課程思政融入“大學(xué)物理”課程探索與實踐

杜明潤 李澤朋

[摘 要] 目前，課程思政建設(shè)已經(jīng)在全國所有高校、所有學(xué)科專業(yè)全面推進。如何才能切實有效地將“課程思政”落實到教學(xué)過程之中，已成為每一名高校教師必須思考的重要課題。以“大學(xué)物理”課程中“動能定理”的教學(xué)為例，采用PBL教學(xué)法和思維導(dǎo)圖教學(xué)法，將科學(xué)精神、愛國主義教育、人生哲理、辯證唯物主義世界觀等思政元素融入“大學(xué)物理”課程教學(xué)之中，對課程思政教學(xué)的設(shè)計進行了初步的探索與實踐，為“大學(xué)物理”課程更好地開展思政教育提供參考。

[關(guān)鍵詞] 課程思政;大學(xué)物理;動能定理;問題導(dǎo)向?qū)W習(xí);思維導(dǎo)圖

一、引言

課程思政是以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，以習(xí)近平總書記關(guān)于教育工作的重要論述為根本遵循，把“立德樹人”作為教育根本任務(wù)的一種綜合教育理念[1]。2020年5月28日，教育部向全國高校印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政指導(dǎo)綱要》（以下簡稱《綱要》），提出課程思政建設(shè)要在所有高校、所有學(xué)科專業(yè)全面推進。《綱要》中要求高校和教師要將課程思政建設(shè)內(nèi)容有機融入課程教學(xué)，并努力拓展課程思政建設(shè)的方法和途徑[2]。

“大學(xué)物理”課程作為高校理工科各專業(yè)一門重要的必修基礎(chǔ)課，其主要任務(wù)在于為學(xué)生系統(tǒng)地打好物理基礎(chǔ)，使學(xué)生初步學(xué)習(xí)科學(xué)的思維和研究問題的方法，并樹立辯證唯物主義的世界觀，在開拓思維、激發(fā)探索和創(chuàng)新精神、增強適應(yīng)能力、提高和培養(yǎng)人才的科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)精神等方面，都起著重要的作用，是高校人才培養(yǎng)體系的重要組成部分[3]。因此，探索將課程思政切實有效地融入“大學(xué)物理”課程的方法和途徑，提升課程育德教育的品質(zhì)和水平，進而推進高校課程思政建設(shè)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，是新時期每一名高校物理教師必須思考和實踐的課題。筆者以“動能定理”教學(xué)為例，對“大學(xué)物理”課程思政教學(xué)的設(shè)計進行了初步的探索與實踐，嘗試為“大學(xué)物理”課程開展思政教育提供參考。

二、“大學(xué)物理”思政采用的教學(xué)方法

（一）PBL教學(xué)法

PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)模式又稱為問題式學(xué)習(xí)，通過預(yù)設(shè)蘊含教學(xué)內(nèi)容的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生們以小組為單位進行合作、討論，共同解決問題，進而達到學(xué)習(xí)知識的目的[3，4]。相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式，PBL教學(xué)模式能夠更加有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)團隊合作意識，鍛煉科學(xué)思維和研究解決問題的能力。此外，該方法能夠有效改善傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師主導(dǎo)、學(xué)生被動學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)興趣不足等弊端[3]。在大學(xué)物理課程講授過程中，運用PBL教學(xué)法結(jié)合當前國家在科學(xué)技術(shù)方面所取得的最新成果預(yù)設(shè)問題情境，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，也能夠激發(fā)學(xué)生的愛國情感，進行愛國主義教育。同時，學(xué)生們也能夠體會到我國科學(xué)工作者們自力更生、艱苦奮斗、認真嚴謹、無私奉獻的精神，啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)他們的優(yōu)秀品質(zhì)，繼承和發(fā)揚他們的光榮傳統(tǒng)，為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而努力奮斗。

