課程思政融入“大學物理”課程探索與實踐

杜明潤 李澤朋

[摘 要] 目前，課程思政建設已經在全國所有高校、所有學科專業(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“大學物理”課程中“動能定理”的教學為例，采用PBL教學法和思維導圖教學法，將科學精神、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“大學物理”課程教學之中，對課程思政教學的設計進行了初步的探索與實踐，為“大學物理”課程更好地開展思政教育提供參考。

[關鍵詞] 課程思政;大學物理;動能定理;問題導向學習;思維導圖

一、引言

課程思政是以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，以習近平總書記關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《高等學校課程思政指導綱要》（以下簡稱《綱要》），提出課程思政建設要在所有高校、所有學科專業(yè)全面推進。《綱要》中要求高校和教師要將課程思政建設內容有機融入課程教學，并努力拓展課程思政建設的方法和途徑[2]。

“大學物理”課程作為高校理工科各專業(yè)一門重要的必修基礎課，其主要任務在于為學生系統地打好物理基礎，使學生初步學習科學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、增強適應能力、提高和培養(yǎng)人才的科學素質和科學精神等方面，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“大學物理”課程的方法和途徑，提升課程育德教育的品質和水平，進而推進高校課程思政建設、提高人才培養(yǎng)質量，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”教學為例，對“大學物理”課程思政教學的設計進行了初步的探索與實踐，嘗試為“大學物理”課程開展思政教育提供參考。

二、“大學物理”思政采用的教學方法

（一）PBL教學法

PBL（Problem-Based Learning）教學模式又稱為問題式學習，通過預設蘊含教學內容的問題情境，引導學生們以小組為單位進行合作、討論，共同解決問題，進而達到學習知識的目的[3，4]。相較于傳統教學模式，PBL教學模式能夠更加有效地激發(fā)學生的學習興趣，提高自主學習能力，培養(yǎng)團隊合作意識，鍛煉科學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教學模式中教師主導、學生被動學習、學習興趣不足等弊端[3]。在大學物理課程講授過程中，運用PBL教學法結合當前國家在科學技術方面所取得的最新成果預設問題情境，不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣、提高學生的科學素養(yǎng)，也能夠激發(fā)學生的愛國情感，進行愛國主義教育。同時，學生們也能夠體會到我國科學工作者們自力更生、艱苦奮斗、認真嚴謹、無私奉獻的精神，啟發(fā)學生學習他們的優(yōu)秀品質，繼承和發(fā)揚他們的光榮傳統，為實現中華民族偉大復興而努力奮斗。

（二）思維導圖教學法

思維導圖是由英國教育學家東尼博贊于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有效的思維[5]。近年來，思維導圖作為一種有效的輔助教學工具已經被國內外教育工作者們運用于實踐教學之中[5，6]。基于思維導圖的教學，能夠使學生以教學內容為中心主題發(fā)散思維，聯系相關知識點并進行適當的聯想，進而實現知識的遷移、延伸和拓展，將記憶、學習、思考、運用相結合，變被動學習為主動學習，有利于學生深刻理解并系統掌握課程內容，提高學生的課堂學習效果。另一方面，思維導圖可以輔助教師理順教學思路，理清知識點之間的聯系，加強對課程內容的全局掌控，進而使授課過程中心突出、層次分明、易于理解、可操作強，提升教師課堂教學效果[5，6]。在“大學物理”課程教學實踐中，引入思維導圖帶領學生通過發(fā)散思維，建立新老知識點間的關聯，能夠加強并鞏固課堂教學成果。同時，從所學知識點出發(fā)，進一步發(fā)散思維，關聯一些思政元素，例如基本的哲學理論、人生哲理等，引導學生進行思考和討論，在培養(yǎng)學生的科學思想、科學素養(yǎng)、科學精神的同時，促進學生形成良好的世界觀、人生觀和價值觀。

三、“大學物理”課程思政教學實踐

（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生注意力，激發(fā)學生學習興趣，使學生快速進入課堂學習狀態(tài)?；谝曨l內容，創(chuàng)建蘊含課程內容的問題情境，教師引導學生通過自主思考、互相討論在解決問題的過程中復習課程前置知識點，提出與新課相關的疑問，產生學習熱情，進而引入課程內容。

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定軌道后，將在地火轉移軌道飛行約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，進行火星科學探測。在著陸任務中，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：通過總結視頻和問題情境內容，對學生進行愛國教育，同時引導學生體會并學習研發(fā)人員展現出的使命感、社會責任感和科學精神;引導學生回顧“功”和“動能”等知識點，使學生在對問題的分析及討論過程中發(fā)現外力做功會使物體動能發(fā)生改變，從而啟發(fā)學生對“功”和“動能”改變之間的關系產生疑問和思考，進而引入“動能定理”課程內容。

（二）課程知識點講授

1.質點動能定理。在任意一個慣性系中，質點所受合力F對質點所做元功為：

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

由上述內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形式，闡明了做功的過程是能量轉化的量度，建立起過程量（功）和狀態(tài)量（動能）之間的聯系。

