数智化背景下大学物理课程思政元素融入策略研究

2025-03-06李丽何光晓

大学教育 2025年4期

［摘要］在数智化时代，教育技术手段实现了“井喷式”发展，教育教学领域不断涌现出新的模式。大学物理课程应利用先进的数智化手段，将思政教育融入其中，以赋能教学和育人，提高教学质量。文章基于大学物理课程特点，深入探究数智化背景下思政元素融入的策略，为大学物理教师提供一定的教学参考。

［关键词］大学物理教学；课程思政；融入策略；数智化

［中图分类号］G641 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2025）04-0104-04

近年来，随着人工智能、大数据、云计算和物联网等新兴技术的迅速发展，人类社会正逐步迈入一个“数字智能”的新时代[1-4]。这些新兴科技以全新的生产力形式，深刻影响着教育工作的各个方面。教育部对实施教育数字化战略行动高度重视并出台了相应文件和标准[5]。这一举措标志着我国教育数字化转型进入了一个崭新的阶段。数智化时代大学物理教师如何在课程教学过程中融入思政元素，值得每一位教师认真思考和剖析。

一、数智化背景下大学物理课程思政元素融入的必要性

（一）适应时代发展需求的必然趋势

在科技发展日新月异的数智化时代，学生面对海量的信息，需要进行大量的选择，容易被各种各样的思想左右。教师在教学过程中将具有启发性和针对性的思政元素融入大学物理课程中，能够有效引导学生正确理解科技进步与人类发展的关系，培养其实证思维、量化分析、模型构建、逻辑推理等能力，使他们建立正确的时空观并养成良好的思想品德，增进其社会责任感和使命感[6-7]。因此，在大学物理课程教学过程中，教师既要引导学生热爱科学，又要引导学生热爱祖国；既要注重知识传承，又要热衷于创新求变；既要强调献身精神，又要追求团队精神；既要掌握经典物理理论，又要关注物理学前沿动态[8-9]。

（二）促进学科全面发展的重要基石

将思政元素融入大学物理课程，不仅是适应时代发展需求的重要举措，更是促进物理学科全面发展的重要基石。通过引入思政元素，可以帮助学生更好地理解物理学的科学精神和社会价值，激发他们的学习兴趣和探索精神。同时，思政元素与物理知识的有机结合，能够拓宽学生的学科视野，培养他们的综合素质和创新能力，为物理学科的深入研究和广泛应用奠定坚实的基础。因此，在大学物理课程中融入思政元素，是实现学科全面发展和培养新时代高素质人才的重要途径。

（三）培养高素质人才的关键要点

将思政元素融入大学物理课程，还是培养新时代高素质人才的关键要点。通过思政与物理的深度融合，教师能够引导学生将物理知识与社会实际相结合，培养他们解决实际问题的能力。这种结合不仅能加深学生对物理知识的理解，还能培养他们的批判性思维、创新能力和社会责任感。在解决复杂问题的过程中，学生需要综合运用多学科知识，加强思维碰撞，这有助于培养他们的综合素质和团队协作能力。同时，思政元素的融入也使学生更加关注社会发展和人类福祉，激励他们为实现社会进步贡献自己的力量。因此，在大学物理课程中融入思政元素，是提升教育质量、培养新时代高素质人才不可或缺的一环。

二、数智化背景下大学物理课程思政元素融入策略

在数智化时代背景下，大学物理课程中思政元素融入策略包括找准大学物理课程思政元素的融入点、创新思政元素数字化呈现方式、利用人工智能辅助教学、构建数据驱动的教学智能评测系统（见图1）。

（一）大学物理课程思政元素融入案例

在大学物理课程教学过程中，教师遵循严谨求真、精神升华的原则，在讲解从简单物理概念到复杂原理和定律时，潜移默化地将思政元素融入其中，培养学生的综合素质和正确价值观。例如，在讲授角动量守恒定律时，教师以运动员的跳水过程为例，详细讲解跳水过程中角动量守恒定律的应用，同时引导学生领悟运动员身上所体现的艰苦奋斗、努力拼搏的精神，激励学生追求卓越、为国争光。此外，教师还可利用角动量守恒定律解释风力发电设备遵循的物理学原理，引导学生关注环境保护的重要性，为学生树立可持续发展的理念。大学物理课程思政元素融入点如表1所示。

