舒春花 李嵩松 何科榮 姜迪友 羅聲平

1 南昌師范學(xué)院物理與電子信息學(xué)院 南昌 330032 2 南昌航空大學(xué)測(cè)試與光電工程學(xué)院 南昌 330063

0 引言

課程思政是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的重要途徑之一，黨和政府高度重視課程思政。習(xí)近平總書記在2016年全國高校思想政治工作會(huì)議、2018年全國教育大會(huì)、2019年學(xué)校思想政治理論課教師座談會(huì)上均強(qiáng)調(diào)了課程思政的重要性。2020年5月，教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》[1]也明確提出“專業(yè)課程是課程思政建設(shè)的基本載體，要深入梳理專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合不同課程特點(diǎn)、思維方法和價(jià)值理念，深入挖掘課程思政元素，有機(jī)融入課程教學(xué)，達(dá)到潤物無聲的育人效果”[2]。課程思政目標(biāo)的達(dá)成關(guān)鍵在教師，重點(diǎn)在學(xué)生，難點(diǎn)在方法。

物理學(xué)史是物理學(xué)專業(yè)本科生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要教學(xué)內(nèi)容包括古代物理學(xué)、西方古代及中世紀(jì)的物理學(xué)、資本主義萌芽時(shí)期的科學(xué)革命--建立日心說的斗爭、從伽利略到牛頓--經(jīng)典力學(xué)的建立、力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展、光學(xué)的發(fā)展、電磁學(xué)的發(fā)展、熱力學(xué)發(fā)展史概述、世紀(jì)之交的三大發(fā)現(xiàn)和物理學(xué)革命、量子理論的產(chǎn)生和發(fā)展和相對(duì)論的建立等。物理學(xué)史是物理學(xué)和自然科學(xué)、人文科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、思維科學(xué)交叉滲透的綜合學(xué)科。物理學(xué)史中蘊(yùn)含著大量的思政元素，易于融合學(xué)科內(nèi)容與思政內(nèi)容，在知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)中實(shí)現(xiàn)價(jià)值塑造，在潛移默化中達(dá)成思想政治教育的目的。

目前國內(nèi)對(duì)課程思政的教學(xué)改革研究和實(shí)踐探索取得了大量的優(yōu)秀成果，但是物理學(xué)史課程思政的實(shí)踐探索研究卻較為有限。檢索中國知網(wǎng)可以發(fā)現(xiàn)：截至2022年7月15日，關(guān)于物理學(xué)史課程思政的研究論文僅有9 篇。其主要原因之一就是重要的物理問題爭論和高危險(xiǎn)性物理實(shí)驗(yàn)難以通過簡單的課程教學(xué)達(dá)到課程思政的教學(xué)目標(biāo)。

VR 是Virtual Reality（虛擬現(xiàn)實(shí)）的英文縮寫，能夠使體驗(yàn)者沉浸在360 度全景畫面里，從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)，廣泛地應(yīng)用在教育培訓(xùn)、高端制造、娛樂、購物、展覽等領(lǐng)域。2018年10月19日，世界VR 產(chǎn)業(yè)大會(huì)在南昌盛大開幕之時(shí)，習(xí)近平總書記發(fā)來賀信指出：“新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在蓬勃發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐步走向成熟，拓展了人類感知能力，改變了產(chǎn)品形態(tài)和服務(wù)模式”。VR 對(duì)人類帶來的改變是巨大的，對(duì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是顯著的，VR 產(chǎn)業(yè)在黨中央、江西省委省政府的關(guān)心和支持下不斷發(fā)展壯大，成為了江西省的一面產(chǎn)業(yè)旗幟，廣泛應(yīng)用于旅游、金融、教育等各行各業(yè)，發(fā)展有目共睹。2019年2月23日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化2035》里明確指出：“到2035年，總體實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化，邁入教育強(qiáng)國行列”，“實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)均衡的義務(wù)教育”，同時(shí)文件的十大戰(zhàn)略任務(wù)第二點(diǎn)“發(fā)展中國特色世界先進(jìn)水平的優(yōu)質(zhì)教育”中明確提出“充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，豐富并創(chuàng)新課程形式”。VR 與教育有天然的結(jié)合點(diǎn)，尤其在第二課堂領(lǐng)域，VR 提供的教學(xué)場(chǎng)景能使學(xué)生很快地沉浸于教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生建立復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，理解抽象的原理，受到廣大師生的歡迎。

本文探討將虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)[3-4]應(yīng)用于物理學(xué)史課程思政教學(xué)實(shí)踐[5]，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成逼真的視、聽、觸覺一體化的物理問題爭論的虛擬環(huán)境和高危險(xiǎn)性物理實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，以解決物理學(xué)史課程思政教學(xué)中存在的難點(diǎn)問題。通過以信息技術(shù)豐富教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)史的熱情和動(dòng)力、提高學(xué)生成績、引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的三觀，為中國特色社會(huì)主義事業(yè)培養(yǎng)合格建設(shè)者和可靠接班人[6]。

