近代物理實驗課程思政教學的一些探索*

王春梅 沈國土 尹亞玲 詹清峰 趙振杰

(華東師范大學物理與電子科學學院 上海 200241)

1 引言

新時代,國家對課程建設提出了新的要求.2016年12月,習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話,“要用好課堂教學這個主渠道,思想政治理論課要在改進中加強”[1],第一次提出了課程思政建設的任務.2018年5月,習近平在北京大學師生座談會上的講話,“人才培養體系涉及學科體系、教學體系、教材體系、管理體系等,而貫通其中的是思想政治工作體系”[2],進一步明確了課程思政建設的重要性與教學改革的方向.

2021年10月華東師范大學70周年校慶之際,站在“兩個一百年”奮斗目標歷史交匯的關鍵節點,發布卓越育人、卓越學術、通識課程“三大綱要”,提出“師大方案”,開啟以卓越為導向的一流大學建設新征程.青年學生是肩負民族復興大任的時代新人,物理學師范專業培養未來的教師,強基、拔尖、非師范專業培養祖國建設的接班人,為專業教育的“育人”功能[3-5]提出了更高要求.

近代物理實驗是本科物理專業高年級學生必修的實踐性課程,反映了當代科學技術的發展和前沿,通過課程學習,可以清醒地認識過去和現在我國在原創性科學發現和關鍵科學技術與設備上還有較大差距,但也能看到中國科學家的貢獻及老一輩科學工作者不畏艱險,舍身忘我,努力攀登的精神.實驗教學中融入課程思政,幫助激發學生的民族自信與愛國熱情,培養科學探索、創新精神、奉獻精神,激勵學生不怕吃苦,勇于進取,在實施科教興國戰略中發揮積極作用.

2 物理實驗課程思政建設基礎

自2019年,近代物理實驗教學在原有基礎上推進課程思政.2021年華東師大提出的卓越育人綱要,將核心素養概括為“明德樂群、基礎扎實、身心健康、國際視野、反思探究、持續發展”.學院組織專門的課程卓越研討活動,為不同培養目標的課程分別擬定了不超過500字的課程改革方案,簡潔又清晰地梳理了不同專業的教學側重點,也為課程思政建設進一步指明方向.為更好地指導課程思政建設,物理實驗教學中心對標物理實驗課程思政育人目標,歸納出思政教學Ⅰ級、Ⅱ級指標點,以此為藍本,近代物理實驗課程團隊結合課程特色,挖掘、積累思政元素,逐步將“立德樹人”的教育思想融入課程教學.

2.1 實驗課程思政育人目標

物理實驗課程思政的育人目標包含:

(1)忠誠愛國的家國情懷(國家認同、國情認知、理想信念、法治意識);

(2)自主獨立的學習習慣(終身學習、全面發展、協同創新意識);

(3)理性務實的專業素養(求實精神、探索意識、奉獻品質);

(4)嚴謹求真的學術道德(優雅學風、誠信意識、學生共同體建設);

(5)辯證反思的創新精神(思維能力、思維方法、創新意識培養);

(6)格物致知的智慧思想(實踐育人、責任意識、智慧思想).

不同的實驗課程、實驗內容分別對標,支撐其中的一些指標.近代物理實驗的大部分實驗主要為上述育人目標(1)、(2)、(3)、(5)提供支持,例如磁光克爾實驗、核磁共振實驗等,主要從國家認同與國情認知角度提供支撐,實驗對辯證反思的創新精神,尤其是為思維方法的培養提供支撐.

2.2 課程思政教學要點

依據育人目標,結合我校特色,歸納近代物理實驗課程思政的教學要點如下:

(1)講述實驗中各種物理效應在國計民生行業中的重要應用與意義,端正學生學習態度,激發學習熱情,培養學生理論聯系實際的能力.

(2)講解科研設備對科技、工業的重要性,展示我國科研設備的發展現狀,結合當前“中美貿易戰”,講述我國在科學技術上的瓶頸、依賴于進口的“卡脖子”技術,激發學生改變我國科技落后局面的熱情.

(3)科學人文精神、科學態度、科學思想等貫穿實驗教學,通過在線教學平臺投放實驗相關的科學故事,在實驗中訓練學生嚴謹的科學作風、端正的科學態度,體悟物理實驗蘊含的科學思想.

(4)引導學生在現有的實驗項目中思考、探索新的物理現象,指導學生深入實驗,開發新的實驗內容,培養學生的探索精神與創新能力.

3 課程思政教學的建設與反思

課程思政和學科貫通,“上下滲透”和“左右交叉”[6],既包含物理學史的縱向融合,又包括相關理工學科、教育學科、文科與物理課程的交叉與貫通,對照育人目標,多角度挖掘,每個實驗均有思政點.

3.1 課程思政元素的來源

課程思政元素分為通用思政元素和校本思政元素.近代物理實驗很多內容選自諾貝爾物理學獎的經典實驗,所以通用思政元素主要來自于諾貝爾獎[7]以及我國老一輩科學家艱苦卓絕奮斗的故事等,與此相關的思政元素在很多文獻[8-9]中有過介紹,這里不再贅述.校本思政元素則基于學校特色和教學設計,內容鮮活,貼近學生,易產生共鳴.這里著重圍繞我校特色及教學實踐,介紹課程思政建設的一些方法.

(1)言傳身教,以身作則,發揮身邊榜樣的作用

教師除了在實驗本身,如原理、方法、技能方面指導學生外,在言談舉止、關愛學生、做事方面也需做出表率.教師還應具有敏銳的觀察力、勤奮不懈的學習和扎實肯干的鉆研精神,積極進取,保持蓬勃向上的發展動力,鼓勵學生跳出舒適圈,多實踐、多嘗試,以實際行動帶動學生,勝過空談.

