課程思政背景下重力實驗教學(xué)設(shè)計與實踐

鄧 淼，趙曉燕 ，羅 騰

（1.防災(zāi)科技學(xué)院 地球科學(xué)學(xué)院，河北 三河 065201；2.河北省地震動力學(xué)重點實驗室，河北 三河 065201）

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議中強調(diào)：“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人?！盵1]中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》指出：“充分發(fā)掘和運用各學(xué)科蘊含的思想政治教育資源，健全高校課堂教學(xué)管理辦法?！盵2]《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出：全面推進高校課程思政建設(shè)是深入貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述和全國教育大會精神、落實立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措，高校要深化教育教學(xué)改革，充分挖掘各類課程思想政治資源，發(fā)揮好每門課程的育人作用，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。[3]大學(xué)作為教書育人的主陣地，是學(xué)生走向社會的最后一道門檻，因此，育有德之人，育于國家、民族、人民有用之人是大學(xué)的責(zé)任。這就要求大學(xué)內(nèi)的所有元素都肩負著立德樹人教育功能，所有課程都要體現(xiàn)思想政治育人元素，全體教職員工都要擔(dān)負起言傳身教的正能量育人職責(zé)，與思想政治理論課相得益彰，同向而行。

在大學(xué)思想政治育人體系中，專業(yè)課是進行思想政治育人建設(shè)的主要對象之一。真正做好專業(yè)課的課程思政建設(shè)，任課教師不僅要做到德正、學(xué)正、行正，更應(yīng)該立足于課程，充分剖析課程教學(xué)內(nèi)容，將本學(xué)科知識體系與德育知識體系進行對比分析，以思政元素為紐帶進行整體融合，實現(xiàn)專業(yè)課的內(nèi)嵌式課程思政教學(xué)，達到專業(yè)課程教書育人、德育育人的雙重功能。

實驗課是理工類專業(yè)非常重要的一個教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生提高綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神與實踐能力的主要途徑。同時，學(xué)生在實驗任務(wù)過程中發(fā)現(xiàn)問題，以及在教師指導(dǎo)下解決問題這一教學(xué)過程，是非常適合開展課程思政教學(xué)的?！爸亓W(xué)與固體潮”是防災(zāi)科技學(xué)院地球物理學(xué)專業(yè)核心課程，是一門理論教學(xué)與實驗教學(xué)并重的課程。本門課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握地球重力場的基本知識、重力儀測量儀器的工作原理和操作方法、觀測數(shù)據(jù)處理分析和地球固體潮汐的基本理論等內(nèi)容[4]。在實驗教學(xué)部分，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生重力儀的操作方法和重力觀測資料分析處理能力，使學(xué)生能夠結(jié)合重力觀測資料分析解釋有關(guān)地質(zhì)現(xiàn)象、地殼結(jié)構(gòu)、地震等現(xiàn)象。本文以“重力學(xué)與固體潮”實驗教學(xué)部分為例，將思想政治教學(xué)與專業(yè)教學(xué)進行整體架構(gòu)，進行內(nèi)嵌式思想政治教學(xué)，從而實現(xiàn)全員育人、全方位育人、全過程育人，引領(lǐng)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀、職業(yè)觀和發(fā)展觀[5]。

一、課程思政教學(xué)目標(biāo)設(shè)計

由于教學(xué)目標(biāo)是課程教學(xué)的出發(fā)點和最終歸宿，一切教學(xué)活動都是圍繞教學(xué)目標(biāo)進行和開展的[6]。因而，“重力學(xué)與固體潮”課程把社會主義核心價值觀有機融入課程教學(xué)目標(biāo)，以隱性教育模式，在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)通過全員育人、全方位育人、全過程育人，培養(yǎng)學(xué)生積極探索、追尋真理、挑戰(zhàn)科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感。將知識、技能、素質(zhì)三者相結(jié)合，圍繞“愛國、創(chuàng)新、求實、奉獻、協(xié)同、育人”的精神內(nèi)核，鼓勵大學(xué)生追求科學(xué)創(chuàng)新，培養(yǎng)求實的科學(xué)素養(yǎng)和奉獻、協(xié)同的工作作風(fēng)。

