光学课程翻转课堂思政元素的融入*

李玉强 张丽 苏欣

(伊犁师范大学物理科学与技术学院 新疆 伊宁 835000)

2020年5月，《高等学校课程思政建设指导纲要》的发布吹响了高校课程思政建设的集结号，为课程思政建设提供了明确目标、基本要求和学科分类指导[1]．近年来，国内高校在物理专业课程思政的育人育才方面进行了深入探讨，在传统面对面课堂教学模式下的课程思政要素的凝练、融入和实证研究取得了长足发展[2, 3]．然而，新冠肺炎疫情导致大规模线上教学模式的推广应用，将会持续对教学模式产生影响[4]．随着线上线下混合式教学模式的不断融合发展，研究者开展了物理实验[5]、大学物理[6]、力学[7]等物理专业课程思政与教学模式融合的实证研究．据统计, 疫情之后，有超过76%的教师愿意继续采用线上教学模式，学生中更愿意选择线下或线上线下相结合教学模式的比例分别为42%和43%[8]，表明教师和学生均有积极意愿参与线上线下混合式教学改革．然而，物理专业课程教学内容的逻辑自洽性，在实现立德树人、润物无声、育人育才目标教学重构的实施难度较大，这也意味着“常态化”的课程思政建设是一个“一直在路上”的状态[9]．

近年来，随着信息技术和智能手机的普及以及“碎片化”泛在学习理念模式的推广，起源于MOOC线上线下混合式翻转课堂教学模式的小规模限制性在线课程(Small Private online Courses， SPOC)，因其契合班级日常管理的特点，引起了教育工作者的广泛关注和实证研究．本文以地处西部边疆地区的伊犁师范大学所探索的，契合本校学生学情和学校专业课程教学改革总体布局的，基于移动学习的超星尔雅平台光学课程翻转课堂教学设计和改革为依托，将课程思政元素有机融入课前、课中和课后教学过程，形成边疆地区具有校本特色的课程思政设计，这对丰富物理类课程思政建设无疑是有益的．

伊犁师范大学光学课程翻转课堂教学改革设计基于超星尔雅平台实施．该教学模式分为课前、课中和课后3个阶段，教学实践表明该教学模式可显著提升班级成绩和提高课堂教学效果[10]．课程思政的建设围绕立德树人根本目标，在注重教师“三全育人”示范作用的基础上，课前、课中和课后结合专业教学目标从不同角度、不同层次融入思政元素．

课前在线学习阶段主要融入中国现代科技的发展和介绍中国物理学家的视频，引起学生思考、了解知识背景和形成课程知识点讨论等．课中凝练讨论阶段结合授课内容引入涉及中华传统文化的古诗词、成语故事和谚语，深入挖掘物理现象和理论建构时所依托的马克思主义哲学原理，引申出个体和集体关系，构建中华民族共同体意识等．课后巩固拓展阶段结合课程思政知识点的迁移设计习题进行强化．

从教学实践上来看，通过注重教师示范作用、引入中国现代科技和网络热点、传承中华传统文化、讲述物理学家故事、融入马克思主义哲学教育和筑牢中华民族共同体意识等6个方面，利用超星尔雅平台面向授课班级学生定向定时推送网络资源形成小规模限制性授课班级的话题讨论热点的营造；
利用复习课章节知识点梳理凝练形成知识体系和利用归纳、类比等方式提炼思政元素反哺专业知识的理解；
设计编排课程思政内涵的例题和课后习题等，形式多样课程思政素材的储备和“信手拈来”的教学融合是实现高质量课程思政建设的重要基础．

课程思政元素的融合是全方位的．教学设计既要关注课程思政元素与课程专业内容的关联性，也要深刻认识到教学活动的参与者——任课教师自带的“三全育人”思政属性，全面提升课程的育人育才功效．

3.1 注重教师示范作用

教师的言传身教是最好的教育．教师除了担任课程主讲教师进行课程思政教学实践以外，课外尚需完成一定的教科研工作，部分教师还兼任着班主任、辅导教师和行政管理等和学生密切相关的工作．教师的思维方式、业务能力、为人处世、工作作风和工作态度等方方面面都是课堂内外对学生有重要影响的课程思政元素．课程思政元素一方面涵盖了教师团队进行相关教学设计进而应用于课堂教学各个环节，另一方面，学生也在课堂内外通过观察和审视教师个体和团队进而学习和模仿形成课程思政元素，可以说教师自身天然的具有课程思政属性．因而，任课教师要不断提升自身修养和专业技能，践行扎根边疆、艰苦奋斗、甘于奉献的胡杨精神，以自身良好的师德、文明的习惯、严谨的作风、和蔼的态度教育和引导学生．

