大學(xué)物理“五維一體”模式“課程思政”教學(xué)設(shè)計

摘要：大學(xué)物理課是高校理工科專業(yè)的學(xué)生必修的一門重要基礎(chǔ)課，在大學(xué)物理課程中實(shí)施課程思政，對培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的邏輯思維能力、理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)素養(yǎng)具有重要作用。在強(qiáng)調(diào)應(yīng)用型發(fā)展的院校，大學(xué)物理課程結(jié)合當(dāng)下社會的科技發(fā)展實(shí)例，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、學(xué)以致用的良好素養(yǎng)，更能培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷和為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而努力的青年責(zé)任感。在具體的教學(xué)中，如何做到精準(zhǔn)融入課程思政且達(dá)到“潤物無聲”的效果顯得有為重要。本文以質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)內(nèi)容為例，展示了從五個維度出發(fā)所實(shí)施的“課程思政”教學(xué)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理;課程思政;教學(xué)設(shè)計

大學(xué)物理課是開展課程思政教學(xué)的良好渠道，因?yàn)樗枪た茖I(yè)的學(xué)生必修的一門重要基礎(chǔ)課，因此它的授課覆蓋面很大。在課程思政背景下，物理學(xué)體系所包含的物理學(xué)史、重要物理思想的產(chǎn)生背景、物理發(fā)展與人類社會發(fā)展的相互關(guān)系等等，都是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、發(fā)展應(yīng)用意識、激發(fā)家國情懷的良好素材。

思政教育工作者李華忠提出了思政課的“五維一體”教學(xué)模式，即問題維度、情感維度、生活維度、實(shí)踐維度、明理維度。大學(xué)物理和思政課的學(xué)科特點(diǎn)有明顯的不同，因此在教學(xué)實(shí)施中，其教學(xué)實(shí)施的切入維度、擴(kuò)展維度以及目標(biāo)維度都和思政課有所不同。具體來說，是以生活維度和問題維度作為切入點(diǎn)，通過物理的推理和演繹所形成的物理結(jié)論作為明理維度，最后通過該理論指導(dǎo)實(shí)踐、培養(yǎng)能力來完成實(shí)踐維度和情感維度。

本文以《質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)》為例，探討在“五維一體”模式下所開展的融入課程思政的教學(xué)設(shè)計。

一、教學(xué)分析

（一）課程性質(zhì)及要求

作為工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，大學(xué)物理課為學(xué)生學(xué)習(xí)后繼專業(yè)課程和解決實(shí)際問題，提供必要的物理基礎(chǔ)知識及常用的物理方法。在以應(yīng)用型發(fā)展的院校中，在教學(xué)中以應(yīng)用為目的，加強(qiáng)與實(shí)際應(yīng)用緊密聯(lián)系的基礎(chǔ)知識和基本方法的訓(xùn)練。

（二）學(xué)情分析

①掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，即接收新知識的能力，來設(shè)計教學(xué)任務(wù)的深度和廣度;②根據(jù)學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹R補(bǔ)救，調(diào)整教學(xué)難度和方法;③根據(jù)班級整體學(xué)習(xí)風(fēng)格來設(shè)計不同的挑戰(zhàn)性問題及討論。有的班風(fēng)偏向“活躍型”，但缺乏思維深度和準(zhǔn)確性，有的班風(fēng)偏向“沉悶型”，學(xué)生更傾向于思考而非表達(dá)。

（三）教學(xué)目標(biāo)（以《質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)》為例）

①知識目標(biāo)：掌握描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的概念：位置矢量、位移、速度、加速度;掌握質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)的第一類基本問題，即求導(dǎo)的運(yùn)用，來解決一般曲線運(yùn)動問題。②能力目標(biāo)：培養(yǎng)利用數(shù)學(xué)工具來解決一般曲線運(yùn)動的方法;培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)抽象和邏輯思維能力;提高學(xué)生解決問題并應(yīng)用于生活實(shí)踐的能力。③素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家刻苦鉆研的科學(xué)精神;培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)作風(fēng);聯(lián)系當(dāng)下社會的科技發(fā)展實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷和為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而努力的青年責(zé)任感。

