1. 引言
高等教育发展史表明，全面提高人才培养质量是高等学校的核心和根本任务。2022年2月23日新印发的《教育部高等教育司2022年工作要点的通知》(下文简称《通知》)中指出，新时代高等教育育人质量工程需要持续深化高校课程思政建设；高校教师将思想政治教育与专业课教育有机融合、优化课程设置、健全课程思政教学体系、提升课程思政建设能力，使各类基础课程与思政课相向而行，形成协同效应，构建全员全程全方位育人大格局 [1] 。大学物理是高校理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课，它是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用和转化规律的学科，研究对象具有极大的普遍性。随着人类社会的进步，这门专业课程不断发展创新，逐渐形成一个宽广而丰富的知识体系。这个知识体系改变了我们的生产生活方式。逐步影响着我们的思想、感受和理念。相对于其它专业课程，在高等学校全面育人和思政教育方面，大学物理更具有自己独特的优势 [2] [3] 。
2. 新时代精神谱系与大学物理课程思政切合
2.1. 新时代精神谱系是开展思政课的优质资源
新时代中国精神是中国特色社会主义进入新时代展示出来的精神，它既是民族精神的继承和创新，也是时代精神的培育和发扬 [4] 。它将以爱国主义为核心的民族精神和以创新变革为核心的时代精神进行融合；它反映了中国人民的思想特性和精神特质；它是在建设中国特色社会主义事业中孕育的伟大精神 [5] 。进入新时代以来，中国的发展站到了新的历史起点上，中国特色社会主义事业也迈入了新阶段。伟大事业需要伟大精神，同时也培育伟大精神。新时代精神谱系有大庆精神、“两弹一星”精神、北大荒精神、创业精神、抗击“非典”精神、抗洪精神、抗震救灾精神、北京奥运精神、航天精神、科学家精神、大庆精神、北斗精神、工匠精神、海尔精神等等。
新时代精神谱系与中国共产党精神谱系一脉相承。将新时代精神谱系融入高校思想政治理论课教学之中，能够提升青年学生的“四个自信”，激发青年学生的责任与担当意识，让他们自觉地将“个人梦”“青春梦”与“中国梦”统一起来，以高度责任感与奋斗奉献的强大意志力投身于中国特色社会主义现代化强国建设 [6] 。引导广大青年学生继承优良传统、赓续红色血脉，要把党领导人民在革命、建设和改革实践中不断熔铸锻造形成的中国共产党精神谱系有机融入思政课教学 [7] 。因此，将新时代精神谱系融入大学物理思政教学，能够鼓舞大学生弘扬光荣传统，激励他们实现自己的人生价值，为中华民族伟大复兴的中国梦而不懈奋斗，为实现中华民族伟大复兴凝聚起奋勇前进的强大精神力量。
2.2. 项目式教学助力大学物理课程思政
通常情况下，大学物理教学采用填鸭式的教学方法，通过课堂讲授、课后答疑、学生自习和期末考试等方式进行。这种教学方法过重依赖教师讲授知识，主要用来实现传授大学物理知识的课程目标，严阻碍学生独立学习能力的发展，没有完全实现教育的价值目标。
关于项目式教学的研究和应用，国外教学领域已经开展多年，国内对该教学方法也进行了推广使用，众多学者对其教学效果开展了大量研究 [8] [9] 。项目式教学最突出的特点是“以项目命题为主线、教师为引导、学生为主体”。通过师生共同完成项目，实现共同进步。项目式教学注重理论与实践结合，培养学生智力和独立解决实际问题的能力。随着新时代教育的进步，现代教学要求能力目标和价值目标同时实现。而项目式教学能够很好地完成培养学生的能力目标。近几年，国内高校教师对大学物理课程思政进行了大量改革研究探索，取得了一定研究成果。但是，目前大学物理的课程思政主要通过讲述物理学历史故事及运用物理学知识的案例，实现物理知识与思政要素融合，达到思政目标。关于项目式教学与专业课程思政结合的报道还很少见 [10] [11] ，项目式教学与大学物理课程思政结合的研究几乎没有。
2.3. 将新时代精神谱系融入大学物理思政教学项目
新时代要有新气象和新作为。在建设中国特色社会主义事业中培育和弘扬新时代中国精神不仅恰逢其时，也正当其事。中国高校有着传承新时代精神谱系，赓续新时代精神血脉的责任和义务。本研究从本校所处地域、社情、学生学情和《通知》精神出发，以新时代精神谱系中优秀事迹为案例。充分挖掘优秀事迹中蕴涵的物理原理，形成教学项目。采用“2 + 1 + 1”教学育人模式，如图1所示。教师宣讲包含新时代精神谱系的优秀事迹，引导学生自主讨论其中包含的具体物理原理，形成讨论课。学生被分成若干小组，进行项目教学。每个项目均包含一个较明确的项目实现目标。讨论课和项目教学二者混合进行，形成“2 + 1 + 1”教学育人模式中的“2”。最后，教师对课程的框架体系进行整体梳理，把课程思政融入知识体系总结提升，上升到弘扬新时代精神谱系层面。形成“2 + 1 + 1”模式中的第一个“1”。课后，通过人机协同评估体系分析课程的目标达成度，考察大学物理思政课程的改革成效，形成“2 + 1 + 1”模式中的第二个“1”。
