严谨求实创先河 淡泊名利做真人 ——“大学物理之康普顿效应”课程思政教学典型案例
物理学是研究物质及其运动规律的科学，大至宇宙，小至基本粒子以及它们的运动规律都是物理学的研究对象。物理学的基本理论渗透到自然科学的一切领域，应用于生产技术的各个部门，是理工科学生是学习专业课的基础，是通向专业课的桥梁和纽带。
“大学物理”的内容涵盖力学、热学、电磁学、光学和近代物理学五大部分，讲授质点运动学、质点动力学、动量、能量、刚体转动、振动和波动、狭义相对论、热力学、静电场、静电场中的导体和电介质、电流和稳恒磁场、电磁感应、波动光学和量子力学基础等。
（一）课程目标与定位
基于学校“一流特色研究型大学”的战略定位和人才培养目标对“大学物理”课程的具体要求，以及学生的具体情况，课程始终坚持“价值引领、知识传授和能力培养”三位一体的教学理念，以“掌握物理学知识体系和规律，体悟科学思维和方法，培养科学素养和能力”为课程的知识目标，以“物理认知模型的构建、物理方法的训练和物理精神的养成”为课程的情感与价值目标；将“唯物主义世界观与物理学研究问题的方法和手段相结合”，构建学生正确的世界观、人生观和价值观。要求学生掌握物理学基本原理、基本规律和知识体系，具备科学认知能力，主动传承物理文化，为学习专业课程、开展科学研究和从事工程技术储备物理学知识。
（二）课程思政目标设计
从物理学认知方法出发，将唯物主义世界观与物理学研究问题的方法和手段相结合，将物理认知模型的构建、物理方法的训练和物理精神的养成相结合，培养学生正确的世界观、人生观和价值观，主动传承物理文化。
（1）用好静止和运动、作用和反作用、吸引和排斥、正和负、膨胀和压缩、冷和热、稳定和衰变、有序和无序、连续性和量子性、正物质和反物质、裂变和聚变、波粒二象性等课程中普遍存在的辩证唯物主义案例，培养学生的辩证唯物主义世界观。
（2）通过对物理学家的科研经历以及物理学史的介绍，培养学生严谨治学、实事求是和刻苦钻研的科学态度和工作作风，点燃学生的求知、创新和探索热情，帮助学生确立科学的世界观。
（3）通过对和谐、简明、相对和均衡等物理学特有的美学特征的学习，让学生学会运用美学观点来欣赏、发现内在的科学规律，从而提高学生认识和研究自然科学及其规律的能力，培养学生的科学审美观。
（4）通过视频、动画、课堂演示实验和线上课程等手段，确保学生在整个教学活动过程中的主体地位，激发学生的学习积极性和求知欲，鼓励学生自我发现与创新，调动学生的主观能动性，培养学生的创造性和发展后劲。
（三）教学资源建设
考虑到当代大学生和“混合”教学所共有的“数字化”特征，课程从2017年开始推出“混合式”教学改革，为使“混合”教学更有针对性，在经过“本地化”的超星平台上，建成了大学物理（上）和大学物理（下）两门具有“校本”特征的在线开放课程。
二. 课程评价及改革成效
课程的线上课程建设、线下课堂教学和“混合”教学模式得到了校外专家、学校督导、校院领导和学生的充分肯定。
（一）校外专家给线上课程给予了高度评价
复旦大学蒋最敏教授认为，海量的课程资源彰显课程团队对教育教学工作的热爱，详实的讲授视频符合新时代全民“终身学习”的需要，自制教学视频为在线课程建设提供了很有价值的示范，“立体化”课程资源为受众提供了丰富的学习资料，课程内容全面，资源丰富，特色鲜明，是一门高质量在线开放课程。
（二）学校督导和校院领导给给出了全优评价
课程的线下教学得到了学校教学督导和校院领导的充分肯定，近两个学期以来，先后有四名校、院领导和教学督导观摩了“大学物理”课堂教学，无一例外地给出了全优评价。
（三）学生对课程教学给出了绝对认可
我校2020级电子信息类的一名学生这样说：线上，裴老师耐心仔细地讲解每个知识点，线下，裴老师引导我们复习线上知识，引导推敲每个公式的来历，每位同学都深深热爱这门课程和裴老师。
（四）课程线上用户给出了一致好评
