力學課程教學中的思政教學設計與實踐
——以“動量守恒定律”為例

張淑君

（重慶三峽學院，重慶 404020）

根據2020年教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，它要求深入貫徹習近平總書記關于教育的重要論述，全面推進高校課程思政建設，加強各學科思想政治教育，落實立德樹人這一根本任務，全面提升人才培養質量。目前專業課的課程思政建設是一個比較關注的問題點。力學作為學生進入高校學習的第一門專業基礎課程，如何將思政元素融入課程教學中去，且不會讓學生有違和感的情況下，使學生更好地達成教育教學效果，這成了一個是亟待解決的課題。畢竟對于專業任課教師而言，他們對物理方面的專業知識比較精通，在課堂上教授物理知識方面可以駕輕就熟，可涉及思想政治教育就會倍感生疏，很多時候課堂教育會呈現“生拉硬拽”的情形。給講臺下的學生在學習過程帶來不小的困難，同時老師想要表達的內容大打折扣。因此，在專業物理課程教學時，需要根據教學內容和場景針對性地實施“隱形”思政教育是教書育人的關鍵。這里將以力學課程教學為例，充分挖掘物理課程中的思政要素，并將其融入力學教學當中，從而讓學生在理論學習過程提升自身思想和政治素養[1]。

1 課程內容與思政元素的關聯性

當前，國際形勢紛繁復雜的背景下，國外勢力和國內“公知”在意識形態方面對青少年不容忽視。面對意識形態領域復雜性，使得大學生思想政治工作的難度提升，這意味著單靠以往傳統思政課程教育已經不足以引導學生價值觀。黨的十八大以來，圍繞培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人這一根本問題，已經做了大量的探討，其目的在于推動教育改革。從思想品德和自身修養的角度出發，教育引導學生的價值觀，著重“立德樹人”這一使命。目前，力學課程主要沿用漆安慎和杜嬋英編著的《力學》作為物理專業教材。力學的研究范圍非常的廣泛，從宏觀的宇宙體系到微觀的分子與原子。在課程的內容方面，諸如質點運動學、動量、動能和勢能、萬有引力等，與高中物理內容有很大的重合度，不同點在于中學物理在對物體運動規律的描述有一定的局限性。由于中學物理討論的基本是物體受恒力作用的運動，即使有部分變力問題，也是通過平均力做功的形式進行解析，而大學物理專業的力學課程則是利用同期學習的高等數學對原有的速度、加速度等的物理量重新定義，在原有基礎上對高中所學的物理定理擴展至一般情況。此前對于力學課程的教學主要是通過講授的方式進行，考慮到力學的理論性比較強，課堂上一般以PPT演示和板書的理論推導兩者結合的形式為主，課后習題及答疑環節為輔。由于力學相關理論涉及高等數學微積分方面的應用，學生學習過程通常難度較大，這就對教師課堂教學提出更高的要求。而在思想政治方面，物理教學內容里有很多地方可以加入思政元素，教師可以利用課堂教學的擴展，強化學生在情感與價值觀方面的教育。

1.1 學生學習情況

力學現有的教材教授內容是經典力學，它研究的對象主要為宏觀物體低速的機械運動。力學作為物理專業的第一門基礎課，在理論方面相比于高中階段，難度已經有了一個提升，它對物理后續課程學習有著相當重要的承接作用。相比雙一流大學的學生，進入地方普通院校的大學生高考物理成績本就一般，他們的物理基礎自然也就薄弱一些。力學的教學主要以課堂講授的方式進行，需要學習的章節內容量多，理論性比較強，學生在課堂學習過程會感到枯燥無趣。在課程內容方面，大多時候需要用高等數學的微積分處理，而高等數學與力學課程的教學幾乎是同步進行，這使得學生在力學課程的學習變得比較吃力。在課堂時間有限的情況下，教師在課程過度關注理論推導的過程，會反向壓縮學生參與問題探討的時間。而且長時間注意力的集中會讓學生出現認知疲勞，這不利于學生的學習。物理學科本就是比較考驗邏輯思維能力，依靠死記硬背的方式是無法真正學透物理內容。如果學生長期被動地接受學習，且沒有將這一狀況向教師進行有效反饋，會使得自身學習效率變低，并表現出本能的排斥。這也是大部分初學者在課程學習中常常出現的問題[2]。

1.2 思政教學在專業物理教學中面臨的問題

相比于傳統的思想政治理論課程，專業課程更加側重于學生知識與技能的培養。在實際的物理教學中，專業課教師在課堂教學方面對物理知識可以非常嫻熟地進行授課。一旦面對物理知識與思想政治相結合時，一些教師就會倍感壓力，不知道如何將兩者無縫銜接。這也使得很多時候教師為了完成課程思政的教學，不管課堂內容是否與思政元素有關聯，往往采用“生搬硬套”或者“簡單拼接”的方式。強行植入思政內容也造成課堂教學過程非常生硬，這不僅影響了專業課程的教學進度，還讓教師在思想政治教育和價值觀方面無法對學生起到引領作用。對于學生的思想教育，高校希望將專業課作為載體，以“課程思政”教育的形式促進學生思想政治教育體系的完善。畢竟只重視傳統思政理論課程教學，不關注“隱形”思政教育，是無法達成思想政治教育效果的。只有將“隱形”和“顯性”教育兩者有機結合在一起，利用兩者相互輔助，才能達成“全方位”的育人模式。

2 課程實施

這里以動量守恒定律這一節內容的為例，通過課程內容的擴展，將動量部分的知識深入講授，讓學生了解火箭的原理，以及我國在火箭方面的科技水平，并在思政方面對學生作教育引導。

