云物理學(xué)專業(yè)課程思政工作探索與實踐

汪洋，李積明，王天河，王元

(蘭州大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院，蘭州 730000)

在2016 年12 月的全國高校思想政治工作會議上，習(xí)近平總書記指出，要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人……使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)[1]。這為我國高校課程思政建設(shè)指明了道路。在中國共產(chǎn)黨成立100 周年之際，中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于新時代加強和改進思想政治工作的意見》，強調(diào)“加快構(gòu)建學(xué)校思想政治工作體系，實施時代新人培育工程，完善青少年理想信念教育齊抓共管機制，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”[2]，對推進課程思政建設(shè)工作的改革和具體實施具有重要的指導(dǎo)意義。課程思政要求在立足學(xué)科的基礎(chǔ)定位下，主動將社會主義核心價值觀融入教學(xué)的全過程，潛移默化學(xué)生的情感認同、行為習(xí)慣和思想認知，實現(xiàn)知識傳授和立德樹人的統(tǒng)一。盡管一些專業(yè)課教師對如何實施課程思政工作，進行了許多積極的探索實踐[3-5]，不同專業(yè)背景的廣大高校教師，作為扎實推進課程思政建設(shè)工作、落實“立德樹人”根本任務(wù)的主力軍，應(yīng)在教學(xué)一線結(jié)合專業(yè)課程進行更為深入和更具實效的課程思政教學(xué)探索。

一 云物理學(xué)簡介

云物理學(xué)是以大氣熱力學(xué)和大氣動力學(xué)為基礎(chǔ)，研究大氣中云和降水(如雨、雪和雹等)的生成、發(fā)展、維持和消散所遵循的物理和動力過程的學(xué)科[6-7]。因此云物理學(xué)所研究的內(nèi)容與短期天氣過程、大氣環(huán)流及長期氣候變化密切相關(guān)，也和暴雨、雷暴、冰雹、臺風(fēng)及龍卷風(fēng)等極端災(zāi)害性天氣息息相關(guān)，同時云降水物理過程也是地-氣系統(tǒng)水循環(huán)、輻射能量平衡的關(guān)鍵因素。云物理學(xué)作為大氣科學(xué)最為重要的分支學(xué)科之一，是雷達氣象學(xué)、天氣學(xué)和氣候動力學(xué)等課程的核心[8]。本課程不僅培養(yǎng)學(xué)生從宏微觀云物理的角度分析和解決實際生活中可能遇到的云降水相關(guān)問題(比如天氣現(xiàn)象和洪澇災(zāi)害等)，也著重錘煉和發(fā)展學(xué)生的哲學(xué)思辨、科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。因此，如何在云物理課程的教學(xué)工作中實施課程思政(即“怎樣培養(yǎng)人”)，就要求教師在云物理學(xué)嚴謹?shù)睦碚擉w系中深挖其中蘊含的思政元素；同時教師作為課程思政的實施者，也須自身不斷深入學(xué)習(xí)專業(yè)課程、領(lǐng)悟課程思政建設(shè)精神，牢牢把握教師主體的價值引領(lǐng)作用，為國家培養(yǎng)具有新時代責任感和創(chuàng)新精神的科學(xué)人才。

二 立足“00 后”精神需求，優(yōu)化思政內(nèi)容供給

云物理學(xué)課程涉及各種云類型的結(jié)構(gòu)、天氣和降水及人工影響天氣作業(yè)等，與人們的日常生活和民生保障息息相關(guān)，為此，我們將眾多本專業(yè)課程思政融合點建成元素庫，表1 簡要示例了本課程相關(guān)章節(jié)不同內(nèi)容的典型思政元素及其融合點，既包含課程本身專業(yè)屬性的哲學(xué)思辨、科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)精神，也涵蓋了課程相關(guān)行業(yè)的社會需求、職業(yè)道德和專業(yè)責任感和自豪感。