（二）思維導(dǎo)圖教學(xué)法

思維導(dǎo)圖是由英國教育學(xué)家東尼博贊于20世紀60年代發(fā)明的一種實用型思維工具，是一種利用圖表將發(fā)散性思維形象化的方法，將核心主題不斷發(fā)散，輔助人們將問題形成科學(xué)有效的思維[5]。近年來，思維導(dǎo)圖作為一種有效的輔助教學(xué)工具已經(jīng)被國內(nèi)外教育工作者們運用于實踐教學(xué)之中[5，6]。基于思維導(dǎo)圖的教學(xué)，能夠使學(xué)生以教學(xué)內(nèi)容為中心主題發(fā)散思維，聯(lián)系相關(guān)知識點并進行適當?shù)穆?lián)想，進而實現(xiàn)知識的遷移、延伸和拓展，將記憶、學(xué)習(xí)、思考、運用相結(jié)合，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生深刻理解并系統(tǒng)掌握課程內(nèi)容，提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果。另一方面，思維導(dǎo)圖可以輔助教師理順教學(xué)思路，理清知識點之間的聯(lián)系，加強對課程內(nèi)容的全局掌控，進而使授課過程中心突出、層次分明、易于理解、可操作強，提升教師課堂教學(xué)效果[5，6]。在“大學(xué)物理”課程教學(xué)實踐中，引入思維導(dǎo)圖帶領(lǐng)學(xué)生通過發(fā)散思維，建立新老知識點間的關(guān)聯(lián)，能夠加強并鞏固課堂教學(xué)成果。同時，從所學(xué)知識點出發(fā)，進一步發(fā)散思維，關(guān)聯(lián)一些思政元素，例如基本的哲學(xué)理論、人生哲理等，引導(dǎo)學(xué)生進行思考和討論，在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想、科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)精神的同時，促進學(xué)生形成良好的世界觀、人生觀和價值觀。

三、“大學(xué)物理”課程思政教學(xué)實踐

（一）課程引入

播放“天問一號”探測器發(fā)射升空視頻及項目研發(fā)人員采訪視頻。通過視頻播放集中學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生快速進入課堂學(xué)習(xí)狀態(tài)。基于視頻內(nèi)容，創(chuàng)建蘊含課程內(nèi)容的問題情境，教師引導(dǎo)學(xué)生通過自主思考、互相討論在解決問題的過程中復(fù)習(xí)課程前置知識點，提出與新課相關(guān)的疑問，產(chǎn)生學(xué)習(xí)熱情，進而引入課程內(nèi)容。

問題情境：“天問一號”探測器在被長征五號遙四運載火箭成功送入預(yù)定軌道后，將在地火轉(zhuǎn)移軌道飛行約7個月到達火星附近，屆時通過“剎車”完成火星捕獲，進入環(huán)火軌道，并擇機開展著陸、巡視等任務(wù)，進行火星科學(xué)探測。在著陸任務(wù)中，探測器將通過氣動減速、降落傘減速、動力減速和著陸緩沖等四個階段完成減速著陸[7，8]。請學(xué)生們思考并分組討論，“天問一號”火星探測器在火箭加速上升階段以及降落傘減速階段所受合力做功對探測器動能的影響？

師生互動：通過總結(jié)視頻和問題情境內(nèi)容，對學(xué)生進行愛國教育，同時引導(dǎo)學(xué)生體會并學(xué)習(xí)研發(fā)人員展現(xiàn)出的使命感、社會責(zé)任感和科學(xué)精神;引導(dǎo)學(xué)生回顧“功”和“動能”等知識點，使學(xué)生在對問題的分析及討論過程中發(fā)現(xiàn)外力做功會使物體動能發(fā)生改變，從而啟發(fā)學(xué)生對“功”和“動能”改變之間的關(guān)系產(chǎn)生疑問和思考，進而引入“動能定理”課程內(nèi)容。

