力學(xué)教學(xué)中課程思政元素融合策略

劉艷芬，王佳麗，劉晨晨，孟漢玉，陰爽，國慧杰

力學(xué)教學(xué)中課程思政元素融合策略

劉艷芬，王佳麗，劉晨晨，孟漢玉，陰爽，國慧杰

（齊齊哈爾大學(xué) 理學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

力學(xué)課程雖然是物理學(xué)專業(yè)的學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，但在傳輸力學(xué)新知的同時(shí)應(yīng)該更加注重物理思想和物理方法的建立過程．通過對(duì)實(shí)施思政的基本要素及思政要素融合策略的論述，闡述力學(xué)課程進(jìn)行中以立德樹人為主線，通過追溯歷史、講授新知、學(xué)以致用、聯(lián)系時(shí)事等主要環(huán)節(jié)將課程思政落地實(shí)施，提高思政教育的親和力，使課程教學(xué)與思政教學(xué)同向同行，將顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一，形成協(xié)同效應(yīng)，構(gòu)建全方位育人大格局．

力學(xué)課程；課程思政；思政元素

2020年教育部印發(fā)關(guān)于《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》中指出“專業(yè)課是開展課程思政建設(shè)的基本載體，要結(jié)合不同課程特點(diǎn)、思維方法和價(jià)值理念，深入梳理專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合不同課程特點(diǎn)、思維方法和價(jià)值理念，深入挖掘課程思政元素”．教育的意義在于落實(shí)立德樹人，將思政育人融入到專業(yè)課程教學(xué)的全過程[1]．力學(xué)課程是面向高等院校理工類物理學(xué)專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，該課程是高中與大學(xué)有效銜接的一門重要課程，具有完整性、實(shí)踐性和應(yīng)用性3個(gè)顯著特征，知識(shí)點(diǎn)多、邏輯性強(qiáng)，兼具理論性、系統(tǒng)性、理論與實(shí)踐緊密結(jié)合等特點(diǎn)，該門課程將為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[2]20-21．在力學(xué)課程中積極開展思政建設(shè)，不斷探索思政與教學(xué)的融合策略，踐行教育本身初心，細(xì)微之處完成育人過程．抓住細(xì)微言行，講述探索經(jīng)歷，分享實(shí)踐所得，呈現(xiàn)力學(xué)課程獨(dú)特之處，引導(dǎo)學(xué)生深刻理解并自覺踐行教育職業(yè)精神和職業(yè)規(guī)范，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感、民族自豪感和國家認(rèn)同感，使學(xué)生掌握各種力學(xué)模型的力學(xué)規(guī)律以及物理學(xué)中的力學(xué)知識(shí)、技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，為后續(xù)課程奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[3]．將思政元素和力學(xué)課程有機(jī)結(jié)合，使得學(xué)生能夠更加形象生動(dòng)地感受物理課程的魅力，同時(shí)完成發(fā)展創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)．

力學(xué)課程的授課目標(biāo)是以知識(shí)內(nèi)容的邏輯體系為主，并以創(chuàng)新為動(dòng)力，歷史性簡介為輔，實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系的邏輯性與歷史性的有機(jī)結(jié)合．課堂是對(duì)學(xué)生開展德育的主渠道，在課程教學(xué)中實(shí)行將知識(shí)向思想教育延伸，不斷挖掘力學(xué)專業(yè)知識(shí)中的思想政治教育元素，“滲透”到課堂教學(xué)中．本文從實(shí)施思政的基本要素、思政融合策略方面進(jìn)行挖掘與實(shí)踐．