表1 云物理學(xué)的思政元素和融合點

除可挖掘的思政元素外，本課程的內(nèi)容還要立足“00 后”大學(xué)生的精神需求，優(yōu)化思政內(nèi)容供給方式方法，讓學(xué)生愿意聽、樂意聽和能聽進去?！?0 后”大學(xué)生生長在一個文化多元的時代，身處兩個一百年奮斗目標的歷史交匯期，擔負著民族復(fù)興的重任。相關(guān)研究[9-10]表明，絕大多數(shù)“00 后”大學(xué)生具有良好的道德觀、誠信意識和禮儀修養(yǎng)，學(xué)習(xí)能力強、學(xué)習(xí)期望高，并且有努力拼搏、艱苦奮斗的決心。但當代大學(xué)生也存在一些問題。一是不重視思想政治理論學(xué)習(xí)，愛國意識匱乏，政治認識面較窄；二是為人處世偏于自我，帶有較強的功利性和目的性；三是自控能力相對較弱，對網(wǎng)絡(luò)依賴嚴重，缺乏職業(yè)生涯規(guī)劃意識，對未來充滿迷茫；四是抗壓能力較弱，遇到難以解決的問題容易退縮?；谶@些思想行為特點，筆者在授課過程中，根據(jù)不同章節(jié)的知識點合理融入本專業(yè)的名人軼事、行業(yè)動向和國家需求等，意在培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、增強學(xué)生的服務(wù)意識和專業(yè)能力。

（一）以愛國情懷助燃奮斗之志

在云物理學(xué)發(fā)展過程中，我國曾涌現(xiàn)許多著名科學(xué)家。例如，著名大氣科學(xué)家趙九章是中國現(xiàn)代地球物理科學(xué)開拓者、動力氣象學(xué)創(chuàng)始人。在國外獲得氣象學(xué)博士學(xué)位后，趙九章在抗日戰(zhàn)爭硝煙四起的第二年回國，積極承擔了西南聯(lián)大的教學(xué)任務(wù)并隨后擔任了氣象研究所所長一職，做了大量科研、教學(xué)和組織工作，并將物理學(xué)和數(shù)學(xué)的相關(guān)方法和理論引入氣象學(xué)中，推動我國氣象學(xué)從傳統(tǒng)經(jīng)驗學(xué)科轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代科學(xué)學(xué)科。趙先生苦心經(jīng)營和支持氣象局的事業(yè)，率先將全國空白的氣象預(yù)報業(yè)務(wù)和資料業(yè)務(wù)在整個中國氣象局組織開展。國家于20 世紀50 年代亟需農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水，他就著手組織人工降水的理論研究和實踐工作，使中國的云降水物理研究得以發(fā)展，取得了暖云降水理論等豐碩的研究成果，并開創(chuàng)了我國動力氣象學(xué)的研究。中國科學(xué)院院士葉篤正曾這樣評價他的老師：“趙九章先生科學(xué)生涯的步伐是堅實的，從一個學(xué)物理的好學(xué)生，在葉企蓀和竺可楨等好老師的指導(dǎo)下，經(jīng)過氣象學(xué)、大氣物理學(xué)、物理海洋學(xué)、地球物理學(xué)、空間物理學(xué)到人造衛(wèi)星的系統(tǒng)研究和工作，他在每一個地方都留下了深深的腳印。[11]”顧震潮先生作為我國著名的氣象學(xué)家和大氣科學(xué)家，是數(shù)值預(yù)報、云霧物理和人工影響天氣等諸多學(xué)科的開拓者。顧先生一生傳奇，他為國家放棄國外博士學(xué)位，回國努力發(fā)展天氣預(yù)報，為國家鞠躬盡瘁，使我國天氣預(yù)報事業(yè)從無到有，是“兩彈”的幕后英雄[12-13]。關(guān)于顧先生和其他科學(xué)家的先進事跡還有很多，在講述云物理學(xué)科發(fā)展和相關(guān)內(nèi)容時可適當引入。

