摘要:大学物理课是高校理工科专业的学生必修的一门重要基础课,在大学物理课程中实施课程思政,对培养学生分析解决问题的逻辑思维能力、理论联系实际的科学素养具有重要作用。在强调应用型发展的院校,大学物理课程结合当下社会的科技发展实例,不仅能够培养学生实事求是、学以致用的良好素养,更能培养学生的家国情怀和为实现中华民族伟大复兴而努力的青年责任感。在具体的教学中,如何做到精准融入课程思政且达到“润物无声”的效果显得有为重要。本文以质点运动学内容为例,展示了从五个维度出发所实施的“课程思政”教学设计。
关键词:大学物理;课程思政;教学设计
大学物理课是开展课程思政教学的良好渠道,因为它是工科专业的学生必修的一门重要基础课,因此它的授课覆盖面很大。在课程思政背景下,物理学体系所包含的物理学史、重要物理思想的产生背景、物理发展与人类社会发展的相互关系等等,都是培养学生科学素养、发展应用意识、激发家国情怀的良好素材。
思政教育工作者李华忠提出了思政课的“五维一体”教学模式,即问题维度、情感维度、生活维度、实践维度、明理维度。大学物理和思政课的学科特点有明显的不同,因此在教学实施中,其教学实施的切入维度、扩展维度以及目标维度都和思政课有所不同。具体来说,是以生活维度和问题维度作为切入点,通过物理的推理和演绎所形成的物理结论作为明理维度,最后通过该理论指导实践、培养能力来完成实践维度和情感维度。
本文以《质点运动学》为例,探讨在“五维一体”模式下所开展的融入课程思政的教学设计。
一、教学分析
(一)课程性质及要求
作为工科专业的基础课程,大学物理课为学生学习后继专业课程和解决实际问题,提供必要的物理基础知识及常用的物理方法。在以应用型发展的院校中,在教学中以应用为目的,加强与实际应用紧密联系的基础知识和基本方法的训练。
(二)学情分析
①掌握学生的学习能力,即接收新知识的能力,来设计教学任务的深度和广度;②根据学生已有的知识基础进行适当的知识补救,调整教学难度和方法;③根据班级整体学习风格来设计不同的挑战性问题及讨论。有的班风偏向“活跃型”,但缺乏思维深度和准确性,有的班风偏向“沉闷型”,学生更倾向于思考而非表达。
(三)教学目标(以《质点运动学》为例)
①知识目标:掌握描述质点运动的概念:位置矢量、位移、速度、加速度;掌握质点运动学的第一类基本问题,即求导的运用,来解决一般曲线运动问题。②能力目标:培养利用数学工具来解决一般曲线运动的方法;培养学生的科学抽象和逻辑思维能力;提高学生解决问题并应用于生活实践的能力。③素质目标:培养学生学习科学家刻苦钻研的科学精神;培养学生实事求是、理论联系实际的科学作風;联系当下社会的科技发展实例,培养学生的家国情怀和为实现中华民族伟大复兴而努力的青年责任感。
二、“五维一体”课程思政教学设计
(一)“生活”和“问题”维度:本课内容能够体现物理学的一般认知规律。学生在中学学习过的匀变速直线运动属于特殊运动,而生活中更常见的是一般曲线运动,因此,本设计属于“从生活实际中发现问题”这一认知规律的开端,以此激发学生思考。
(二)“明理”维度:本课所包含的位置矢量速度的求导关系,培养了学生思考问题的方式和逻辑思维能力。其中瞬时速度的导出有三方面的意义:
① t的无线分割采用了从整体到局部的分析方法,教育学生在思考问题和做事情时,既要有整体的大局观念,又能够深入细节,做到具体问题具体分析。
② 教育学生要开阔视野,物理问题需借助数学这一有力工具来解决。当今社会,应善于以学科交叉的思考方式和研究方法,来获得新的认识和创新。
③ t0引出了微分思想,伟大的物理学家牛顿就是为了解决物理学中的一般性问题而发明了微积分。激励学生学习牛顿对待科学的孜孜不倦、一丝不苟的探索精神。
(三)“实践+情感”维度:本课的理论在社会实践中有广泛应用,以此提升学生的价值认同。通过介绍“北斗”全球定位系统,增强学生的民族自豪感、家国情怀的价值认同和情感体验,继而激发他们为国家民族发展而刻苦学习的责任感。
三、教学过程实施
结合课前、课中、课后三个教学阶段,从生活、问题、明理、实践、情感五个维度具体实施“课程思政”的教学过程如下。
(一)课前部分。以超星学习通为学习平台,发布微课学习任务,并设置预习问题,鼓励学生完成自主学习。结合刘翔的雅典奥运会110米栏比赛获得冠军的视频,预置学习任务及问题:①比赛通过什么物理量判断选手的输赢?②刘翔的哪个物理量是超过别人的?这一部分的“课程思政”融入是从“生活+问题”维度,鼓励学生善于从实际生活中发现问题并思考问题,以此激发学生学习兴趣。
(二)课中教学。以学生为主体、教师起引导作用。
1. 总结课前预置问题。教师在学习通发起“随机提问”,通过提问总结:比赛通过“时间”这个量来判断选手的输赢。而刘翔优于别人的物理量,是平均速度值。但是,教师进一步指出,刘翔所做的运动并不是中学大家所熟悉的匀变速运动,那么如何得知他某一时刻的瞬时速度及加速度呢?这就要从表示质点位置的基本量“位置矢量”讲起。结合生活实际,采用启发式的教学方法,在课程开头抛出非匀变速运动这样的一般性问题,激起学生的求知欲。
2. 由位置矢量的定义推导瞬时速度和瞬时加速度的表达式。通过小组讨论、合作探究得出相应结论;通过小组竞赛的方式活跃课堂气氛,达到巩固知识的效果。
在推导之前,教师先抛出一道例题:某物体按照 x = 4.9t2 的运动规律做直线运动。计算下列时间间隔内物体的平均速度各是多少?①1s 1.1s;②1s 1.01s;③1s 1.001s;④1s 1.0001s。①到④问由不同小组分别完成,之后由各组学生代表分别展示讲解,得出①到④答案分别为:10.29m/s、9.849m/s、9.8049m/s及9.80049m/s。之后教师发起小组讨论:随着时间段t由0.1s逐渐减小至0.0001s,能发现平均速度有什么样的规律?如果t无限地减小直至趋于0时,平均速度会趋向于哪个数值?各小组成员先讨论合作,给出初步结论;鼓励学生计算更短的t值来证明结论。在各组结论大致趋于一致之后,教师进行总结:在时间趋近于零时,该时间段的平均速度将达到一个极限值。这个极限值就定义为速度的瞬时值,并且从数学形式上,以极限的写