3.2 引入中国现代科技和网络热点

移动互联网络是学生实时获得国内外科技进展和信息的重要渠道．教师通过尔雅平台有选择地向学生推送时事热点，宣传我国最新科技发展，激发学生学习热情，树立胸怀祖国、攻坚克难、独立自主的时代担当精神，引导学生把爱国情怀和时代担当内化为学习动力．例如，美国对我国高端芯片产业的打压、高端光刻机的禁运、美国无理对我国部分高校的所谓制裁、我国北斗定位导航系统、新冠肺炎抗疫等热点焦点，对学生有很强的冲击效果和教育价值．另外，我国虽然在部分领域尚有“卡脖子”问题有待突破，但我国在航空航天(运载火箭、神舟载人、天宫空间站、嫦娥探月、悟空暗物质探测、祝融火星探测)和大型仪器(天眼工程、量子保密通信、高铁、基建)等科技和民生领域的巨大突破，背后科研团队及其优秀代表，如孙家栋、欧阳自远、南仁东、潘建伟等科学家自强不息、追求真理、勇攀高峰的精神，引导学生树立正确的思想观念，进而激发强烈的爱国和学习热情．

3.3 传承中华传统文化

中华传统文化交织着人文素养和自然科学的共同发展．自然科学和古诗词、成语故事以及谚语俗语等传统文化瑰宝相结合，具有中华文化传承、人文素养提升和自然科学知识挖掘的多重教育内涵，在多民族地区的教学实践尤其具有教育意义．

诗词是中华传统文化中的精粹，以诗词为载体挖掘物理内涵，使学生在学习物理知识的同时感悟中华文化之美．例如，我们可以在“纸帐白如雪，上有坐客影．一白不自由，黑光荡无定”中与文天祥(宋)一同品鉴影子舞．在“绿树阴浓夏日长，楼台倒影入池塘”中与高骈(唐)一起感悟平面镜成像原理；
在“空山不见人，但闻人语响”中与王维(唐)一块探讨光波和声波的衍射现象；
在“潭清疑水浅，荷动知鱼散”中与储光羲 (唐)一道品味光的折射；
在“灯前桁衣疑不亮，月下穿针觉最难”中与庾信(北周)共同研习光度学知识；
在“一道残阳铺水中，半江瑟瑟半江红”“香炉初上日，瀑水喷成虹”中与白居易和孟浩然(唐)共同领悟光的色散；
在“天街小雨润如酥，草色遥看近却无”中与韩愈(唐)携手探究光学仪器的分辨本领等光学问题．

成语故事是中华文化的智慧凝结，承载着“小故事大道理”的教育意义．例如，形影不离包含着物体和影子的关系；
坐井观天、凿壁偷光等蕴含着光的直线传播规律；
猴子捞月、杯弓蛇影蕴藏着光的反射和平面镜成像；
囊萤映雪表征着光照度的叠加等物理内涵．除此之外，我们不但要学习匡衡、车胤和孙康克服困难，努力学习文化知识的精神，也要学习故事主人公乐广善于思考，通过调查获得问题正确解决途径的精神．

谚语是劳动人民生产生活实践经验的凝练，具有富含哲理、指导实践的特点．例如，“身正不怕影子斜”“坐井观天——所见甚少”“蛤蟆坐井底——只看见碗大的天”映射着光的直线传播规律；
“猪八戒照镜子——里外不是人”呈现着光的反射和平面镜成像规律的表征；
“日晕三更雨，月晕午时风”“星星眨眼，下雨不远”体现着光的折射现象；
“只闻其声，不见其人”“门缝里看人——把人看扁了”蕴含着光和机械波的衍射问题；
“日出一点红，不雨便是风”“朝霞不出门，晚霞行千里”体现着光的散射现象．“戴眼镜喝奶茶——越喝越朦胧”蕴含着光学系统成像中单心光束的保持和破坏，十分贴合学生的日常生活．

