课程思政背景下原子物理学教学改革探索与实践

郝艳玲 张 星 王传坤 雷买昌

（兴义民族师范学院 物理与工程技术学院， 贵州 兴义 562400）

《高等学校课程思政建设指导纲要》指出：要紧紧抓住教师队伍“主力军”、课程建设“主战场”、课堂教学“主渠道”，让所有高校、所有教师、所有课程都承担好育人责任，守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思政课程同向同行，将显性教育和隐性教育相统一，形成协同效应，构建全员全程全方位育人大格局[1]。在“课程思政”的大背景下，对专业课进行教学改革是新时代高等教育落实立德树人根本任务的必然趋势和要求[2]。要实现课程思政与思政课程同向同行，达到知识传授、能力培养和价值引领相统一的目的，专业课教师必须更新教学理念、优化教学内容、创新教学模式、改革考核方式，探索适合时代新要求的教育教学途径和方法。本文以兴义民族师范学院（简称“我校”）物理学专业《原子物理学》课程为例，从教学理念、教学内容、教学方法、考核方式四个方面探索了地方师范院校理工科课程在课程思政背景下的教学改革途径，以实现思想教育与专业知识传授的相互统一。

一、原子物理教学实践中存在的问题

（一）概念抽象，学生存在畏难情绪

原子物理学是物理学专业学生必修的一门专业基础核心课程，该课程的研究对象是A。量级以下的原子、原子核和基本粒子，其结构和运动规律在生活中几乎没有对应的模型，内容较为抽象，难以理解，学生刚接触原子物理学时，容易产生畏难情绪和厌学情绪。

（二）内容繁多，传统的学习方法受到挑战

原子物理学内容丰富，不仅包含原子物理、原子核物理和粒子物理的内容，同时还穿插有量子力学的初步知识，知识点多且杂，如果学生不能整体把握知识点的逻辑关系，进行深入思考和理解，靠传统的学习方法很难学好原子物理学。

（三）教学模式单一，学生缺乏学习热情

目前，原子物理学主要采用讲授为主的教学模式，传统的讲授法只注重知识的传授，忽视了学生学习的主动性和个体差异。对我校最近几届物理学专业的学生调查表明，近80%的学生认为该课程比较难，对这种有一定难度的学科，传统的讲授法很难激发学生的学习热情。

（四）思政素材挖掘较少，德育功能没有充分发挥

现代社会对教育的要求是要培养有创新精神和独立思考能力的人才[3]，尤其是“课程思政”提出之后，专业课程的德育功能逐步被探讨。但目前原子物理学课程思政的实施情况还在起步阶段[4-6]，大量的思政素材还未被挖掘并恰当地在教学中运用。

二、课程思政背景下原子物理学教学改革的具体实践

（一）更新教学理念

教学理念是教学实践和教学改革的先导与指南[7]。目前，在专业课教学中大部分教师还是以讲授为主，并注重教师的讲而忽视了学生的学，重视学生对知识的掌握而忽视了学生“三观”养成和能力培养。《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，全面推进课程思政建设，教师是关键。要推动广大教师进一步强化育人意识，找准育人角度，提升育人能力，确保课程思政建设落地落实、建功见效[1]。因此，专业课教师必须转变教学观念，树立以学生为中心的教学理念和课程思政的意识。

教学大纲是教学理念的集中体现。在高校课程思政的大背景下，进行教学改革首先要修定教学大纲，新修订的教学大纲要以《课程思政教学设计编制指南》为依据，凸显教学的思政目标。通过对《原子物理学》课程中思政元素的挖掘和提炼，新的教学大纲每一章都增加了相应的思政目标。例如，第一章在原来知识目标和能力目标基础上，结合卢瑟福通过粒子散射实验否定了汤姆逊的西瓜模型，提出原子核式模型的事实以及卢瑟福作为老师“桃李满天下”的故事，提出思政目标：培养学生敢于突破、不墨守成规、积极乐观的科学态度，学习卢瑟福不嫉妒学生成就的品格及其科教思想，引导学生体会教师职业的重要性；第三章结合小组作业，让学生查阅资料了解“墨子号”通讯卫星和“九章”量子计算机的发展历程，提出思政目标：激发学生的爱国热情，引导学生将个人志向与国家需求相结合，坚定个人的责任和担当。只有在教学大纲中凸显思政目标，教师才能做到有的放矢，教学过程中才会时刻树立课程思政的意识和理念，才能使课程达到育人的根本目的。

（二）优化教学内容

1.引入科学史内容，发挥课程育人功能

原子物理学是以实验现象为基础发展起来的科学，20 世纪以来近代物理学的发展中有一半以上的诺贝尔物理学奖与原子物理学有关，每一个成就后面都蕴含着物理思想和物理方法，蕴含着科学家的创新思维、奋斗精神和爱国情怀。教师要有意识地提炼原子物理学发展史中的思政元素，将科学史的内容作为教学内容的一部分。通过教学让学生了解科学家们建立理论、取得成就的过程并不是一帆风顺的，也不是瞬间的灵感爆发，而是通过艰苦奋斗的探索和正确的科学思辨得来的[8]。这些内容的加入将对学生的学习态度和三观引领起到很好的作用，能更好地发挥原子物理学课程的德育功能。