1 物理學(xué)史課程思政教學(xué)目標(biāo)

物理學(xué)史課程思政教學(xué)目標(biāo)及思政育人目標(biāo)為以下兩方面。

1.1 課程教學(xué)目標(biāo)

通過課程教學(xué)，使學(xué)生知曉物理學(xué)發(fā)展過程中的每一個(gè)基本概念、基本定律和基本理論都有其萌芽、形成和發(fā)展演變的曲折歷程，加深對(duì)物理概念和理論的深刻理解；使學(xué)生了解物理學(xué)發(fā)展的歷程，了解物理學(xué)的進(jìn)展，了解許多重大物理發(fā)現(xiàn)中物理學(xué)家的探索過程等，從而在潛移默化中使學(xué)生樹立辯證唯物主義和歷史唯物主義的觀點(diǎn)，掌握科學(xué)的認(rèn)識(shí)論和方法論，培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力、批判性思維和分析、解決問題的能力、溝通表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

1.2 思政育人目標(biāo)

通過梳理和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、激活課程思政元素，把思想政治教育導(dǎo)向與物理課程的知識(shí)、技能傳授有機(jī)融合，將課程思政元素以潤物無聲的形式融入課堂教學(xué)，將“知識(shí)傳授”“能力培養(yǎng)”和“價(jià)值引領(lǐng)”有機(jī)地結(jié)合起來，引導(dǎo)學(xué)生將個(gè)人發(fā)展與國家、民族的命運(yùn)結(jié)合起來，投身于社會(huì)進(jìn)步的歷史洪流，成為社會(huì)主義事業(yè)的合格接班人。

1）通過學(xué)習(xí)著名物理學(xué)家的人物事跡，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)優(yōu)秀中華傳統(tǒng)文化的自豪感、使命感、責(zé)任感、愛國精神、奮斗精神。

2）通過課外觀看老舊儀器和開展討論，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和不畏權(quán)威的創(chuàng)新勇氣。

3）通過VR 復(fù)現(xiàn)危險(xiǎn)性高的物理實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的奮斗精神、開拓創(chuàng)新精神、大國工匠精神。

2 物理學(xué)史課程思政教學(xué)模式

本課程根據(jù)課程內(nèi)容分別采用線上與線下相結(jié)合、講授與研討相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、現(xiàn)實(shí)與虛擬相結(jié)合的教學(xué)模式，服務(wù)于課程思政教學(xué)目標(biāo)和思政育人目標(biāo)。

2.1 線上與線下相結(jié)合

對(duì)于一些相對(duì)容易理解的教學(xué)內(nèi)容，教師在線上布置學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生自主觀看中國大學(xué)MOOC 網(wǎng)的教學(xué)視頻，并在雨課堂完成測(cè)試題。教師根據(jù)測(cè)試情況在線下與學(xué)生進(jìn)行交流、討論，及時(shí)了解、追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和思想精神狀態(tài)。

2.2 講授與研討相結(jié)合

對(duì)于思政元素較多的教學(xué)內(nèi)容，課堂講授時(shí)，教師可采用互動(dòng)式、提問式的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生自主挖掘和運(yùn)用課程思政元素。此外，還要安排學(xué)生進(jìn)行小組討論，針對(duì)思政元素和思政內(nèi)容精心設(shè)計(jì)研討環(huán)節(jié)和小組任務(wù)。讓學(xué)生通過小組討論的方式梳理科學(xué)家的成就、科學(xué)素養(yǎng)及人文精神，將課程思政落到實(shí)處。

2.3 課內(nèi)與課外相結(jié)合

實(shí)驗(yàn)儀器的發(fā)展史是物理學(xué)史的重要組成部分之一。除了課堂介紹相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)儀器，還要求學(xué)生按自由組合進(jìn)行分組，利用課余時(shí)間參觀學(xué)院的老舊物理實(shí)驗(yàn)儀器、查閱相關(guān)的資料、挖掘其中的思政元素，并在全班作PPT 匯報(bào)。通過課內(nèi)與課外相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和不畏權(quán)威的創(chuàng)新勇氣。

2.4 現(xiàn)實(shí)與虛擬相結(jié)合

物理學(xué)史課程中的實(shí)驗(yàn)大多在以前的實(shí)驗(yàn)中做過，但也有少量危險(xiǎn)性高的物理實(shí)驗(yàn)。對(duì)于這些高危險(xiǎn)性物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，則利用VR技術(shù)，采用情境模擬教學(xué)法等教學(xué)法，使學(xué)生獲得身臨其境的感受，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的記憶和理解，培養(yǎng)學(xué)生的艱苦奮斗精神、開拓創(chuàng)新精神、大國工匠精神。