1 在力學(xué)課程中實(shí)施課程思政的基本要素

課程思政以課程為依托，必須在課程中落地生根才能體現(xiàn)其價(jià)值導(dǎo)向和思政教育的意義．力學(xué)課程是研究以物質(zhì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)為主及其同物理、化學(xué)、生物運(yùn)動(dòng)耦合的現(xiàn)象，是有關(guān)力、運(yùn)動(dòng)、介質(zhì)，宏、細(xì)、微觀力學(xué)性質(zhì)的學(xué)科，研究能量和力以及它們與固體、液體及氣體的平衡、變形或運(yùn)動(dòng)的關(guān)系[2]8-10．力學(xué)可分為靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)３部分，它是物理學(xué)、天文學(xué)和許多工程學(xué)的基礎(chǔ)[4]，機(jī)械、建筑、航天器和船艦等的合理設(shè)計(jì)都必須以力學(xué)為基本依據(jù)，從而使力學(xué)學(xué)科長青不衰．力學(xué)知識(shí)最早起源于對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和生產(chǎn)勞動(dòng)中的經(jīng)驗(yàn)，如杠桿、斜面、汲水器等器具，兩千多年前《墨經(jīng)》中記載了運(yùn)動(dòng)、靜止、浮力、重心、斜面等力學(xué)問題．現(xiàn)階段以力學(xué)理論為指導(dǎo)取得的成就不勝枚舉，如人類登月、建立空間站、航天飛機(jī)等為代表的航天技術(shù)；以速度超過５倍聲速的軍用飛機(jī)、以單機(jī)功率達(dá)百萬千瓦的汽輪機(jī)組為代表的機(jī)械工業(yè)，可以安全運(yùn)行的原子能反應(yīng)堆等．這些燦爛歷史同現(xiàn)代技術(shù)有機(jī)結(jié)合，為力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)提供了大量的思政素材和典型案例，將這些思政元素有機(jī)地融合進(jìn)力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容中，找到二者的契合點(diǎn)、融匯點(diǎn)，使二者同向同行，既可以使學(xué)生很好地掌握力學(xué)知識(shí)，還可以潤物無聲地達(dá)到立德樹人目的[5]．

力學(xué)實(shí)施課程思政的基本要素之間的關(guān)系見圖１．

圖1 力學(xué)課程中實(shí)施課程思政的基本要素之間的關(guān)系

2 在力學(xué)課程中思政元素融合策略

對(duì)照畢業(yè)要求修改課程大綱，將育人目標(biāo)融入教學(xué)目標(biāo)中，挖掘教學(xué)內(nèi)容尋找思政教育與專業(yè)課程的切入點(diǎn)，積累思政素材，設(shè)計(jì)開展思政教育的教學(xué)環(huán)節(jié)，豐富授課手段，實(shí)施多樣化、嵌入式的思政教育，提高思政教育與專業(yè)課程的切合度[6-8]．

2.1 變質(zhì)量系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程與神舟火箭發(fā)射

變質(zhì)量問題是經(jīng)典力學(xué)中常見的一類問題，例如：人造地球衛(wèi)星（主體）運(yùn)動(dòng)中會(huì)有塵埃（附體）不斷黏附，火箭（主體）飛行不斷噴射燃燒物質(zhì)（附體），雨滴下落過程中不斷吸收水汽加入等，這些物體與外界有質(zhì)量交換的問題與定質(zhì)量系統(tǒng)不同，被稱為變質(zhì)量系統(tǒng)[9]．這類變質(zhì)量問題有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是主體和離開前（或主體和加入后）的附體（小質(zhì)元）具有共同的速度，該過程假設(shè)附體只與主體之間有相互作用力，不受其它外力作用．

在沿地面向上發(fā)射火箭，求出火箭的發(fā)射推動(dòng)力及火箭的速度．

圖2　火箭發(fā)射示意圖

以火箭為研究對(duì)象，應(yīng)用變質(zhì)量動(dòng)力學(xué)方程

整理后得

積分得

變質(zhì)量系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程思政元素融合見圖3，該知識(shí)點(diǎn)屬于質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理，該定理起源于16～17世紀(jì)西歐哲學(xué)家們對(duì)宇宙運(yùn)動(dòng)的哲學(xué)思考．從笛卡爾提出質(zhì)量和速率的乘積是一個(gè)合適的物理量，到惠更斯在研究碰撞問題時(shí)發(fā)現(xiàn)，按照笛卡爾定義，碰撞前后總量不一定守恒．牛頓總結(jié)這些人的工作，將動(dòng)量的定義做了修改，將質(zhì)量和速度的乘積稱為“運(yùn)動(dòng)量”．

圖3 變質(zhì)量系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程思政元素融合

在講解變質(zhì)量系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程時(shí)結(jié)合中國的神舟火箭的發(fā)射史（見圖4）．神舟火箭的發(fā)射可追溯到2003年神舟五號(hào)的發(fā)射開始，迄今已成功發(fā)射神舟十二號(hào)載人飛船，2021年6月17日發(fā)射的神舟十二號(hào)飛船首次實(shí)施載人飛船自主快速交會(huì)對(duì)接，首次繞飛空間站，并與空間站徑向交會(huì)，首次實(shí)現(xiàn)長期在軌?？浚状尉邆鋸牟煌叨溶壍婪祷貣|風(fēng)著陸場的能力，首次具備天地結(jié)合多重保證的應(yīng)急救援能力．通過神舟火箭發(fā)射與變質(zhì)量系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)過程相結(jié)合的方式，增強(qiáng)知識(shí)的趣味性及時(shí)效性，堅(jiān)定學(xué)生對(duì)國家航天、航空事業(yè)的信心，激發(fā)學(xué)生探索太空的欲望，樹立民族自豪感，運(yùn)用力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，建立專業(yè)自信．

