立德樹人視域下力學(xué)課程的教學(xué)改革

王麗娜，趙興宇*

（伊犁師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院/新疆凝聚態(tài)相變與微結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室 新疆 伊寧 835000）

1 力學(xué)課程教學(xué)中存在的“痛點(diǎn)”問題

學(xué)生雖然掌握了一些概念、定義、定理和定律等內(nèi)容，但是不能熟練地運(yùn)用所學(xué)知識解決遇到的實(shí)際問題。在問題求解中存在著缺乏使用微積分和矢量知識的意識，習(xí)慣于標(biāo)量代數(shù)的數(shù)學(xué)運(yùn)算與思維。教學(xué)中往往都是在課堂中統(tǒng)一步調(diào)地進(jìn)行教學(xué)，難以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的差異化需求。上述“痛點(diǎn)”的存在，不僅使學(xué)生無法分析求解一些具體問題，而且難以形成正確的處理方法和思路，造成學(xué)生認(rèn)為力學(xué)課程較難學(xué)習(xí)，影響學(xué)生求真學(xué)問、練真本領(lǐng)。另外，力學(xué)課程中存在著很多課程思政元素，這些元素都有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，促進(jìn)立德樹人目標(biāo)的落實(shí)。本文將針對這些痛點(diǎn)問題給出我們的教學(xué)改革與創(chuàng)新要點(diǎn)，并闡述基于問題導(dǎo)向提高學(xué)習(xí)效率和融入課程思政元素提升學(xué)生綜合素養(yǎng)兩個方面的教學(xué)實(shí)踐。

2 以學(xué)生為中心，基于“痛點(diǎn)”問題實(shí)施的教學(xué)改革與創(chuàng)新要點(diǎn)

2.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

2.1.1 增加大學(xué)與高中之間的銜接性知識

雖然大學(xué)中的力學(xué)課程在研究對象的復(fù)雜程度上和處理問題的方法上與高中有差別，但是二者有密切的聯(lián)系，高中知識是大學(xué)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。在教學(xué)中，我們在相應(yīng)知識點(diǎn)學(xué)習(xí)之前，先進(jìn)行高中對應(yīng)知識的回顧與溫習(xí)，使學(xué)生腦海中先有一些理解的基礎(chǔ)，然后再對大學(xué)中的該知識點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣學(xué)生不僅對知識點(diǎn)易于接受，而且也能夠清晰地體會到大學(xué)和高中階段知識的異同。

2.1.2 穿插數(shù)學(xué)知識，養(yǎng)成矢量和微積分運(yùn)用習(xí)慣大學(xué)階段的力學(xué)課程中所使用的數(shù)學(xué)運(yùn)算主要是微積分和矢量運(yùn)算，這與高中明顯不同，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)中需要有一個運(yùn)算思維轉(zhuǎn)變的過程。我們在教學(xué)中，除了會對必要的數(shù)學(xué)知識進(jìn)行集中講解之外，還會將特定數(shù)學(xué)知識放在對應(yīng)的物理知識之前進(jìn)行講解學(xué)習(xí)，以促進(jìn)學(xué)生將數(shù)學(xué)運(yùn)算與物理情境建立聯(lián)系。同時，通過矢量和微積分的運(yùn)用，增強(qiáng)學(xué)生對力學(xué)知識準(zhǔn)確性與嚴(yán)謹(jǐn)性的理解，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2.1.3 融入課程思政元素，促進(jìn)學(xué)生綜合能力與素質(zhì)提升力學(xué)是物理學(xué)其他學(xué)科的基礎(chǔ)，力學(xué)中包含著物理學(xué)的一般研究方法，體現(xiàn)著科學(xué)知識的價值，蘊(yùn)含著科學(xué)家的奮斗精神，這些都是重要的課程思政元素。在教學(xué)中，我們挖掘與融入了這些思政元素，讓學(xué)生在知識學(xué)習(xí)的過程中體會科學(xué)方法，感受科學(xué)知識的價值和科學(xué)家的奮斗精神，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)駕馭能力、學(xué)習(xí)興趣、奮斗精神和愛國主義精神。教學(xué)中，這些思政元素是采用嵌入式進(jìn)行的，達(dá)到潤物無聲的課程思政目標(biāo)。

2.2 教學(xué)方法的改革

2.2.1 基于現(xiàn)代通訊技術(shù)，及時進(jìn)行知識訓(xùn)練與信息反饋傳統(tǒng)教學(xué)中，課堂訓(xùn)練往往是采取紙質(zhì)方式完成的。但是，由于受學(xué)生占有學(xué)習(xí)資料的限制，題目選擇空間較小，而且由于課堂時間有限，老師也很難較為全面地掌握學(xué)生對知識的掌握程度。針對這種情況，基于現(xiàn)代通訊技術(shù)，我們通過軟件設(shè)置在線題目，學(xué)生線上答題后及時給出統(tǒng)計(jì)結(jié)果，不僅增加了題目的靈活性，而且便于及時全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。在此基礎(chǔ)上，教師有針對性地進(jìn)行下一步教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。同時也在學(xué)習(xí)過程中，讓學(xué)生體會我國科技取得的長足進(jìn)步，增強(qiáng)“四個自信”和愛國熱情。

