思政目標(biāo)指導(dǎo)下的力學(xué)課程設(shè)計(jì)

熊永建 連增菊 賈曼 顧曉

(寧波大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 浙江 寧波 315211)

以信息化為主要特征的科技社會(huì)發(fā)展不斷給高等教育提出新的問題與挑戰(zhàn)，其中最迫切的是大學(xué)生的思想教育.多元化的思想輿論容易給大學(xué)生帶來負(fù)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(xí)近平總書記準(zhǔn)確把握高等教育脈搏，適時(shí)提出全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)的戰(zhàn)略布局.用好課堂教學(xué)主渠道，所有教師、所有課程都承擔(dān)好育人責(zé)任，守好一段渠、種好責(zé)任田，各類課程與思政課程同向同行，構(gòu)建三全育人大格局[1].

物理學(xué)具有天然的育人功能和優(yōu)勢.但在實(shí)踐中還普遍存在著不會(huì)做、不知怎么做的現(xiàn)象.課程思政是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，打造“金課”與一流課程的核心與關(guān)鍵.講故事、做類比不是課程思政的全部.南京大學(xué)李向東開發(fā)的“宇宙簡史”被譽(yù)為理科課程思政的標(biāo)桿[2].這門課程是站在立德樹人根本任務(wù)的高度，圍繞“樹立正確的宇宙觀”的目標(biāo)，構(gòu)建創(chuàng)新性的課程體系.南開大學(xué)劉玉斌以“樹立正確科學(xué)觀”為目標(biāo), 按照思政要求為主線構(gòu)建理論力學(xué)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(xué)各類課程的特點(diǎn)，以明確的思政目標(biāo)為指導(dǎo)設(shè)計(jì)課程教學(xué)全過程.

專業(yè)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(shè)規(guī)律的前提下,圍繞思政目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)[4].筆者所在力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，探索并形成思政目標(biāo)指導(dǎo)下的課程設(shè)計(jì)思想，提出“三步設(shè)計(jì)課程法：凝練育人目標(biāo)、提煉育人元素、指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)”.

本文介紹我們在力學(xué)課程中實(shí)施課程思政的總體思路和部分圍繞科學(xué)素養(yǎng)育人目標(biāo)的案例.用案例“科學(xué)探究的過程”說明在思政指導(dǎo)下進(jìn)行課程設(shè)計(jì)方法.思政提供方法論指導(dǎo)知識傳授，專業(yè)知識詮釋思政內(nèi)涵，育人效果與教學(xué)質(zhì)量協(xié)同提升.

1 課程思政的總體思路

1.1 課程概況與思政目標(biāo)

力學(xué)是為我校物理類和科學(xué)教育(師范)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，3學(xué)分，一年級第一學(xué)期開課，本文以科學(xué)教育專業(yè)為例.筆者針對學(xué)業(yè)困難學(xué)生的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其中多數(shù)是在第一學(xué)期早早掉隊(duì)，主要原因如不喜歡專業(yè)、不適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)等.為此擬定 “用一門課塑造一個(gè)大學(xué)生”的育人思想和總體思政目標(biāo).

(1)家國情懷：引導(dǎo)學(xué)生以人類靈魂工程師為己任，自覺踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀，培養(yǎng)深厚的家國情懷和強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感；

(2)科學(xué)素養(yǎng)：培養(yǎng)以強(qiáng)烈探究意識為核心的科學(xué)精神，掌握科學(xué)思維與實(shí)踐方法，具備科學(xué)融合能力；

(3)教師素養(yǎng)：增強(qiáng)學(xué)生對教師職業(yè)的認(rèn)同感與忠誠度，立志成為卓越科學(xué)教師.

根據(jù)當(dāng)代大學(xué)生自我意識強(qiáng)、抗挫能力差的特點(diǎn)，主要倡導(dǎo)對家人負(fù)責(zé)，對他人友善，對國家擔(dān)當(dāng)?shù)臉闼氐募覈閼?，把情懷教育融入教學(xué)全過程，特別是教師的言傳身教.本文重點(diǎn)介紹科學(xué)素養(yǎng)與教師素養(yǎng)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn).

思政教育需結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo).科學(xué)教育主要面向浙江省培養(yǎng)初中科學(xué)課程教師.科學(xué)是把初中的物理、化學(xué)、生命、地理等整合成的一門自然科學(xué)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(xué)素養(yǎng)為宗旨，通過對自然科學(xué)的整合，幫助學(xué)生以整體觀點(diǎn)理解自然科學(xué)的本質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)精神，掌握科學(xué)方法.內(nèi)容上，增設(shè)兩個(gè)獨(dú)立模塊，即“科學(xué)探究”“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境”.力學(xué)作為第一門專業(yè)課，要承擔(dān)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與教師職業(yè)素養(yǎng)的任務(wù).

1.2 實(shí)現(xiàn)思政目標(biāo)的途徑

專業(yè)課程以知識為載體，把思政教育自然融入知識傳授過程，實(shí)現(xiàn)如鹽在水、潤物無聲[1].

