［摘 要］文章以大學(xué)物理課程光的偏振一節(jié)為例，開展課程思政教學(xué)創(chuàng)新實踐。通過瞄準學(xué)校人才培養(yǎng)目標，將光的偏振知識與應(yīng)用緊密關(guān)聯(lián)。從課堂現(xiàn)場演示小魔術(shù)出發(fā)，由觀察現(xiàn)象深入到探究本質(zhì)，將直觀現(xiàn)象與背后的物理原理一一對應(yīng)。通過小組團隊協(xié)作實現(xiàn)魔術(shù)制作、組間觀摩與互助等教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計，使學(xué)生樹立理實結(jié)合、善于觀察、勤于思考的科學(xué)態(tài)度。在光的偏振應(yīng)用內(nèi)容拓展過程中，融入精益求精的大國工匠精神、民族自信、科技報國的家國情懷教育。在整個課堂教學(xué)過程中，通過學(xué)科知識的層層探究及思想情感的互動，引導(dǎo)學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)，實現(xiàn)價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三位一體育人目標。

［關(guān)鍵詞］應(yīng)用型人才培養(yǎng)；課程思政；教學(xué)創(chuàng)新；大學(xué)物理課程；光的偏振

［中圖分類號］G641 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）13-0110-04

黨的二十大報告指出，全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務(wù)，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[1]。2022年7月，教育部等十部門印發(fā)了《全面推進“大思政課”建設(shè)的工作方案》，要求引導(dǎo)學(xué)生堅定“四個自信”，使學(xué)生成為堪當民族復(fù)興重任的時代新人[2]。課程思政是推進黨的二十大精神入腦、入心、入行的有效渠道，各門課要“守好一段渠、種好責(zé)任田”，同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。大學(xué)物理課程是面向高等教育中理工科專業(yè)低年級大學(xué)生開設(shè)的重要必修基礎(chǔ)課，物理學(xué)不僅是自然學(xué)科許多領(lǐng)域和工程技術(shù)的基礎(chǔ)，物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、物理學(xué)理論的推導(dǎo)及物理學(xué)家的成長等過程中蘊含著極為豐富的思政元素，在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、成為新時代中國特色社會主義接班人和建設(shè)者方面有著天然的優(yōu)勢[3-9]。

本文以大學(xué)物理課程的一個教學(xué)創(chuàng)新實踐——光的偏振為例，瞄準課堂教學(xué)目標和思政育人目標，力求將光的偏振物理知識與思政內(nèi)容相融合，致力于培養(yǎng)具有責(zé)任擔(dān)當和獨立從事科學(xué)研究與實踐應(yīng)用的能力、具有開放性和創(chuàng)造性思維方式及團隊協(xié)作精神的高素質(zhì)設(shè)計應(yīng)用型人才。通過基于學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的教學(xué)反思及學(xué)生評價，該教學(xué)創(chuàng)新實踐能夠有效達成課程思政教學(xué)目標。

一、教學(xué)創(chuàng)新實踐

在完整的課程知識框架中，波動光學(xué)在理論及應(yīng)用方面都占有重要地位。光是橫波和光具有偏振性的發(fā)現(xiàn)不但豐富了光的波動說內(nèi)容，而且具有重要的應(yīng)用價值。偏振光的應(yīng)用范圍非常廣，從日常生活中的攝影、燈光設(shè)計到地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦物的探測；從原子、分子、病毒微粒的結(jié)構(gòu)分析，到太陽系、銀河系乃至整個宇宙物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索，無不運用偏振光的知識。學(xué)生對該節(jié)內(nèi)容的掌握程度，直接關(guān)系對后續(xù)反射和折射時光的偏振、光的雙折射的理解及偏振在生活生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。

（一）專業(yè)教學(xué)與思政教育的融合設(shè)計

專業(yè)教學(xué)與思政教育的融合設(shè)計思路如圖1所示。首先開始的是課程導(dǎo)入。物理學(xué)理論和實驗密不可分，課堂開始時，先現(xiàn)場演示魔術(shù)（該裝置由天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)楊廣武團隊發(fā)明制作并獲專利），一個塑料板上面覆蓋一個薄塑料片，會顯示“2022”四個數(shù)字；僅翻轉(zhuǎn)該薄塑料片，再次覆蓋在塑料板上，原來的“2022”消失，呈現(xiàn)“二十大”三個漢字。這個小魔術(shù)現(xiàn)象背后的物理原理正是此堂課所要講述的內(nèi)容——光的偏振。此處導(dǎo)入體現(xiàn)理實結(jié)合、精益求精的大國工匠精神，培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、勤于思考的科學(xué)態(tài)度。