老一輩的科學(xué)家永遠都是說著最質(zhì)樸的語，做著最踏實的事，他們放棄了享受物質(zhì)和安定生活的機會，把青春年華奉獻于一條充滿艱險、前途未卜的奮斗之路，竭盡所能地為我國的科研事業(yè)發(fā)光發(fā)熱?！?0 后”大學(xué)生生于物質(zhì)優(yōu)渥的年代，告別了一窮二白、篳路藍縷的創(chuàng)業(yè)環(huán)境和清貧生活，但艱苦奮斗依舊是時代的主旋律，在云物理學(xué)的授課過程中，著重深挖上述國之大者的先進事跡和精神，使學(xué)生在潛移默化中自覺傳承老一輩科學(xué)家的愛國精神，將自身價值奉獻給社會主義現(xiàn)代化建設(shè)。

（二）以專業(yè)實踐為載體服務(wù)人民

人工影響天氣是指為減輕甚至避免氣象災(zāi)害，合理利用氣候資源，在適當條件下通過科技手段對局部大氣的物理、化學(xué)過程進行人工影響，從而達到增雨雪、防雹、消雨、消霧和防霜等的目的[14]。人工影響天氣是云物理學(xué)理論在實踐中的重要實際應(yīng)用，云物理學(xué)中云霧降水理論是人工影響天氣作業(yè)的理論基礎(chǔ)和科學(xué)指導(dǎo)。自1958 年啟動人工影響天氣試驗以來，我國依靠科技力量自主探索人工影響天氣事業(yè)發(fā)展，讓科學(xué)搬運“空中水庫”的夢想照進現(xiàn)實，在抗旱減災(zāi)、生態(tài)文明建設(shè)和重大活動保障等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用[15]。消云減雨是保障重大活動開展的急先鋒，人工消雨以改變雨的時空分布為手段，確保消雨地點的上空在一定的時間內(nèi)不會降雨，最典型的例子當數(shù)2008 年北京奧運會開幕式的天氣保障作業(yè)。通過對30 多年歷史資料分析，奧運會當日降水概率約為47%，對于開幕式可能出現(xiàn)降雨的情況，北京市人工影響天氣中心于當天在短時間內(nèi)持續(xù)發(fā)射了1 104 枚火箭彈，20 多千米外的房山降雨量已達到25 mm，而國家體育場滴雨未下，確保了開幕式順利進行，從而實現(xiàn)了奧運史上首次人工消雨[16]。除了用于農(nóng)業(yè)抗旱，人工增雨還能改善生態(tài)環(huán)境，助力生態(tài)文明建設(shè)。目前，人工影響天氣建設(shè)工程在天山、三江源和祁連山等主要河流或湖泊源頭的水資源增加效益逐步凸顯——青海三江源人工增雨工程實施5 年增加了258億m3降水，草山草灘得以恢復(fù)，黃河源頭“千湖景觀”再度顯現(xiàn)——為生態(tài)治理作出了突出貢獻[17]。

正是因為人工影響天氣可通過改變云的微物理過程，提高云-降水的轉(zhuǎn)化效率，達到合理開發(fā)云水資源和局部增雨的目的，可服務(wù)于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其他經(jīng)濟活動，顯示出人工影響天氣研究的強大活力和生命力。因此，本課程通過講述人工影響天氣作業(yè)在農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)、生態(tài)保護修復(fù)和氣象保障服務(wù)方面的貢獻，讓學(xué)生充分認識到做好人工影響天氣工作的重大意義，鼓勵學(xué)生將個人理想與國家需求緊密聯(lián)系起來，以理論知識和專業(yè)技術(shù)服務(wù)人民，切實增強責任感、使命感和自豪感，奮力開創(chuàng)人工影響天氣工作新局面，在發(fā)揮“人工影響天氣工作”社會價值的同時實現(xiàn)自我價值。