3 物理學(xué)史課程思政教學(xué)實(shí)踐

物理學(xué)史是物理學(xué)專業(yè)的一門重要課程，蘊(yùn)含大量思政元素，易于融合學(xué)科內(nèi)容與思政內(nèi)容，在知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)中實(shí)現(xiàn)價(jià)值塑造，在潛移默化中達(dá)成思想政治教育的目的[1]。但是物理學(xué)史進(jìn)行課程思政教學(xué)也存在兩個(gè)難點(diǎn)：一是某些枯燥的物理問題的爭論蘊(yùn)含了大量實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和不畏權(quán)威的創(chuàng)新勇氣等思政元素，如何將這些思政元素通過現(xiàn)代教育技術(shù)融入物理學(xué)史的專業(yè)教學(xué)中，易于學(xué)生理解、接受。二是某些高危險(xiǎn)性物理實(shí)驗(yàn)難以復(fù)現(xiàn)。盡管這些實(shí)驗(yàn)蘊(yùn)含著開拓創(chuàng)新精神、大國工匠精神等思政元素，但是由于其高危險(xiǎn)性難以復(fù)現(xiàn)。VR技術(shù)能夠使體驗(yàn)者沉浸在360 度全景畫面里，從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)，廣泛地應(yīng)用在高危險(xiǎn)、高成本、高頻變、不可逆、不可觸、不可及、不可述等現(xiàn)場(chǎng)，如教育培訓(xùn)、高端制造、娛樂、購物、展覽等領(lǐng)域。因此，利用VR技術(shù)在一定程度上有望解決物理學(xué)史課程思政教學(xué)存在的兩個(gè)難點(diǎn)，其教學(xué)改革實(shí)踐流程詳見圖1。

圖1 物理學(xué)史教學(xué)改革實(shí)踐流程圖

3.1 教學(xué)實(shí)踐方案

依據(jù)物理學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和物理學(xué)史專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，深入挖掘物理學(xué)史課程蘊(yùn)含的豐富的思想政治教育元素和內(nèi)容，找準(zhǔn)課程思政切入點(diǎn)，梳理和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，采取“以史聯(lián)知、以史激趣、以史育德、以史明志、以史增信”的形式，將課程思政元素融入物理學(xué)史的教學(xué)內(nèi)容中[7]。采取“自主開發(fā)+廣泛獲取”相結(jié)合的方式，完成物理學(xué)史思政課程VR 課件的制作，并根據(jù)物理學(xué)史課程及其各章節(jié)特點(diǎn)來選擇合適的、多元的課程思政的教學(xué)方法。將課程思政元素以潤物無聲的形式融入課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)”和“價(jià)值引領(lǐng)”雙目標(biāo)。物理學(xué)史課程思政教學(xué)實(shí)踐方案可以分成以下三個(gè)有機(jī)部分。

3.1.1 深入挖掘物理學(xué)史中的課程思政元素

從物理學(xué)科與專業(yè)的形成背景、發(fā)展歷程、現(xiàn)實(shí)狀況和未來趨勢(shì)等方面切入，可以將物理學(xué)史的課程思政元素分為三類。

1）通過學(xué)習(xí)著名物理學(xué)家的人物事跡，挖掘蘊(yùn)含的自豪感、使命感、責(zé)任感、愛國精神、奮斗精神等思政元素。

2）通過討論一些重要的物理問題爭論，挖掘蘊(yùn)含的實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和不畏權(quán)威的創(chuàng)新勇氣等思政元素。

3）通過VR 復(fù)現(xiàn)危險(xiǎn)性高的物理實(shí)驗(yàn)，挖掘蘊(yùn)含的奮斗精神、開拓創(chuàng)新精神、大國工匠精神等思政元素。

將物理學(xué)史中蘊(yùn)含的課程思政元素分門別類，再在此基礎(chǔ)上擬定教學(xué)大綱、教案講義是進(jìn)行物理學(xué)史課程思政教學(xué)的重要一步。第二步就是根據(jù)這些課程思政元素制作物理學(xué)史的課程思政VR課件，豐富VR 教學(xué)資源庫。