（二）课程内容中的思政元素数字化呈现

1.利用在线学习平台呈现

通过在线学习平台，教师可以巧妙地将思政元素融入物理课程内容中，并以数字化的形式进行呈现。在线学习平台不仅提供了丰富的多媒体教学资源，如视频、动画、图表等，还具备实时互动、在线测试等功能，使得思政教育更加贴近学生、易于接受。教师可以设计包含思政元素的物理案例分析、实验模拟、知识竞答等活动，让学生在探究物理原理的过程中，自然而然地领悟思政精髓，培养爱国情怀、科学精神和人文素养。这种数字化的呈现方式，既增强了课程的趣味性和互动性，又提升了思政教育的针对性和实效性。

2.利用虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术进行物理实验模拟和物理现象展示

已有学者将VR技术应用于大学物理教学以推动物理教学内容、方式的创新[10]。实践表明，在大学物理课程教学中，教师可以借助VR技术，为学生打造沉浸式的物理实验模拟和物理现象展示环境。通过VR技术，学生能够身临其境地参与到各种物理实验中，直观且生动地观察和理解物理现象的本质。这种技术不仅极大地丰富了教学手段，还使得物理课程的学习变得更加有趣和高效。同时，教师可以将思政元素融入VR实验模拟和现象展示中，如通过模拟我国航天器发射过程，让学生在体验科技魅力的同时，感受到国家的强大和民族的自豪，从而进一步激发他们的爱国情怀和科学探索精神。

国内外高校已将AR技术应用于大学物理教学且教学效果显著[11]。借助AR技术，教师能够将抽象的物理概念和复杂的物理过程以直观、立体的方式呈现给学生。AR技术通过叠加虚拟信息到现实世界，使学生能够在互动中探索物理现象、理解物理原理。例如，在讲授电磁学时，利用AR技术模拟电场和磁场的分布，可以让学生通过移动设备观察到虚拟的电场线和磁场线，从而更直观地理解电场和磁场的性质。这种教学方式不仅能提高学生的学习兴趣和参与度，还能培养他们的空间想象力和问题解决能力。同时，教师可以将思政元素融入AR教学中，如通过展示我国科学家在物理学领域的重大成就，增强学生的民族自信心和自豪感，进一步激发他们的科学报国热情。

3.利用3D模型及动画呈现

数智化时代，大学物理教学正借助现代信息技术实现教学内容与教学方式的深刻变革。针对大学物理中抽象或枯燥的概念，教师可利用3ds Max、SolidWorks、Maya、Blender等软件精心制作生动形象的3D模型，使复杂理论变得直观易懂[12]。在大学物理教学中，通过构建弹簧振子的简谐运动、牛顿摆、多普勒效应、光电效应等3D模型，不仅使抽象概念具象化，而且为融入思政元素提供了生动载体。例如，在展示光电效应的3D模型时，教师可结合量子物理相关知识，讲解光电效应的物理原理，引导学生思考爱因斯坦的科学成就和科学精神对现代科学技术的影响。

（三）人工智能辅助教学

智慧AI能够有效辅助教师日常教学活动。在教学设计中，教师可依据教学目标和对象的不同，利用AI辅助生成大单元概念、高阶问题、真实情境及知识框架等关键要素，以更好地落实核心素养的培养，并促进高位育人的实现。在资源开发中，教师可利用AI高效创作和整合多媒体教学资源，如动画、视频和互动练习，以增强课程的吸引力和教学效果。在环境构建过程中，教师可利用AI技术，基于虚拟现实、元宇宙等前沿科技，构建高度互动、沉浸式的学习场景，促进学生深度探究与思维发展。在学生学习行为分析中，教师可利用AI深度挖掘学习数据，计算关键指标，生成可视化图表，以优化教学策略，精准提升个性化教学效果。在日常管理中，教师可借助AI技术实现自动化办公，减轻工作负担，提升管理效率与精确度。在课题研究中，教师可运用AI技术进行数据分析与趋势预测，助力科研创新，深化教育教学改革。

（四）数据驱动的教学智能评测

1.学生学习数据收集与分析

教师可构建智能评测系统，利用该系统全面收集学生的线上学习行为数据。这些数据涵盖学习平台的访问次数、在线观看视频的时长、线上讨论的参与度、模拟实验的完成情况、物理思想主题研讨的活跃度、物理知识竞赛的参与次数、作业的提交与完成情况以及考试成绩等。此外，教师还会收集学生对思政案例的评价反馈数据，具体包括他们对思政教育的感悟、体会及心得。通过对这些学习行为数据和评价反馈数据的深入分析，教师可以准确评估学生对大学物理基本知识和思政内容的理解和掌握程度，总结思政元素融入教学的效果，并深入了解学生的学习特点和需求。这些数据为教师进一步改进教学方法、优化教学设计提供依据。

