力學(xué)課程思政教學(xué)的探索與實踐

傅 玲

（桂林師范高等?？茖W(xué)校 物理與工程技術(shù)系，廣西 桂林 541199）

2016 年12 月習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出：“各門課程都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。”[1]各學(xué)科應(yīng)該根據(jù)自身特點，在教學(xué)過程中融入思政元素，做到教書育人。物理學(xué)的研究內(nèi)容及研究方法對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的世界觀、人生觀和價值觀有著重要的作用，因為物理學(xué)的發(fā)展與哲學(xué)的發(fā)展是密不可分的，物理學(xué)的研究是在一定的哲學(xué)思想指導(dǎo)下進(jìn)行的，物理學(xué)的發(fā)展過程是一個辯證的過程，它為辯證唯物主義提供了大量的科學(xué)例證。如何利用物理學(xué)課程幫助學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀、價值觀是物理課程教學(xué)的重要任務(wù)。力學(xué)是物理學(xué)發(fā)展的分支，也是物理教育專業(yè)學(xué)生接觸的第一門專業(yè)課程，如何在力學(xué)課程教學(xué)過程中開展課程思政十分重要。

一、力學(xué)在物理學(xué)的地位與作用

物理教育專業(yè)中力學(xué)課程的主要內(nèi)容是經(jīng)典力學(xué)理論，它是研究物體機(jī)械運動所遵循規(guī)律的一門科學(xué)。力學(xué)理論的建立標(biāo)志著近代自然科學(xué)的誕生，力學(xué)概念、力學(xué)規(guī)律以及蘊(yùn)含在其中的思想和方法對物理學(xué)其他分支及其他自然學(xué)科的發(fā)展影響深遠(yuǎn)。伽利略、開普勒、牛頓等人為力學(xué)理論的建立做出了奠基性的貢獻(xiàn)，他們采用實驗、數(shù)學(xué)、理想化模型、歸納和演繹相結(jié)合的邏輯推理等科學(xué)研究方法，取代了以往人們不經(jīng)過實驗驗證只靠觀察就直接得出結(jié)論的認(rèn)知方法。他們總結(jié)出物理的認(rèn)知規(guī)律，能更好地抓住事物的本質(zhì)特征，正確地認(rèn)識自然，有力地促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展。

二、利用力學(xué)課程開展思政教育的優(yōu)勢

（一）力學(xué)理論的物理認(rèn)知過程有利于學(xué)生形成科學(xué)的世界觀[2]

世界觀是人們對世界總的看法，它是人們在社會實踐過程中逐漸形成的，但它又指導(dǎo)著人們的實踐活動，不同世界觀指導(dǎo)下的行動是不同的，科學(xué)的世界觀指導(dǎo)人們在工作和生活中采用正確的態(tài)度和方法。青少年在成長過程中要逐漸形成科學(xué)的世界觀。

力學(xué)理論建立過程中形成的物理認(rèn)知是物理學(xué)家在探索宏觀低速物體的運動規(guī)律中所形成的認(rèn)知。17 世紀(jì)，“經(jīng)典物理學(xué)的奠基人”伽利略利用斜面實驗推翻了亞里士多德“物體的運動是需要力來維持的”這一統(tǒng)治物理學(xué)界將近2000 年的錯誤觀點，提出“任何物體都具有慣性”。斜面實驗標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。研究采用的方法是以可靠的實驗為基礎(chǔ)，通過把研究對象（或過程）理想化，并進(jìn)行邏輯推理得出結(jié)論。這一方法突出物理現(xiàn)象的主要因素，忽略次要因素，更好地抓住事物的本質(zhì)特征，以實驗為基礎(chǔ)并進(jìn)行邏輯推理，突破實驗條件的束縛，正確地認(rèn)識自然。

對于天體運動，開普勒在行星運動三定律提出之前堅信世界是上帝根據(jù)完美的數(shù)學(xué)創(chuàng)造的，所以他接受哥白尼的“日心說”，因為“日心說”比托勒密的“地心說”更加和諧簡單，他堅信行星是繞太陽做勻速圓周運動的。但當(dāng)開普勒根據(jù)正圓形軌道算出火星的位置與第谷的觀測數(shù)據(jù)有8 分之差的時候，他堅信第谷的觀測事實，摒棄了原來的偏見，最終認(rèn)識到行星的運動軌道是橢圓的。開普勒這種尊重觀測事實的態(tài)度以及他把模型與數(shù)學(xué)、觀測事實相結(jié)合的研究方法，使得他能科學(xué)地看待自然，從而發(fā)現(xiàn)了行星運動規(guī)律。