結合本校實際,介紹身邊的物理學家——馬龍生教授的科研事跡.來自精密光譜科學與技術國家重點實驗室的馬龍生老師是我校的資深科學家[10],堅持在光場時-頻域精密控制方向上深入研究并取得重大進展[11],他曾獲得過國家自然科學二等獎和IEEE-IFCS頒發的國際Rabi獎及多項國家級重點項目(圖1),受邀參加2005年諾貝爾頒獎典禮,2019年他獲批一項國家重大科研儀器研制項目,全國僅13家單位獲批國家重大科研儀器研制項目.他堅持不懈,挑戰極限,目前80多歲高齡仍每天到實驗室指導學生,并親自動手做實驗,向諾貝爾大師學習,身邊的榜樣,更親近,更具說服力.

圖1 身邊的物理學家——馬龍生教授

又如在核磁共振實驗中,引入校友楊培強企業在高端磁共振成像研制中的奮斗歷程,以打造低場核磁共振第一品牌為目標,從打工補貼企業到上市公司,鼓勵學生堅定信心,勤勉進取有擔當.

(2)融入時政,結合生活

關注時事、熱點新聞,結合時政和歷史上的今天,讓每堂課都獨具特色.例如,2019年9月2日恰逢紀念黃昆誕辰一百周年,在實驗緒論課中介紹黃昆院士的生平和主要成就.2019年10月17日上課時,老師問學生昨天有什么紀念意義,是中國第一顆原子彈爆炸55周年紀念日.又如,在傅里葉頻譜分析實驗中,通過觀察圖像獲取信息,旁引瘧原蟲治療癌癥的爭論與思考,引入辯證思想與批判性思維,教育學生睿智全面地看待與思考問題.

(3)開展課程思政主題活動,充分調動學生積極性

圍繞實驗課程,開展不同主題的思政海報征集活動.慶祝建國70周年,在“科學和我的祖國,一刻也不能分割”中,請學生以海報形式展示新中國成立以來我國物理學家為社會主義建設所做出的貢獻;在“詩詞中的物理”中,請學生們選取1～2首與物理相關的詩詞,先進行簡單解析,再對其中蘊含的物理現象與規律進行科普、拓展,配以圖文,完成海報.借助大夏學堂課程平臺進行作品展示,學生的深度參與,同伴間的認知碰撞,同齡人的思維與表達,達到良好效果.學生作品如圖2所示.

圖2 海報征集活動學生作品

(4)創新開設名人堂

NBA名人堂是為全世界對籃球事業有卓越貢獻的人而設立,效仿NBA名人堂,建立華東師范大學物理系近代物理實驗學生名人堂[12],設優秀廳、單項廳、創新廳、目標廳,原則上每廳每學期每班不超過一個學生入選.2019-2022年評選出優秀名人13名,單項名人7名,入圍獎2名,在征得名人學生同意的情況下,將其個人簡介與歷年獲獎情況展示于課程平臺,并于下一屆的課程緒論課上頒發證書,形成正向的引導,成為課程第一課的特色.

3.2 課程思政教學的深化與反思

近代物理實驗是綜合性物理實驗,涉及的知識面較寬,幾年來實施課程思政也有一些問題,如部分實驗缺乏積極有效的互動,只局限于教師講授,思政內容融入不夠;個別實驗涉及的物理內容發現年代已久,學生學習興趣相對薄弱;部分內容偏向于說教或者不夠新穎,效果一般等.針對這些問題,嘗試從如下幾點進行提高:

(1)有效的多媒體手段有助于提高課堂效率,尤其在緒論課和預習時段,適當使用多媒體,采用混合式教學,幫助提升課程質量.

(2)及時獲得學生反饋,實驗報告增加“對老師的希望……”“如果我來教這個實驗……”等內容,或發送隨機問卷;

(3)從趣味性、關聯性與親和性等角度進行優化,貼近青年學生的認知與熱點,為使學生喜聞樂見,不宜過多堆砌專業詞匯、太深太難教條化,可適度偏向于科普.授課中注意與學生互動,觀察學生對思政元素的興趣,在輕松的學境中自然融入,既活躍課堂氣氛,緩解學生理解物理原理的壓力,又能產生共鳴,直達學生內心深處.

3.3 課程思政對教師的要求

教師在引入思政點時“潤物細無聲”,需合理設計,切忌突兀、生硬的切入.除了物理專業的研究外,教師關心時政,體察生活,深耕中國文化,打通文理界限,實現思政引入信手拈來,承轉自然.授課時,向習總書記的講話學習,話詩文、引典故、拉家常、打比喻,適時加入典故(愚公移山)、成語(巧婦難為無米之炊)、名人事跡(女科學家居里夫人)、類比(激光物質的暫穩態與消費習慣)等,不僅讓學生聽懂,還要讓授課內容有趣味、有深度、有內涵,沉浸于中華文化之美,引發學生的共鳴與認同感,增強民族自豪感.

教師可設計多種形式的主題活動,豐富課程作業形式,鼓勵學生參與,充分發揮學生的主觀能動性,在展示與交流中深化認識,提升自信.

4 總結

圍繞華東師范大學卓越育人發展綱要,基于近代物理實驗,充分發揮實驗課程的育人功能.通過課程思政建設,從教師自身修養作為出發點,推動學習與積累,豐富課程思政內容的同時,也利用課程思政元素,充實實驗課程的授課內容,借助實例激發學生學習興趣及創新動力,進而實現通過授課增強學生的愛國意識、科學精神、文化自信、奉獻精神的全程育人、全面育人目標.從不同專業學生的培養目標需求出發,多角度、分層次培養學生能力與學科綜合素養[12],鼓勵學生充分利用實驗室資源,探尋更適合自己的發展方向.