大學物理教學中的思政與共振*

譚 捷

(南華大學數(shù)理學院 湖南 衡陽 421001)

1 引言

思政教育，全稱為思想政治教育.自2004年黨中央、國務院發(fā)布《關(guān)于進一步加強和改進大學生思想政治教育的意見》 以來，國內(nèi)關(guān)于大學生思政教育的研究愈發(fā)深入.習近平總書記在全國高校思政工作會議上強調(diào)，要把思政教育貫穿整個人才培養(yǎng)體系，全面推進高校課程思政建設，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量[1].自此，課程思政在全國高校如火如荼地推廣開來.要做好高校的課程思政工作，就要將思政元素悄無聲息地融入課程建設全過程，真正做到“隨風潛入夜”；將知識教學和課程思政有機地結(jié)合，力爭實現(xiàn)“潤物細無聲”.然而，大學課程多種多樣，種類繁多，哲學、經(jīng)濟學、法學、教育學、文學、歷史學、理學、工學、農(nóng)學、醫(yī)學、管理學、藝術(shù)學這12個學科門類各不相同，課程思政的方式也就不盡相同.即使屬于同一個學科門類，比如理科，它也是自然科學、應用科學以及數(shù)理邏輯的統(tǒng)稱，往下又可細分為數(shù)學、物理學、化學、生物學、地理學、計算機軟件應用、技術(shù)與設計實踐等.即使均屬于物理學范疇的課程，也會發(fā)現(xiàn)眾多物理課程既有千變?nèi)f化的公式，又有需要硬性背誦的常量；既有宏觀的物理學定律，又有微觀的不確定原理；既有抽象的物理模型，又有具體的受力分析.即使具體到某一門課程，里面不同的章節(jié)也會具有不同的特點.總而言之，課程思政本身即是一門龐大而又系統(tǒng)的課程.

本文作者目前在高校擔任大學物理講師，深知大學物理課程的重要性.大學物理課程是全國乃至全世界各大高校理工科類專業(yè)的公共基礎課，在大學的人才培養(yǎng)中具有無可替代的作用.大學物理涵蓋自然界物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互作用及其運動的基本規(guī)律，該課程有著科學性強、覆蓋面大、包容性廣等特點，是開展課程思政的良好載體和平臺[2～4].故，本文將通過大學物理課程中一個具體的章節(jié)——受迫振動和共振，來探索在大學物理教學過程中如何具體實施課程思政.

2 知識講解與課程思政

2.1 知識講解

讓學生們觀看塔科馬大橋倒塌的視頻，通過情景介紹讓他們思考塔科馬大橋倒塌的原因，從而引入問題，并得到受迫振動的定義：振動系統(tǒng)在周期性外力的作用下發(fā)生的振動.將塔科馬大橋在風荷載作用下的振動問題簡化為單自由系統(tǒng)的振動問題，并進行受力分析，利用牛頓第二定律得到受迫振動的動力學方程

(1)

令

并解上述方程得

x=A0e-β tcos(ωt+φ0)+Acos(pt+φ)

(2)

第一項為阻尼作用下的通解，隨著時間的推移，很快就會衰減為零.從而可以得到受迫振動穩(wěn)態(tài)的解為

x=Acos(pt+φ)

可見受迫振動系統(tǒng)達到穩(wěn)定時，應做與驅(qū)動力頻率相同的諧振動.進而可以得到受迫振動的振幅為

(3)

指出受迫振動振幅達極大值，這種現(xiàn)象叫做共振.根據(jù)共振的條件

得共振頻率

2.2 課程思政引入一

共振是生活中一種常見的現(xiàn)象，廣泛應用于生產(chǎn)生活和科技活動中.

