考核环节，选用同一案例逐步深化挖掘，进行“三位一体”的一体化课程思政探索和实践. 把价值目标有机融入到知识模块，通过大作业把知识目标、能力目标、价值目标融为一体进行考核. 下面以第一章质点力学直角坐标中的运动为例，针对“科技应用”主题，选用“天问一号”案例，对“三位一体”的课程思政设计进行展示.

线上通过扩展知识模块设计，结合运动的位置、速度、时间等概念，通过引导学生计算天体到地球的距离，从近到远让学生感受宇宙时空之旅，激发学生探索宇宙的好奇心，引出目前我国宇宙探测的前沿天问一号火星探测，并给出天问一号火星探测的文献资料(图2).

图2 线上学习通扩展知识设计截图

线下课堂引入环节通过播放天问一号发射的视频，一方面设置运动学问题(质点、坐标系、速度、加速度等概念)，检测学生的线上自主学习效果，另一方面通过介绍天问一号“绕”“落”“巡”一步到位的设计，彰显我国探索宇宙领域前沿科学技术的自信，激发学生对建设科技强国的信心和自豪感(图3).

图3 课堂引入环节PPT截图

在小组大作业考核环节，设置“学无止境”任务，部分小组的学生需要通过查阅资料，针对天问一号案例项目，进一步挖掘其背后的物理知识、相关人物、发展故事及项目在建设科技强国中的作用和意义等信息，通过汇报读后感，把课程思政育人目标考核落到实处(图4).

图4 力学大作业任务设计

2.3 期末课堂讲座深化课程思政

知识通过复习总结形成体系更容易被内化，若能把课程思政育人目标融入到课程体系，进行复习总结，则育人效果一定更加明显. 地方院校的学生带着高考的遗憾，对重点大学有天然的向往，对名校的教授有更高的崇拜，如果期末能有名校教授的引导，课程思政一定会更加入脑入心. 比如，中国物理协会科普工作委员会及北京理工大学物理学院联合主办的科学传播专家工作室系列讲座，通过物理学发展历史中发生的许许多多有趣的故事，建立起对物理学体系框架脉络的了解，中间不时穿插有趣的前沿科技应用. 这类科普讲座很好地把课程思政育人目标融入课程体系，非常适合对大学物理课程思政进行深化.

总之，在混合式教学模式下，结合地方院校的育人目标，充分发挥线上、线下及小组考核环节的阵地作用，教学过程中形成“三位一体”的课程思政模式，期末通过名师讲座进一步深化课程思政，最终形成了“3+1”的课程思政育人模式. 从学生的角度看，针对某个项目从“看”“听”到主动查找资料的“做”，多个维度逐步深入的任务，课程思政润物无声.

3 模式应用与效果分析

3.1 模式应用

2020—2021学年第一学期，面向我校计算机科学与技术专业1、2班学生，设计并实施了“3+1”课程思政育人模式. 2020年12月7日在课程的最后一次课，通过教务处教师教学发展中心有幸邀请到北京理工大学的郭伟教授进行科普讲座(图5)，受到学生的广泛好评.

图5 科普讲座海报截图(来源于北京理工大学物理学院)

3.2 效果分析

课程思政的目标达成度是课程思政改革成效评估的一个难点，课程思政对教学目标的影响力度的定量数据还需要进一步进行跟踪研究，本文仅从学生反馈方面做一个大概的总结分析. 课程思政育人模式的引入，提高了学生的课程认可度，加深了对科技项目的认知，提高了对自然科学的关注度，一定程度上可以促进教学的知识目标及能力目标的达成，课程育人的质量得到提升. 对大作业考核中学生的汇报(图6)及期末讲座调查问卷(图7)分析表明，学生对物理的实际应用价值有了更高的认可，学生对大学物理给予了很多积极的评价，在讲座中的热烈提问证明学生对自然科学给予了更多的关注. 在几乎人人惧怕物理的地方学院，以往学生把大学物理当成可有可无的课程，这样的积极表现已经有了长足的进步.

图6 学生大作业考核汇报PPT截图

图7 期末讲座调查问卷反馈

4 反思和建设意见

为了避免学生的反感，课程思政需要做到润物无声才有效果，润物无声需要和风细雨地长时间深度滋润，线上、线下、考核“三位一体”逐步深化的课程思政设计，从时间长度和知识深度都能发挥润物的作用. 为了避免“两张皮”的现象，课程思政最忌生搬硬套，课程思政育人目标需要与知识目标、能力目标深度融合，最后以轻松有趣的讲座形式深化，更容易在无形中达成育人目标.课程思政从设计到顺利实施都需要学校相关部门的支持及合作.

大学物理面对不同专业的学生开设，针对不同的专业，在案例选择及课程思政主题设计方面还可以进一步优化，形成更具特色的服务于专业的思政目标. 在实施的过程中，进一步设置不同的教学环节，可以借鉴清华大学王青教授的做法，把价值塑造和知识传授孕育在整个锻炼和培养能力的过程之中[11]. 在课程思政的考核方面，可以参考南开大学刘玉斌教授在“课程思政面对面”节目中提到的增加开放性题目，融入思政考核内容.

在混合式教学模式下，针对大学物理“3+1模式”课程思政的进一步研究，有两个方向建议：① 在本文的课程思政设计的模式下，对不同的混合式教学班进一步细化思政目标、内容等设计，反复迭代积累数据，定量分析该模式下课程思政设计对学生的影响. ② 参考本文的课程思政模式，进行调整再设计，针对不同班级有意识的收集相关数据，形成有特色、有成效的课程思政教学设计模式. 参考已有的经验，形成具有本校特色的课程思政体系，是目前可以探索的一个大方向. 在混合式教学环境下，本文提出的逐步深入挖掘的大学物理“3+1”课程思政育人模式，针对基础及学习能力一般、就业面广的应用型地方高校工科类学生，具有一定的推广意义.