2.增加科技前沿内容，激发学生学习兴趣

原子物理学与现代科学技术紧密相连。目前我校采用的教材是褚圣麟先生编写的《原子物理学》，该教材内容比较经典，缺乏近现代的新理论、新模型和新技术[9]，如果只讲教材上的内容，学生会产生有学无所用之感。因此，教学内容要尽量融入现代物理学的进展和现代科学技术的最新成就，将新技术新进展与经典知识相结合。例如，在绪论部分，介绍原子物理学发展简史时引入冷原子技术的实现及应用、量子纠缠及单光子操控技术；介绍粒子散射实验时引入背散射技术的原理及其在生活中的应用；介绍原子光谱的内容时引入光谱分析技术及其在天文、材料等方面的应用；介绍电子的波动性时引入电子显微镜，还能结合光学中仪器的分辨本领相关内容，让学生更好地理解电子和光子波粒二象性的区别与联系；介绍电子顺磁共振原理时，重点介绍电子顺磁共振波谱技术在当今高新材料性能检测中的应用以及核磁共振技术原理在医学上的应用等等。将这些科技的应用与发展引入到原子物理的教学中，不仅开阔了学生的视野，还能拉近基础理论与学生的距离，让学生体会学习的价值，从而激发学生的学习兴趣，培养其创新意识和开拓精神。

（三）创新教学方法

对原子物理学这类概念抽象、学生畏难的学科，传统的讲授模式很难激发学生的兴趣，而且教师也不易随时把握学生的学习状态和知识掌握情况，这就需要教师创新教学方法，构建高效课堂。具体来说，可以从以下几方面入手：

1.推进智慧课堂，贯通课前、课中和课后

课前，利用任务驱动法解决学生怕学、不学的问题，通过“雨课堂”推送预习课件、相关视频，提前布置预习内容和课上要讨论的问题，让学生提前了解将要学习的知识点。从而达到一是督促学生进行课前预习，以保证课堂学习效果；二是根据预习问题反馈情况，教师及时了解学生对知识点的了解情况，课上进行针对性的讨论和讲解；三是改变学生的学风，逐步培养学生的自主学习能力。

课中，为解决课程内容枯燥、抽象，学生注意力不集中的问题。首先，借助“雨课堂”开展智慧课堂教学，适时采用随机点名、随堂练习、弹幕等功能，提高学生的注意力和课堂参与度；其次，利用多媒体技术制作动画、短视频等插入教学课件，将难以讲清楚的实验现象、物理图像和物理过程用生动的形式展现出来，便于学生理解。例如在讲夫兰克-赫兹实验时，可以制作动画展示电子的加速过程、加速电子和原子的碰撞过程，然后电子减速，原子获得能量产生能级跃迁的过程，更加形象地展示了微观物理过程，帮助学生更好地理解实验思想和实验结果。在讲原子核一章时，播放5 分钟短视频《揭秘大科学装置：托卡马克EAST》，让学生了解EAST 是我国自主设计、自主研发的世界上第一个可控核聚变装置，不仅激发了学生爱国精神和民族自豪感，还能提高学生的学习兴趣。

课后，设计课后习题，并通过雨课堂发布，学生可通过拍照或者语音的方式将答案上传到“雨课堂”，教师可随时批改，还能在讨论区针对共性问题发起讨论，个性问题可单独联系学生进行针对性指导，以使学生达到共同提高的目的。

另外，通过“雨课堂”教师也可结合近期教学情况设计问卷开展随堂评价或调查，及时了解学生对该课程的反馈，做到及时反思、及时调整、边教边改。

2.采用启发式教学，突出以学生为中心

原子物理学发展过程中的每一步都蕴含着深刻的物理思想和创新思维，通过情景再现和问题引导式教学，循序渐进地引导学生像科学家一样思考，不仅能有效调动学生参与课堂的积极性，而且能更好地培养学生获取新知识的能力、提出问题和解决问题的能力，激发学生的探索精神和创新思维。因此，笔者所在的教学团队努力结合学情对每一堂课精心设计问题、创设问题情景、引导学生思考讨论。如在讲卢瑟福根据实验结果提出原子核式模型的过程、玻尔根据氢光谱的实验规律提出玻尔假设、夫兰克-赫兹实验思想的提出、塞曼效应的解释等内容时，结合学生掌握的知识，引导学生自己总结规律、提出假设、设计实验，这种教学过程大大激发学生的探索精神，从而实现对学生知识传授和能力培养的统一。