二、“五維一體”課程思政教學(xué)設(shè)計

（一）“生活”和“問題”維度：本課內(nèi)容能夠體現(xiàn)物理學(xué)的一般認(rèn)知規(guī)律。學(xué)生在中學(xué)學(xué)習(xí)過的勻變速直線運(yùn)動屬于特殊運(yùn)動，而生活中更常見的是一般曲線運(yùn)動，因此，本設(shè)計屬于“從生活實(shí)際中發(fā)現(xiàn)問題”這一認(rèn)知規(guī)律的開端，以此激發(fā)學(xué)生思考。

（二）“明理”維度：本課所包含的位置矢量速度的求導(dǎo)關(guān)系，培養(yǎng)了學(xué)生思考問題的方式和邏輯思維能力。其中瞬時速度的導(dǎo)出有三方面的意義：

① t的無線分割采用了從整體到局部的分析方法，教育學(xué)生在思考問題和做事情時，既要有整體的大局觀念，又能夠深入細(xì)節(jié)，做到具體問題具體分析。

② 教育學(xué)生要開闊視野，物理問題需借助數(shù)學(xué)這一有力工具來解決。當(dāng)今社會，應(yīng)善于以學(xué)科交叉的思考方式和研究方法，來獲得新的認(rèn)識和創(chuàng)新。

③ t0引出了微分思想，偉大的物理學(xué)家牛頓就是為了解決物理學(xué)中的一般性問題而發(fā)明了微積分。激勵學(xué)生學(xué)習(xí)牛頓對待科學(xué)的孜孜不倦、一絲不茍的探索精神。

（三）“實(shí)踐+情感”維度：本課的理論在社會實(shí)踐中有廣泛應(yīng)用，以此提升學(xué)生的價值認(rèn)同。通過介紹“北斗”全球定位系統(tǒng)，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感、家國情懷的價值認(rèn)同和情感體驗(yàn)，繼而激發(fā)他們?yōu)閲颐褡灏l(fā)展而刻苦學(xué)習(xí)的責(zé)任感。

三、教學(xué)過程實(shí)施

結(jié)合課前、課中、課后三個教學(xué)階段，從生活、問題、明理、實(shí)踐、情感五個維度具體實(shí)施“課程思政”的教學(xué)過程如下。

（一）課前部分。以超星學(xué)習(xí)通為學(xué)習(xí)平臺，發(fā)布微課學(xué)習(xí)任務(wù)，并設(shè)置預(yù)習(xí)問題，鼓勵學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)。結(jié)合劉翔的雅典奧運(yùn)會110米欄比賽獲得冠軍的視頻，預(yù)置學(xué)習(xí)任務(wù)及問題：①比賽通過什么物理量判斷選手的輸贏？②劉翔的哪個物理量是超過別人的？這一部分的“課程思政”融入是從“生活+問題”維度，鼓勵學(xué)生善于從實(shí)際生活中發(fā)現(xiàn)問題并思考問題，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（二）課中教學(xué)。以學(xué)生為主體、教師起引導(dǎo)作用。

1. 總結(jié)課前預(yù)置問題。教師在學(xué)習(xí)通發(fā)起“隨機(jī)提問”，通過提問總結(jié)：比賽通過“時間”這個量來判斷選手的輸贏。而劉翔優(yōu)于別人的物理量，是平均速度值。但是，教師進(jìn)一步指出，劉翔所做的運(yùn)動并不是中學(xué)大家所熟悉的勻變速運(yùn)動，那么如何得知他某一時刻的瞬時速度及加速度呢？這就要從表示質(zhì)點(diǎn)位置的基本量“位置矢量”講起。結(jié)合生活實(shí)際，采用啟發(fā)式的教學(xué)方法，在課程開頭拋出非勻變速運(yùn)動這樣的一般性問題，激起學(xué)生的求知欲。

2. 由位置矢量的定義推導(dǎo)瞬時速度和瞬時加速度的表達(dá)式。通過小組討論、合作探究得出相應(yīng)結(jié)論;通過小組競賽的方式活躍課堂氣氛，達(dá)到鞏固知識的效果。