二、課程思政元素的挖掘與融入

（一）結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，挖掘思政元素

實驗教學(xué)是課堂理論知識的延展和補充，在課程思政元素挖掘過程中，應(yīng)圍繞教學(xué)大綱，深入剖析實驗教學(xué)內(nèi)容，合理挖掘課程思政元素，避免生搬硬套。

以重力實驗教學(xué)為例，重力實驗教學(xué)面向本科生開展，主要圍繞三個方面進行：（1）掌握重力儀的基本原理、內(nèi)部組成及操作步驟；（2）了解重力勘探測網(wǎng)布置原則，掌握測網(wǎng)布設(shè)的工作步驟和方法，能夠進行布設(shè)與聯(lián)測；（3）掌握重力勘探數(shù)據(jù)的整理、計算和布格異常改正，掌握重力勘探數(shù)據(jù)處理的流程，完成實驗區(qū)野外數(shù)據(jù)處理并繪制圖件。

結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，課程思政元素的挖掘可以從辯證思維、科學(xué)精神、愛國主義和民族文化自豪感等方面進行，圍繞社會主義核心價值觀的內(nèi)涵，提純體現(xiàn)社會主義核心價值觀的課程思政基因。

1.實驗：重力儀的認識與操作。教學(xué)目標(biāo)：了解重力儀的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，掌握流動重力儀的操作方法。課程思政教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生明白重力儀屬于精密貴重儀器，在實際工作中能夠做到輕拿輕放、安全作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生工作認真、愛護公有資產(chǎn)的工作作風(fēng)。

結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生通過實驗虛擬仿真系統(tǒng)直觀感受重力儀的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

在重力儀操作環(huán)節(jié)，通過讓學(xué)生完成“一個成年人引起的重力變化約為多少”“機械式重力儀與電子式重力儀的比較”“重力儀觀測精度分析”等實驗任務(wù)，啟發(fā)學(xué)生進行思考，達到教學(xué)目標(biāo)[7]。

2.實驗：重力儀性能測試。教學(xué)目標(biāo)：掌握重力儀各項性能實驗方法，能夠獨立進行實驗數(shù)據(jù)處理并分析解釋。課程思政教學(xué)目標(biāo)：通過重力儀各項性能實驗，培養(yǎng)學(xué)生認真嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和踏實肯干的工作作風(fēng)。

3.實驗：重力野外測量。教學(xué)目標(biāo)：了解野外重力測量準備階段和測量階段的具體工作內(nèi)容，并掌握各階段的工作方法。課程思政教學(xué)目標(biāo)：通過小組合作完成實驗，培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作能力；通過野外實驗，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際，鍛煉學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生不怕苦、不怕累的工作精神。

重力野外測量實驗是一個綜合性實驗。為了更貼近行業(yè)，重力野外測量實驗多選在有高度差、人工干擾少、有植被覆蓋的山地。與室內(nèi)教學(xué)環(huán)境相比，野外實驗容易受到天氣、地形和地貌等多種條件影響。同時，實驗步驟嚴格按照行業(yè)標(biāo)準進行，所以實驗耗時較長。在這種復(fù)雜易變的實驗環(huán)境和長時間的實驗過程中，學(xué)生會碰到各種操作問題和環(huán)境干擾；教師在保障學(xué)生安全的同時，可以利用實驗現(xiàn)場，引導(dǎo)學(xué)生將理論與實踐結(jié)合起來。例如，在測點布置時，由于是在山里進行操作，布置測點不僅要考慮測網(wǎng)密度，更要考慮風(fēng)俗習(xí)慣，對于特殊地面構(gòu)筑物要進行合理避讓；重力野外測量往往要進行8小時不間斷實驗，學(xué)生需要攜帶重力儀在山地穿梭，此環(huán)節(jié)可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揚團隊友愛精神，互幫互助，杜絕自私自利行為；在野外測量時，容易受到路人的好奇圍觀，此時鼓勵學(xué)生進行專業(yè)科普，一方面可以鞏固專業(yè)知識，另一方面也鍛煉了學(xué)生社會交往能力，有效化解測量干擾。

