融合应用型人才培养的课程思政教学创新

［摘 要］文章以大学物理课程光的偏振一节为例，开展课程思政教学创新实践。通过瞄准学校人才培养目标，将光的偏振知识与应用紧密关联。从课堂现场演示小魔术出发，由观察现象深入到探究本质，将直观现象与背后的物理原理一一对应。通过小组团队协作实现魔术制作、组间观摩与互助等教学创新设计，使学生树立理实结合、善于观察、勤于思考的科学态度。在光的偏振应用内容拓展过程中，融入精益求精的大国工匠精神、民族自信、科技报国的家国情怀教育。在整个课堂教学过程中，通过学科知识的层层探究及思想情感的互动，引导学生通过课程学习，实现价值塑造、知识传授和能力培养三位一体育人目标。

［关键词］应用型人才培养；课程思政；教学创新；大学物理课程；光的偏振

［中图分类号］G641 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）13-0110-04

党的二十大报告指出，全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人[1]。2022年7月，教育部等十部门印发了《全面推进“大思政课”建设的工作方案》，要求引导学生坚定“四个自信”，使学生成为堪当民族复兴重任的时代新人[2]。课程思政是推进党的二十大精神入脑、入心、入行的有效渠道，各门课要“守好一段渠、种好责任田”，同向同行，形成协同效应。大学物理课程是面向高等教育中理工科专业低年级大学生开设的重要必修基础课，物理学不仅是自然学科许多领域和工程技术的基础，物理现象的发现、物理学理论的推导及物理学家的成长等过程中蕴含着极为丰富的思政元素，在培养学生的科学素养、成为新时代中国特色社会主义接班人和建设者方面有着天然的优势[3-9]。

本文以大学物理课程的一个教学创新实践——光的偏振为例，瞄准课堂教学目标和思政育人目标，力求将光的偏振物理知识与思政内容相融合，致力于培养具有责任担当和独立从事科学研究与实践应用的能力、具有开放性和创造性思维方式及团队协作精神的高素质设计应用型人才。通过基于学生学习数据的教学反思及学生评价，该教学创新实践能够有效达成课程思政教学目标。

一、教学创新实践

在完整的课程知识框架中，波动光学在理论及应用方面都占有重要地位。光是横波和光具有偏振性的发现不但丰富了光的波动说内容，而且具有重要的应用价值。偏振光的应用范围非常广，从日常生活中的摄影、灯光设计到地质结构、矿物的探测；从原子、分子、病毒微粒的结构分析，到太阳系、银河系乃至整个宇宙物质结构的探索，无不运用偏振光的知识。学生对该节内容的掌握程度，直接关系对后续反射和折射时光的偏振、光的双折射的理解及偏振在生活生产中的广泛应用。

（一）专业教学与思政教育的融合设计

专业教学与思政教育的融合设计思路如图1所示。首先开始的是课程导入。物理学理论和实验密不可分，课堂开始时，先现场演示魔术（该装置由天津中德应用技术大学杨广武团队发明制作并获专利），一个塑料板上面覆盖一个薄塑料片，会显示“2022”四个数字；仅翻转该薄塑料片，再次覆盖在塑料板上，原来的“2022”消失，呈现“二十大”三个汉字。这个小魔术现象背后的物理原理正是此堂课所要讲述的内容——光的偏振。此处导入体现理实结合、精益求精的大国工匠精神，培养学生善于观察、勤于思考的科学态度。

课堂上，教师通过实物演示实验的方式解释光的偏振特性，以在弹簧上的横波和纵波为例，分别放置水平方向的狭缝和竖直方向的狭缝，边演示边讲解，使学生明白横波和纵波的区别、光的偏振特性，使得直观现象与其背后的物理抽象一一对应，易于学生掌握知识的同时，使学生潜移默化地受到科学思维方法的熏陶。其间，教师穿插介绍偏振现象的发现历程和人造偏振片的发明小故事。如发明家兰德在17岁就读于哈佛大学物理系一年级时，还没有大面积廉价的偏振光起偏器件，于是他打定主意要发明这种实用的大面积偏光片。他经常“泡在”图书馆查阅大量的文献，去实验室重复文献中的实验并进行改进，在19岁时成功做出了J型偏光片。通过这一故事，鼓励学生多留心生活中的物理现象，以解决实际问题为导向，在青年时代勇于开拓创新。