2.2.2 架起知識點(diǎn)與問題之間的橋梁，增強(qiáng)學(xué)生的問題分析與知識運(yùn)用能力

在課堂教學(xué)中，我們既講好知識點(diǎn)，又結(jié)合具體問題，讓學(xué)生清楚認(rèn)識知識如何在問題處理中發(fā)揮作用，同時反過來促進(jìn)學(xué)生對知識點(diǎn)產(chǎn)生更為全面深入的認(rèn)識，加深對具體問題的理解。例如在從質(zhì)點(diǎn)的加速度到速度再到運(yùn)動學(xué)方程的問題中，通過必要問題的求解，增強(qiáng)學(xué)生對這一類問題在數(shù)學(xué)上屬于求解原函數(shù)運(yùn)算的認(rèn)識，從而為問題求解找到更為寬廣的思路和方法。

2004年，張培林以重慶九院為實(shí)踐平臺，主持在該院引用平衡計(jì)分卡（BSC）作為醫(yī)院管理工具，最終形成一套完整的“中國公立醫(yī)院平衡計(jì)分卡戰(zhàn)略績效管理系統(tǒng)”。實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療行為與成本可支撐之間的量化管理，成為醫(yī)院循證決策和量化推進(jìn)科學(xué)可持續(xù)發(fā)展的核心軟實(shí)力，使醫(yī)院整體建設(shè)和精細(xì)化管理水平大為提升。該系統(tǒng)不僅榮獲國內(nèi)多項(xiàng)大獎，而且還和一家軟件公司合作研發(fā)了醫(yī)院管理模板軟件。截至目前，該軟件銷售額已達(dá)2億元。

2.2.3 基于問題導(dǎo)向，錄制微視頻，提升學(xué)習(xí)效率，滿足差異化需求

在教學(xué)中，選擇一些容易混淆的知識點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)、典型例題習(xí)題和疑難問題等錄制微視頻。視頻以單個問題或主題為單元而制作，不僅能夠滿足學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和疑難問題的解答，而且便于學(xué)生有針對性地進(jìn)行選擇學(xué)習(xí)，既滿足了學(xué)生差異化的學(xué)習(xí)需求，又能夠節(jié)省學(xué)生的查詢時間，具有很強(qiáng)的靈活性和便捷性。

2.2.4 結(jié)合學(xué)習(xí)需要，編寫整理豐富的訓(xùn)練題目

在現(xiàn)有的教材中，往往都附有課后的計(jì)算訓(xùn)練題目，但是缺乏一些基礎(chǔ)知識（例如概念、定義、定律等）的訓(xùn)練，這就影響了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握，學(xué)生對基礎(chǔ)知識的不熟悉也影響對這些知識的進(jìn)一步應(yīng)用。我們編寫了訓(xùn)練題目，讓學(xué)生增強(qiáng)對課程基礎(chǔ)知識和重點(diǎn)知識的把握，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)條件。

2.2.5 增強(qiáng)鼓勵與督促，養(yǎng)成良好的自學(xué)習(xí)慣

自學(xué)，在大學(xué)中尤為重要，但是自學(xué)習(xí)慣的養(yǎng)成往往需要在不斷地監(jiān)督下慢慢形成。所以，我們還要在促進(jìn)學(xué)生形成良好自學(xué)習(xí)慣上下功夫。在日常生活中，我們會通過作業(yè)、測試、在線答題等方式掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果，并及時向?qū)W生反饋，不斷促進(jìn)其自覺性的養(yǎng)成，激發(fā)學(xué)生的銳意進(jìn)取精神。

3 基于問題導(dǎo)向利用微視頻提高學(xué)習(xí)效率

在“互聯(lián)網(wǎng)+”教育背景下，課程的電子資源顯得尤為重要，不僅能夠?yàn)閷W(xué)生提供學(xué)習(xí)資源，而且便于學(xué)生隨時學(xué)習(xí)。以單個問題或主題為單元的微視頻，能夠便于學(xué)生快速查找到自己關(guān)注的問題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。在教學(xué)中，我們結(jié)合學(xué)生常見的知識點(diǎn)問題錄制了微視頻，便于學(xué)生隨時學(xué)、反復(fù)學(xué)，為學(xué)生課前課后自主學(xué)習(xí)提供便利，滿足不同學(xué)生的需求，具體做法如下。

針對學(xué)生對一些容易混淆物理量存在模糊不清、難以分辨的情況，我們錄制微視頻，重點(diǎn)進(jìn)行對比講解，集中呈現(xiàn)，讓學(xué)生明確它們之間的區(qū)別。這些知識點(diǎn)包括動量、沖量、角動量和動能，位移和路程等。

面對一些物理量在大學(xué)階段與高中階段中的表示與運(yùn)算方式不同，學(xué)生往往表現(xiàn)出不習(xí)慣的情況，我們在微視頻中會對其進(jìn)行重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)與訓(xùn)練。例如速度和加速度的求解中，學(xué)生往往不習(xí)慣使用矢量，對通過矢量表示和運(yùn)算比較陌生，因此我們在微視頻中，不僅重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)速度和加速度的矢量性，而且還進(jìn)行了習(xí)題的講解，讓學(xué)生熟悉相應(yīng)的運(yùn)算。

