大學(xué)物理教學(xué)中的思政與共振*

譚 捷

(南華大學(xué)數(shù)理學(xué)院 湖南 衡陽(yáng) 421001)

1 引言

思政教育，全稱(chēng)為思想政治教育.自2004年黨中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)和改進(jìn)大學(xué)生思想政治教育的意見(jiàn)》 以來(lái)，國(guó)內(nèi)關(guān)于大學(xué)生思政教育的研究愈發(fā)深入.習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思政工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要把思政教育貫穿整個(gè)人才培養(yǎng)體系，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門(mén)課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量[1].自此，課程思政在全國(guó)高校如火如荼地推廣開(kāi)來(lái).要做好高校的課程思政工作，就要將思政元素悄無(wú)聲息地融入課程建設(shè)全過(guò)程，真正做到“隨風(fēng)潛入夜”；將知識(shí)教學(xué)和課程思政有機(jī)地結(jié)合，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”.然而，大學(xué)課程多種多樣，種類(lèi)繁多，哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)、理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、藝術(shù)學(xué)這12個(gè)學(xué)科門(mén)類(lèi)各不相同，課程思政的方式也就不盡相同.即使屬于同一個(gè)學(xué)科門(mén)類(lèi)，比如理科，它也是自然科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)以及數(shù)理邏輯的統(tǒng)稱(chēng)，往下又可細(xì)分為數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用、技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)踐等.即使均屬于物理學(xué)范疇的課程，也會(huì)發(fā)現(xiàn)眾多物理課程既有千變?nèi)f化的公式，又有需要硬性背誦的常量；既有宏觀的物理學(xué)定律，又有微觀的不確定原理；既有抽象的物理模型，又有具體的受力分析.即使具體到某一門(mén)課程，里面不同的章節(jié)也會(huì)具有不同的特點(diǎn).總而言之，課程思政本身即是一門(mén)龐大而又系統(tǒng)的課程.

本文作者目前在高校擔(dān)任大學(xué)物理講師，深知大學(xué)物理課程的重要性.大學(xué)物理課程是全國(guó)乃至全世界各大高校理工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)的公共基礎(chǔ)課，在大學(xué)的人才培養(yǎng)中具有無(wú)可替代的作用.大學(xué)物理涵蓋自然界物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互作用及其運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，該課程有著科學(xué)性強(qiáng)、覆蓋面大、包容性廣等特點(diǎn)，是開(kāi)展課程思政的良好載體和平臺(tái)[2～4].故，本文將通過(guò)大學(xué)物理課程中一個(gè)具體的章節(jié)——受迫振動(dòng)和共振，來(lái)探索在大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中如何具體實(shí)施課程思政.

2 知識(shí)講解與課程思政

2.1 知識(shí)講解

讓學(xué)生們觀看塔科馬大橋倒塌的視頻，通過(guò)情景介紹讓他們思考塔科馬大橋倒塌的原因，從而引入問(wèn)題，并得到受迫振動(dòng)的定義：振動(dòng)系統(tǒng)在周期性外力的作用下發(fā)生的振動(dòng).將塔科馬大橋在風(fēng)荷載作用下的振動(dòng)問(wèn)題簡(jiǎn)化為單自由系統(tǒng)的振動(dòng)問(wèn)題，并進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律得到受迫振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程

(1)

令

并解上述方程得

x=A0e-β tcos(ωt+φ0)+Acos(pt+φ)

(2)

第一項(xiàng)為阻尼作用下的通解，隨著時(shí)間的推移，很快就會(huì)衰減為零.從而可以得到受迫振動(dòng)穩(wěn)態(tài)的解為

x=Acos(pt+φ)

可見(jiàn)受迫振動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)做與驅(qū)動(dòng)力頻率相同的諧振動(dòng).進(jìn)而可以得到受迫振動(dòng)的振幅為

(3)

指出受迫振動(dòng)振幅達(dá)極大值，這種現(xiàn)象叫做共振.根據(jù)共振的條件

得共振頻率

2.2 課程思政引入一

共振是生活中一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活和科技活動(dòng)中.

以計(jì)算火車(chē)車(chē)廂的上下振動(dòng)與接軌處沖擊力之間的共振條件為例：火車(chē)在鐵軌上行駛，每經(jīng)過(guò)鐵軌接軌處即受到一次沖擊力作用，使裝在彈簧上面的車(chē)廂上下振動(dòng).設(shè)每段鐵軌長(zhǎng)12.5 m，彈簧平均負(fù)重5.5 t，而彈簧每受到1.0 t力將壓縮16 mm.試問(wèn)，火車(chē)速度多大時(shí)，振動(dòng)特別強(qiáng)烈？火車(chē)司機(jī)應(yīng)當(dāng)采取怎樣的措施避免這種現(xiàn)象？

