物理核心素养视角的课程思政教学设计

郭惠 陈文钦周 诗文

摘要通过线上问卷的方式，对大一学生所具有的物理素养水平做了课前调研，发现普通大学生物理核心素养水平并不高。如何发挥物理学科立德树人的功能，就此提出以提高学习者物理核心素养为根本，做好大中衔接的课程思政教学设计。从核心素养中主要的四个维度引入思政元素，在学科核心素养教学中融入课程思政，挖掘课程思政的优越性，使得物理学科育人价值在学科教育中更加明了，最后采用线上线下混合教学模式来实践静电场的课程思政教学实例。

关键词 核心素养 课程思政 混合教学 静电场

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.25.039

Curriculum Ideological and Political Teaching Design from the Perspective of Physical Key Competence

GUO Hui， CHEN Wenqin， ZHOU Shiwen

（College of Science of Hainan University， Haikou， Hainan 570228）

AbstractThroughtheonlinequestionnaire，anex-classsurveyonfreshman’sphysicalcompetencelevelwasconducted， which found that the key competence level of physics of ordinary college students is not high. To give full display to the function of physics education， this paper puts forward to improve the core quality of students’ physics， furthermore， to practice the ideological and political teaching design under the course of connecting the University and the high-school. This paper introduces the ideological and political elements from the four main dimensions of key competence， and excavates the advantages of the curriculum ideological and political elements while teaching and learning， so as torealize the educational value of physics in the subject education. Finally， the online and offline mixed teaching mode is adopted to practice the teaching example of electrostatic curriculum ideological and political elements.

Keywordskey competence； curriculum ideological and political education； mixed teaching mode； electrostatic field

1核心素養教育与课程思政

根据2017年版的普通高中物理课程标准，学科核科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面，[1]这与大学物理“全员育人、全过程育人、全方位育人”[2-5]的课程思政教育目标相互依存。课程思政要解决两张皮问题，[6]进行物理课程思政教学设计就要基于物理学是什么？为什么要学这些内容？为什么要了解科学探索的过程与方法？物理课程的功能是什么？从而进一步回答学生物理学习的必要性，扫除学习者学习时的畏惧心理，就国情引导学生正确认识课程及意义，从而达到思政教育。

1.1物理观念的课程思政元素

物理观念包括概念、规律等抽象认识，教学中要始终围绕“物理学是什么？”来传达教学任务。教学过程中要明确每个课时所要向学生传递的物理观念，课后让学生对所学的物理观念做出反思。物理观念认识，要通过课程的学习不断与学生头脑中的常识化认识碰撞交汇，最终让一定适用范围的物理观念成为常识化认识，从而实现课程育人功能，进一步提高大学生物理素养。在这个过程中挖掘思政元素，使得有效的教育符合国情。如谈论速度概念时，人坐在汽车里没动，汽车速度为零，但是人在马路上，看汽车60km/h的速度运动。这个对于学习者是一个常识化的认识，但要使得速度的相对概念，以及参考系的概念与学习者常识化认识正面交汇碰撞，而且能进一步引出光速不变原理，说明在任意参考系下，光速都是不变的假设。进一步对常识化认识进行冲击。再谈神舟十二号载人飞船成功发射的速度，从国情引导学生认识物理概念，联系实际，利用思政教育激发学习者学习的求知欲、满足感，引出学习兴趣。

1.2科学思维的课程思政元素

培育科学思维是体现物理课程的育人功能之一。科学思维是一种认识方式，学习者能否形成正确的认识，和所用的认识方式有关，物理教学中要不断训练学习者从物理学视角认识客观事物的本质属性、内在规律及相互关系，不断让学习者体验从固化认识中抽象物理模型、建构、概括的过程。在这个概括过程中体会综合分析、推理论证等科学方法，并能具体运用到自己专业的科学领域。通过物理课程的学习，认识物理定律、概念的形成过程；体会创新思维的提出、形成、发展、否定、发展的过程；让学习者体会模型建构思维、科学推理思维、科学论证及质疑创新思维的过程。物理课程学习过程就是科学思维训练过程，要从课程思政的角度尽量联系每个物理问题与民情国情的共同点，如在讲电磁学的静电场的概念时，可以指出当时科学家认为电荷间的作用是超距作用，直到法拉第通过类比方法提出极富想象力的场的概念，而麦克思维把场用数学语言表述出来，才把法拉第的工作发扬光大，成了如今物质和力学理论的基础。向学生传递科学家有质疑的继承与合作的科学精神与态度时，可以进一步联想到中国在国际上坚持“和而不同”的国际合作立场。