课中，教师开展具体实践活动，引导学生在学中做、做中学。课堂上，学生通过小组团队协作完成“乒乓球穿墙而过”魔术制作，在亲手制作小魔术道具的过程中，体验课上所讲的光的偏振特性及马吕斯定律。组间开展观摩与互助等同伴学习，强化学生理实结合、精益求精的大国工匠精神。

课堂教学结束前，教师安排内容拓展及课后思考，尤其是介绍“天极”望远镜的情况，再次强化提出问题、解决问题和分析问题的逻辑思维能力，引导学生树立民族自豪感、民族自信和科技报国的家国情怀。

（二）具体教学实施

具体教学实践流程如图2所示。课堂上，以学生的学为中心，教师起引导作用。从课上以请学生协助展示光学小魔术为起点，引导学生观察现象并激发学习兴趣。通过雨课堂现场发布一道测验题，一方面检查学生的课前预习情况，对答对的学生给予正向激励，鼓励学生多自主学习；对答错的学生予以提醒，在课上认真听讲，寻找答错的原因。

课上，教师重点讲解主要内容，学生认真观看、思考和推演，将知识点内容从观察现象上升到认识本质，然后回到实际应用。教师应用马吕斯定律来验证课堂刚开始时光学小魔术的设计原理，躬身示范如何分析问题和解决问题，使学生意识到看似复杂的现象、问题以及创新背后，实际上是简单的物理原理，萌生“原来也不难、我也能创新”的不怕困难、敢想勇创的想法。

教师组织学生以团队合作形式，对乒乓球“穿墙而过”的小魔术道具进行制作。制作过程中，有的小组非常顺利地做出了与实物效果一样的模型，有的小组却没有做出来。通过组织小组交叉观摩交流、学生和学生之间相互探讨与总结，发现只有当两个偏振片的偏振化方向是垂直时（由马吕斯定律可知，透射光强为零，叠加呈现暗黑色），小魔术才能成功。在动手实验过程中，有学生意外发现，当把从偏振片表面撕下的透明塑料薄膜放在两个偏振片之间，竟然会出现彩色条纹，这进一步激发了学生的学习兴趣和探究欲望，也为后续介绍光的偏振应用埋下伏笔。

在光的偏振应用中，介绍“天宫二号”上的尖端“相机”——宽波段成像光谱仪。这台太空高性能光谱与偏振复合型数码相机由中国科学院上海技术物理研究所的科学家团队花费8年的时间造就。他们从可行性分析到设计、制造，再到地面实验验证可靠性的每一个环节中，不断地进行优化完善、自我加压和自我超越，先后为我国的风云系列气象卫星、神舟系列载人飞船任务、海洋和环境卫星、探月工程研发了高性能太空“千里眼”。在一台仪器上同时开启可见光近红外高光谱成像与短波红外、热红外多光谱成像，并兼具偏振探测功能的智慧锐眼，在国际上尚属首次。学生从深度和广度领悟物理学基本原理的强大，中国科技已走在世界前列，民族自豪感和自信心油然而生，激发学生科技报国的责任担当。

二、教学反思

（一）教学目标达成情况

通过上述教学实践过程，反观学生的学习效果。对应课程教学设计的教学目标，在知识方面，前测中，多选题的学习数据显示，客观题正确率为31.58%，其中5%的学生选错答案，剩余学生只选对了部分答案。经过课上讲解和学习，后测有近80%的学生完全掌握了内容，说明学生的学习效果基本达到教学预期目标要求。在能力方面，学生能够利用所讲述的偏振片透光光强为最大和为零来解释3D电影的眼镜原理。小组合作讨论时，学生积极参与、探索、分析和分享实验失败与成功背后的物理原理，实现了课程能力目标。价值方面，学生上课从开始时反应平淡，到之后不知不觉融入课堂，听课愈发认真，课堂发言积极踊跃，小组动手实践环节认真探索、实事求是、敢于创新，体现出对学生科学精神的培养。从观看“天极”望远镜视频时学生流露的神情，可以感受到学生的民族自豪感和科技报国的责任感已油然而生。