在推導(dǎo)之前，教師先拋出一道例題：某物體按照 x = 4.9t2 的運(yùn)動規(guī)律做直線運(yùn)動。計算下列時間間隔內(nèi)物體的平均速度各是多少？①1s? 1.1s;②1s? 1.01s;③1s? 1.001s;④1s? 1.0001s。①到④問由不同小組分別完成，之后由各組學(xué)生代表分別展示講解，得出①到④答案分別為：10.29m/s、9.849m/s、9.8049m/s及9.80049m/s。之后教師發(fā)起小組討論：隨著時間段t由0.1s逐漸減小至0.0001s，能發(fā)現(xiàn)平均速度有什么樣的規(guī)律？如果t無限地減小直至趨于0時，平均速度會趨向于哪個數(shù)值？各小組成員先討論合作，給出初步結(jié)論;鼓勵學(xué)生計算更短的t值來證明結(jié)論。在各組結(jié)論大致趨于一致之后，教師進(jìn)行總結(jié)：在時間趨近于零時，該時間段的平均速度將達(dá)到一個極限值。這個極限值就定義為速度的瞬時值，并且從數(shù)學(xué)形式上，以極限的寫

法過渡到導(dǎo)數(shù)形式，即：，速度是位置矢量求時間的一階導(dǎo)數(shù)。

同樣，能夠得出利用平均加速度在t 0時的極限值求瞬時加速度的方法（略）。

這一部分的“課程思政”融入是從以下兩方面展開：

① 從“明理”維度，鍛煉學(xué)生思考問題的方式，這一過程采用了從整體到局部的分析方法，教育學(xué)生在思考問題和做事情時，既要有整體的大局觀念，又能夠深入細(xì)節(jié)，做到具體問題具體分析。

② 當(dāng)考慮的t無限趨近于0時，是利用了數(shù)學(xué)上微分的分析方法。在此引出一段史話，偉大的物理學(xué)家牛頓就是為了解決運(yùn)動學(xué)中的這類非勻變速的一般性問題而發(fā)明了微積分。激勵學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)牛頓對待科學(xué)的孜孜不倦、一絲不茍的探索精神，更要鼓勵學(xué)生開闊視野，物理問題不僅僅是物理問題，而恰恰是借助了數(shù)學(xué)這一有力的工具，來實(shí)現(xiàn)物理學(xué)理論體系的完美與龐大。

3. 利用所學(xué)知識解決身邊常見的運(yùn)動學(xué)問題。

這是利用所學(xué)知識指導(dǎo)生活實(shí)際的實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用、知行合一的科學(xué)素養(yǎng)。例如，解答在課前提出的問題：在劉翔比賽的例子中，如何得知他某一時刻的瞬時速度及加速度？現(xiàn)在可以知道，只要給出劉翔在跑道所在的二維平面內(nèi)，其x、y方向上隨時間的位置變化關(guān)系，即運(yùn)動方程，就可以根據(jù)求導(dǎo)關(guān)系，得出其比賽中任意時刻的瞬時速度和瞬時加速度。

這一部分的“課程思政”融入是從“實(shí)踐+情感”維度，培養(yǎng)知行合一，提升價值認(rèn)同。實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)：把學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，從中學(xué)階段的只能解決特殊運(yùn)動，提升到能夠解決任意的曲線問題。情感提升環(huán)節(jié)：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)相關(guān)知識在關(guān)系國計民生的領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用，例如我國自主研發(fā)的“北斗”全球定位系統(tǒng)，能夠向其用戶提供連續(xù)、實(shí)時、高精度的三維位置、三維速度和時間的信息。希望同學(xué)們都能夠?yàn)閲颐褡宓陌l(fā)展而刻苦學(xué)習(xí)。

4 課后擴(kuò)展。通過課下的知識補(bǔ)充來夯實(shí)知識，擴(kuò)展提高。在學(xué)習(xí)通自主學(xué)習(xí)課后視頻資料：介紹速度的計算在正負(fù)電子對撞機(jī)、列車速度測量、宇宙飛船對接方面的應(yīng)用;發(fā)布相關(guān)閱讀資料，擴(kuò)寬學(xué)生視野。例如《解密地球在宇宙中的地位》和《步態(tài)的運(yùn)動學(xué)分析》等。

四、教學(xué)考核評價

教學(xué)考核評價為線上和線下兩部分，其中線上以學(xué)習(xí)通生成的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)為主，兼有教師的個別賦分;線下部分主要為作業(yè)。

（一）課前評價：教師通過學(xué)生對學(xué)習(xí)資源任務(wù)點(diǎn)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)所形成的經(jīng)驗(yàn)值，監(jiān)督課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。考核學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和效果。

（二）課中評價：① 對課前預(yù)置問題進(jìn)行提問，并根據(jù)回答情況，教師手動賦予一定的經(jīng)驗(yàn)值。② 小組討論評價：學(xué)生在討論專題中參與和發(fā)表的頻率越高，獲得的經(jīng)驗(yàn)值就越多;另外，教師可以對精彩回答進(jìn)行額外賦分。③ 學(xué)生在課堂中參與的其他任務(wù)，都有相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)值，如課堂測試、舉手、搶答等。