课程思政的教学设计督促教师去挖掘思政元素，并采取合适的教学策略和模式，运用到实际教学中，这是立德树人的课程思政教育的优越性的体现。

1.3科学探究的课程思政元素

物理课程是一门实践科学，课程的功能之一是培养学习者的探究精神，培养学习者能主动观察、并能主动实验的能力。通过观察现象，培养善于提出物理问题能力，结合所学的物理知识解释，并提出假说，能动手按设定方案验证假设，对所得数据有分析能力，由数据信息得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流评估反思的能力。挖掘课程思政元素的原则，也应联系国情，用思政元素升华学习者探究能力。

1.4科学态度与责任的课程思政元素

科学技术是第一生产力，在国家的发展过程中，涌现了无数为国家的发展，贡献自己学识的物理科学家、物理工作者。他们的精神和态度，都应该在课程教育中得到放大，以榜样的作用激励学习者，其丰富的课程思政元素，也体现了进行课程思政的必要性。

因此，以提高学生物理核心素养为目的，进行的课程思政的教学设计，既能解决课程思政两张皮问题，更能发挥物理课程育人功能。

2课程思政的具体实践实例

2.1教学模式

课程思政教学案例选择大学物理静电学部分，创新教学模式，采用蓝墨云班课系统，做到线上线下的混合教学的教学方式。把思政元素融入每章节课前问卷库中，通过对学生课前学习情况的了解，线下课堂教学组织引导，最后完成教学目标及评价。

下面以问卷库中其中一个问卷为例来分析课程思政线上线下混合教学方式。如表1所示。

问卷当中其中两个问题，是以高中知识为基础而设计的，第一个问题问大量电子的宏观表现，参与问卷的63人中71%选择知道形成静电场，73%选择知道电子的定向运动为电流，35%选择知道电子的运动表现为磁场，37%选择知道电磁场的震荡为电磁波。从这些数据可看出大部分学生对于电子宏观表现这样的物理观念模糊，对电磁学系统认识有不足。

第二个问题讨论库仑定律。这是高中静电学的重点内容，问卷中81%的学生选择知道库仑定律的内容及表述，当问及库仑是怎么做得扭称实验，56%的学生选择知道早年库仑能利用金属丝的扭转测极小的力，其精度可达10-8N，在想方设法获得不同电荷量后，利用扭力电称测得电力。可是仅35%的学生知道，在1971年，其测量精度提高到3Χ10-16，是最精确物理实验定律之一。[7]这说明学生对精度达到10-8或精度达到10-16中的精度的概念模糊不清，才使得对最精度这个概念认识不深入。经过线上问卷，教师做到心中有数，在课堂上可重点引导学生什么是测量精度？如何提高测量精度等，这些问题对大中小各阶段学习物理的学生都有启示意义。与此同时进行课程思政，指出1785年的中国的时代背景适时做比较，由于问卷预报了背景内容，课堂上只需设计1-2分钟去做爱国主义的教育，鼓励学生要努力学习，科技强国。整个过程流畅，不会生硬突兀，更会让对这个历史时期完全无知的学生（问卷中83%的学生选择不知道）印象深刻，达到育人的目的。

问卷中59%学生选择知道库仑测得电力的距离的指数偏差达0.04，而他卻以平方反比关系表明自己的结果，这得益于他对万有引力的类比思维。从调研数据看，学生的科学思维水平还有待提升，线下课堂可设计几分钟和学生谈谈该选项中包含的科学思维，在库仑定律中体会科学思维，体会物理眼光看问题的认识方式，并总结类比研究法就是已知现象和未知现象相联系，找出共同点，推测未知的方法。这时，可以设计1分钟举例如何应用类比方法，自然地提及华裔科学家丁肇中领导的科研团队首次追踪到胶子的径迹，胶子是用来传递层子。[8]通过类比的科学方法的例子，引入华裔科学家的事例，激发学习者民族认同感。

用好材料，启发学习者参与科学探究。问题1材料选择2020年中国及世界范围爆发的新冠病毒肺炎，这是当下牵动人心的大问题。可是作为未来建设者的大学生们并没有去跟踪相关的资料、实时了解，仅有17%的学生知道该病毒不是活生物，而是一种蛋白质分子，棘蛋白是构造新冠肺炎病毒最重要蛋白之一，学生面对病毒问题没有追根究底的想法。为了能体现物理课程育人功能，在课程思政方针的指导下，由库仑定律，万物都是电力相互作用的原子核和电子组成的，引导学生认识病毒感染原因之一可能因为静电吸附。[9]问题2列举蜜蜂是如何采到蜜的？11%的学生认为知道花粉和蜜蜂间的静电相吸的作用。该问题希望学习者能根据提示做猜想、验证。