Figure 1. The “2 + 1 + 1” education model
图1. “2 + 1 + 1”教育模式
3. 建立思政课程教学模式
3.1. 设计课程思政要素
大学物理思政教学重在提高大学生科学精神和认知能力。本研究一是把新时代精神谱系与“科学精神和认知能力”相融合，深挖新时代精神谱系优秀事迹中的“科技应用”，把科学知识和科学技术融入到教学项目中去；二是通过宣讲蕴涵新时代精神谱系的优秀事迹，培养学生的认知能力。实现传承中华优秀传统文化，积极引导学生树立正确的人生观、世界观、价值观，为党和国家培养德智体美劳和谐发展的人才，为新时代中国特色社会主义事业培养合格的建设者和可靠的接班人。
本研究教学内容涵盖大学物理的经典力学、刚体力学、流体力学、电磁学、振动与波和光学等章节。表1提炼出了大学物理课程思政的部分要素框架。通过宣讲蕴涵新时代精神谱系的优秀事迹，挖掘相对应的大学物理知识，形成以北京奥运精神、航天精神、抗洪精神、抗震救灾精神、大庆精神、北斗精神、两弹一星精神、工匠精神、海尔精神和科学家精神等为主的思政要素。
Table 1. University physics ideological and political curriculum some elements framework
表1. 大学物理思政课程部分要素框架
3.2. 讨论课和项目课相融合
在讨论课中，教师通过宣讲蕴涵中国精神谱系的优秀事迹，提出问题，引导学生讨论优秀事迹包含的物理知识。讨论课以学生自主讨论为主导，教师在整个讨论过程中起引导作用。针对教师提出的问题，学生课下查阅、收集、整理相关期刊和书籍等，形成解决问题的方案。教师整体把控讨论课的节奏，防止学生偏离主题。然后，教师收集各小组答案，进行总结分析。针对学生的答案，提出更深层次的问题，引导学生扩宽思路，进行深层次的思考。引导各小组之间互相评价各自的观点。针对问题的类型，可采用开放式、答案不唯一、不设定标准答案。给学生留下充足的想象空间，让学生根据自己的想法提出答案。引导学生的思考不要停留在问题表面，要更加注重细节。培养学生解决实际问题的能力。
项目教学实施过程中，每个项目都有一个明确的教学目标。每个教学目标包含思政目标和知识目标两部分。教学中，以教学目标为主线，将学生分为小组，教师下达项目命题。各小组自主收集分析资料，并按照要求完成项目，从而实现思政目标和教学目标。表2给出了本研究的部分项目命题和教学目标。本研究将讨论课教学与项目教学两种方式混合进行。以讨论课作为项目教学的先导，讨论课的讨论议题来自项目教学实施中可能遇到的相关问题。在讨论课中，小组内通过讨论得到实施方案，提升项目教学的完成度。充分引导学生在讨论课上进行深层次分析，并适当增加讨论课课时，给足学生理解项目命题的时间，充分分析项目教学实施过程中可能出现的各种问题。整个教学过程中，教师要及时给与学生适当帮助和引导，但是不能喧宾夺主。学生永远是项目教学的主角。教师通过宣讲优秀事迹和进行项目教学，实现教学目标。最后，教师对课程的框架体系进行梳理，把课程思政融入知识体系，并总结提升，上升到弘扬新时代精神谱系层面。
Table 2. Part of the project proposition and teaching objectives
表2. 部分项目命题和教学目标
3.3. 建立数字化教学模式
随着信息技术的迅速崛起，教育数字化成为一种划时代的系统性教育创新 [12] 。新时代背景下，数字化和高等教育深度融合。在新一代信息技术支撑下，数据成了新型的生产要素，它推动高等教育数字化转型。这将推动课程思政建设高质量发展。数字化大学物理教学指运用计算机辅助、多媒体、网络、沉浸式、体验式、AR技术等综合一体的教学模式。数字化教学不是既简单的将线下内容搬到线上，而是将大学物理教学同数字信息技术进行深度融合，将数字化技术应用到教学的各个方面。将数字化大学物理教学融入课程思政，打通数字化大学物理教学和课程思政的通道，可以形成线上线下结合的混合数字教学模式 [13] [14] 。