3.1.2 建設(shè)課程思政的VR 教學(xué)資源庫

在深入挖掘物理學(xué)史中的課程思政元素的基礎(chǔ)上，將這些課程思政元素分成三大類，采取“自主開發(fā)+廣泛獲取”相結(jié)合的方式，完成物理學(xué)史課程思政VR 課件的制作、建設(shè)物理學(xué)史課程思政的VR 教學(xué)資源庫。VR 課件的自主開發(fā)可以將收集的教學(xué)資源，利用建模軟件3DMax 構(gòu)建情境中的三維模型，再將構(gòu)建好的模型導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實(shí)引擎Unity3D 中，根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)為模型添加行為和交互，完成虛擬現(xiàn)實(shí)模塊的制作，最后，輸出場(chǎng)景文件，完成場(chǎng)景發(fā)布，生成VR 課件資源[8]。通過自主開發(fā)和廣泛獲取相結(jié)合的方式，可以逐步完善物理學(xué)史的課程思政的VR 教學(xué)資源庫的建設(shè)。

3.1.3 探究融合VR技術(shù)的新的教學(xué)方式

利用VR 教學(xué)資源庫進(jìn)行物理學(xué)史的課程思政教學(xué)實(shí)踐，主要包括下面兩方面的內(nèi)容。

1）調(diào)整課程內(nèi)容。在深入挖掘課程思政元素的同時(shí)，調(diào)整現(xiàn)有的課程內(nèi)容，減少以前教學(xué)中的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和難度較大的占比，加大對(duì)科學(xué)家在探究科學(xué)問題過程中所必需的科學(xué)方法、科學(xué)精神和科學(xué)素養(yǎng)等方面的分析和探討的比重，使課程思政與本課程專業(yè)課堂內(nèi)容融為一體，再潛移默化地滲透育人元素。

2）開展形式多樣的課程組織實(shí)施方式。根據(jù)物理學(xué)史課程各章節(jié)特點(diǎn)及“能實(shí)不虛”的原則，選擇合適的、多元的課程思政的教學(xué)方法。對(duì)于著名物理學(xué)家的人物事跡等能使用傳統(tǒng)的文字、圖形、音視頻等形式達(dá)到良好教學(xué)效果的思政元素仍采用案例教學(xué)法、討論式教學(xué)法等教學(xué)法學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的使命感、責(zé)任感、愛國精神、奮斗精神；對(duì)于需要使用沉浸式教學(xué)形式才能達(dá)到良好教學(xué)效果的思政元素如一些重要的物理問題爭論，則采用討論式教學(xué)法、結(jié)合VR 課件講解，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和不畏權(quán)威的創(chuàng)新勇氣；對(duì)于危險(xiǎn)性高的物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，則利用VR技術(shù)，采用情境模擬教學(xué)法等教學(xué)法，使學(xué)生獲得身臨其境的感受，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的記憶和理解，培養(yǎng)學(xué)生的艱苦奮斗精神、開拓創(chuàng)新精神、大國工匠精神。在培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)職業(yè)素養(yǎng)和技能的同時(shí)，還使學(xué)生養(yǎng)成敢創(chuàng)新、善創(chuàng)新的習(xí)慣和能力，樹立正確的三觀，成為中國特色社會(huì)主義事業(yè)的合格建設(shè)者和可靠接班人[6,9]。

3.2 需要解決的關(guān)鍵問題

利用VR技術(shù)進(jìn)行物理學(xué)史課程思政教學(xué)實(shí)踐是一次復(fù)雜而煩瑣的教學(xué)改革，需要解決大量的實(shí)踐問題，其中需要解決的關(guān)鍵問題主要有以下三個(gè)方面。

1）如何實(shí)現(xiàn)以“以史聯(lián)知、以史激趣、以史育德、以史明志、以史增信”的形式將課程思政元素融入物理學(xué)史的教學(xué)內(nèi)容中。

2）如何制作高質(zhì)量的物理學(xué)史VR 課件。制作高質(zhì)量的VR 課件需要大量的人力、物力資源，因此，需要采取“自主開發(fā)+廣泛獲取”相結(jié)合的方式，完成物理學(xué)史思政課程VR 課件的制作、建設(shè)物理學(xué)史的思政課程的VR 教學(xué)資源庫。

3）如何利用VR 開展物理學(xué)史的課程思政教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)生的思政素質(zhì)、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。實(shí)現(xiàn)“知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)”和“價(jià)值引領(lǐng)”雙目標(biāo)[2]。

4 結(jié)束語

本文探討了如何將VR技術(shù)應(yīng)用于物理學(xué)史課程思政教學(xué)實(shí)踐，主要解決物理學(xué)史課程思政教學(xué)實(shí)踐中存在的兩個(gè)難點(diǎn)問題，即重要的物理問題爭論和高危險(xiǎn)性物理實(shí)驗(yàn)難以通過簡單的課程教學(xué)達(dá)到課程思政的教學(xué)目標(biāo)。

由于VR應(yīng)用于課程思政教學(xué)還處于起步階段，其應(yīng)用范圍仍然不廣，但是，可以想見，隨著VR技術(shù)的發(fā)展，VR技術(shù)在課程思政教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用將越來越廣泛。