重力野外測量實驗安排在暑期實習(xí)進行，此時夏季山區(qū)氣候多變，經(jīng)常出現(xiàn)由于雨后地面松軟造成的儀器讀數(shù)不穩(wěn)、測點標(biāo)識丟失等情況。引導(dǎo)學(xué)生正確面對各類困難和干擾，在情緒上不急躁、在實驗上不對付，通過與其他小組成員配合，具體問題具體分析，尋找解決辦法，有助于增強個人的抗壓能力和團隊協(xié)作能力。

4.實驗：重力測量數(shù)據(jù)計算整理。教學(xué)目標(biāo)：掌握重力野外測量數(shù)據(jù)的分析處理方法，并能根據(jù)處理結(jié)果進行解釋分析。課程思政教學(xué)目標(biāo)：通過處理大量野外數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生仔細認真的工作態(tài)度；鼓勵學(xué)生自編程序處理數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

重力測量數(shù)據(jù)計算整理實驗是重力實驗教學(xué)的核心部分，主要是整理野外數(shù)據(jù)記錄并進行解釋分析。由于野外記錄數(shù)量大、涉及公式多，人工計算處理困難，目前行業(yè)內(nèi)已用軟件替代人工處理數(shù)據(jù)，因此，在算法原理教學(xué)過程中，部分學(xué)生認為該部分內(nèi)容完全可以用軟件替代，實用性不強，不愿意投入精力學(xué)習(xí)。在這部分教學(xué)環(huán)節(jié)，我們引入“日美芯片戰(zhàn)爭”的事例，使學(xué)生明白掌握算法原理的重要性，培養(yǎng)學(xué)生腳踏實地的科學(xué)態(tài)度；在軟件操作教學(xué)環(huán)節(jié)，向?qū)W生介紹所用軟件的歷史，鼓勵學(xué)生嘗試自編程序進行數(shù)據(jù)處理，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

5.實驗教師的引領(lǐng)示范。在整個實驗教學(xué)過程中，實驗教師承擔(dān)著思想價值引領(lǐng)、實驗教學(xué)管理、學(xué)生安全、實驗危機事件處理等職能，因此，實驗教師要樹立課程思政育人思維，強化責(zé)任，不僅把教學(xué)思政元素融入教育教學(xué)全過程，更要整躬率物，將本人在教學(xué)全過程中的言談作為課程思政元素與教學(xué)內(nèi)容進行整合，實現(xiàn)全員育人、全程育人和全方位育人[8]。

（二）課程思政元素融入

結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，筆者采用以下四種教學(xué)方法，實施程課程思政教學(xué)。

1.混合式教學(xué)法。“重力學(xué)與固體潮”教學(xué)內(nèi)容涉及范圍廣、難度大，例如重力儀工作原理、地震重力臺站選址建設(shè)、定點重力觀測干擾因素分析等內(nèi)容講解難度大，學(xué)生很難理解。通過建設(shè)使用地震重力臺站虛擬仿真實驗系統(tǒng)，依托虛擬仿真技術(shù)，使學(xué)生探究式體驗學(xué)習(xí)地震重力臺站選址建設(shè)標(biāo)準、重力儀工作原理、定點重力觀測干擾因素分析等，體會重力觀測技術(shù)的難點和嚴謹性及我國重力儀器研發(fā)進展，引導(dǎo)他們關(guān)注重力學(xué)的進展，激發(fā)學(xué)生愛國情和科學(xué)探索精神。