（三）以國家需求為己任開拓創(chuàng)新

2021 年6 月23日，我國首個成功研制的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”——“寰”在北京懷柔科學(xué)城正式落成啟用，其將服務(wù)于應(yīng)對氣候變化、生態(tài)環(huán)境建設(shè)、碳中和目標和防災(zāi)減災(zāi)(如天氣預(yù)報)等國家重大需求，為國際氣候與環(huán)境談判提供有力科學(xué)支撐[18]。對此86 歲的國家最高科技獎得主、中國科學(xué)院院士曾慶存非常激動，曾院士不僅是這套系統(tǒng)的發(fā)起人之一，在后續(xù)的更新、完善過程中，在身體條件允許的情況下，他都會積極參加課題組的研討會，對該系統(tǒng)的全過程獻言獻策，為這套系統(tǒng)的研發(fā)付出無限的熱情和心血。他說：“中國要成為世界科技強國，必須有原創(chuàng)性成果，必須有更多能耐得住寂寞、坐得住冷板凳的青年人投身科研事業(yè)。而我，一個氣象科研領(lǐng)域的‘老戰(zhàn)士’，愿意為真理、為人民、為國家、為黨奉獻一切。[19]”

上述表明，個人價值的實現(xiàn)必須以國家需求為己任，借助自身的科研專長和熱情開拓創(chuàng)新。習(xí)近平總書記曾說：“每一代青年都有自己的際遇和機緣，都要在自己所處的時代條件下謀劃人生、創(chuàng)造歷史”。“00 后”大學(xué)生站在“兩個一百年”的時代交匯路口，身處科技爆發(fā)、思想迸發(fā)的時代，應(yīng)當為民族復(fù)興挺身而出，將青春譜寫在祖國大地上，把創(chuàng)新立足在國家需求上，與人民同呼吸共命運，與國家命運同頻共振。

三 順應(yīng)后疫情時代，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式

2019 年末新型冠狀病毒感染疫情(以下簡稱“新冠感染疫情”)暴發(fā)并肆虐全球，經(jīng)過兩年多的艱苦抗“疫”，我國的疫情防控已進入常態(tài)化階段。不可置否，新冠感染疫情打破了傳統(tǒng)的教育秩序和格局，倒逼教育網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，推動了教育理念的革新和教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，有學(xué)者認為新冠感染疫情的發(fā)生是世界基礎(chǔ)教育的一個分界線，其將世界基礎(chǔ)教育分為“前疫情時代的基礎(chǔ)教育”和“后疫情時代的基礎(chǔ)教育”[20-21]。隨著教育格局的改變，教師也應(yīng)該重新理解教育理念、教學(xué)平臺、教學(xué)方式和教學(xué)關(guān)系，牢記“教育為本”，擔負起時代賦予的責任與使命。

（一）線上線下，無縫切換

截至2022年，我國疫情依舊呈現(xiàn)多點散發(fā)和局部暴發(fā)的態(tài)勢，“疫情防控常態(tài)化”這一政策使得“線上+線下”的混合教學(xué)模式成為教學(xué)的“標配”[22]，混合教學(xué)沒有統(tǒng)一的形式，但具有共同的追求，即發(fā)揮線上與線下各自的優(yōu)勢，形成互補。線上教學(xué)是一種新的教學(xué)理念和模式，其打破了“一支粉筆，三尺講臺”的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，突破了時空的限制，在“云”端授課，為教師和學(xué)生架起“教”與“學(xué)”的橋梁。云物理學(xué)于秋季學(xué)期開課，冬季疫情更是反復(fù)無常，必須時刻做好“線上”與“線下”切換教學(xué)的準備。無疫情時，教師與學(xué)生能夠進行面對面教學(xué)，從而直觀地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)與課堂參與度，進行更多的教學(xué)互動和塑造更好的學(xué)習(xí)氛圍，這種身臨其境感更能讓學(xué)生感知到教育的溫度。加之云物理學(xué)這門課涉及諸多理論公式的推導(dǎo)，面對面授課和課堂板書能幫助學(xué)生更好地把握推理進度，理順推導(dǎo)邏輯，從而讓學(xué)生更好地掌握知識點。疫情來襲時，筆者可以以在線直播的方式通過釘釘、雨課堂和騰訊會議等軟件進行授課，并通過建立課程微信群及時通知課程信息、在線上發(fā)布課后作業(yè)和進行課后答疑等，也可以通過云盤上傳課件、教學(xué)大綱和參考書目等，讓學(xué)生能夠根據(jù)教師提供的知識資源和在與教師的交流互動中進行自主學(xué)習(xí)。

