思政目標指導下的力學課程設計

熊永建 連增菊 賈曼 顧曉

(寧波大學物理科學與技術學院 浙江 寧波 315211)

以信息化為主要特征的科技社會發展不斷給高等教育提出新的問題與挑戰，其中最迫切的是大學生的思想教育.多元化的思想輿論容易給大學生帶來負面影響，僅靠思政課程和政工教師的育人模式顯得力不從心.習近平總書記準確把握高等教育脈搏，適時提出全面推進高校課程思政建設的戰略布局.用好課堂教學主渠道，所有教師、所有課程都承擔好育人責任，守好一段渠、種好責任田，各類課程與思政課程同向同行，構建三全育人大格局[1].

物理學具有天然的育人功能和優勢.但在實踐中還普遍存在著不會做、不知怎么做的現象.課程思政是落實立德樹人根本任務，打造“金課”與一流課程的核心與關鍵.講故事、做類比不是課程思政的全部.南京大學李向東開發的“宇宙簡史”被譽為理科課程思政的標桿[2].這門課程是站在立德樹人根本任務的高度，圍繞“樹立正確的宇宙觀”的目標，構建創新性的課程體系.南開大學劉玉斌以“樹立正確科學觀”為目標, 按照思政要求為主線構建理論力學課程[3].這些成功的課程表明，高階課程思政要求緊緊圍繞立德樹人的核心，充分利用物理學各類課程的特點，以明確的思政目標為指導設計課程教學全過程.

專業課一般有成熟的課程體系，難以如“宇宙簡史”那樣全新再造，但仍可以在尊重課程自身建設規律的前提下,圍繞思政目標進行系統的課程設計[4].筆者所在力學教學團隊，探索并形成思政目標指導下的課程設計思想，提出“三步設計課程法：凝練育人目標、提煉育人元素、指導課程設計”.

本文介紹我們在力學課程中實施課程思政的總體思路和部分圍繞科學素養育人目標的案例.用案例“科學探究的過程”說明在思政指導下進行課程設計方法.思政提供方法論指導知識傳授，專業知識詮釋思政內涵，育人效果與教學質量協同提升.

1 課程思政的總體思路

1.1 課程概況與思政目標

力學是為我校物理類和科學教育(師范)專業學生開設的專業基礎課，3學分，一年級第一學期開課，本文以科學教育專業為例.筆者針對學業困難學生的調查發現，其中多數是在第一學期早早掉隊，主要原因如不喜歡專業、不適應大學學習等.為此擬定 “用一門課塑造一個大學生”的育人思想和總體思政目標.

(1)家國情懷：引導學生以人類靈魂工程師為己任，自覺踐行社會主義核心價值觀，培養深厚的家國情懷和強烈的社會責任感；

(2)科學素養：培養以強烈探究意識為核心的科學精神，掌握科學思維與實踐方法，具備科學融合能力；

(3)教師素養：增強學生對教師職業的認同感與忠誠度，立志成為卓越科學教師.

根據當代大學生自我意識強、抗挫能力差的特點，主要倡導對家人負責，對他人友善，對國家擔當的樸素的家國情懷，把情懷教育融入教學全過程，特別是教師的言傳身教.本文重點介紹科學素養與教師素養的目標實現.

思政教育需結合專業人才培養目標.科學教育主要面向浙江省培養初中科學課程教師.科學是把初中的物理、化學、生命、地理等整合成的一門自然科學課程[5]，目前主要在浙江、上海等地試行.這門課程以提高初中生科學素養為宗旨，通過對自然科學的整合，幫助學生以整體觀點理解自然科學的本質，培養科學精神，掌握科學方法.內容上，增設兩個獨立模塊，即“科學探究”“科學、技術、社會、環境”.力學作為第一門專業課，要承擔培養學生科學素養與教師職業素養的任務.

1.2 實現思政目標的途徑

專業課程以知識為載體，把思政教育自然融入知識傳授過程，實現如鹽在水、潤物無聲[1].