圖4 中國神舟火箭發(fā)射時(shí)間

2.2 角動(dòng)量守恒定律與慣性導(dǎo)航

剛體的角動(dòng)量守恒定律廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、生活和科技活動(dòng)中，如花樣滑冰和芭蕾舞表演、運(yùn)動(dòng)員表演空中翻滾、地球的自轉(zhuǎn)、四季的形成、導(dǎo)航中的常平架回轉(zhuǎn)儀等．

基于剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理

角動(dòng)量定理不但適用于剛體的定軸（或質(zhì)心系下的過質(zhì)心軸）轉(zhuǎn)動(dòng)，也適用于非剛體的定軸（或質(zhì)心系下的過質(zhì)心軸）轉(zhuǎn)動(dòng)．如果研究對(duì)象是由多個(gè)剛體組成的系統(tǒng)，應(yīng)用角動(dòng)量定理或判斷角動(dòng)量是否守恒必須針對(duì)同一轉(zhuǎn)軸而言[10]．

常平架回轉(zhuǎn)儀是剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量守恒的典型案例．回轉(zhuǎn)儀的核心部分是安裝在常平架上一個(gè)質(zhì)量較大的轉(zhuǎn)子（見圖5），由套在一起且分別具有豎直軸外環(huán)架和水平軸內(nèi)環(huán)架的２個(gè)圓環(huán)組成．轉(zhuǎn)子套在內(nèi)環(huán)上，其軸與內(nèi)環(huán)軸垂直，轉(zhuǎn)子是精確地對(duì)稱于其轉(zhuǎn)軸的圓柱，各軸承均高度潤滑．不管常平架如何轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子不會(huì)受到任何力矩的作用，所以一旦轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來，根據(jù)角動(dòng)量守恒定律，角動(dòng)量方向不變．將保持對(duì)稱軸在空間的指向不變，安裝在飛行器上，就能指出相對(duì)于空間某一定向的方向，從而起到導(dǎo)航的作用．慣性導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)最早起步于軍用，如航天、航空、制導(dǎo)武器、艦船、戰(zhàn)機(jī)等領(lǐng)域．隨著電子技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)價(jià)值的挖掘，慣性導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)展到車輛導(dǎo)航、軌道交通、隧道、消防定位、室內(nèi)定位等民用領(lǐng)域，甚至在無人機(jī)、自動(dòng)駕駛、便攜式定位終端（如智能手機(jī)、兒童/老人定位追蹤器等）中也被廣泛應(yīng)用．

圖5 回轉(zhuǎn)儀示意圖

角動(dòng)量守恒定律這節(jié)課的課程思政實(shí)施路徑見圖6．通過創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生思考，列舉實(shí)例：行星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，完美和諧，發(fā)射火星探測器“天問一號(hào)”及在星際探測中的重大成就，引發(fā)學(xué)生思考這些事實(shí)現(xiàn)象的內(nèi)在實(shí)質(zhì)，使學(xué)生對(duì)天文和航天中的物理知識(shí)產(chǎn)生濃厚興趣，培養(yǎng)學(xué)生求知精神．

圖6 角動(dòng)量守恒定律實(shí)施路徑

通過視頻演示跳水運(yùn)動(dòng)員空中翻轉(zhuǎn)、花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作及茹科夫斯基凳，使學(xué)生探討這些動(dòng)作改變過程中轉(zhuǎn)速的變化情況．剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量守恒的知識(shí)點(diǎn)講授，讓學(xué)生掌握質(zhì)點(diǎn)在定軸轉(zhuǎn)動(dòng)情況下角動(dòng)量的變化及力矩的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，并與質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定理相對(duì)比，注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力．在應(yīng)用守恒條件判斷時(shí)，教會(huì)學(xué)生以馬克思唯物主義思想理念進(jìn)行思考及探索．最后知識(shí)延展，在學(xué)以致用環(huán)節(jié)中，介紹回轉(zhuǎn)儀的構(gòu)造、原理．通過對(duì)航空和航海上將回轉(zhuǎn)儀用做定向慣性導(dǎo)航，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)技術(shù)就是生產(chǎn)力．講述“天問一號(hào)”的原理及成就，使學(xué)生產(chǎn)生民族自豪感及家國情懷，將角動(dòng)量守恒定律與體育運(yùn)動(dòng)中跳水、花樣滑冰等相關(guān)聯(lián)，培養(yǎng)學(xué)生民族自信心及愛國主義精神．在整節(jié)課過程中綜合運(yùn)用對(duì)比、類推、歸納等教學(xué)方法有效提升學(xué)生分析、解決問題的能力[11-12]．