本研究针对项目式教学，依托互联网+，采用线上和线下混合数字教育模式，如图2所示。将AR数字技术与沉浸式学习融合，打造线上AR沉浸式学习方式，包括AR沉浸式新时代精神谱系优秀事迹宣讲，线上AR网络答疑指导、AR线上讨论课。数字AR技术能够通过设备增强线上大学物理学习的现实感，能让同学身临其境的感受新时代精神谱系的事迹宣讲。AR网络答疑和线上讨论课也会打破传统简单的线上课程，实现沉浸式教学，帮助同学们进入身临其境的互动式学习。线下课采用“项目下达、课堂小结、小论文考核”等形式。数字化线上学习有助于提高学生学习效率和自学能力，线下课程能增强师生间的沟通，将思政教育具体化和生动化。通过线上和线下混合数字教学，实现弘扬新时代精神谱系和立德树人的目标。
Figure 2. Mixed online and offline digital education
图2. 线上和线下混合数字教育
4. 构建人机协同评估体系
课程思政改革成效的一个重要指标是课程思政的目标达成度。评估目标达成度是一个难点。通常采用表格统计、测验、调查为主的评估方式。这种评估方式分析方式单一。数字化教学创新了高校课程思政评估方式。依据互联网+、大数据、AIoT、边缘计算支持的智能技术，本研究采用了基于过程和证据导向的新评估方式，构建了人机协同评估系统，如图3所示。
Figure 3. Man-machine collaborative evaluation system
图3. 人机协同评估系统
4.1. 教师评估体系
教师评估是对课程思政改革成效最常见的评估方法。这里采用课堂评价、同学互评、问卷调查、教师访谈、课后作业等教师评估手段，进行多领域、多主体、多维度的评价。通过观察、记录和分析学生的学情状况、互动表现、情感态度等情况。再结合学生大学物理学习成绩、能力素质等因素，综合评估学生对新时代精神谱系的认同、新时代道德品质的养成和大学物理知识的掌握程度。得到正确的教师评估结论。并为机器评估提供基础数据。
4.2. 机器数字化评估体系
教师评估具有一定的局限性，容易产生审美视觉疲劳，导致误判；容易受到外界干扰，不能保证评估效率和客观性。机器评估体系以数据为基础，客观公正，可以弥补这些缺点。机器具备视觉、听觉等感知能力，可以将非结构化的数据结构化。机器通过大数据收集、清洗、融合、挖掘，产生多模态数据，形成以指数分析、画像统计、图谱分析、统计图表等数据结果，为课程思政目标达成度评估提供数字化评价依据。
因此，本研究通过采集“外表行为数据、身体生理数据、新时代精神认知情感数据、线上线下场景数据”。采集的数据形成机器评估体系的大数据库。大数据库包含大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据。通过大数据挖掘，提取隐含在其中的信息，对本研究在弘扬新时代精神谱系、知识传授和能力培养方面的教育目标达成度进行数字化评估。机器数字化评估系统过程模型如图4所示。教师以此为依据，改进理论知识教学方法和完善思政教育内容。
Figure 4. Process model of machine digital evaluation system
图4. 机器数字化评估系统过程模型
4.3. 人机协同评估体系
教师评估和机器评估的优势结合得到人机协同评估体系。参考机器分析数据得到的评估报告，并综合教师评估结论，形成人机协同评估。最终得到人机协同评估的最优结果。这种目标达成度的评估方式融合了教师感性智慧和机器理性智能。根据评估结果，可以对教育方式进行干预和改进。最终完成对新时代精神谱系融入大学物理项目式数字教学的目标达成度评估。同时加深了同学们对新时代精神谱系的理解和认可。实现弘扬新时代精神谱系和立德树人的教学目标。
5. 结语与展望
新时代精神谱系是一股强大的精神动力。新时代精神谱系包含的奋斗历程和伟大成就能够鼓舞斗志、指引方向、启迪智慧和培育新人。本研究将新时代精神谱系与大学物理项目式教学相切合，采用“2 + 1 + 1”教学育人模式。进行多方位、一体化课程思政探索，将学习大学物理知识和弘扬新时代精神谱系等价值目标有机融入到相应知识模块。通过项目命题把知识目标、能力目标、思政目标融为一体。将AR技术和沉浸式学习相结合，形成数字化沉浸式学习模式，实现身临其境的互动式线上教学方式，提高了学生的学习效率和自学能力。进行了线上和线下混合教学研究，实现了线上和线下教学模式互补。建立了人机协同评估体系，实现对课程目标达成度的客观有效评估，帮助教师改进教育方式。将强大的新时代精神谱系融入到大学物理教学当中去，实现了弘扬新时代精神谱系，传承中华优秀传统文化，积极引导学生树立正确的国家观、民族观、历史观。将为社会培养德智体美劳全面发展的人才，为国家培养堪当民族复兴大任的时代新人。
基金项目
东北农业大学“课程思政”试点课程建设项目“大学物理实验II”。