科學素養一般包括科學知識、方法與能力、科學思想與科學精神等方面.科學探究是科學的本質特征，也是提高科學素養最主要的途徑.力學課程對科學探究進行總體設計，幫助學生在大學課程的層面上深刻理解科學探究的意義，學習科學探究方法，培養科學探究意識，進一步理解科學精神的實質，培養科學情感、態度與價值觀.

專業課在培養師范生對教師職業的認同感與忠誠度方面具有不可替代的作用.在力學課程設計中注意把課程內容與初中科學進行關聯.通過課程銜接幫助學生在高階學習中理解初中科學課程，激發對未來職業的期待.大學生真正體驗到科學的魅力，將是他未來做一名卓越科學教師的驅動力.

1.3 課程設計方案

實踐中提出三步設計課程法.首先對照課程思政目標擬定若干思政主題，針對每個思政主題提煉出若干相互關聯的思政案例.表1列出力學課程中若干圍繞科學素養目標的思政主題、案例及在教材中呈現的知識單元.

表1 力學課程科學素養思政主題與案例設計

每個案例不限于一次課程，而是在課程整體范圍進行設計.總體目標是科學素養，重點是科學探究，圍繞科學探究的幾個關鍵點設計思政主題，包括科學問題發現、理想模型等.通過這幾個思政主題，把教材內容有機聯系起來，克服學生普遍存在的只重局部學習，而不善總體理解，只見樹木不見森林的學習習慣.

下面的案例說明用三步設計法設計一次課程.

2 教學案例——科學探究的過程

本案例為1節課，45min.設定科學探究的一般過程為思政目標，幫助學生了解科學探究基本過程，指導后續課程學習.選取哈雷彗星的發現作為基本案例.課程內容安排在質點運動學，課程的重點和難點是質點運動學兩類問題，即由坐標得到速度與加速度，和由加速度得到速度與坐標.限于篇幅，以下主要說明與思政有關的內容.

2.1 教學目標

課程思政目標細分為4個方面：

(1)理解科學探究的一般過程，并應用于學習；

(2)體驗科學之美，加深對科學本質的認識；

(3)了解中國古代天文學貢獻，增強文化自信；

(4)理解科學家及科學研究的民族性，增強國家情懷.

課程內容選擇漆安慎等編著《力學》“§2.4 質點直線運動——從加速度到速度和坐標”[6].

知識目標：掌握坐標、速度、加速度3個物理量的關系，熟練掌握利用積分從加速度求速度和坐標的方法.

2.2 教學設計思想

用哈雷彗星的發現過程引入課程思政目標，即科學探究的過程包括哪些基本元素.然后按照科學探究的基本過程展開學習.圖1為設計導圖.

圖1 課程設計導圖

2.3 教學過程

2.3.1 課程思政目標導入

課堂開始，回顧運動學第一類問題，已知坐標如何得到速度、加速度.

學生閱讀材料，哈雷彗星的發現，梗概如下：哈雷研究連續3次出現的彗星后提出問題，它們的軌道為什么如此相似？哈雷大膽提出猜想，它們是同一顆彗星.他用牛頓力學和萬有引力理論計算初步證實自己的想法，并預測下一次出現的時間.哈雷去世后，人們按照他提供的數據觀察到這個彗星再次出現，檢驗了他的理論.

閱讀材料后討論問題：哈雷彗星的發現過程包含哪些科學探究的元素？結合初中科學課程標準，總結科學探究的6個基本元素：提出科學問題，提出猜想和假設，做研究計劃和設計，做實驗和理論求證，對結果檢驗與評價，表達與交流[5].

在這個學習過程中，融入3個思政點.

思政點1：哈雷的預言被證實，引起世人的激動，體現科學發現之美.