3 結(jié)語

本文以力學(xué)課程為例，該課程授課過程不只是傳授力學(xué)相關(guān)物理知識(shí)，應(yīng)該更加注重物理思想和物理方法的建立過程．在此過程中應(yīng)以立德樹人為主線，通過追溯歷史、講授新知、學(xué)以致用、聯(lián)系時(shí)事等主要環(huán)節(jié)將課程思政落地實(shí)施．課程是主戰(zhàn)場，元素的挖掘是主前提，學(xué)生是主陣地，教師是主力軍，課堂教學(xué)是主渠道，建立以課程、課堂為中心，將思政元素春風(fēng)化雨般融入課程，構(gòu)建全方位育人大格局，對(duì)培養(yǎng)合格建設(shè)者和可靠接班人具有重要理論和現(xiàn)實(shí)意義．

[1] 習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會(huì)議上的重要講話[EB/OL]．（2016-12-08）[2021-11-28]．http://www.xinhua net.com/．

[2] 漆安慎，杜嬋英．力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2005．

[3] 牟博石，劉艷芬，李瑞，等．課程思政視域下物理專業(yè)課程改革研究：以力學(xué)課程為例[J]．現(xiàn)代職業(yè)教育，2021（3）： 12-13．

[4] 張漢壯．力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2009．

[5] 莫潤陽，王成會(huì)，陳鳳．“課程思政”在力學(xué)中的實(shí)踐探索及案例應(yīng)用[J]．教育教學(xué)論壇，2020（30）：83-84．

[6] 吳釗峰，李志軍，張冬波．大學(xué)物理中力學(xué)部分“課程思政”研究[J]．新疆師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020（2）： 62-66．

[7] 張智慧，唐巨鵬．關(guān)于力學(xué)課程思政的初步探索[J]．高教學(xué)刊，2020（26）：160-162．

[8] 劉玉斌．物理學(xué)類專業(yè)課程思政的思考與實(shí)踐：以理論力學(xué)課程為例[J]．中國大學(xué)教學(xué)，2020（8）：55-58．

[9] 錢鵬俊，陸正亮，廖文和．微納衛(wèi)星固體火箭推進(jìn)器推力矢量測量方法[J]．系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2020，42（6）：1348-1357．

[10] 喻莉，劉洋，周本元，等．關(guān)于“角動(dòng)量及其守恒定律”的教學(xué)改革實(shí)踐[J]．物理通報(bào)，2021（12）：17-19．

[11] 閆紅霞，葛桂賢．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中課程思政的探索與實(shí)踐[J]．科教導(dǎo)刊，2021（7）：129-131．

[12] 張智慧，唐巨鵬．關(guān)于力學(xué)課程思政的初步探索[J]．高教學(xué)刊，2020（26）：160-162．

Strategy of ideological and political integration in mechanics teaching

LIU Yanfen，WANG Jiali，LIU Chenchen，MENG Hanyu，YIN Shuang，GUO Huijie

（School of Science，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）

Although the mechanics course is a basic required course in physics，however，along with the new knowledge of transmission mechanics，more attention should be paid to the establishment process of physical ideas and physical methods．Through the discussion of the basic elements of implementation of ideological and politics education and integration of ideological and political education，to will moral virtue as the main line，through the major links of tracing history，teaching new knowledge，applying what we have learned，contacting the ideological and current affairs，improve the affinity of ideological and political education，make the curriculum teaching and ideological and political teaching to peer，integrate explicit education and implicit education．Form synergistic effects，it will be built a large pattern of all-round education．

mechanics courses；ideological and political of courses；ideological and political elements

1007-9831（2022）04-0093-05

O3∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2022.04.019

2021-12-10

2019 黑龍江省自然基金聯(lián)合引導(dǎo)項(xiàng)目（LH2019E091）；黑龍江省教育科學(xué)規(guī)劃2021年度重點(diǎn)課題（GJB1421348）；2021年齊齊哈爾大學(xué)教育科學(xué)研究項(xiàng)目（GJQTZX2021002）

劉艷芬（1977-），女，黑龍江齊齊哈爾人，副教授，博士，從事物理教育及形狀記憶合金研究．E-mail：lxylyf_0@163.com