课程思政背景下重力实验教学设计与实践

邓 淼，赵晓燕 ，罗 腾

（1.防灾科技学院 地球科学学院，河北 三河 065201；2.河北省地震动力学重点实验室，河北 三河 065201）

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议中强调：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人。”[1]中共中央、国务院印发的《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》指出：“充分发掘和运用各学科蕴含的思想政治教育资源，健全高校课堂教学管理办法。”[2]《高等学校课程思政建设指导纲要》指出：全面推进高校课程思政建设是深入贯彻习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神、落实立德树人根本任务的战略举措，高校要深化教育教学改革，充分挖掘各类课程思想政治资源，发挥好每门课程的育人作用，全面提高人才培养质量。[3]大学作为教书育人的主阵地，是学生走向社会的最后一道门槛，因此，育有德之人，育于国家、民族、人民有用之人是大学的责任。这就要求大学内的所有元素都肩负着立德树人教育功能，所有课程都要体现思想政治育人元素，全体教职员工都要担负起言传身教的正能量育人职责，与思想政治理论课相得益彰，同向而行。

在大学思想政治育人体系中，专业课是进行思想政治育人建设的主要对象之一。真正做好专业课的课程思政建设，任课教师不仅要做到德正、学正、行正，更应该立足于课程，充分剖析课程教学内容，将本学科知识体系与德育知识体系进行对比分析，以思政元素为纽带进行整体融合，实现专业课的内嵌式课程思政教学，达到专业课程教书育人、德育育人的双重功能。

实验课是理工类专业非常重要的一个教学环节，是学生提高综合素质、培养创新精神与实践能力的主要途径。同时，学生在实验任务过程中发现问题，以及在教师指导下解决问题这一教学过程，是非常适合开展课程思政教学的。“重力学与固体潮”是防灾科技学院地球物理学专业核心课程，是一门理论教学与实验教学并重的课程。本门课程的教学目标是使学生掌握地球重力场的基本知识、重力仪测量仪器的工作原理和操作方法、观测数据处理分析和地球固体潮汐的基本理论等内容[4]。在实验教学部分，侧重于培养学生重力仪的操作方法和重力观测资料分析处理能力，使学生能够结合重力观测资料分析解释有关地质现象、地壳结构、地震等现象。本文以“重力学与固体潮”实验教学部分为例，将思想政治教学与专业教学进行整体架构，进行内嵌式思想政治教学，从而实现全员育人、全方位育人、全过程育人，引领学生树立正确的世界观、人生观、价值观、职业观和发展观[5]。

一、课程思政教学目标设计

由于教学目标是课程教学的出发点和最终归宿，一切教学活动都是围绕教学目标进行和开展的[6]。因而，“重力学与固体潮”课程把社会主义核心价值观有机融入课程教学目标，以隐性教育模式，在实验教学环节通过全员育人、全方位育人、全过程育人，培养学生积极探索、追寻真理、挑战科学高峰的责任感和使命感。将知识、技能、素质三者相结合，围绕“爱国、创新、求实、奉献、协同、育人”的精神内核，鼓励大学生追求科学创新，培养求实的科学素养和奉献、协同的工作作风。

二、课程思政元素的挖掘与融入

（一）结合教学内容，挖掘思政元素

实验教学是课堂理论知识的延展和补充，在课程思政元素挖掘过程中，应围绕教学大纲，深入剖析实验教学内容，合理挖掘课程思政元素，避免生搬硬套。

以重力实验教学为例，重力实验教学面向本科生开展，主要围绕三个方面进行：（1）掌握重力仪的基本原理、内部组成及操作步骤；（2）了解重力勘探测网布置原则，掌握测网布设的工作步骤和方法，能够进行布设与联测；（3）掌握重力勘探数据的整理、计算和布格异常改正，掌握重力勘探数据处理的流程，完成实验区野外数据处理并绘制图件。