牛頓在伽利略、開普勒等人研究的基礎(chǔ)上，通過深入研究總結(jié)得出牛頓運動三定律。他又通過應(yīng)用科學(xué)猜想、推理、類比的方法把地面上的力和天體運動的力統(tǒng)一起來，最后運用數(shù)學(xué)推出了萬有引力定律，實現(xiàn)了物理學(xué)理論的第一次大統(tǒng)一。牛頓運動三定律的正確性在對哈雷彗星的回歸周期的預(yù)測、海王星的發(fā)現(xiàn)等科學(xué)觀察和實驗中得到了驗證。但由于受到條件限制，當(dāng)時人們只看到低速宏觀物體的運動，認(rèn)為時間與空間是絕對的、沒有聯(lián)系的，即絕對時空觀，所以牛頓無法解釋行星是如何開始運動的。牛頓是樸素的唯物主義者，想用經(jīng)典力學(xué)來解釋全部的自然現(xiàn)象，認(rèn)為行星是在某種外來的“第一推動力”作用下才開始運動的。經(jīng)典力學(xué)無法解釋的現(xiàn)象直至建立了相對論和量子力學(xué)，用新的時空觀加以解釋，人們才認(rèn)識到經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速的物體運動。

可見，力學(xué)理論發(fā)展過程中的認(rèn)知過程是一個去偽存真的過程。力學(xué)理論發(fā)展過程不斷地接受實踐的檢驗，不斷地修正和完善，是經(jīng)歷實踐—理論—實踐螺旋上升的過程，這正是不斷運用唯物主義辯證法來認(rèn)識事物的過程。學(xué)生在學(xué)習(xí)力學(xué)理論過程中經(jīng)歷了這樣的認(rèn)知過程，使得辯證思維和創(chuàng)新思維不斷形成，逐漸養(yǎng)成尊重事實、勇于實踐的工作態(tài)度，敢于直面自身不足、不斷完善自己，逐漸建立科學(xué)的世界觀，從而在人生道路上能做到正確辨別是非美丑。

（二）“物理精神”有利于培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價值觀

人生觀是一定的世界觀在人生問題上的表現(xiàn)，它指的是人們對人生問題的根本看法和態(tài)度[3]。價值觀是人們在認(rèn)識各種具體事物的價值的基礎(chǔ)上形成的對事物價值的總的看法和根本觀點。為了把學(xué)生培養(yǎng)成社會主義的建設(shè)者和接班人，應(yīng)該逐漸培養(yǎng)學(xué)生全心全意為人民服務(wù)的人生觀和集體利益高于個人利益的價值觀。在物理認(rèn)知過程中注重物理精神的滲透有利于學(xué)生形成正確的人生觀、價值觀。

科學(xué)研究是一個漫長的、異常艱辛的過程，但是物理學(xué)家為了人類文明的進(jìn)步幾十年如一日地沉浸其中，為了科學(xué)研究甚至獻(xiàn)出生命。什么力量促使他們堅持呢？這就是物理精神，即物理學(xué)家在對自然界不斷探索的過程中形成的人格精神[4]。物理學(xué)家把自己的科學(xué)研究與社會的發(fā)展緊密聯(lián)系起來，獲得不竭動力。例如，提出“日心說”的哥白尼就認(rèn)為“人的天職在于勇敢探索真理”。布魯諾為了支持哥白尼的“日心說”，堅持與教會作斗爭，最后被活活燒死在羅馬的鮮花廣場，用生命捍衛(wèi)了真理。開普勒雖然身體殘疾視力不好，但能十幾年如一日分析第谷的觀測數(shù)據(jù)，最終發(fā)現(xiàn)行星運動三定律。伽利略說過“科學(xué)的唯一目的是減輕人類生存的苦難，科學(xué)家應(yīng)為大多數(shù)人著想”，他雖受教會的摧殘仍堅持自己的研究、仍支持“日心說”。我國的天文學(xué)家張衡認(rèn)為“不患位之不尊而患德之不崇，不恥祿之不夥而恥知之不博”。我國著名科學(xué)家錢學(xué)森、茅以升等人，在國家需要的時候放棄國外優(yōu)渥的條件回到祖國，不顧個人安危和條件艱苦，把全部才華奉獻(xiàn)給國家。從他們身上可以看到，當(dāng)自己的利益與國家的利益發(fā)生沖突時，只有把個人的理想與國家命運聯(lián)系在一起，才能在艱苦的科學(xué)研究中獲得不竭的動力，最大限度地實現(xiàn)人生價值。