對于動量定理、動能定理、角動量定理和轉(zhuǎn)動定理等重點(diǎn)知識，學(xué)生在其運(yùn)用上也存在著一定的困難，我們分別錄制微視頻，不僅講清楚定理的來龍去脈，而且對定理的典型應(yīng)用進(jìn)行講解，同時還闡明質(zhì)點(diǎn)系中各質(zhì)點(diǎn)間內(nèi)力作用在上述前三種定理中的地位和貢獻(xiàn)。這樣有助于學(xué)生的理解和掌握，避免死記硬背。

在利用牛頓運(yùn)動定律、動量守恒定律、機(jī)械能守恒定律和角動量守恒定律進(jìn)行問題求解等難點(diǎn)中，我們采取的措施是在微視頻中對典型問題進(jìn)行講解，明確問題求解思路，展示問題求解過程，總結(jié)問題分析要點(diǎn)。

這些微視頻錄制之后，通過網(wǎng)絡(luò)載體進(jìn)行傳遞，就能夠?yàn)閷W(xué)生所用，彌補(bǔ)課堂教學(xué)受時間和地點(diǎn)限制的不足，拓寬學(xué)生獲取知識的渠道，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)資源體系的構(gòu)建，有效降低學(xué)習(xí)的難度。

4 力學(xué)課程中思政元素的挖掘與融入

具體力學(xué)問題的處理與描述、力學(xué)理論的建立都體現(xiàn)著問題研究解決的一般研究方法和科學(xué)家的奮斗精神，也體現(xiàn)著科學(xué)知識的魅力，這些對促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的提高具有重要作用，是實(shí)施立德樹人工作的重要抓手。在教學(xué)中，我們挖掘了相應(yīng)的思政元素，并融入了教學(xué)過程中。這里將結(jié)合漆安慎的力學(xué)教材內(nèi)容進(jìn)行介紹，具體內(nèi)容如下。在講到“物理學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)”這一內(nèi)容時，引入“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，讓學(xué)生將理論與物理實(shí)踐結(jié)合在一起，增強(qiáng)學(xué)生的唯物主義觀。在學(xué)習(xí)質(zhì)點(diǎn)內(nèi)容時，將這一內(nèi)容與“抓住事物的主要矛盾”聯(lián)系起來，讓學(xué)生體會問題處理的原則，增強(qiáng)創(chuàng)新能力；并將這一原則引申到工作和生活之中，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用哲學(xué)解決問題的能力。在講到理想模型、質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系、剛體和振動等章節(jié)內(nèi)容時，通過這些實(shí)例讓學(xué)生感受“從簡單到復(fù)雜”的問題處理的思路與步驟，感受創(chuàng)新過程。在學(xué)習(xí)直角坐標(biāo)系、自然坐標(biāo)系和極坐標(biāo)系時，讓學(xué)生體會多角度因境而定的問題描述方法，增強(qiáng)學(xué)生處理問題的發(fā)散性和創(chuàng)新性思維，這樣的例子還有力的功與力矩的功等。

在講解質(zhì)點(diǎn)直線運(yùn)動一節(jié)中，通過微積分的運(yùn)用和微分方程的求解，并與高中時只能處理簡單問題相對比，讓學(xué)生感受知識的力量與魅力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；“火箭的運(yùn)動”一節(jié)也包含同樣的思政元素。在萬有引力定律一章中，通過開普勒定律和萬有引力定律的獲得過程，讓學(xué)生體會科學(xué)家的追求真理、勇于探索、持之以恒的精神，增強(qiáng)學(xué)生的奮斗精神與毅力。在運(yùn)動學(xué)和動量守恒等章節(jié)中引入我國高鐵和航空航天事業(yè)的發(fā)展，闡述我國取得的巨大成就與在世界上的領(lǐng)先水平，增強(qiáng)學(xué)生的自豪感和愛國熱情。

在教學(xué)中，所挖掘的思政元素既與課程內(nèi)容緊密相連，又具有重要的立德樹人功能。將這些元素融入教學(xué)過程之中，既順暢不生硬，又能使學(xué)生獲得真實(shí)具體的感受，易于學(xué)生接受和樹立正確的價值觀。

5 結(jié)語

在立德樹人視域下，本文分析了力學(xué)課程教學(xué)中存在的“痛點(diǎn)”問題，闡述了以學(xué)生為中心，基于“痛點(diǎn)”問題實(shí)施的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面的改革與創(chuàng)新要點(diǎn)，介紹了我們基于問題導(dǎo)向利用微視頻提高學(xué)習(xí)效率和力學(xué)課程中思政元素挖掘與融入的具體方式。通過改革，學(xué)生較之前的學(xué)習(xí)效果有了提高，綜合素養(yǎng)也有提升。上述改革具有可操作性和可推廣性，不僅能為物理學(xué)類專業(yè)人才的培養(yǎng)提供借鑒，而且也可以為其他專業(yè)提供參考。