科學(xué)素養(yǎng)一般包括科學(xué)知識、方法與能力、科學(xué)思想與科學(xué)精神等方面.科學(xué)探究是科學(xué)的本質(zhì)特征，也是提高科學(xué)素養(yǎng)最主要的途徑.力學(xué)課程對科學(xué)探究進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生在大學(xué)課程的層面上深刻理解科學(xué)探究的意義，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，培養(yǎng)科學(xué)探究意識，進(jìn)一步理解科學(xué)精神的實(shí)質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)情感、態(tài)度與價(jià)值觀.

專業(yè)課在培養(yǎng)師范生對教師職業(yè)的認(rèn)同感與忠誠度方面具有不可替代的作用.在力學(xué)課程設(shè)計(jì)中注意把課程內(nèi)容與初中科學(xué)進(jìn)行關(guān)聯(lián).通過課程銜接幫助學(xué)生在高階學(xué)習(xí)中理解初中科學(xué)課程，激發(fā)對未來職業(yè)的期待.大學(xué)生真正體驗(yàn)到科學(xué)的魅力，將是他未來做一名卓越科學(xué)教師的驅(qū)動(dòng)力.

1.3 課程設(shè)計(jì)方案

實(shí)踐中提出三步設(shè)計(jì)課程法.首先對照課程思政目標(biāo)擬定若干思政主題，針對每個(gè)思政主題提煉出若干相互關(guān)聯(lián)的思政案例.表1列出力學(xué)課程中若干圍繞科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo)的思政主題、案例及在教材中呈現(xiàn)的知識單元.

表1 力學(xué)課程科學(xué)素養(yǎng)思政主題與案例設(shè)計(jì)

每個(gè)案例不限于一次課程，而是在課程整體范圍進(jìn)行設(shè)計(jì).總體目標(biāo)是科學(xué)素養(yǎng)，重點(diǎn)是科學(xué)探究，圍繞科學(xué)探究的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)計(jì)思政主題，包括科學(xué)問題發(fā)現(xiàn)、理想模型等.通過這幾個(gè)思政主題，把教材內(nèi)容有機(jī)聯(lián)系起來，克服學(xué)生普遍存在的只重局部學(xué)習(xí)，而不善總體理解，只見樹木不見森林的學(xué)習(xí)習(xí)慣.

下面的案例說明用三步設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)一次課程.

2 教學(xué)案例——科學(xué)探究的過程

本案例為1節(jié)課，45min.設(shè)定科學(xué)探究的一般過程為思政目標(biāo)，幫助學(xué)生了解科學(xué)探究基本過程，指導(dǎo)后續(xù)課程學(xué)習(xí).選取哈雷彗星的發(fā)現(xiàn)作為基本案例.課程內(nèi)容安排在質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)，課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)兩類問題，即由坐標(biāo)得到速度與加速度，和由加速度得到速度與坐標(biāo).限于篇幅，以下主要說明與思政有關(guān)的內(nèi)容.

2.1 教學(xué)目標(biāo)

課程思政目標(biāo)細(xì)分為4個(gè)方面：

(1)理解科學(xué)探究的一般過程，并應(yīng)用于學(xué)習(xí)；

(2)體驗(yàn)科學(xué)之美，加深對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識；

(3)了解中國古代天文學(xué)貢獻(xiàn)，增強(qiáng)文化自信；

(4)理解科學(xué)家及科學(xué)研究的民族性，增強(qiáng)國家情懷.

課程內(nèi)容選擇漆安慎等編著《力學(xué)》“§2.4 質(zhì)點(diǎn)直線運(yùn)動(dòng)——從加速度到速度和坐標(biāo)”[6].

知識目標(biāo)：掌握坐標(biāo)、速度、加速度3個(gè)物理量的關(guān)系，熟練掌握利用積分從加速度求速度和坐標(biāo)的方法.

2.2 教學(xué)設(shè)計(jì)思想

用哈雷彗星的發(fā)現(xiàn)過程引入課程思政目標(biāo)，即科學(xué)探究的過程包括哪些基本元素.然后按照科學(xué)探究的基本過程展開學(xué)習(xí).圖1為設(shè)計(jì)導(dǎo)圖.

圖1 課程設(shè)計(jì)導(dǎo)圖

2.3 教學(xué)過程

2.3.1 課程思政目標(biāo)導(dǎo)入

課堂開始，回顧運(yùn)動(dòng)學(xué)第一類問題，已知坐標(biāo)如何得到速度、加速度.

學(xué)生閱讀材料，哈雷彗星的發(fā)現(xiàn)，梗概如下：哈雷研究連續(xù)3次出現(xiàn)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(xué)和萬有引力理論計(jì)算初步證實(shí)自己的想法，并預(yù)測下一次出現(xiàn)的時(shí)間.哈雷去世后，人們按照他提供的數(shù)據(jù)觀察到這個(gè)彗星再次出現(xiàn)，檢驗(yàn)了他的理論.

