力学课程教学中的思政教学设计与实践——以“动量守恒定律”为例

张淑君

（重庆三峡学院，重庆 404020）

根据2020年教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，它要求深入贯彻习近平总书记关于教育的重要论述，全面推进高校课程思政建设，加强各学科思想政治教育，落实立德树人这一根本任务，全面提升人才培养质量。目前专业课的课程思政建设是一个比较关注的问题点。力学作为学生进入高校学习的第一门专业基础课程，如何将思政元素融入课程教学中去，且不会让学生有违和感的情况下，使学生更好地达成教育教学效果，这成了一个是亟待解决的课题。毕竟对于专业任课教师而言，他们对物理方面的专业知识比较精通，在课堂上教授物理知识方面可以驾轻就熟，可涉及思想政治教育就会倍感生疏，很多时候课堂教育会呈现“生拉硬拽”的情形。给讲台下的学生在学习过程带来不小的困难，同时老师想要表达的内容大打折扣。因此，在专业物理课程教学时，需要根据教学内容和场景针对性地实施“隐形”思政教育是教书育人的关键。这里将以力学课程教学为例，充分挖掘物理课程中的思政要素，并将其融入力学教学当中，从而让学生在理论学习过程提升自身思想和政治素养[1]。

1 课程内容与思政元素的关联性

当前，国际形势纷繁复杂的背景下，国外势力和国内“公知”在意识形态方面对青少年不容忽视。面对意识形态领域复杂性，使得大学生思想政治工作的难度提升，这意味着单靠以往传统思政课程教育已经不足以引导学生价值观。党的十八大以来，围绕培养什么人、怎样培养人、为谁培养人这一根本问题，已经做了大量的探讨，其目的在于推动教育改革。从思想品德和自身修养的角度出发，教育引导学生的价值观，着重“立德树人”这一使命。目前，力学课程主要沿用漆安慎和杜婵英编著的《力学》作为物理专业教材。力学的研究范围非常的广泛，从宏观的宇宙体系到微观的分子与原子。在课程的内容方面，诸如质点运动学、动量、动能和势能、万有引力等，与高中物理内容有很大的重合度，不同点在于中学物理在对物体运动规律的描述有一定的局限性。由于中学物理讨论的基本是物体受恒力作用的运动，即使有部分变力问题，也是通过平均力做功的形式进行解析，而大学物理专业的力学课程则是利用同期学习的高等数学对原有的速度、加速度等的物理量重新定义，在原有基础上对高中所学的物理定理扩展至一般情况。此前对于力学课程的教学主要是通过讲授的方式进行，考虑到力学的理论性比较强，课堂上一般以PPT演示和板书的理论推导两者结合的形式为主，课后习题及答疑环节为辅。由于力学相关理论涉及高等数学微积分方面的应用，学生学习过程通常难度较大，这就对教师课堂教学提出更高的要求。而在思想政治方面，物理教学内容里有很多地方可以加入思政元素，教师可以利用课堂教学的扩展，强化学生在情感与价值观方面的教育。

1.1 学生学习情况

力学现有的教材教授内容是经典力学，它研究的对象主要为宏观物体低速的机械运动。力学作为物理专业的第一门基础课，在理论方面相比于高中阶段，难度已经有了一个提升，它对物理后续课程学习有着相当重要的承接作用。相比双一流大学的学生，进入地方普通院校的大学生高考物理成绩本就一般，他们的物理基础自然也就薄弱一些。力学的教学主要以课堂讲授的方式进行，需要学习的章节内容量多，理论性比较强，学生在课堂学习过程会感到枯燥无趣。在课程内容方面，大多时候需要用高等数学的微积分处理，而高等数学与力学课程的教学几乎是同步进行，这使得学生在力学课程的学习变得比较吃力。在课堂时间有限的情况下，教师在课程过度关注理论推导的过程，会反向压缩学生参与问题探讨的时间。而且长时间注意力的集中会让学生出现认知疲劳，这不利于学生的学习。物理学科本就是比较考验逻辑思维能力，依靠死记硬背的方式是无法真正学透物理内容。如果学生长期被动地接受学习，且没有将这一状况向教师进行有效反馈，会使得自身学习效率变低，并表现出本能的排斥。这也是大部分初学者在课程学习中常常出现的问题[2]。

1.2 思政教学在专业物理教学中面临的问题

相比于传统的思想政治理论课程，专业课程更加侧重于学生知识与技能的培养。在实际的物理教学中，专业课教师在课堂教学方面对物理知识可以非常娴熟地进行授课。一旦面对物理知识与思想政治相结合时，一些教师就会倍感压力，不知道如何将两者无缝衔接。这也使得很多时候教师为了完成课程思政的教学，不管课堂内容是否与思政元素有关联，往往采用“生搬硬套”或者“简单拼接”的方式。强行植入思政内容也造成课堂教学过程非常生硬，这不仅影响了专业课程的教学进度，还让教师在思想政治教育和价值观方面无法对学生起到引领作用。对于学生的思想教育，高校希望将专业课作为载体，以“课程思政”教育的形式促进学生思想政治教育体系的完善。毕竟只重视传统思政理论课程教学，不关注“隐形”思政教育，是无法达成思想政治教育效果的。只有将“隐形”和“显性”教育两者有机结合在一起，利用两者相互辅助，才能达成“全方位”的育人模式。

2 课程实施

这里以动量守恒定律这一节内容的为例，通过课程内容的扩展，将动量部分的知识深入讲授，让学生了解火箭的原理，以及我国在火箭方面的科技水平，并在思政方面对学生作教育引导。