2018年以来，课程先后在中国大学MOOC和学银在线平台上线运行，累计选课人数近4万人，访问次数逾500万次，线上用户自发对课程做出了一致好评评价。
三. 教学单元（康普顿效应）的课程思政教学设计
康普顿效应是《大学物理（下）》近代物理学部分的一个知识点。康普顿效应证明了光量子假设的正确性，在量子论的发展过程中起着重要作用，康普顿本人因为对“康普顿效应”的贡献而获得了1927年的诺贝尔物理学奖。
（一）课程思政元素挖掘
在康普顿效应的确认中，我国近代物理学的“开山鼻祖”吴有训先生做出了举足轻重的贡献，可以说，是吴有训先生的15种元素散射实验消除了学界对康普顿效应的质疑，使得康普顿效应从发现到获得诺贝尔物理学奖只用了4年时间，也正因为先生的贡献，学界甚至有人提出将康普顿效应命名为“康普顿-吴有训效应”，也正因为先生的贡献，在先生获得博士学位后，康普顿希望先生能留下来做他的助手。但是，面对荣誉的诱惑，先生始终将自己摆在康普顿助手的位置，公开反对“康普顿-吴有训效应”的提法；面对康普顿的挽留，先生毅然选择了回国，在国家灾难深重的时刻，创办西南联大，在国民党迫害进步师生的时候，全力保护，这一切，都是对学生进行爱国、敬业、谦虚、严谨等课程思政教育的活教材。
（二）课程思政目标设计
（1）通过讲述我国近代物理学的奠基人吴有训先生在康普顿石墨散射实验的基础上，为证明康普顿效应的普遍性，陆续做了多达15种物质的X射线散射实验，培养学生的“敬业”精神。
（2）通过讲述吴有训先生的研究工作对康普顿效应的巨大贡献，但从不将自己与康普顿相提并论，并公开反对“康普顿-吴有训效应”的提法，培养学生实事求是的科学态度、谦虚谨慎的治学精神和为人处世的坦荡胸怀。
（3）通过讲述吴有训先生在条件十分艰苦的环境下创办西南联大，在国难深重的日子里，坚持教育救国；在担任南京大学校长期间，坚决抵制国民党反动派迫害青年学生，并以出国摆脱校长职务；以及在全国即将解放之际重新回国，并为新中国的教育和科研贡献毕生力量等事迹，培养学生的爱国思想。
（三）对课程目标的思政贡献
1. 对课程认识论、方法论的贡献
“康普顿效应”按照“实验装置和实验现象介绍，应用前人提出的新的物理学理论解释实验现象，再通过大量的实验确证理论”的逻辑开展教学，具有鲜明的“实验-理论-实验”的认知论特征，是对课程能力目标中“通过对物理现象的观察、分析和对物理量的学习，加深对物理学原理的理解，进一步巩固和提高基本的物理学知识和物理学理论”的贡献。
在对知识点的讲授中，将桌面上小球碰撞的直观模型与微观领域“光子”与微观粒子的碰撞作类比，化繁为简，化抽象为形象，达到对抽象问题的形象理解，是对课程能力目标中“通过建立和应用物理学理想模型，培养在解决实际问题时能根据实际需求去次抓主，化繁为简的科学处理问题的能力”的贡献。
在知识点的讲授中，通过应用动量守恒，能量守恒等经典物理学知识，以数学为工具，推导得出“康普顿散射公式”，体现出数学在解决物理问题中的应用，是对课程能力目标中“通过高等数学在解决物理问题中的应用，培养学生运用物理学理论和数学工具，计算、分析和研究物理学一般问题的能力”的贡献。
在知识点的讲授中，首先是对“康普顿散射”实验装置的介绍，然后是对实验现象的介绍，接着是应用启发式教学，引导学生应用理论知识解释实验现象，这些都是对课程能力目标中“通过教学中丰富的物理学现象，激发学生学习和研究物理问题的兴趣，培养对事物的洞察和研究能力”的贡献。
2. 对课程情感与价值观的贡献
康普顿效应有力支持了“光的波粒二象性”理论，“光的波粒二象性”是人们在对光的“波动性”和“粒子性”之争中所形成的一个新理论，是辩证认识光的本性的结果，但从长远来看，“光的波粒二象性”也是现阶段的相对真理，人们对光的本性的认识势必将深入下去，这些内容本身就是对课程情感价值目标中“用波粒二象性等课程中普遍存在的辩证唯物主义案例，培养辩证唯物主义世界观”的贡献。