3.4 讲述物理学家故事

光学学科发展史上物理学家的故事构成了丰富的课程思政素材．托马斯·杨、普朗克、爱因斯坦等科学家勇于直面和挑战权威，追求科学真理的精神值得我们学习．从教材内容分布来看，近代以来光学学科的发展鲜见中国学者提名，以此为切入点激励学生勇于面对落后、刻苦学习、奋发图强．面对国外对我国科学技术封锁的历史，中国科学技术的发展和进步，王大衍、蒋筑英、母国光、严济慈等物理学家艰苦奋斗的科学精神，勇往直前的崇高品德，任劳任怨的工作态度，舍小家为大家的爱国故事介绍和宣传，以此激发学生的家国情怀和价值观的形成；
提高学习兴趣，激发求知欲望和学习动力以及加强科学伦理教育．

3.5 融入马克思主义哲学教育

我校马克思主义基本原理课程是光学课程的前置课程之一．马克思主义哲学是当代中国的指导思想，是广大青年学生认识和改造世界的有力武器．

马克思主义唯物论告诉我们，人眼看不见摸不着的电磁波也是物质存在的一种形式，与实物一样具有能量和动量．在现在光学发展史上，爱因斯坦提出光子具有一定的能量和动量，在此基础上，运用能量和动量守恒定律阐释了光电效应和康普顿效应．

马克思主义认识论告诉我们，实践是检验真理的唯一标准．当我们运用半波带法处理菲涅尔圆盘衍射明暗相间同心圆环衍射花样时，关于泊松亮斑(艾里斑)经典故事的简单回顾，蕴含着透过现象认识本质，从感性认知上升到理性认知．

马克思主义辩证法的三大规律是指导我们认识和改造世界的有力武器，比如，光的波粒二象性深刻体现了对立统一规律．人类对光本性的认知蕴含着丰富的哲理，从牛顿微粒说到惠更斯波动说再到爱因斯坦光量子假说，关于光本性认知的发展历程及其典型实验和理论发展，构建了光学课程波动光学和近代光学的核心知识点，其螺旋式上升的发展历程也契合着量变质变规律和否定之否定规律．

做好大学物理和中学物理教学内容的有机衔接是提高物理教学效果的有效策略，教师要注重牢牢把握传授知识点相似但认知高度不同，契合特殊规律和一般规律的特点．比如从光的平面反射和折射成像规律中引出单心光束的保持和破坏等概念和规律，教师在学生已经掌握的物理现象和规律基础上深入浅出地引入新的物理认知，从特殊到一般，从具体到抽象，从简单到复杂层层深入，使学生能更快更好地掌握专业课程新知识．

3.6 筑牢中华民族共同体意识

光的干涉现象，无论是双光束干涉、多光束干涉还是光的衍射，蕴含着深刻的个体(局部)与集体(整体)的辩证关系．光的干涉现象中，明暗相间的干涉图像是各相干光束共同作用的结果，满足相干条件的各光束能够获得稳定的干涉图样．在杨氏双缝干涉实验和法布里波罗干涉实验中，当各相干光束之间相位差同步，干涉强度最大(干涉相长)，恰如个体与集体之间保持“同相(向)同频(行)”，才能发挥个体作用为集体做出最大贡献．反之，当个体与集体“反相(向)异频(行)”则会提供反作用进而破坏整体效果．通过类比，积极引导学生个人发展要顺应和自觉融入时代发展主流，成就个人理想抱负并且为集体为国家做出自己应有的贡献．积极引导物理师范专业学生要不断加强思想道德修养和师范生基本技能训练，争做“四有”好老师．引导应用物理学专业学生勇攀科学高峰，树立科技报国的使命当担．在西部边疆地区，引导学生从我做起筑牢中华民族共同体意识，各民族要像石榴籽一样紧紧抱在一起；
牢固树立中华民族是我国各民族相互依存，共同发展凝聚而成的；
各民族一道共同缔造了伟大的祖国，共同捍卫祖国统一的坚定意识；
每一个人都要与新时代“同向同行”，自觉为中华民族伟大复兴，为实现中国梦贡献青春力量．

思政元素与专业课程的融合是全方位的，需要将课程思政元素结合学科专业特点和学生学情融入到教学实践各环节，积极引导学生将个人与社会和国家的发展调整为同向同行，实现立德树人教育目标．课程思政要灵活多样地契合学生学情进而实现传授专业知识和价值引领的有机融合．基于泛在学习理念，通过超星尔雅平台翻转课堂课程思政元素的有机融入，实现线上和线下，课内和课外有效结合，激发了学生学习兴趣，提高了教育质量和教学水平．