（三）課程小結

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

四、“大學物理”課程思政總結

（一）課程引入階段

通過視頻和問題情境的內容使學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、研究任務以及重要意義等內容?！疤靻栆惶枴被鹦翘綔y任務是中國繼“嫦娥系列”月球探測任務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，體現了對自然和宇宙空間探索的文化傳承，寓意探求科學真理征途漫漫，追求科技創(chuàng)新永無止境。同時，對研發(fā)人員的采訪內容展現出了新一代航天人的使命感、社會責任感以及自力更生、嚴肅認真、艱苦奮斗、無私奉獻的科學精神。通過這些內容，使學生了解目前中國在航空航天技術領域所取得的成就，激發(fā)學生的愛國主義情懷、國家自豪感和獻身科學技術領域的熱情，培養(yǎng)學生的科學精神、科學素養(yǎng)和愛國奉獻的道德情操[7，8]。

（二）課程小結階段

如思維導圖（見圖1）所示，教師引導學生以動能定理為核心主題發(fā)散思維、適當聯想，可以啟發(fā)學生發(fā)現這一定理及相關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.量的積累引起質變。質點動能定理說明了力在空間上的積累（功）會引起質點狀態(tài)（動能）的變化，這是量的積累引起質變的一種表現形式。量變質變規(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》中的“故不積跬步，無以至千里，不積小流，無以成江?！薄Ｔ谧鍪虑闀r，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，學生在學習“大學物理”課程時，要注重在課下完成課程預習、復習以及作業(yè)習題，同時要注意總結發(fā)現問題并及時處理問題，通過這些平時的積累并結合課上的認真聽講，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，力對質點做功的值與質點所行經的路徑有關。因此，在運用動能定理研究質點經歷某一運動過程后動能增量的問題時，我們要對質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，我們應該根據不同研究對象具體的性質特征，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。這些事例體現了具體問題具體分析原則在物理學中的應用。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，是人們正確解決矛盾的關鍵。具體問題具體分析要求我們在處理事情時要根據事情不同的情況采取不同的措施，不能一概而論[ 10 ]。在“大學物理”的學習以及科學研究過程中，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物理知識解決科學問題。

3.團結就是力量。由質點系動能定理并結合當前全國人民共同抗擊新冠肺炎疫情的時事背景，可以聯想到團結就是力量這一道理。國家可以看作是質點系，而國家中的每位公民則可以看作是質點。2020年初的新冠肺炎疫情嚴重影響了人們的生產生活，影響了國家的正常發(fā)展。面對疫情，全國人民眾志成城、團結一致，以各自方式相互協作、共克時艱，就是每個質點在對國家這一大質點系做“正功”，所匯集成的強大“正能量”克服了疫情所產生的影響，使疫情得以有效控制、使復工復產在短時間內實現，為國家的持續(xù)健康發(fā)展注入強勁的“動能”。由此可見，團結就是力量，團結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，進而實現中華民族偉大復興的目標。

五、結束語

本文以動能定理為例，對如何在“大學物理”課程教學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上，筆者嘗試運用PBL教學法和思維導圖教學法，將愛國主義教育、科學精神、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過程之中，以發(fā)揮大學物理教師在思想政治教育中的作用?？偠灾髮W物理課程思政建設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物理課堂教學之中，以保證“立德樹人”的教育目標得以實現，還需要每一名物理教師在今后教學實踐中不斷地鉆研與探索。

參考文獻

[1]韓憲洲.深化“課程思政”建設需要著力把握的幾個關鍵問題[J].北京聯合大學學報（人文社會科學版），2019，17（2）：1-6+15.

[2]朱國賢，謝木標，陳靜，湛志華，潘榮楷.無機化學教學中“課程思政”教育的探索與實踐[J/OL].大學化學：1-6

[2020-09-15].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1815.O6.20200910.1411.003.html.

[3]杜明潤，李澤朋.提升大學物理課堂教學效果的探討[J].教育教學論壇，2020（14）：302-304.

[4]張春麗.PBL教學模式在大學物理教學模式中的應用研究[J].教育教學論壇，2017（30）：185-186.

[5]楊慧.思維導圖在大學物理化學課程教學中的應用探究[J].課程教育研究，2020（16）：168.

[6]李鵬.應用思維導圖提高大學物理教學有效性的研究[J].黑龍江科學，2019，10（1）：78-79.

[7]趙昕宇.火星，中國來了！[J].高科技與產業(yè)化，2020（08）：9.

[8]馮華，劉詩瑤，左瀟，王翔宇.“天問一號”啟程，我們?yōu)槭裁匆セ鹦荹J].決策探索（上），2020（9）：24-25.

[9]張映輝，陳寶玖，殷燕.結合物理實驗講授唯物辯證法的3個典型案例[J].物理實驗，2020，40（3）：27-30.

[10]劉凱亞.以馬克思主義方法論指導大學生思想政治教育[J].天中學刊，2020，35（4）：152-156.