根據(jù)例題結(jié)果可知，司機(jī)在火車(chē)行駛過(guò)程中，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離滿足共振條件的速度，也就是通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)的頻率來(lái)避免有害共振.接著提問(wèn)學(xué)生，大家出行乘坐我國(guó)自主研發(fā)的“復(fù)興號(hào)”高鐵，是否還有持續(xù)振動(dòng)、顛簸的感覺(jué)？結(jié)合大家的實(shí)際感受，一方面，來(lái)分析高鐵是如何消除這種不舒適的振動(dòng)；另一方面，向?qū)W生們闡述，截至2019年，我國(guó)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的高鐵鐵路里程已經(jīng)達(dá)到35 000 km，里程數(shù)位居全球第一，我國(guó)具有世界上規(guī)模最大的高鐵網(wǎng)絡(luò)，聯(lián)通覆蓋了中國(guó)大陸除西藏外的所有省、市、區(qū)[5].中國(guó)高鐵的建設(shè)規(guī)模與速度、技術(shù)安全和管理已經(jīng)走在世界高鐵技術(shù)的前列，體現(xiàn)了新中國(guó)無(wú)與倫比的制度優(yōu)勢(shì)和創(chuàng)造偉力.我國(guó)高鐵采用的是無(wú)縫接軌技術(shù)，從根本上消除了這個(gè)引起振動(dòng)的周期性驅(qū)動(dòng)力，才能成就站立的硬幣在中國(guó)高鐵上長(zhǎng)達(dá)8 min不倒的奇跡.

2.3 課程思政引入二

通過(guò)共振的危害和利用的具體事例，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生辯證的科學(xué)素養(yǎng)，以及如何通過(guò)共振產(chǎn)生的機(jī)理來(lái)分析共振現(xiàn)象，從而根據(jù)實(shí)際需要給出有效的防止或者利用共振的舉措.

2.4 課程思政引入三

最后，將機(jī)械振動(dòng)升華為思想的共鳴.讓學(xué)生意識(shí)到，在生活中，不僅看得見(jiàn)摸得著的具體的機(jī)械振動(dòng)可以產(chǎn)生共振，抽象的事物也能產(chǎn)生共振.比如，人的思想就會(huì)產(chǎn)生共振，這也就是平常人們所說(shuō)的“共鳴”.武漢發(fā)生新冠疫情時(shí)，在我們黨的紐帶和領(lǐng)導(dǎo)作用下，人們眾志成城抗擊病毒的統(tǒng)一想法即是一種典型的思想共鳴.在黨中央的統(tǒng)一組織和指導(dǎo)下，大家根據(jù)自己的職業(yè)和能力，從不同的方向?yàn)榭箵粢咔槌隽?普通民眾自覺(jué)居家，不聚會(huì)；各地醫(yī)務(wù)人員積極申請(qǐng)調(diào)往疫情區(qū)域服務(wù)；各地方基層工作人員為居家人員提供生活基本保障服務(wù)；各行各業(yè)各單位也義無(wú)反顧地加入這場(chǎng)戰(zhàn)役中，積極響應(yīng)政府的號(hào)令，同心協(xié)力，出錢(qián)出力，勇于擔(dān)當(dāng)，全國(guó)各地為抗擊疫情捐款捐物，用各種方式一起加入到抗擊疫情的行動(dòng)中來(lái).以此宣揚(yáng)我國(guó)社會(huì)主義制度的優(yōu)越性，是快速有效控制疫情的根本所在.

3 總結(jié)

大學(xué)物理是理工科的公共基礎(chǔ)課，將課程思政這把“鹽”悄無(wú)聲息地融化到大學(xué)物理這碗“湯”里，不僅會(huì)提升學(xué)生對(duì)大學(xué)物理知識(shí)的接受度，還會(huì)促進(jìn)學(xué)生對(duì)思政元素的吸收度.本文以受迫振動(dòng)和共振的知識(shí)點(diǎn)為例，對(duì)大學(xué)物理中的課程思政進(jìn)行具體的案例研究.通過(guò)例題計(jì)算火車(chē)共振的速度，思考顛簸的火車(chē)發(fā)展到如今舒適的高鐵是如何避免和消除這種不適振動(dòng)的，從而引出我國(guó)自主研發(fā)的“復(fù)興號(hào)”高鐵具有高速、高舒適的體驗(yàn)，以點(diǎn)燃學(xué)生們的民族自豪感.同時(shí)為了讓學(xué)生更好地理解共振，分析生活中共振帶來(lái)的危害和應(yīng)用，從而培養(yǎng)學(xué)生辯證看待事物的思維.最后將機(jī)械的共振拓展到思想的共振，以武漢抗擊疫情時(shí)黨的紐帶和領(lǐng)導(dǎo)作用激發(fā)大家思想發(fā)生共振，最終以抗疫勝利為例，宣揚(yáng)我國(guó)的制度自信.