在學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)課程過程中穿插講述這些動人的事跡，可以豐富課堂內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使他們逐漸建立正確的人生觀、價值觀。

三、力學(xué)課程融入課程思政的教學(xué)實踐

（一）教材處理

將力學(xué)課程中融入課程思政，應(yīng)當(dāng)在教學(xué)內(nèi)容中融入物理學(xué)史內(nèi)容及具有教育意義的物理學(xué)家們的故事[5]。這樣做的目的是讓學(xué)生盡量完整地經(jīng)歷物理認(rèn)知過程，突出其中的物理思想方法及物理精神，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)力學(xué)知識的同時，逐步培養(yǎng)他們的辯證思維、創(chuàng)新思維以及健全的人格，更好地達(dá)到思政教育目的。

（二）課程思政教學(xué)目標(biāo)融入認(rèn)知過程

我國在基礎(chǔ)教育課程改革中提出了課堂教學(xué)三個維度的目標(biāo)：知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀，這個三維教學(xué)目標(biāo)適合于力學(xué)課程思政的教學(xué)目標(biāo)。這三個維度教學(xué)目標(biāo)是一個有機(jī)整體，都是在認(rèn)知過程中達(dá)成的。學(xué)生經(jīng)歷物理學(xué)的認(rèn)知過程，在困難面前認(rèn)識到原有知識結(jié)構(gòu)的不足，在解決困難過程中培養(yǎng)興趣愛好和樂觀精神；學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握新的物理知識和技能，學(xué)會運用相應(yīng)的物理方法，對獲得的結(jié)論進(jìn)行科學(xué)判斷，逐漸形成科學(xué)的世界觀、人生觀和價值觀。

（三）教學(xué)過程的設(shè)計

教學(xué)過程的設(shè)計要體現(xiàn)物理認(rèn)知過程，讓學(xué)生經(jīng)歷實踐—理論—實踐螺旋上升的認(rèn)知發(fā)展過程。下面以力學(xué)課程中的剛體定軸轉(zhuǎn)動內(nèi)容為例設(shè)計教學(xué)過程。

1.創(chuàng)設(shè)問題情景，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，引出問題

觀察物體的定軸轉(zhuǎn)動，引導(dǎo)學(xué)生用已有的質(zhì)點知識描述和解釋，發(fā)現(xiàn)質(zhì)點模型不能描述物體定軸轉(zhuǎn)動的行為，使學(xué)生意識到需要建立新模型。讓學(xué)生體會力學(xué)理論是在解決困難中發(fā)展的，面對困難不能退縮回避，而是迎難而上。

2.建立理想化模型

建立理想化模型是物理學(xué)的重要研究方法。該方法強(qiáng)調(diào)通過分析與所研究的問題有關(guān)的因素，抓住主要因素，忽略次要因素，突出問題本質(zhì)建立理想化模型。物體在做定軸轉(zhuǎn)動時各點運動情況不一樣，所以其形狀大小是不能忽略的，不能抽象為質(zhì)點，只能抽象為新的模型——剛體。在教學(xué)過程中讓學(xué)生充分體驗為什么要建立新模型、如何建立新模型，掌握其中的物理思想和物理方法。

3.引入物理量

學(xué)生學(xué)習(xí)剛體力學(xué)最大的困難就是克服已有的質(zhì)點知識造成的思維定式。在設(shè)計剛體力學(xué)教學(xué)方案時必須讓學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，在引入新的物理量時要讓學(xué)生經(jīng)歷新知與舊知的碰撞，通過與質(zhì)點的知識作比較，運用類比、遷移等方法引入描述剛體轉(zhuǎn)動的物理量，學(xué)生才能明白描述剛體定軸轉(zhuǎn)動為什么要引入角量，而不是沿用描述質(zhì)點運動的線量。