2.1 课程导入

在课堂开始之前，利用生活中的现象，率先向学生提问“为什么鸟类本身质量不大，且飞行速度不快，却能对处于飞行状态的飞机造成巨大威胁？”通过课堂提问的方式让学生积极开展讨论，使学生快速进入到思考和学习的状态。由于学生在高中阶段对动量和冲量已经有过学习，教师可以接着追问“为什么鸟与飞机碰撞过程作用力会很大？”通过提问让学生回忆高中对动量知识点（质点动量定理），让学生明白碰撞过程中两物体相互作用时间短，使得动量的变化率很大，是造成鸟撞击飞机机体受到严重损伤的直接原因。

2.2 理论在动量守恒定律的深入

对于动量定理这一知识点在高中阶段就已经学习过了，其定理描述为质点在运动过程中，物体所受合外力的冲量等于动量的增量。高中阶段对于冲量的计算，只是单一考虑物体在恒力作用下对时间的积累效应，这是比较特殊的情况。实际生活里的物理现象是复杂的，物体所受到的力不一定是恒力，这也意味着高中阶段物理知识的局限性。在进入大学阶段后，高等数学在大一年级的课程开设是对高中数学的扩展和延伸，这使得物理学科的一些实际问题可以借助高等数学中的微积分来解决。这样对于物体变力作用下的动量定理可以表示为

2.3 动量定理在火箭方面的应用

火箭技术的应用始于第二次世界大战的德国，火箭以其自身携带的燃料，借助燃烧过程喷射的气体产生的反冲力推动的飞行器，是航空飞行的主要运载工具。作为人类导弹技术的开创者，韦纳.冯.布劳恩研究出的V2导弹是现在导弹武器的鼻祖，二战后期，美国利用“回形针行动”将他带到了美国，并让他继续导弹技术的研究。他在火箭技术方面的工作，也是让美国成功在1977年实现登月。对于火箭一般分为液体和固体两种类型，主要组成包括箭体结构、推进系统和控制系统三个部分。火箭的飞行依靠的是燃烧室中气体燃烧的能量推动，随着火箭升空过程中燃料的消耗，火箭的质量也在不断减轻，这使得火箭的运动成为一个比较复杂的问题。

这里通过之前对动量的学习，将火箭与燃气构成一个系统，火箭起飞后某一时刻t系统总质量为m，对应的飞行速度为v，在经过dt时间段排除了dm燃料气体，这使得火箭的质量变为了m+dm，火箭在竖直方向的速度为v+dv。如果气体相对于火箭排出的速率为ve，则排出的燃气速度为v+ve+dv。这样在dt时间段内系统的动量增量为：

2.4 通过讲授方式嵌入思政元素

由于新中国建立之初，国家百废待兴，朝鲜战争也让我们认识到了自身与美国在军事装备上的差距。美国眼看无法在朝鲜赢得胜利的情况下，曾多次对我国进行核讹诈，也让我国认识到国防建设的重要性。毛泽东主席和党中央也发出号召，组织和制定火箭和原子弹技术在内的科学技术发展规划。依仗苏联早期对我国工业缓建，以及钱学森和郭永怀等一批爱国科学家回国建设，使得我国能够继美苏英法后世界上第五个原子弹成功核爆的国家。在此之后，随着我国导弹技术的发展，也拥有了属于自己的核导弹，从此不再受到西方国家的武力威胁。表1中展示了火箭技术的发展已经广泛应用于多个领域，例如：在军事国防方面的东风系列弹道导弹可以较远距离覆盖大部分南海，在一定程度上能够威慑西方国家对我国沿海的窥视，为我国的海洋权益得到根本保障；在定位导航方面，北斗卫星导航系统的建立使得我国成为第四个掌握卫星定位系统的国家，也让交通和海洋航行得到精确的定位提供了方便；在航空航天方面，天问一号和天宫空间站的建立离不开长征系列火箭。27年前的中国被美国主导的国际空间站无情拒绝，也让我们明白与他们在技术水平上的差距，没有技术就没有话语权。如今的中国在航天事业的蓬勃发展，空间站的顺利建成也标志着中国科技有了质的提升，美国所谓的沃尔夫条款对科技的封锁与制裁，并不能阻隔我国在太空领域的发展，这应了句话语“以前的我你爱答不理，现在的我让你高攀不起”。通过课堂对火箭在中国科技方面的应用，让学生们了解西方国家对新中国建设的百般封锁和阻拦，中国的发展离不开一代又一代科学家的付出[3]。

表1 动量定理章节课程思政的基本要素

3 教学效果的评估与反思

在力学课堂上融入思政内容是希望学生在专业知识学习的同时，在思想意识方面也受到教育。对于物理学科而言，理论部分的学习需要对应的知识的背景，让学生能够快速地了解理论发展过程。通过对动量定理在生活中的运用，尤其是在科技方面对火箭的应用，能够有效地激发学生学习兴趣，从而使学生学习更为主动。在课堂教学的扩展部分（火箭的发展与应用），恰好能够让学生真切的感受国家在科学技术方面的飞速发展，提升对国家和民族的自豪感。与此同时，也要清醒地认识到中国在科学技术方面跟美国为首的西方国家之间还有相当一段差距，他们在关键领域方面对我国的卡脖子行为，只会激发中国人奋发图强的志气。对传统的教学过程进行适当地改进，能为社会培养更多的高素质人才。