（二）書網(wǎng)互通，融合發(fā)展

傳統(tǒng)教育以書本教育為主，我國千百年來的教學(xué)模式就是教師站在講臺上講授知識，學(xué)生捧著書本靜坐聽講。書本上的經(jīng)典知識皆是科學(xué)家的心血、人類文明的結(jié)晶，白紙黑字展示的都是歷史代代的傳承與更迭。進入21 世紀，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”逐漸興起，打破了傳統(tǒng)的“教師教教材”模式，使高等教育進一步向信息化、智能化和多媒體化發(fā)展，因而教育再難與網(wǎng)絡(luò)剝離。書本與網(wǎng)絡(luò)的互通并非壞事，兩者將書本的“精”與網(wǎng)絡(luò)的“泛”相融。云物理學(xué)這門課以《云降水物理學(xué)》《云物理簡明教程》和《An Introduction to Clouds：From the Microscale to Climate》等為參考書目，教師通過精講云的分類、形成和演變，以及云中輻射傳輸、云中光電現(xiàn)象等，讓學(xué)生理解云、霧和降水的形成、發(fā)展、維持和消散規(guī)律。網(wǎng)絡(luò)之大，無奇不有，網(wǎng)絡(luò)讓學(xué)習(xí)資源觸手可及，比如名師直播課、中國大學(xué)MOOC 平臺上的國家精品課程能夠豐富課程資源，拓寬學(xué)生的視野。此外，通過關(guān)注國家大氣污染防治攻關(guān)聯(lián)合中心、新云天氣象和一展云圖等公眾號，教師和學(xué)生均能夠及時了解大氣學(xué)科的最新進展和行業(yè)動態(tài)。

（三）翻轉(zhuǎn)課堂，問題導(dǎo)向

隨著“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”教學(xué)理念的推行，教師滿堂灌、學(xué)生被動聽的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式不再適合學(xué)生的全面發(fā)展。這要求當代的傳道授業(yè)需特別突出學(xué)生的主體地位，教師從引導(dǎo)學(xué)生入手，通過各種方式啟發(fā)學(xué)生積極思考、敢于質(zhì)疑和勇于提問。筆者認為教師授課再精彩，學(xué)生不參與進來，也只是無用功。鑒于此，云物理學(xué)這門課專門設(shè)置了4 課時，圍繞“以學(xué)生為中心，把課堂交給學(xué)生”，進行探索和實踐，包括翻轉(zhuǎn)課堂和問題導(dǎo)向教育兩種方式。所謂翻轉(zhuǎn)課堂，就是通過引導(dǎo)學(xué)生在課前采用課本教材、網(wǎng)絡(luò)信息等方式進行自主學(xué)習(xí)，再在課堂上以探究式的學(xué)習(xí)方式對知識進行加固和深化[23]。而問題導(dǎo)向教育是通過設(shè)置一個復(fù)雜的、與現(xiàn)實世界相聯(lián)系的問題情境，讓學(xué)生通過小組合作的方式進行學(xué)習(xí)的一種教學(xué)模式[24]。兩種方式均以學(xué)生講解為主，教師點評為輔，各位同學(xué)根據(jù)個人興趣選擇主題并成立研究小組，小組內(nèi)成員共同協(xié)作，查閱文獻，制作PPT，并于課堂上進行PPT 展示，其中包含匯報環(huán)節(jié)和問答環(huán)節(jié)，教師和其他小組同學(xué)共同對匯報小組打分，將PPT 匯報分數(shù)和學(xué)生問答環(huán)節(jié)得分計入考核成績?？傊?，該過程著重培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識和思考習(xí)慣。最后，教師的點評側(cè)重對知識點梳理和補充、對學(xué)生匯報表現(xiàn)的探討。這種課程設(shè)置讓學(xué)生自主根據(jù)之前所學(xué)和線上所學(xué)，融會貫通，在課堂上通過團隊合作和自由發(fā)揮，展現(xiàn)他們實際運用的實踐動手能力和解決問題的能力。

