課程思政背景下重力實驗教學設計與實踐

鄧 淼，趙曉燕 ，羅 騰

（1.防災科技學院 地球科學學院，河北 三河 065201；2.河北省地震動力學重點實驗室，河北 三河 065201）

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議中強調：“要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人。”[1]中共中央、國務院印發的《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》指出：“充分發掘和運用各學科蘊含的思想政治教育資源，健全高校課堂教學管理辦法。”[2]《高等學校課程思政建設指導綱要》指出：全面推進高校課程思政建設是深入貫徹習近平總書記關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的戰略舉措，高校要深化教育教學改革，充分挖掘各類課程思想政治資源，發揮好每門課程的育人作用，全面提高人才培養質量。[3]大學作為教書育人的主陣地，是學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的責任。這就要求大學內的所有元素都肩負著立德樹人教育功能，所有課程都要體現思想政治育人元素，全體教職員工都要擔負起言傳身教的正能量育人職責，與思想政治理論課相得益彰，同向而行。

在大學思想政治育人體系中，專業課是進行思想政治育人建設的主要對象之一。真正做好專業課的課程思政建設，任課教師不僅要做到德正、學正、行正，更應該立足于課程，充分剖析課程教學內容，將本學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，實現專業課的內嵌式課程思政教學，達到專業課程教書育人、德育育人的雙重功能。

實驗課是理工類專業非常重要的一個教學環節，是學生提高綜合素質、培養創新精神與實踐能力的主要途徑。同時，學生在實驗任務過程中發現問題，以及在教師指導下解決問題這一教學過程，是非常適合開展課程思政教學的。“重力學與固體潮”是防災科技學院地球物理學專業核心課程，是一門理論教學與實驗教學并重的課程。本門課程的教學目標是使學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、觀測數據處理分析和地球固體潮汐的基本理論等內容[4]。在實驗教學部分，側重于培養學生重力儀的操作方法和重力觀測資料分析處理能力，使學生能夠結合重力觀測資料分析解釋有關地質現象、地殼結構、地震等現象。本文以“重力學與固體潮”實驗教學部分為例，將思想政治教學與專業教學進行整體架構，進行內嵌式思想政治教學，從而實現全員育人、全方位育人、全過程育人，引領學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀、職業觀和發展觀[5]。

一、課程思政教學目標設計

由于教學目標是課程教學的出發點和最終歸宿，一切教學活動都是圍繞教學目標進行和開展的[6]。因而，“重力學與固體潮”課程把社會主義核心價值觀有機融入課程教學目標，以隱性教育模式，在實驗教學環節通過全員育人、全方位育人、全過程育人，培養學生積極探索、追尋真理、挑戰科學高峰的責任感和使命感。將知識、技能、素質三者相結合，圍繞“愛國、創新、求實、奉獻、協同、育人”的精神內核，鼓勵大學生追求科學創新，培養求實的科學素養和奉獻、協同的工作作風。

二、課程思政元素的挖掘與融入

（一）結合教學內容，挖掘思政元素

實驗教學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，應圍繞教學大綱，深入剖析實驗教學內容，合理挖掘課程思政元素，避免生搬硬套。

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

結合教學內容，課程思政元素的挖掘可以從辯證思維、科學精神、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涵，提純體現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。教學目標：了解重力儀的工作原理和內部結構，掌握流動重力儀的操作方法。課程思政教學目標：學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，培養學生工作認真、愛護公有資產的工作作風。

結合教學目標，在實驗教學環節，引導學生通過實驗虛擬仿真系統直觀感受重力儀的工作原理和內部結構。

在重力儀操作環節，通過讓學生完成“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，啟發學生進行思考，達到教學目標[7]。

2.實驗：重力儀性能測試。教學目標：掌握重力儀各項性能實驗方法，能夠獨立進行實驗數據處理并分析解釋。課程思政教學目標：通過重力儀各項性能實驗，培養學生認真嚴謹的工作態度和踏實肯干的工作作風。

3.實驗：重力野外測量。教學目標：了解野外重力測量準備階段和測量階段的具體工作內容，并掌握各階段的工作方法。課程思政教學目標：通過小組合作完成實驗，培養學生團隊協作能力；通過野外實驗，引導學生理論聯系實際，鍛煉學生的動手能力，培養學生不怕苦、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，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。與室內教學環境相比，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標準進行，所以實驗耗時較長。在這種復雜易變的實驗環境和長時間的實驗過程中，學生會碰到各種操作問題和環境干擾；教師在保障學生安全的同時，可以利用實驗現場，引導學生將理論與實踐結合起來。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密度，更要考慮風俗習慣，對于特殊地面構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，學生需要攜帶重力儀在山地穿梭，此環節可以引導學生發揚團隊友愛精神，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，此時鼓勵學生進行專業科普，一方面可以鞏固專業知識，另一方面也鍛煉了學生社會交往能力，有效化解測量干擾。