思政點2：“如果彗星最終根據我們的預言，大約在1758年再現的時候，公正的后代將不會忘記這首先是由一個英國人發現的……”，哈雷生前寫下的話體現了科學家的家國情懷.科學無國界，但科學家有祖國.科學家的偉大成就，都會貼上國家、民族的標簽.

思政點3：中國從秦到清，有完整的29次哈雷彗星記載.事實上，中國有世界上最完整的天文記錄.大學生應該更多地了解中國歷史與文化，增強文化自信與民族自豪感.

2.3.2 探究式教學過程

按照科學探究的過程設計學習過程.

科學問題：哈雷在計算彗星軌道時，應用了牛頓定律和萬有引力定律，本質上是知道彗星相對太陽的加速度，根據加速度求出彗星的速度和軌道(坐標)，運動學上稱為第二類問題.本節課探究問題為已知加速度，如何計算質點的速度和坐標？

提出猜想：第一類問題用求導，第二類問題與第一類問題是互逆過程，求解過程在數學上也應該是互逆的，即第二類問題的求解用積分運算.

研究設計：從中學知識遷移到大學課程，或從加速度、速度基本定義出發尋找答案.

理論求證：

方法1，利用加速度和速度曲線的幾何意義.

高中物理關于勻加速直線運動有Δv=aΔt，幾何意義是加速度曲線下的面積.推廣到變加速運動，這個公式雖然不成立，但幾何意義仍然不變.考慮變加速直線運動，計算曲線下的面積，可以用祖沖之的“割圓術”，把曲線下的面積分割成等寬窄條，有

取無限小時間段有

dv=adt

等式兩邊積分得

速度到坐標過程類似.

這個過程可以提取兩個思政點.

思政點4：探究變加速運動，可以先從勻加速運動開始，探究變速運動，可以先從勻速運動開始，這是“從特殊到一般”的研究方法.

思政點5：勻速、勻加速、直線，與變速、變加速、曲線，即“勻與變”“直與曲”是矛盾的兩面，但在極限dt內，可以把變速看成勻速，曲線看成直線，蘊含辯證統一的思想.

檢驗與評價：教材理論結果如何檢驗？有的情況可以設計實驗，多數可以通過理論驗證.自然科學一個重要的特征是具有嚴密的邏輯性，即各個理論、公式得到的結論相互自洽.簡單說，就是設計一些例題驗證推出公式的合理性.課堂研究雨滴自由落下、到受到阻力的極限速度.

表達與交流：課后學生思考討論，“作業是探究過程嗎？如果是，其中包括哪些探究要素”.啟發學生重新認識作業的意義，以探究的態度對待作業.作業不是簡單的做題對答案，完成作業的過程對學生而言就是探究過程.要求學生了解題目的實踐來源與建模過程，學會利用物理、數學知識及猜想、類比等方法得到答案，分析驗證答案的合理性，與同學進行交流、分享.

3 總結

本文用案例介紹了我們團隊在力學課程的思政思想、實現途徑與課程設計.在實施課程思政的實踐中，有幾點體會：

(1)課程思政的精髓是教師把立德樹人的理念融入到靈魂的深處.牢記育人使命，教師就能夠處處以學生為中心，嚴謹認真地對待教學.實施課程思政自覺性不斷提高，技巧不斷嫻熟.教師在育人的同時也能夠嚴格約束自己的師德規范，實現自我思想淬煉.

(2)需要實現三全育人的大思政格局.課程思政不是個別課，而是所有課程共同的任務.一門課程的思政目標，決不能廣而不深、泛而不精.例如，力學的重點是讓學生理解科學探究，獲得初步體驗.而后續實驗、學科競賽、畢業論文等環節可以提供更全面的科學探究體驗.

(3)課程思政是打造“金課”與一流課程的核心與關鍵.課程思政絕不是單方面的育人，更是實現有溫度的課堂的方法.在實施思政的過程中，筆者和學生都能體驗有靈魂的教學，學生對教師和課程的滿意度都大幅度提高，學評教成績超過99分.