四 課程思政教學(xué)效果評估

教學(xué)效果評價是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，目前大多采取了過程性評價和結(jié)果性評價相結(jié)合的方式來檢驗課程教學(xué)的整體效果，并特別強調(diào)了過程性評價的有效性、判斷標準和考核方法。過程性評價通常包括課前準備與預(yù)習(xí)、課堂表現(xiàn)與參與及課后練習(xí)與總結(jié)三個環(huán)節(jié)，而結(jié)果性考核包括隨堂小測、作業(yè)和期末考試等內(nèi)容。對于云物理學(xué)這門課，筆者將多角度、多途徑和多方法對云物理學(xué)進行教學(xué)效果評價。一是思想更容易通過語言表達出來，在過程性評價方面應(yīng)更加側(cè)重學(xué)生的課堂表現(xiàn)和參與度，了解學(xué)生的精神豐度和廣度。例如，授課教師在講述“人工增雨、消云防雹”內(nèi)容時會穿插我國人工影響天氣工作者對水資源調(diào)配、防災(zāi)減災(zāi)的貢獻和先進事跡，教師可以以此為契機引導(dǎo)學(xué)生進行愛國精神、專業(yè)自信及職業(yè)道德方面的思考，鼓勵學(xué)生組隊討論并充分表達個人看法和觀點。二是結(jié)果性考核兼具封閉性、半開放和開放性題目，同時增加半開放和開放性試題的比重。以“人工影響天氣的方法有哪些，你認為人工是否能控制天氣”這個問題為例，該試題既考查了人工影響天氣中人工增雨、消云減雨和人工防雹等相關(guān)知識點，又開放設(shè)問，在教育學(xué)生“肯定人工影響天氣的社會價值”的同時引導(dǎo)學(xué)生“人類在尊重自然的前提下，不斷發(fā)揮聰明才智”。此類半開放和開放性試題，避免了學(xué)生死記硬背的錯誤導(dǎo)向，增加了更多的靈活性和主觀性，使考試過程成為情感教育與價值觀再教育的過程。三是增設(shè)問卷調(diào)查和師生談話交流環(huán)節(jié)，對課程思政教育的效果進行綜合評價。不同于明確的教學(xué)知識點，思政教育目標(文化素養(yǎng)提升、辯證思維培養(yǎng)、情感共通和價值觀塑造等)通常具有“內(nèi)隱性”，無法直接用成績或等級進行評判，這就需要采用問卷調(diào)查、學(xué)生互評和師生面談等方式，深入了解學(xué)生的情感態(tài)度變化。

五 結(jié)束語

課程思政是一種理念，是一門技術(shù)，也是一門藝術(shù)。做好課程思政，需要專業(yè)課教師“打鐵必須自身硬”，在強化自身專業(yè)素質(zhì)的同時，不斷提升課程思政建設(shè)的認知和意識，并根據(jù)大學(xué)生精神需求優(yōu)化思政內(nèi)容，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，注重思政教學(xué)效果評估，強調(diào)過程性評價考核，拓展專業(yè)課程的廣度、深度和溫度，確?！叭珕T全程全方位育人”的教學(xué)效果。