閱讀材料后討論問題：哈雷彗星的發(fā)現(xiàn)過程包含哪些科學(xué)探究的元素？結(jié)合初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)科學(xué)探究的6個(gè)基本元素：提出科學(xué)問題，提出猜想和假設(shè)，做研究計(jì)劃和設(shè)計(jì)，做實(shí)驗(yàn)和理論求證，對結(jié)果檢驗(yàn)與評價(jià)，表達(dá)與交流[5].

在這個(gè)學(xué)習(xí)過程中，融入3個(gè)思政點(diǎn).

思政點(diǎn)1：哈雷的預(yù)言被證實(shí)，引起世人的激動(dòng)，體現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)之美.

思政點(diǎn)2：“如果彗星最終根據(jù)我們的預(yù)言，大約在1758年再現(xiàn)的時(shí)候，公正的后代將不會(huì)忘記這首先是由一個(gè)英國人發(fā)現(xiàn)的……”，哈雷生前寫下的話體現(xiàn)了科學(xué)家的家國情懷.科學(xué)無國界，但科學(xué)家有祖國.科學(xué)家的偉大成就，都會(huì)貼上國家、民族的標(biāo)簽.

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

2.3.2 探究式教學(xué)過程

按照科學(xué)探究的過程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過程.

科學(xué)問題：哈雷在計(jì)算彗星軌道時(shí)，應(yīng)用了牛頓定律和萬有引力定律，本質(zhì)上是知道彗星相對太陽的加速度，根據(jù)加速度求出彗星的速度和軌道(坐標(biāo))，運(yùn)動(dòng)學(xué)上稱為第二類問題.本節(jié)課探究問題為已知加速度，如何計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的速度和坐標(biāo)？

提出猜想：第一類問題用求導(dǎo)，第二類問題與第一類問題是互逆過程，求解過程在數(shù)學(xué)上也應(yīng)該是互逆的，即第二類問題的求解用積分運(yùn)算.

研究設(shè)計(jì)：從中學(xué)知識遷移到大學(xué)課程，或從加速度、速度基本定義出發(fā)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(guān)于勻加速直線運(yùn)動(dòng)有Δv=aΔt，幾何意義是加速度曲線下的面積.推廣到變加速運(yùn)動(dòng)，這個(gè)公式雖然不成立，但幾何意義仍然不變.考慮變加速直線運(yùn)動(dòng)，計(jì)算曲線下的面積，可以用祖沖之的“割圓術(shù)”，把曲線下的面積分割成等寬窄條，有

取無限小時(shí)間段有

dv=adt

等式兩邊積分得

速度到坐標(biāo)過程類似.

這個(gè)過程可以提取兩個(gè)思政點(diǎn).

思政點(diǎn)4：探究變加速運(yùn)動(dòng)，可以先從勻加速運(yùn)動(dòng)開始，探究變速運(yùn)動(dòng)，可以先從勻速運(yùn)動(dòng)開始，這是“從特殊到一般”的研究方法.

思政點(diǎn)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(nèi)，可以把變速看成勻速，曲線看成直線，蘊(yùn)含辯證統(tǒng)一的思想.

檢驗(yàn)與評價(jià)：教材理論結(jié)果如何檢驗(yàn)？有的情況可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，多數(shù)可以通過理論驗(yàn)證.自然科學(xué)一個(gè)重要的特征是具有嚴(yán)密的邏輯性，即各個(gè)理論、公式得到的結(jié)論相互自洽.簡單說，就是設(shè)計(jì)一些例題驗(yàn)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(dá)與交流：課后學(xué)生思考討論，“作業(yè)是探究過程嗎？如果是，其中包括哪些探究要素”.啟發(fā)學(xué)生重新認(rèn)識作業(yè)的意義，以探究的態(tài)度對待作業(yè).作業(yè)不是簡單的做題對答案，完成作業(yè)的過程對學(xué)生而言就是探究過程.要求學(xué)生了解題目的實(shí)踐來源與建模過程，學(xué)會(huì)利用物理、數(shù)學(xué)知識及猜想、類比等方法得到答案，分析驗(yàn)證答案的合理性，與同學(xué)進(jìn)行交流、分享.

3 總結(jié)

本文用案例介紹了我們團(tuán)隊(duì)在力學(xué)課程的思政思想、實(shí)現(xiàn)途徑與課程設(shè)計(jì).在實(shí)施課程思政的實(shí)踐中，有幾點(diǎn)體會(huì)：

(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(xué)生為中心，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真地對待教學(xué).實(shí)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(shí)也能夠嚴(yán)格約束自己的師德規(guī)范，實(shí)現(xiàn)自我思想淬煉.

(2)需要實(shí)現(xiàn)三全育人的大思政格局.課程思政不是個(gè)別課，而是所有課程共同的任務(wù).一門課程的思政目標(biāo)，決不能廣而不深、泛而不精.例如，力學(xué)的重點(diǎn)是讓學(xué)生理解科學(xué)探究，獲得初步體驗(yàn).而后續(xù)實(shí)驗(yàn)、學(xué)科競賽、畢業(yè)論文等環(huán)節(jié)可以提供更全面的科學(xué)探究體驗(yàn).

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