以計算火車車廂的上下振動與接軌處沖擊力之間的共振條件為例：火車在鐵軌上行駛，每經(jīng)過鐵軌接軌處即受到一次沖擊力作用，使裝在彈簧上面的車廂上下振動.設每段鐵軌長12.5 m，彈簧平均負重5.5 t，而彈簧每受到1.0 t力將壓縮16 mm.試問，火車速度多大時，振動特別強烈？火車司機應當采取怎樣的措施避免這種現(xiàn)象？

根據(jù)例題結(jié)果可知，司機在火車行駛過程中，應盡量遠離滿足共振條件的速度，也就是通過改變驅(qū)動的頻率來避免有害共振.接著提問學生，大家出行乘坐我國自主研發(fā)的“復興號”高鐵，是否還有持續(xù)振動、顛簸的感覺？結(jié)合大家的實際感受，一方面，來分析高鐵是如何消除這種不舒適的振動；另一方面，向?qū)W生們闡述，截至2019年，我國開通運營的高鐵鐵路里程已經(jīng)達到35 000 km，里程數(shù)位居全球第一，我國具有世界上規(guī)模最大的高鐵網(wǎng)絡，聯(lián)通覆蓋了中國大陸除西藏外的所有省、市、區(qū)[5].中國高鐵的建設規(guī)模與速度、技術(shù)安全和管理已經(jīng)走在世界高鐵技術(shù)的前列，體現(xiàn)了新中國無與倫比的制度優(yōu)勢和創(chuàng)造偉力.我國高鐵采用的是無縫接軌技術(shù)，從根本上消除了這個引起振動的周期性驅(qū)動力，才能成就站立的硬幣在中國高鐵上長達8 min不倒的奇跡.

2.3 課程思政引入二

通過共振的危害和利用的具體事例，來培養(yǎng)學生辯證的科學素養(yǎng)，以及如何通過共振產(chǎn)生的機理來分析共振現(xiàn)象，從而根據(jù)實際需要給出有效的防止或者利用共振的舉措.

2.4 課程思政引入三

最后，將機械振動升華為思想的共鳴.讓學生意識到，在生活中，不僅看得見摸得著的具體的機械振動可以產(chǎn)生共振，抽象的事物也能產(chǎn)生共振.比如，人的思想就會產(chǎn)生共振，這也就是平常人們所說的“共鳴”.武漢發(fā)生新冠疫情時，在我們黨的紐帶和領(lǐng)導作用下，人們眾志成城抗擊病毒的統(tǒng)一想法即是一種典型的思想共鳴.在黨中央的統(tǒng)一組織和指導下，大家根據(jù)自己的職業(yè)和能力，從不同的方向為抗擊疫情出力:普通民眾自覺居家，不聚會；各地醫(yī)務人員積極申請調(diào)往疫情區(qū)域服務；各地方基層工作人員為居家人員提供生活基本保障服務；各行各業(yè)各單位也義無反顧地加入這場戰(zhàn)役中，積極響應政府的號令，同心協(xié)力，出錢出力，勇于擔當，全國各地為抗擊疫情捐款捐物，用各種方式一起加入到抗擊疫情的行動中來.以此宣揚我國社會主義制度的優(yōu)越性，是快速有效控制疫情的根本所在.

3 總結(jié)

大學物理是理工科的公共基礎課，將課程思政這把“鹽”悄無聲息地融化到大學物理這碗“湯”里，不僅會提升學生對大學物理知識的接受度，還會促進學生對思政元素的吸收度.本文以受迫振動和共振的知識點為例，對大學物理中的課程思政進行具體的案例研究.通過例題計算火車共振的速度，思考顛簸的火車發(fā)展到如今舒適的高鐵是如何避免和消除這種不適振動的，從而引出我國自主研發(fā)的“復興號”高鐵具有高速、高舒適的體驗，以點燃學生們的民族自豪感.同時為了讓學生更好地理解共振，分析生活中共振帶來的危害和應用，從而培養(yǎng)學生辯證看待事物的思維.最后將機械的共振拓展到思想的共振，以武漢抗擊疫情時黨的紐帶和領(lǐng)導作用激發(fā)大家思想發(fā)生共振，最終以抗疫勝利為例，宣揚我國的制度自信.