（二）学生评价反馈

课后，教师主动与学生交流，学生反馈本次课堂教学生动形象，以一个小魔术来切入课程，吸引学生的兴趣；课堂上频繁的互动拉近了学生与教师的心理距离，让学生不知不觉沉浸在课程中。课堂上，教师的教学方式独特，风格活泼有趣，对光的偏振讲解全面具体，能把晦涩的知识点以游戏的方式展现，引导学生思考和探索，使学生在学习这些知识时不会感到无趣，在轻松快乐的氛围中学到很多新知识。小组讨论让学生在思维碰撞中收获知识，通过具体实验和探讨相结合的方式，引导学生一步一步朝真理靠近。学生反馈，教师通过光的魔术活化了光学偏振知识，有趣的教学设计带领学生领略了大学物理之美、明晰了生活现象之理，在小组合作中还增进了同学之间的情谊。

（三）存在问题及改进措施

在课堂演示横纵波实验中，狭缝的装置有些简陋，需要重新设计，以便更加清晰地进行演示。学生对实践的兴趣浓厚，但预留给学生动手探索创新的时间稍少。用偏振片自行探究时，由于学生听课时自带的文具、材料不多，导致未能通过手边的材料发现更多有趣的现象。部分学生对偏振可以探测植物大规模长势这个应用案例展现的兴趣不大。

今后，可改进演示道具，使课堂演示的道具更稳固、更直观，方便学生观察现象。精简讲课内容，将“偏振现象的发现”这部分内容移到课前供学生自学，预留出这部分课堂时间给学生动手实践，使学生对问题进行更深入的探究。替换学生不太感兴趣的应用案例，更新为与学生实际密切相关的应用案例，进一步激发学生的学习积极性。

三、总结

本文以大学物理课程光的偏振为例，介绍课程思政教学创新的具体实践。教师将现场演示光学小魔术、学生动手复盘魔术道具与理论解释有机结合，采用问题导入、互动研讨、实践探究及思育、智育相结合等教学方法，精心设计与理论知识相辅相成的演示实验及案例，使物理知识贴近生活；组织学生开展合作学习，主动观察、思考、质疑、讨论、构建模型、理论计算、实验探究，明理悟道，让学生切实感受到物理的有趣、有用。此堂课程思政教学创新实践对实现“在场景中运用，在联系中理解，在迁移中创造”的应用型人才培养有积极的借鉴意义。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 习近平. 高举中国特色社会主义伟大旗帜为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗：在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告[EB/OL].（2022-10-25）[2024-01-20].https：//www.gov.cn/gongbao/content/2022/content_5722378.htm.

[2] 教育部等十部门关于印发《全面推进“大思政课”建设的工作方案》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] 吴喆，吴昊，刘义东，等.大学物理“课程思政”的探索与实践[J].物理与工程，2021，31（5）：61-63.

[4] 王小云，邓巧，黄勇刚，等.大学物理课程思政的探索[J].物理通报，2022，7：87-91.

[5] 杨连武，程杰，岳现房，等.大学物理课程思政内容的设计和实施策略[J].物理与工程，2022，32（2）：182-187.

[6] 支鹏伟，胡轶，方向明，等.基于OBE理念的大学物理课程思政元素探索与研究[J].青海师范大学学报（自然科学版），2021，37（4）：92-96.

[7] 高礼静，王敏，唐娜斯.应用型人才培养模式下“大学物理”课程思政教学探索[J].教育教学论坛，2022（18）：117-120.

[8] 吴玉杰.求真，至善，唯美：对大学物理课程思政的思考和实践[J].物理与工程，2021，（31）6：119-123.

[9] 张永梅.工科大学物理课程思政建设尝试[J].物理通报，2022（3）：80-82.

［责任编辑：黄紧德］