2.个性化评估与反馈

根据不同章节及不同学习时段的数据分析结果，智能评测系统能够为每名学生生成一系列个性化的评估报告。这些报告不仅包含学生大学物理课程的过程性学习成绩，还涵盖科学精神、社会责任感、创新意识等思政素养的考核内容。基于评估报告的结果，智能评测系统能够为学生提供针对性的反馈与建议。例如，对于在知识层面和思政方面均表现优秀的学生，智能评测系统会给予充分的肯定与鼓励，并提出更高的要求与挑战，激励他们不断进步；而对于在知识层面或思政方面存在不足的学生，智能评测系统会明确指出其问题所在，并提供具体的改进建议以及针对性的学习资源，帮助他们提升学科素养与思政素养。

3.教学策略调整与优化

根据智能评测系统中学生学习行为数据的评估结果，教师可灵活调整教学策略以满足学生的个性化需求。若教师发现学生对某些思政案例不感兴趣，可替换为更具吸引力且与当前社会热点更为契合的新案例。若教师发现学生在互动环节中表现活跃，可适当增加互动时间，以促进学生积极参与和思考。若教师发现学生在自主学习上遇到瓶颈，可提供更多个性化指导和学习资源，帮助他们攻克难关，提升自主学习能力。

4.持续监测与改进

在数据驱动的教学智能评测系统中，思政元素融入效果的持续监测与改进是不可或缺的一环。智能评测系统不仅关注学生对物理知识的掌握程度，更重视他们在科学精神、社会责任感、创新意识等思政素养上的成长。通过持续监测学生在思政案例学习中的反馈和评价，教师可以深入了解思政元素在教学中的渗透效果。例如，当系统显示学生对某一思政案例反响热烈，纷纷表示深受启发，教师便可知晓该案例成功地引发了学生的共鸣，促进了他们思政素养的提升。反之，若学生对某些案例反应冷淡，甚至表现出不理解或抵触情绪，教师则需及时反思，考虑是不是案例选取不够贴切，或教学方式缺乏吸引力。在此基础上，教师应不断调整和优化思政元素的教学设计，确保它们既能贴合学生的生活实际，又能激发学生的思考和共鸣。通过持续监测与改进，智能评测系统助力教师将思政元素巧妙地融入物理教学中，实现知识传授与价值引领的有机统一，为学生的全面发展奠定坚实基础。

三、结语

大学物理教学不仅承担着向学生传授物理知识、解答疑惑的重任，还肩负着价值引领的使命，同时积极响应习近平总书记关于高等教育高质量发展的重要指导理念。本文深入探索了数智化背景下大学物理课程中思政元素的融入策略，具体包括思政元素的融入案例设计、课程内容中思政元素的数字化呈现方式、人工智能在教学中的辅助应用，以及智能化教学评测系统的构建。这些研究成果对于教师在大学物理课程中创新性地融入思政元素、优化教学内容与方法，具有重要的参考价值。

［参考文献］

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[4］林健，杨冬.工程教育智能化：内涵、特征与挑战[J].清华大学教育研究，2023，44（6）：1-11.

[5］宋葛龙.加快培育和形成新质生产力的主要方向与制度保障[J].人民论坛·学术前沿，2024（3）：32-38.

[6］王荣，李联明.立德的高度决定大学的高度：健全立德树人专项评价指标体系势在必行[J].清华大学教育研究，2021，42（6）：102-110.

[7］张烁.习近平在全国教育大会上强调" 坚持中国特色社会主义教育发展道路培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人[N].人民日报，2018-09-11（1）.

[8］李银成，苏宝玺，申文.大学物理课程思政改革策略研究[J].产业与科技论坛，2024，23（11）：196-198.

[9］崔文丽，张旭峰，胡俊丽.大学物理课程思政的探索与实践[J].教育信息化论坛，2024（5）：105-107.

[10］张振清.新工科背景下虚拟现实技术在大学物理教学中的应用[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2021（4）：77-80.

[11］蔡苏，王沛文，杨阳，等.增强现实（AR）技术的教育应用综述[J].远程教育杂志，2016，34（5）：27-40.