结合教学内容，课程思政元素的挖掘可以从辩证思维、科学精神、爱国主义和民族文化自豪感等方面进行，围绕社会主义核心价值观的内涵，提纯体现社会主义核心价值观的课程思政基因。

1.实验：重力仪的认识与操作。教学目标：了解重力仪的工作原理和内部结构，掌握流动重力仪的操作方法。课程思政教学目标：学生明白重力仪属于精密贵重仪器，在实际工作中能够做到轻拿轻放、安全作业，培养学生工作认真、爱护公有资产的工作作风。

结合教学目标，在实验教学环节，引导学生通过实验虚拟仿真系统直观感受重力仪的工作原理和内部结构。

在重力仪操作环节，通过让学生完成“一个成年人引起的重力变化约为多少”“机械式重力仪与电子式重力仪的比较”“重力仪观测精度分析”等实验任务，启发学生进行思考，达到教学目标[7]。

2.实验：重力仪性能测试。教学目标：掌握重力仪各项性能实验方法，能够独立进行实验数据处理并分析解释。课程思政教学目标：通过重力仪各项性能实验，培养学生认真严谨的工作态度和踏实肯干的工作作风。

3.实验：重力野外测量。教学目标：了解野外重力测量准备阶段和测量阶段的具体工作内容，并掌握各阶段的工作方法。课程思政教学目标：通过小组合作完成实验，培养学生团队协作能力；通过野外实验，引导学生理论联系实际，锻炼学生的动手能力，培养学生不怕苦、不怕累的工作精神。

重力野外测量实验是一个综合性实验。为了更贴近行业，重力野外测量实验多选在有高度差、人工干扰少、有植被覆盖的山地。与室内教学环境相比，野外实验容易受到天气、地形和地貌等多种条件影响。同时，实验步骤严格按照行业标准进行，所以实验耗时较长。在这种复杂易变的实验环境和长时间的实验过程中，学生会碰到各种操作问题和环境干扰；教师在保障学生安全的同时，可以利用实验现场，引导学生将理论与实践结合起来。例如，在测点布置时，由于是在山里进行操作，布置测点不仅要考虑测网密度，更要考虑风俗习惯，对于特殊地面构筑物要进行合理避让；重力野外测量往往要进行8小时不间断实验，学生需要携带重力仪在山地穿梭，此环节可以引导学生发扬团队友爱精神，互帮互助，杜绝自私自利行为；在野外测量时，容易受到路人的好奇围观，此时鼓励学生进行专业科普，一方面可以巩固专业知识，另一方面也锻炼了学生社会交往能力，有效化解测量干扰。

重力野外测量实验安排在暑期实习进行，此时夏季山区气候多变，经常出现由于雨后地面松软造成的仪器读数不稳、测点标识丢失等情况。引导学生正确面对各类困难和干扰，在情绪上不急躁、在实验上不对付，通过与其他小组成员配合，具体问题具体分析，寻找解决办法，有助于增强个人的抗压能力和团队协作能力。

4.实验：重力测量数据计算整理。教学目标：掌握重力野外测量数据的分析处理方法，并能根据处理结果进行解释分析。课程思政教学目标：通过处理大量野外数据，培养学生仔细认真的工作态度；鼓励学生自编程序处理数据，培养学生的创新精神。

重力测量数据计算整理实验是重力实验教学的核心部分，主要是整理野外数据记录并进行解释分析。由于野外记录数量大、涉及公式多，人工计算处理困难，目前行业内已用软件替代人工处理数据，因此，在算法原理教学过程中，部分学生认为该部分内容完全可以用软件替代，实用性不强，不愿意投入精力学习。在这部分教学环节，我们引入“日美芯片战争”的事例，使学生明白掌握算法原理的重要性，培养学生脚踏实地的科学态度；在软件操作教学环节，向学生介绍所用软件的历史，鼓励学生尝试自编程序进行数据处理，培养学生的创新精神。