2.現(xiàn)場教學(xué)法。在野外重力測量，實驗易受到實驗場地的地形地貌、陰雨天氣、周邊人群活動等因素干擾，影響實驗進度。針對實驗過程中遇到的各種問題，教師通過現(xiàn)場教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合理論教學(xué)和生活經(jīng)驗尋找解決辦法。學(xué)生在分析解決問題的過程中，提升自信心，體會理論與實踐相結(jié)合的意義。

3.案例教學(xué)法。在重力測量數(shù)據(jù)整理計算教學(xué)模塊，從野外測量數(shù)據(jù)記錄到實驗報告，教師以實驗不規(guī)范的數(shù)據(jù)記錄、異常改正、圖件繪制、報告格式等問題內(nèi)容作為案例，引導(dǎo)學(xué)生進行討論改正。一方面有助于學(xué)生鞏固課堂知識并形成有效遷移，另一方面使學(xué)生理解科學(xué)求真務(wù)實的精神。

4.任務(wù)驅(qū)動法。重力數(shù)據(jù)處理工作量大，目前常通過軟件進行處理。教師鼓勵學(xué)生利用已經(jīng)掌握的軟件自編程序，一方面有助于學(xué)生將自己所學(xué)知識應(yīng)用于實踐，增加學(xué)習(xí)興趣；另一方面，可以使學(xué)生在掌握專業(yè)知識的同時，將視野投放到行業(yè)進步發(fā)展中，促進學(xué)生樹立正確的科學(xué)觀和職業(yè)觀。

三、教學(xué)反思

教學(xué)反思是教學(xué)過程的重要組成部分，是以提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)素養(yǎng)為目的進行的主動、積極的教學(xué)思考。專業(yè)課的課程思政建設(shè)主要涉及在教學(xué)實踐過程中融入課程思政元素的契合度、課程思政的時間成本及課程思政育人具體效果三個問題[9]。通過對本課程實驗教學(xué)全過程的梳理，形成以下幾點思考。

1.將課程思政元素融入理學(xué)類專業(yè)知識技能教學(xué)中，不僅不會導(dǎo)致知識結(jié)構(gòu)分散，而且更能增強教學(xué)效果。例如，在重力儀原理教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過介紹重力儀工作原理、研究進展和我國重力儀研發(fā)等內(nèi)容，點燃學(xué)生的愛國熱情，使他們明白自己擔(dān)負著中華民族偉大復(fù)興的重要使命，由內(nèi)及外激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。

2.實驗教學(xué)環(huán)節(jié)具備進行課程思政建設(shè)的條件，能夠提升育人效果。實驗教學(xué)不僅是課堂教學(xué)內(nèi)容的擴展，更能進一步使學(xué)生通過動手操作鞏固知識，并提升思想政治教育的效果。

3.實驗教師是實現(xiàn)課程思政實驗教學(xué)效果的重要因素。雖然實驗教學(xué)以學(xué)生為主體，但在教學(xué)過程中，學(xué)生與教師的接觸是非常密切的。因此，實驗教師的行為世范作用對課程思政教學(xué)起到關(guān)鍵作用。實驗教師在鉆研業(yè)務(wù)的同時，應(yīng)重視個人政治素養(yǎng)的提升。通過提升個人政治修養(yǎng)，增強對課程思政教學(xué)的主動性和自覺性，提高自身課程思政教學(xué)能力，做到“勝任、善任、樂教、善教”。

4.在實驗教學(xué)中利用案例教學(xué)法、現(xiàn)場教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動法等有助于課程思政元素的融入，做到德育無痕、潤物無聲。

5.課程思政作為隱性德育教育，用傳統(tǒng)的定量評價可能并不適宜。應(yīng)圍繞全過程育人和全方位育人的目標(biāo)，建立知識、技能和思想政治教育三者相融合的多維度教學(xué)評價體系。