課堂上，教師通過實物演示實驗的方式解釋光的偏振特性，以在彈簧上的橫波和縱波為例，分別放置水平方向的狹縫和豎直方向的狹縫，邊演示邊講解，使學(xué)生明白橫波和縱波的區(qū)別、光的偏振特性，使得直觀現(xiàn)象與其背后的物理抽象一一對應(yīng)，易于學(xué)生掌握知識的同時，使學(xué)生潛移默化地受到科學(xué)思維方法的熏陶。其間，教師穿插介紹偏振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)歷程和人造偏振片的發(fā)明小故事。如發(fā)明家蘭德在17歲就讀于哈佛大學(xué)物理系一年級時，還沒有大面積廉價的偏振光起偏器件，于是他打定主意要發(fā)明這種實用的大面積偏光片。他經(jīng)?！芭菰凇眻D書館查閱大量的文獻，去實驗室重復(fù)文獻中的實驗并進行改進，在19歲時成功做出了J型偏光片。通過這一故事，鼓勵學(xué)生多留心生活中的物理現(xiàn)象，以解決實際問題為導(dǎo)向，在青年時代勇于開拓創(chuàng)新。

課中，教師開展具體實踐活動，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)。課堂上，學(xué)生通過小組團隊協(xié)作完成“乒乓球穿墻而過”魔術(shù)制作，在親手制作小魔術(shù)道具的過程中，體驗課上所講的光的偏振特性及馬呂斯定律。組間開展觀摩與互助等同伴學(xué)習(xí)，強化學(xué)生理實結(jié)合、精益求精的大國工匠精神。

課堂教學(xué)結(jié)束前，教師安排內(nèi)容拓展及課后思考，尤其是介紹“天極”望遠鏡的情況，再次強化提出問題、解決問題和分析問題的邏輯思維能力，引導(dǎo)學(xué)生樹立民族自豪感、民族自信和科技報國的家國情懷。

（二）具體教學(xué)實施

具體教學(xué)實踐流程如圖2所示。課堂上，以學(xué)生的學(xué)為中心，教師起引導(dǎo)作用。從課上以請學(xué)生協(xié)助展示光學(xué)小魔術(shù)為起點，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。通過雨課堂現(xiàn)場發(fā)布一道測驗題，一方面檢查學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況，對答對的學(xué)生給予正向激勵，鼓勵學(xué)生多自主學(xué)習(xí)；對答錯的學(xué)生予以提醒，在課上認真聽講，尋找答錯的原因。

課上，教師重點講解主要內(nèi)容，學(xué)生認真觀看、思考和推演，將知識點內(nèi)容從觀察現(xiàn)象上升到認識本質(zhì)，然后回到實際應(yīng)用。教師應(yīng)用馬呂斯定律來驗證課堂剛開始時光學(xué)小魔術(shù)的設(shè)計原理，躬身示范如何分析問題和解決問題，使學(xué)生意識到看似復(fù)雜的現(xiàn)象、問題以及創(chuàng)新背后，實際上是簡單的物理原理，萌生“原來也不難、我也能創(chuàng)新”的不怕困難、敢想勇創(chuàng)的想法。

教師組織學(xué)生以團隊合作形式，對乒乓球“穿墻而過”的小魔術(shù)道具進行制作。制作過程中，有的小組非常順利地做出了與實物效果一樣的模型，有的小組卻沒有做出來。通過組織小組交叉觀摩交流、學(xué)生和學(xué)生之間相互探討與總結(jié)，發(fā)現(xiàn)只有當兩個偏振片的偏振化方向是垂直時（由馬呂斯定律可知，透射光強為零，疊加呈現(xiàn)暗黑色），小魔術(shù)才能成功。在動手實驗過程中，有學(xué)生意外發(fā)現(xiàn)，當把從偏振片表面撕下的透明塑料薄膜放在兩個偏振片之間，竟然會出現(xiàn)彩色條紋，這進一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，也為后續(xù)介紹光的偏振應(yīng)用埋下伏筆。

在光的偏振應(yīng)用中，介紹“天宮二號”上的尖端“相機”——寬波段成像光譜儀。這臺太空高性能光譜與偏振復(fù)合型數(shù)碼相機由中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所的科學(xué)家團隊花費8年的時間造就。他們從可行性分析到設(shè)計、制造，再到地面實驗驗證可靠性的每一個環(huán)節(jié)中，不斷地進行優(yōu)化完善、自我加壓和自我超越，先后為我國的風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星、神舟系列載人飛船任務(wù)、海洋和環(huán)境衛(wèi)星、探月工程研發(fā)了高性能太空“千里眼”。在一臺儀器上同時開啟可見光近紅外高光譜成像與短波紅外、熱紅外多光譜成像，并兼具偏振探測功能的智慧銳眼，在國際上尚屬首次。學(xué)生從深度和廣度領(lǐng)悟物理學(xué)基本原理的強大，中國科技已走在世界前列，民族自豪感和自信心油然而生，激發(fā)學(xué)生科技報國的責(zé)任擔(dān)當。