（二）課程知識點講授

1.質(zhì)點動能定理。在任意一個慣性系中，質(zhì)點所受合力F對質(zhì)點所做元功為：

由質(zhì)點動能定理可知，每一個質(zhì)點的動能增量等于該質(zhì)點所受合力做的功。將質(zhì)點系中各質(zhì)點所受的力分為內(nèi)力和外力兩類，其中內(nèi)力指各質(zhì)點間的相互作用力，外力指質(zhì)點系外物體對各質(zhì)點所施加的作用力。將所有內(nèi)力做功的代數(shù)和記為A內(nèi)，所有外力做功的代數(shù)和記為A外，則A內(nèi)與A外的代數(shù)和即為質(zhì)點系動能的增量，這就是質(zhì)點系動能定理，其數(shù)學(xué)表達式為：

由上述內(nèi)容可以給出對動能定理物理意義的理解：動能定理是能量守恒定律的一種具體表現(xiàn)形式，闡明了做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的量度，建立起過程量（功）和狀態(tài)量（動能）之間的聯(lián)系。

（三）課程小結(jié)

教師運用思維導(dǎo)圖（見圖1）以動能定理為核心主題引導(dǎo)學(xué)生進行發(fā)散思維，對課程內(nèi)容進行總結(jié)，啟發(fā)并引導(dǎo)學(xué)生在思維導(dǎo)圖中所列物理知識點的基礎(chǔ)之上繼續(xù)發(fā)散思維、適當聯(lián)想，關(guān)聯(lián)人生哲理、辯證唯物主義世界觀和方法論等思政教育內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的世界觀、人生觀和價值觀。

四、“大學(xué)物理”課程思政總結(jié)

（一）課程引入階段

通過視頻和問題情境的內(nèi)容使學(xué)生了解我國首個火星探測器“天問一號”的名稱來由、研發(fā)過程、運行歷程、研究任務(wù)以及重要意義等內(nèi)容。“天問一號”火星探測任務(wù)是中國繼“嫦娥系列”月球探測任務(wù)后的又一大航天探測工程。其名稱中的“天問”源自屈原的長詩《天問》，表達了中華民族對真理追求的堅韌與執(zhí)著，體現(xiàn)了對自然和宇宙空間探索的文化傳承，寓意探求科學(xué)真理征途漫漫，追求科技創(chuàng)新永無止境。同時，對研發(fā)人員的采訪內(nèi)容展現(xiàn)出了新一代航天人的使命感、社會責(zé)任感以及自力更生、嚴肅認真、艱苦奮斗、無私奉獻的科學(xué)精神。通過這些內(nèi)容，使學(xué)生了解目前中國在航空航天技術(shù)領(lǐng)域所取得的成就，激發(fā)學(xué)生的愛國主義情懷、國家自豪感和獻身科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的熱情，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、科學(xué)素養(yǎng)和愛國奉獻的道德情操[7，8]。

（二）課程小結(jié)階段

如思維導(dǎo)圖（見圖1）所示，教師引導(dǎo)學(xué)生以動能定理為核心主題發(fā)散思維、適當聯(lián)想，可以啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)這一定理及相關(guān)物理知識點蘊含的豐富人文社科知識和人生哲理，可以有如下歸納。

1.量的積累引起質(zhì)變。質(zhì)點動能定理說明了力在空間上的積累（功）會引起質(zhì)點狀態(tài)（動能）的變化，這是量的積累引起質(zhì)變的一種表現(xiàn)形式。量變質(zhì)變規(guī)律是唯物辯證法的基本規(guī)律之一，其揭示出量的積累是任何事物發(fā)展的必要準備，沒有一定程度量的積累，就不能引起事物性質(zhì)的變化，就不能推動事物的發(fā)展[9]。我國古人也對這一規(guī)律有著很多精辟的表述，例如《荀子·勸學(xué)》中的“故不積跬步，無以至千里，不積小流，無以成江海”。在做事情時，要做好準備工作，腳踏實地、循序漸進，認真做好每個細節(jié)，才能達到目標并取得最好的成果。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)“大學(xué)物理”課程時，要注重在課下完成課程預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)以及作業(yè)習(xí)題，同時要注意總結(jié)發(fā)現(xiàn)問題并及時處理問題，通過這些平時的積累并結(jié)合課上的認真聽講，才能夠有效提高物理知識水平，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。