5.实验教师的引领示范。在整个实验教学过程中，实验教师承担着思想价值引领、实验教学管理、学生安全、实验危机事件处理等职能，因此，实验教师要树立课程思政育人思维，强化责任，不仅把教学思政元素融入教育教学全过程，更要整躬率物，将本人在教学全过程中的言谈作为课程思政元素与教学内容进行整合，实现全员育人、全程育人和全方位育人[8]。

（二）课程思政元素融入

结合教学目标，笔者采用以下四种教学方法，实施程课程思政教学。

1.混合式教学法。“重力学与固体潮”教学内容涉及范围广、难度大，例如重力仪工作原理、地震重力台站选址建设、定点重力观测干扰因素分析等内容讲解难度大，学生很难理解。通过建设使用地震重力台站虚拟仿真实验系统，依托虚拟仿真技术，使学生探究式体验学习地震重力台站选址建设标准、重力仪工作原理、定点重力观测干扰因素分析等，体会重力观测技术的难点和严谨性及我国重力仪器研发进展，引导他们关注重力学的进展，激发学生爱国情和科学探索精神。

2.现场教学法。在野外重力测量，实验易受到实验场地的地形地貌、阴雨天气、周边人群活动等因素干扰，影响实验进度。针对实验过程中遇到的各种问题，教师通过现场教学法，引导学生结合理论教学和生活经验寻找解决办法。学生在分析解决问题的过程中，提升自信心，体会理论与实践相结合的意义。

3.案例教学法。在重力测量数据整理计算教学模块，从野外测量数据记录到实验报告，教师以实验不规范的数据记录、异常改正、图件绘制、报告格式等问题内容作为案例，引导学生进行讨论改正。一方面有助于学生巩固课堂知识并形成有效迁移，另一方面使学生理解科学求真务实的精神。

4.任务驱动法。重力数据处理工作量大，目前常通过软件进行处理。教师鼓励学生利用已经掌握的软件自编程序，一方面有助于学生将自己所学知识应用于实践，增加学习兴趣；另一方面，可以使学生在掌握专业知识的同时，将视野投放到行业进步发展中，促进学生树立正确的科学观和职业观。

三、教学反思

教学反思是教学过程的重要组成部分，是以提升教学质量和教学素养为目的进行的主动、积极的教学思考。专业课的课程思政建设主要涉及在教学实践过程中融入课程思政元素的契合度、课程思政的时间成本及课程思政育人具体效果三个问题[9]。通过对本课程实验教学全过程的梳理，形成以下几点思考。

1.将课程思政元素融入理学类专业知识技能教学中，不仅不会导致知识结构分散，而且更能增强教学效果。例如，在重力仪原理教学环节中，通过介绍重力仪工作原理、研究进展和我国重力仪研发等内容，点燃学生的爱国热情，使他们明白自己担负着中华民族伟大复兴的重要使命，由内及外激发他们的学习热情。

2.实验教学环节具备进行课程思政建设的条件，能够提升育人效果。实验教学不仅是课堂教学内容的扩展，更能进一步使学生通过动手操作巩固知识，并提升思想政治教育的效果。

3.实验教师是实现课程思政实验教学效果的重要因素。虽然实验教学以学生为主体，但在教学过程中，学生与教师的接触是非常密切的。因此，实验教师的行为世范作用对课程思政教学起到关键作用。实验教师在钻研业务的同时，应重视个人政治素养的提升。通过提升个人政治修养，增强对课程思政教学的主动性和自觉性，提高自身课程思政教学能力，做到“胜任、善任、乐教、善教”。

4.在实验教学中利用案例教学法、现场教学法和任务驱动法等有助于课程思政元素的融入，做到德育无痕、润物无声。

5.课程思政作为隐性德育教育，用传统的定量评价可能并不适宜。应围绕全过程育人和全方位育人的目标，建立知识、技能和思想政治教育三者相融合的多维度教学评价体系。