二、教學(xué)反思

（一）教學(xué)目標達成情況

通過上述教學(xué)實踐過程，反觀學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。對應(yīng)課程教學(xué)設(shè)計的教學(xué)目標，在知識方面，前測中，多選題的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)顯示，客觀題正確率為31.58%，其中5%的學(xué)生選錯答案，剩余學(xué)生只選對了部分答案。經(jīng)過課上講解和學(xué)習(xí)，后測有近80%的學(xué)生完全掌握了內(nèi)容，說明學(xué)生的學(xué)習(xí)效果基本達到教學(xué)預(yù)期目標要求。在能力方面，學(xué)生能夠利用所講述的偏振片透光光強為最大和為零來解釋3D電影的眼鏡原理。小組合作討論時，學(xué)生積極參與、探索、分析和分享實驗失敗與成功背后的物理原理，實現(xiàn)了課程能力目標。價值方面，學(xué)生上課從開始時反應(yīng)平淡，到之后不知不覺融入課堂，聽課愈發(fā)認真，課堂發(fā)言積極踴躍，小組動手實踐環(huán)節(jié)認真探索、實事求是、敢于創(chuàng)新，體現(xiàn)出對學(xué)生科學(xué)精神的培養(yǎng)。從觀看“天極”望遠鏡視頻時學(xué)生流露的神情，可以感受到學(xué)生的民族自豪感和科技報國的責(zé)任感已油然而生。

（二）學(xué)生評價反饋

課后，教師主動與學(xué)生交流，學(xué)生反饋本次課堂教學(xué)生動形象，以一個小魔術(shù)來切入課程，吸引學(xué)生的興趣；課堂上頻繁的互動拉近了學(xué)生與教師的心理距離，讓學(xué)生不知不覺沉浸在課程中。課堂上，教師的教學(xué)方式獨特，風(fēng)格活潑有趣，對光的偏振講解全面具體，能把晦澀的知識點以游戲的方式展現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生思考和探索，使學(xué)生在學(xué)習(xí)這些知識時不會感到無趣，在輕松快樂的氛圍中學(xué)到很多新知識。小組討論讓學(xué)生在思維碰撞中收獲知識，通過具體實驗和探討相結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生一步一步朝真理靠近。學(xué)生反饋，教師通過光的魔術(shù)活化了光學(xué)偏振知識，有趣的教學(xué)設(shè)計帶領(lǐng)學(xué)生領(lǐng)略了大學(xué)物理之美、明晰了生活現(xiàn)象之理，在小組合作中還增進了同學(xué)之間的情誼。

（三）存在問題及改進措施

在課堂演示橫縱波實驗中，狹縫的裝置有些簡陋，需要重新設(shè)計，以便更加清晰地進行演示。學(xué)生對實踐的興趣濃厚，但預(yù)留給學(xué)生動手探索創(chuàng)新的時間稍少。用偏振片自行探究時，由于學(xué)生聽課時自帶的文具、材料不多，導(dǎo)致未能通過手邊的材料發(fā)現(xiàn)更多有趣的現(xiàn)象。部分學(xué)生對偏振可以探測植物大規(guī)模長勢這個應(yīng)用案例展現(xiàn)的興趣不大。

今后，可改進演示道具，使課堂演示的道具更穩(wěn)固、更直觀，方便學(xué)生觀察現(xiàn)象。精簡講課內(nèi)容，將“偏振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)”這部分內(nèi)容移到課前供學(xué)生自學(xué)，預(yù)留出這部分課堂時間給學(xué)生動手實踐，使學(xué)生對問題進行更深入的探究。替換學(xué)生不太感興趣的應(yīng)用案例，更新為與學(xué)生實際密切相關(guān)的應(yīng)用案例，進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

三、總結(jié)

本文以大學(xué)物理課程光的偏振為例，介紹課程思政教學(xué)創(chuàng)新的具體實踐。教師將現(xiàn)場演示光學(xué)小魔術(shù)、學(xué)生動手復(fù)盤魔術(shù)道具與理論解釋有機結(jié)合，采用問題導(dǎo)入、互動研討、實踐探究及思育、智育相結(jié)合等教學(xué)方法，精心設(shè)計與理論知識相輔相成的演示實驗及案例，使物理知識貼近生活；組織學(xué)生開展合作學(xué)習(xí)，主動觀察、思考、質(zhì)疑、討論、構(gòu)建模型、理論計算、實驗探究，明理悟道，讓學(xué)生切實感受到物理的有趣、有用。此堂課程思政教學(xué)創(chuàng)新實踐對實現(xiàn)“在場景中運用，在聯(lián)系中理解，在遷移中創(chuàng)造”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)有積極的借鑒意義。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 習(xí)近平. 高舉中國特色社會主義偉大旗幟為全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家而團結(jié)奮斗：在中國共產(chǎn)黨第二十次全國代表大會上的報告[EB/OL].（2022-10-25）[2024-01-20].https：//www.gov.cn/gongbao/content/2022/content_5722378.htm.

[2] 教育部等十部門關(guān)于印發(fā)《全面推進“大思政課”建設(shè)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] 吳喆，吳昊，劉義東，等.大學(xué)物理“課程思政”的探索與實踐[J].物理與工程，2021，31（5）：61-63.

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［責(zé)任編輯：黃緊德］