3.丰富作业形式，培养学生各项能力

教学过程中，除了通过雨课堂布置预习任务和相关讨论问题外，还结合课程内容布置小组作业、绘制思维导图、完成仿真实验和课程论文等，以培养学生的各项能力。

布置小组作业，培养学生团结协作意识。如第七章是关于元素周期表、原子的电子壳层结构以及原子的基态电子组态等内容，基于学生已对元素周期表有所认识，再结合前几章的理论知识，学生基本可以自学完成本章的内容。因此，针对本章的内容我们设计了10 个问题，同时根据学生情况将学生分成10 个小组，每个小组抽取1 个题目，采用查阅资料、组内讨论、课堂汇报等形式来完成本章的学习。经过两届学生完成小组作业的情况以及相关问卷调查结果显示，这种小组作业的形式比较受学生欢迎且印象深刻。有同学评价说：“通过老师发布的小组作业，进一步懂得了怎么和组员团结协作、共同讨论完成任务”。

绘制章节思维导图，培养学生自主学习能力和逻辑思维能力。原子物理学知识点繁多，学生死记杂散的知识点很容易遗忘。因此在每章学习完成之后，教师指导学生绘制本章思维导图，以此方法总结该章知识要点、理清知识点之间的逻辑关系，使学生在理解每个知识点后加强对原子物理学知识体系的整体把握。绘制思维导图的过程不仅让学生对所学知识进行了复习，还培养了学生的自主学习能力和逻辑思维能力。

完成仿真实验，培养学生提出问题和解决问题的能力。我校近代物理实验在第六学期开设，晚于原子物理学的开课时间，学生在进行原子物理学理论的学习时还没有接触相关原子物理学的实验，在尝试教学改革过程中，由于时间与实验条件的限制，在讲典型实验前布置学生完成仿真实验，探究对实验结果的影响因素，并进行课前汇报，这样不仅可以激发学生的创造性思维，还能对微观世界的实验现象有更直观的印象和认识，并在其脑海里建立清晰的物理图像。比如，在讲解塞曼效应实验时，提前布置作业让学生在仿真实验平台完成塞曼效应的仿真实验，提醒学生重点关注平行于磁场和垂直于磁场时谱线分裂条数，课前展示实验结果并提出自己对实验现象和结果的疑问，根据学生的实验现象和疑问开展课堂讨论。采用这种学习方式，学生对塞曼效应的原理及解释印象会更加深刻，而且通过仿真实验和课堂讨论，进一步培养了学生提出问题和解决问题的能力。

撰写课程论文，培养学生查阅文献资料及科学研究能力。对于科学前沿和科技应用的介绍，由于课时有限就不能将此部分内容拘泥于课堂，我们的做法是搜集相关视频、文献等上传到网络学习平台供学生观看、阅读，或者指定专题，引导学生查阅资料、指导学生撰写课程论文，这样不仅可以拉近学生与学科前沿的距离，还能培养学生科学研究的能力，为其进一步深造打下基础。

（四）改革考核方式

传统的考核方式一般是平时成绩和期末成绩以一定比例综合，作为学生的最终成绩。这种考核方式往往导致学生考前搞突击复习、死记硬背概念和公式，而忽略学习过程对自身能力的培养与提高，不利于学生的全面发展。为有效推进课程思政建设，促进学生全面发展，课程考核应加大过程考核的力度，构建与教学活动相匹配的全程性、多元化的考核方式，将以知识掌握程度的考核转变为对能力素质的考核。该课程考核把考勤、课堂表现、作业、学习笔记、章节测试、思维导图、课程论文、小组作业等纳入到总评成绩，其中考勤、课堂表现占总成绩的10%，作业、章节测试和思维导图占总成绩的30%，课程论文和小组作业占总成绩的10%，期末考试成绩占总成绩的50%。问卷调查显示，通过这种多元化的考核方式，学生的学习积极性和主动性有明显提高，学生也更加注重学习过程和自身能力的提高。

三、结语

课程思政背景下，原子物理学教学改革与实践取得了一定成效，思政目标已写入教学大纲，课程思政理念逐渐深入人心；科学史和前沿科技内容的融入起到了育人的目的，从随堂评价、问卷反馈和课程论文中看出，学生从科学家的事迹中领会了追求真理路上坚持不懈和持之以恒的精神；从对中国科技发展的了解中激发了爱国热情、增强了民族自豪感；从中国科学家的故事中引发了对自身价值和使命担当的思考；智慧课堂实现了以学生为中心、教师为主导的教育理念，大大激发了学生的学习兴趣；丰富的作业形式培养了学生各方面的能力；多元化的考核方式更好地促进了学生全面发展。但课程思政建设任重而道远，目前的教学改革仍处于探索阶段，如何更好地将专业知识和思政元素有机融合，实现知识传授、能力提升和价值引领有机统一，是教师面临的新课题，在今后的课程改革和课程思政建设中，我们将进一步挖掘原子物理学课程中的思政元素，在教学过程中积极探索实践，将教学理念、教学内容、教学方法和考核方式形成一套完整的体系，有效发挥专业课程的协同育人作用。