从以上认知数据可看出大部分学生对库仑定律认识浅薄，即不具有将物理理论与实际相联系的意识，分析解决实际问题。无论新冠病毒的问题还是趣味的蜜蜂采蜜的问题，学生已经在生活中已有耳闻的，这两个例子作为课堂上科学探究案例，引导学生能从物理观念入手，从探究的角度来学习，把科学探究的理念也即从观察现象问题开始，鼓励学生把已有的经验调动起来，尝试解释（即猜想）问题，求证（证实或证伪）后，得出自己的结论。同时实施的课程思政，联系国际上新冠病毒的失控和中国在抗新冠病毒方面的成功，实时地进行爱国主义教育，又能再次激发学生内心的国家自豪情感，而同时进行道德教育，病毒容易静电吸附，在抗病毒时要从自身做起，保持安全距离，要有公共卫生道德。

表1中问题1和问题2的问卷数据也说明，要实现100%的学生具有水平高的核心素养的目标还有很大的差距，学生的物理素养并不高。大部分同学对类似库仑定律的知识性内容是清楚的，但是对从问卷中的其他选项看出不具有清晰、系统的物理观念。如何让学生具有清晰、系统的物理观念，并能从物理学的视角正确描述和解释自然现象，值得物理教育工作者深思。

从教学方式上看，问卷的结果一定程度反映了学生的思维，这样的调查让教师在课堂教学中能做到有的放矢，帮助学生根据问卷问题做出讨论，把课堂还给学生，以学生为中心开展教学。这是一种有效的互动探究教学的组织方式。在这样的思维探究学习中，学生能面对自己认识的缺陷，勇于讨论，追求真理的学习过程，同时教师可以从旁加以引导及升华，自然而然得在实施核心素养教育目标下进行课程思政，做到润物无声之境，这些对于大中小各阶段物理学科的教学都是一种启示。

2.2教学评价

问卷中还可设计学生对这种线上线下混合模式的评价，表2中94%的学生是表示支持的态度。部分选择学习没有收获、有困难的学生，也可以通过线上数据精准的关注并帮助其提高学习能力。

2.3教学反思

第一，大学物理的教学也应进一步推进中学物理课程的核心素养教育，这是全过程育人的基础。第二，中学的核心素养教育也可以采用这种问卷调查的模式，把课程思政元素，核心素养的要求提前输入学生的意识中，提前把教师想说的话概要在问卷中，在课堂上着重解决问题，在问题中融入核心素养及课程思政元素。第三，要设计一份合适的问卷谨防学生应付了事。第四，从四个维度及时记录开发最新的实时的思政元素，最好的思政元素就是学生已经有耳闻却熟视无睹的元素（比如本文得新冠病毒的例子），通过课程达到醍醐灌顶的有效学习。

3结论

引入课程思政的物理核心素养教育，其内涵显然更加丰富。思政元素以问卷预报的方式，采用线上线下混合教学，让学生在老师的引导下接受教育。从教学评价结果看，这种方式具有可行性。在课程设计时，结合物理史料及社会科技时事来挖思政元素，以学习者核心素养的提高作为指南，解决课程思政两种皮的问题，还原课程思政教育的意义。

基金项目：海南大学教育教学改革研究项目（hdjy2160）；海南大学理学院教改项目（LXJG202005）

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：1-4.

[2]国务院关于印发国家教育事业发展“十三五”规划的[EB/OL].[2019-10-20] .http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-01/19/content_5161341.htm

[3]习近平.把思想治政工作贯穿教育教学全过程[EB/OL].[2019-10-20]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201612/t20161 208_291306.html

[4]教育部：新时代全国高等学校本科教育工作会议召开.[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/201806/ t20180621_340586.html.2018-06-21.

[5]习近平.把思想政治工作贯穿教育教学全过程[EB/OL] .http：// www.xinhuanet.com/politics/2016-12/08/c_1120082577.htm.

[6]张旭，李合亮.廓清与重塑：回归课程思政的本质意蕴[J].思想教育研究，2021（05）：116-121.

[7]張三慧.大学基础物理学[M].北京：清华大学出版社，2005：333.

[8]张大同.物理.高中.下册[M].上海：上海教育出版社，2015：177-180.

[9]赵清，李冬.病毒受体及其研究现状[J].动物医学进展，2009，30（7）： 95-10.