4.尋找物體運動規(guī)律

牛頓說過，沒有大膽的猜想就沒有偉大的發(fā)現(xiàn)。猜想是培養(yǎng)想象力和創(chuàng)造能力的重要手段，猜想也是物理學(xué)重要的研究方法。如何對未知的內(nèi)容有效猜想呢？可以運用知識的類比和遷移的方法。在推導(dǎo)剛體的定軸轉(zhuǎn)動定理時，可以先回憶牛頓第二定律。質(zhì)點受到外力就會改變其運動狀態(tài)，對于剛體究竟是什么原因改變其運動狀態(tài)這些問題，有學(xué)生認(rèn)為有力作用在剛體上就會改變剛體的運動?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生通過實驗發(fā)現(xiàn)：如果力作用在軸上是不能改變物體的轉(zhuǎn)動狀態(tài)的，但當(dāng)力作用于離開軸線的位置時就可以改變其轉(zhuǎn)動狀態(tài)了。通過實驗進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：相同大小的力，當(dāng)作用點離軸線距離不同其作用效果也不同，具體的原因可以讓學(xué)生先思考，然后引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)、實驗方法驗證，最后得到正確的結(jié)論。通過這一過程引導(dǎo)學(xué)生深入思考在面對新鮮事物時，如何形成自己的想法，如何驗證想法的正確性，以此培養(yǎng)學(xué)生既要大膽創(chuàng)新又要小心求證的辯證思維。

5.應(yīng)用

這是使學(xué)生把理論應(yīng)用于實踐的環(huán)節(jié)。知識的應(yīng)用不僅局限于做題目，應(yīng)該與日常生產(chǎn)生活相結(jié)合，讓學(xué)生活學(xué)活用。例如，通過觀察我國古代“水碓磨”的結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生分析其工作原理，不僅可以增強(qiáng)學(xué)生運用定軸轉(zhuǎn)動定理分析問題、解決問題的能力，還可以讓學(xué)生感受中華民族的勤勞與智慧，使學(xué)生的民族自豪感油然而生。通過實踐，使學(xué)生學(xué)會如何把實際問題轉(zhuǎn)變成物理問題，靈活運用所學(xué)物理知識，培養(yǎng)學(xué)生建立物理模型、分析問題、解決問題的能力和努力學(xué)習(xí)報效祖國的愛國情懷。

四、課程思政促進(jìn)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)

相當(dāng)部分學(xué)生都反映力學(xué)很難學(xué)，書本的內(nèi)容能夠看得懂，但面對具體物理習(xí)題卻不知如何下手，得不到正確的答案。久而久之，學(xué)生失去了學(xué)習(xí)力學(xué)的信心。力學(xué)理論是在對前人理論的揚棄中建立和發(fā)展起來的，在力學(xué)理論建立之前，一些錯誤觀點影響了人類將近兩千年。學(xué)生在沒有接觸力學(xué)之前也會有這樣的錯誤“前概念”，這些“前概念”在學(xué)生開始學(xué)習(xí)物理過程中造成障礙，使得很多學(xué)生都覺得力學(xué)很難學(xué)。要糾正這些錯誤的“前概念”，必須學(xué)會如何正確地認(rèn)識世界，學(xué)習(xí)正確認(rèn)識世界的思想和方法，建立科學(xué)的世界觀，掌握物理學(xué)分析問題處理問題的方法。只有這樣才能夠?qū)λ鶎W(xué)的概念、定理、定律有全面深入認(rèn)識，才不會出現(xiàn)面對問題不知如何下手或者在處理問題過程中考慮不周、錯漏百出的現(xiàn)象。在力學(xué)教學(xué)中融入思政教育，能使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中形成不怕困難、持之以恒、大膽實踐、敢于創(chuàng)新的品格，能讓學(xué)生積極主動參與物理的認(rèn)知過程，提高分析問題、處理問題的能力。

五、結(jié)語

力學(xué)課程的教學(xué)過程就是一個使學(xué)生如何更好地做人做事的教育過程。教師在設(shè)計教學(xué)時應(yīng)該根據(jù)課程的特點，深入挖掘其中的思政元素，在傳授知識過程中有效地融入思想政治教育，使課程教學(xué)更好地發(fā)揮立德樹人作用。