2.1 課程導入

在課堂開始之前，利用生活中的現象，率先向學生提問“為什么鳥類本身質量不大，且飛行速度不快，卻能對處于飛行狀態的飛機造成巨大威脅？”通過課堂提問的方式讓學生積極開展討論，使學生快速進入到思考和學習的狀態。由于學生在高中階段對動量和沖量已經有過學習，教師可以接著追問“為什么鳥與飛機碰撞過程作用力會很大？”通過提問讓學生回憶高中對動量知識點（質點動量定理），讓學生明白碰撞過程中兩物體相互作用時間短，使得動量的變化率很大，是造成鳥撞擊飛機機體受到嚴重損傷的直接原因。

2.2 理論在動量守恒定律的深入

對于動量定理這一知識點在高中階段就已經學習過了，其定理描述為質點在運動過程中，物體所受合外力的沖量等于動量的增量。高中階段對于沖量的計算，只是單一考慮物體在恒力作用下對時間的積累效應，這是比較特殊的情況。實際生活里的物理現象是復雜的，物體所受到的力不一定是恒力，這也意味著高中階段物理知識的局限性。在進入大學階段后，高等數學在大一年級的課程開設是對高中數學的擴展和延伸，這使得物理學科的一些實際問題可以借助高等數學中的微積分來解決。這樣對于物體變力作用下的動量定理可以表示為

2.3 動量定理在火箭方面的應用

火箭技術的應用始于第二次世界大戰的德國，火箭以其自身攜帶的燃料，借助燃燒過程噴射的氣體產生的反沖力推動的飛行器，是航空飛行的主要運載工具。作為人類導彈技術的開創者，韋納.馮.布勞恩研究出的V2導彈是現在導彈武器的鼻祖，二戰后期，美國利用“回形針行動”將他帶到了美國，并讓他繼續導彈技術的研究。他在火箭技術方面的工作，也是讓美國成功在1977年實現登月。對于火箭一般分為液體和固體兩種類型，主要組成包括箭體結構、推進系統和控制系統三個部分。火箭的飛行依靠的是燃燒室中氣體燃燒的能量推動，隨著火箭升空過程中燃料的消耗，火箭的質量也在不斷減輕，這使得火箭的運動成為一個比較復雜的問題。

這里通過之前對動量的學習，將火箭與燃氣構成一個系統，火箭起飛后某一時刻t系統總質量為m，對應的飛行速度為v，在經過dt時間段排除了dm燃料氣體，這使得火箭的質量變為了m+dm，火箭在豎直方向的速度為v+dv。如果氣體相對于火箭排出的速率為ve，則排出的燃氣速度為v+ve+dv。這樣在dt時間段內系統的動量增量為：

2.4 通過講授方式嵌入思政元素

由于新中國建立之初，國家百廢待興，朝鮮戰爭也讓我們認識到了自身與美國在軍事裝備上的差距。美國眼看無法在朝鮮贏得勝利的情況下，曾多次對我國進行核訛詐，也讓我國認識到國防建設的重要性。毛澤東主席和黨中央也發出號召，組織和制定火箭和原子彈技術在內的科學技術發展規劃。依仗蘇聯早期對我國工業緩建，以及錢學森和郭永懷等一批愛國科學家回國建設，使得我國能夠繼美蘇英法后世界上第五個原子彈成功核爆的國家。在此之后，隨著我國導彈技術的發展，也擁有了屬于自己的核導彈，從此不再受到西方國家的武力威脅。表1中展示了火箭技術的發展已經廣泛應用于多個領域，例如：在軍事國防方面的東風系列彈道導彈可以較遠距離覆蓋大部分南海，在一定程度上能夠威懾西方國家對我國沿海的窺視，為我國的海洋權益得到根本保障；在定位導航方面，北斗衛星導航系統的建立使得我國成為第四個掌握衛星定位系統的國家，也讓交通和海洋航行得到精確的定位提供了方便；在航空航天方面，天問一號和天宮空間站的建立離不開長征系列火箭。27年前的中國被美國主導的國際空間站無情拒絕，也讓我們明白與他們在技術水平上的差距，沒有技術就沒有話語權。如今的中國在航天事業的蓬勃發展，空間站的順利建成也標志著中國科技有了質的提升，美國所謂的沃爾夫條款對科技的封鎖與制裁，并不能阻隔我國在太空領域的發展，這應了句話語“以前的我你愛答不理，現在的我讓你高攀不起”。通過課堂對火箭在中國科技方面的應用，讓學生們了解西方國家對新中國建設的百般封鎖和阻攔，中國的發展離不開一代又一代科學家的付出[3]。

表1 動量定理章節課程思政的基本要素

3 教學效果的評估與反思

在力學課堂上融入思政內容是希望學生在專業知識學習的同時，在思想意識方面也受到教育。對于物理學科而言，理論部分的學習需要對應的知識的背景，讓學生能夠快速地了解理論發展過程。通過對動量定理在生活中的運用，尤其是在科技方面對火箭的應用，能夠有效地激發學生學習興趣，從而使學生學習更為主動。在課堂教學的擴展部分（火箭的發展與應用），恰好能夠讓學生真切的感受國家在科學技術方面的飛速發展，提升對國家和民族的自豪感。與此同時，也要清醒地認識到中國在科學技術方面跟美國為首的西方國家之間還有相當一段差距，他們在關鍵領域方面對我國的卡脖子行為，只會激發中國人奮發圖強的志氣。對傳統的教學過程進行適當地改進，能為社會培養更多的高素質人才。