（三）課后評價：

① 作業(yè)評分。② 以學(xué)生尋求教師答疑的頻次，作為對學(xué)生自主學(xué)習(xí)評價的參考依據(jù)。

五、教學(xué)反思

結(jié)合學(xué)生在當(dāng)堂課的表現(xiàn)，教師需及時反思本節(jié)課是否達(dá)到課堂的高效，及學(xué)生在知識、能力、方法上是否有所提高，提高的幅度有多大。本案例的設(shè)計從成功之處、不足之處、改進(jìn)設(shè)計和教學(xué)靈感四個方面進(jìn)行了教學(xué)反思。

（一）成功之處：教學(xué)中達(dá)到預(yù)先設(shè)計的教學(xué)目的、引起學(xué)生共振效應(yīng)的做法;教學(xué)方法的應(yīng)用過程。

（二）不足之處：課堂教學(xué)中所難免的疏漏失誤之處，對它們進(jìn)行系統(tǒng)的回顧、梳理，并對其作深刻的反思和剖析，使之成為今后教學(xué)的提醒。

（三）改進(jìn)設(shè)計：對不足之處進(jìn)行必要的歸類與取舍，考慮一下再教這部分內(nèi)容時應(yīng)該如何做，做到精益求精。

（四）教學(xué)靈感：對課堂教學(xué)中的偶發(fā)事件所產(chǎn)生的“靈感火花”的及時反思捕捉，以及在課堂教學(xué)中臨時應(yīng)變得當(dāng)?shù)拇胧?/p>

本案例設(shè)計的教學(xué)反思如下：

1. 成功之處：①教學(xué)流程設(shè)計上符合認(rèn)知規(guī)律。以生活實(shí)例作為切入點(diǎn)，使學(xué)生對運(yùn)動快慢有直觀的認(rèn)識，引發(fā)思考盡快進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)接受的程度，對于促進(jìn)教學(xué)效果提升大有裨益。②鼓勵學(xué)生知識遷移。通過引導(dǎo)學(xué)生回憶高中位移及平均速度的知識，進(jìn)行知識的遷移，引出計算瞬時速度所利用的求導(dǎo)方法，充分發(fā)揮學(xué)生思維的發(fā)散性和知識的綜合運(yùn)用能力。③“課程思政”的融入做到“潤物無聲”。結(jié)合物理課程的特點(diǎn)，以“五維一體”模式進(jìn)行課程思政，既符合課程特點(diǎn)，也達(dá)到了了教書育人的目的。

2. 存在的問題及改進(jìn)措施

① 在學(xué)生得出t取得越小，平均速度的值越趨近于9.8m/s這個值后，對于極限導(dǎo)數(shù)的知識過渡，學(xué)生接受起來比較困難。教師要注意結(jié)合數(shù)學(xué)中導(dǎo)數(shù)的定義，來完成知識過渡，適當(dāng)在黑板上以圖像法來輔助講解。

②在學(xué)生參與回答或討論問題的時候，教師應(yīng)注意合理控制時間，把握學(xué)生討論的力度，在統(tǒng)籌引導(dǎo)、適時歸納上多下功夫。引導(dǎo)小組的共性結(jié)論，以及引導(dǎo)各小組間不同結(jié)論的相互論證。

3. 教學(xué)靈感

在情感提升環(huán)節(jié)，除了介紹“北斗”全球定位系統(tǒng)之外，還可以介紹由我國自主研發(fā)的“彩虹魚”水下定位系統(tǒng)，其最大下潛深度可達(dá)一萬多米，并且描繪出了萬米深海的精確坐標(biāo)。它精確的坐標(biāo)定位能力，堪稱我國的“水下北斗”系統(tǒng)。通過介紹國家科技發(fā)展的新成就，加深學(xué)生的情感和價值認(rèn)同。

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[3]倪涌舟，郭中富. 大學(xué)物理課程思政的課堂實(shí)踐探索[J]，教育教學(xué)論壇，2020年16期.

作者簡介：辛萍（1983- ），女，漢族，吉林長春人，碩士，吉林工商學(xué)院基礎(chǔ)部教師，職稱：講師，主要研究方向?yàn)槟蹜B(tài)物理及大學(xué)物理教學(xué)。