我国近代物理学的奠基人吴有训先生对康普顿效应做出了卓越贡献，通过介绍吴有训先生的成就和先生谦虚谨慎、爱国敬业等事迹，培养学生实事求是，谦虚谨慎和爱国敬业等社会主义核心价值观，是对课程情感价值目标中“通过对物理学家的科研经历以及物理学史，培养学生严谨治学、实事求是和刻苦钻研的科学态度和工作作风，点燃学生的求知、创新和探索热情，帮助学生确立科学的世界观”的贡献。
（四）教学过程与方法
知识点“康普顿效应”的“混合”教学过程由线上学习、线上首轮测试、课堂教学、参与讨论+线上二轮测试和章总结测试组成。
从时空序列来看，“五轮混合激励”分课前、课中和课后三大环节，其中课前、课后在教室外完成，课中在教室内完成，每一个环节都设置了相应的教学目标。
从课程运行效果来看，每一轮激励都是对艾宾浩斯遗忘曲线走势的一次改变，有效提升了学生对知识的掌握程度。
四. 康普顿效应教学反馈
（一）学生线上学习知识点的具体情况反馈
通过访问课程后台数据，学生对知识单元的“任务点”完成情况一目了然，在“讲授视频”和“知识点过关测试”后各有一个“胶囊条”，通过这里面的百分数了解到班级学生对任务点的完成率，可以通过进一步的操作，知道哪些同学没有还没有完成任务点，进而精准发布“督学”通知。
（二）学生对知识点的“个性化”学习特征反馈
课程平台会把每一个学生的学习数据记录下来，比如这里的“观看时长”，就是对“个性化”学习的直观体现。分析“康普顿效应”的线上学习数据可以发现，班级学生用时最长的86.3分钟，用时最短的13分钟。我们对学习时长做分段统计，得到各区段学生的分布情况，我们可以清晰地看到，学生对知识点的理解存在明显的“个性化”需求，而“混合”教学满足了这种需求。
（三）学生在视频学习中表现出来的问题反馈
浏览“学生观看视频的具体情况”可以看到，在不同位置，学生的观看次数不同，观看次数越多说明学生理解起来越困难，我们随机选择几名学生的“视频观看情况”，如果大家都在相同的位置出现了多次观看，那这里就是“康普顿效应”的教学“难点”。
（四）学生在线上测试中存在的问题反馈
打开“康普顿效应”的过关测试就可以看到，这一知识点共有12道测试题目，各道题目的正确率一目了然。我们将正确率低于80%的题目在课堂教学中集中讲授。
五. 教学特色与创新
正是因为我们对“大数据”等信息化手段的创新应用，在课程建设中所秉持的“校本”理念，在教学实施中所创造的“五轮”模式，让我们的“混合”教学形成了鲜明的特色：
（一）提出并践行教学视频制作的“平民化”理念
首先，我们认为，要普及信息化教学，一线教师要具备基本的视频采编技能，为此，我们自拍、自剪教学视频，零成本完成了课程教学视频的制作，而且视频将主讲教师出镜、PPT录屏和模拟“板书”相结合，特别适合“混合”教学。
（二）建成了以“知识点”为单元的“立体化”线上课程
其次，我们的线上课程建设，以“知识点”为单元，每个单元都由教案、讲稿、课件、讲授视频、过关测试和问题讨论组成，形成了“立体化”教学资源库，全方位满足学生获取知识的途径。
（三）形成了打通线上线下的“五轮混合激励”教学法
“五轮混合激励”教学法，让学生做到了对每个知识点都进行一轮学习和四轮复习，这是最符合“学习曲线”的一种教学模式。
作者简介：裴世鑫，甘肃靖远人，理学博士，教授，2005年入职南京信息工程大学，首批国家级“一流本科”课程《光电信息技术实验》负责人，首批江苏省“一流本科”课程《大学物理》负责人，江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人培养对象，超星教师发展研究院荣誉专家，校教学突出贡献奖和校首届“教学名师”奖获得者。先后在省微课教学比赛、微课程教学比赛、省基础物理讲课竞赛和省移动教学大赛中获得一等奖；先后五次被学校授予“教学十佳教师”荣誉称号，七次获得校教学优秀奖。主持教育部大学物理教学指导委员会教改项目、江苏省自然科学基金项目和江苏省教学改革项目等各级各类研究项目20余项，出版教材2部。
随风潜入夜 润物细无声
——裴世鑫教授为我校大学体育部做课程思政专题报告