2.具體問題具體分析。功是過程量，對于某一運動過程，力對質(zhì)點做功的值與質(zhì)點所行經(jīng)的路徑有關(guān)。因此，在運用動能定理研究質(zhì)點經(jīng)歷某一運動過程后動能增量的問題時，我們要對質(zhì)點具體的運動路徑進行具體分析，才能給出正確的答案。此外，物理定律是有適用范圍的，我們應(yīng)該根據(jù)不同研究對象具體的性質(zhì)特征，合理采用適用的物理定律，這樣才能順利地解決問題。比如，牛頓定律能夠很好地解決宏觀低速物體的動力學(xué)問題，但是卻不能用來研究微觀高速物體的問題。這些事例體現(xiàn)了具體問題具體分析原則在物理學(xué)中的應(yīng)用。具體問題具體分析是辯證方法論的基本原則之一，是辯證唯物主義的一條基本要求和重要原理，是馬克思主義的一個重要原則和活的靈魂，是人們正確認識事物的基礎(chǔ)，是人們正確解決矛盾的關(guān)鍵。具體問題具體分析要求我們在處理事情時要根據(jù)事情不同的情況采取不同的措施，不能一概而論[ 10 ]。在“大學(xué)物理”的學(xué)習(xí)以及科學(xué)研究過程中，我們要堅持具體問題具體分析的原則，這樣才能保證我們能夠正確運用所學(xué)物理知識解決科學(xué)問題。

3.團結(jié)就是力量。由質(zhì)點系動能定理并結(jié)合當前全國人民共同抗擊新冠肺炎疫情的時事背景，可以聯(lián)想到團結(jié)就是力量這一道理。國家可以看作是質(zhì)點系，而國家中的每位公民則可以看作是質(zhì)點。2020年初的新冠肺炎疫情嚴重影響了人們的生產(chǎn)生活，影響了國家的正常發(fā)展。面對疫情，全國人民眾志成城、團結(jié)一致，以各自方式相互協(xié)作、共克時艱，就是每個質(zhì)點在對國家這一大質(zhì)點系做“正功”，所匯集成的強大“正能量”克服了疫情所產(chǎn)生的影響，使疫情得以有效控制、使復(fù)工復(fù)產(chǎn)在短時間內(nèi)實現(xiàn)，為國家的持續(xù)健康發(fā)展注入強勁的“動能”。由此可見，團結(jié)就是力量，團結(jié)能夠從人民群眾凝聚出強大的力量，克服國家發(fā)展所遇到的任何阻礙和困難，進而實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的目標。

五、結(jié)束語

本文以動能定理為例，對如何在“大學(xué)物理”課程教學(xué)中引入課程思政進行了探索與實踐。在立足課程本身所要講授的物理知識基礎(chǔ)上，筆者嘗試運用PBL教學(xué)法和思維導(dǎo)圖教學(xué)法，將愛國主義教育、科學(xué)精神、辯證唯物主義世界觀和方法論等思政元素有機地融入教學(xué)過程之中，以發(fā)揮大學(xué)物理教師在思想政治教育中的作用。總而言之，大學(xué)物理課程思政建設(shè)是一項長期且艱巨的工作，如何更好地將課程思政落實到大學(xué)物理課堂教學(xué)之中，以保證“立德樹人”的教育目標得以實現(xiàn)，還需要每一名物理教師在今后教學(xué)實踐中不斷地鉆研與探索。

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