重力野外測量實驗安排在暑期實習進行，此時夏季山區氣候多變，經常出現由于雨后地面松軟造成的儀器讀數不穩、測點標識丟失等情況。引導學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作能力。

4.實驗：重力測量數據計算整理。教學目標：掌握重力野外測量數據的分析處理方法，并能根據處理結果進行解釋分析。課程思政教學目標：通過處理大量野外數據，培養學生仔細認真的工作態度；鼓勵學生自編程序處理數據，培養學生的創新精神。

重力測量數據計算整理實驗是重力實驗教學的核心部分，主要是整理野外數據記錄并進行解釋分析。由于野外記錄數量大、涉及公式多，人工計算處理困難，目前行業內已用軟件替代人工處理數據，因此，在算法原理教學過程中，部分學生認為該部分內容完全可以用軟件替代，實用性不強，不愿意投入精力學習。在這部分教學環節，我們引入“日美芯片戰爭”的事例，使學生明白掌握算法原理的重要性，培養學生腳踏實地的科學態度；在軟件操作教學環節，向學生介紹所用軟件的歷史，鼓勵學生嘗試自編程序進行數據處理，培養學生的創新精神。

5.實驗教師的引領示范。在整個實驗教學過程中，實驗教師承擔著思想價值引領、實驗教學管理、學生安全、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，強化責任，不僅把教學思政元素融入教育教學全過程，更要整躬率物，將本人在教學全過程中的言談作為課程思政元素與教學內容進行整合，實現全員育人、全程育人和全方位育人[8]。

（二）課程思政元素融入

結合教學目標，筆者采用以下四種教學方法，實施程課程思政教學。

1.混合式教學法。“重力學與固體潮”教學內容涉及范圍廣、難度大，例如重力儀工作原理、地震重力臺站選址建設、定點重力觀測干擾因素分析等內容講解難度大，學生很難理解。通過建設使用地震重力臺站虛擬仿真實驗系統，依托虛擬仿真技術，使學生探究式體驗學習地震重力臺站選址建設標準、重力儀工作原理、定點重力觀測干擾因素分析等，體會重力觀測技術的難點和嚴謹性及我國重力儀器研發進展，引導他們關注重力學的進展，激發學生愛國情和科學探索精神。

2.現場教學法。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，教師通過現場教學法，引導學生結合理論教學和生活經驗尋找解決辦法。學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合的意義。

3.案例教學法。在重力測量數據整理計算教學模塊，從野外測量數據記錄到實驗報告，教師以實驗不規范的數據記錄、異常改正、圖件繪制、報告格式等問題內容作為案例，引導學生進行討論改正。一方面有助于學生鞏固課堂知識并形成有效遷移，另一方面使學生理解科學求真務實的精神。

4.任務驅動法。重力數據處理工作量大，目前常通過軟件進行處理。教師鼓勵學生利用已經掌握的軟件自編程序，一方面有助于學生將自己所學知識應用于實踐，增加學習興趣；另一方面，可以使學生在掌握專業知識的同時，將視野投放到行業進步發展中，促進學生樹立正確的科學觀和職業觀。

三、教學反思

教學反思是教學過程的重要組成部分，是以提升教學質量和教學素養為目的進行的主動、積極的教學思考。專業課的課程思政建設主要涉及在教學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類專業知識技能教學中，不僅不會導致知識結構分散，而且更能增強教學效果。例如，在重力儀原理教學環節中，通過介紹重力儀工作原理、研究進展和我國重力儀研發等內容，點燃學生的愛國熱情，使他們明白自己擔負著中華民族偉大復興的重要使命，由內及外激發他們的學習熱情。

2.實驗教學環節具備進行課程思政建設的條件，能夠提升育人效果。實驗教學不僅是課堂教學內容的擴展，更能進一步使學生通過動手操作鞏固知識，并提升思想政治教育的效果。

3.實驗教師是實現課程思政實驗教學效果的重要因素。雖然實驗教學以學生為主體，但在教學過程中，學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起到關鍵作用。實驗教師在鉆研業務的同時，應重視個人政治素養的提升。通過提升個人政治修養，增強對課程思政教學的主動性和自覺性，提高自身課程思政教學能力，做到“勝任、善任、樂教、善教”。

4.在實驗教學中利用案例教學法、現場教學法和任務驅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，用傳統的定量評價可能并不適宜。應圍繞全過程育人和全方位育人的目標，建立知識、技能和思想政治教育三者相融合的多維度教學評價體系。