大学物理教学中课程思政教学探索

刘鲁艳 高杰梅

【摘 要】 文章以转动惯量概念的教学为例，阐述如何在大学物理教学过程中融入课程思政元素。转动惯量作为刚体转动中的重要概念，教师可在课程中通过设计实验与视频引入，采用基于物理事实引入的以物理过程为依托的引导探究式教学模式。课程中在例题设计方面要保证物理思想的精妙融入，课程与实验形成完美依托，最大限度地提升学生尊重物理事实、牢固树立唯物主义的思想，增强学生物理理论与生活实际相结合的意识，使得课程思政更好地融入大学物理的课堂教学。

【关键词】 大学物理；课程思政；转动惯量

大学物理是一门以物理学基础知识为内容的课程，通过该课程的学习，可以使学生熟悉自然界物质的结构、性质、相互作用及其运动的基本规律，体会、理解和掌握物理学分析问题和解决问题的思想方法，提高科学素养，为后续课程的学习及进一步获取有关知识奠定必要的物理基础。物理学在科学技术上应用的初步知识等都是一个高级专门人才所必需的知识储备，因此，大学物理课是高校理工科各专业学生的一门重要的公共必修基础课。通过本课程的学习来培养学生自主学习意识和自主学习能力；在能力上，应用相关自然科学基础知识恰当地描述复杂工程问题；在沟通交流方面，具备分析问题、知识交流的能力；在思维上，培养学生的逻辑思维推理能力。

根据***总书记在全国高校思想政治工作会议上的讲话精神，各类课程都要与课程思政同向同行，而大学物理课程内因含有丰富的课程思政元素，是推进实施“课程思政”的重要阵地。高校教师需要以***总书记关于教育工作的重要论述为根本遵循，积极探索组织实施课程思政的思想方法，落实立德树人根本任务的重要举措，培养党和人民需要的“担当民族复兴大任的时代新人”。

一、课堂引入——通过实验助力唯物主义的培养

本课程通过实验与視频两个切入点来引进新课。实验具体如下，拿两个大小、质量不同的空心球，从斜面的同一高度释放，让学生推测哪个先滚下？通过实验情境的创设，在激发学生兴趣的同时，引发其思考。随后在实验验证阶段，可以让学生分组来讲台上演示实验，提高参与度，通过亲自实验得出结论。随后就电影《云中行走》演员走钢丝的视频提出问题：“为何演员手中会拿着一根长棍？‘长是何物理原理。”通过这两个看似无关联的例子，引出实际都与之相关的物理量——“转动惯量”这一概念。

课堂教学是师生双边参与的动态变化过程，在课堂上，应坚持以人为本的理念。每一位学生都是主动求知与探索的主体，教师作为这个变化过程的设计者、组织者、引导者，对教学过程实行宏观调控。比如要使物理课程达到良好的教学效果，可以根据课程的具体特点，设置生动直观的实验或者现象。运用一些生动鲜明的例子，给学生留下深刻印象，培养他们的兴趣及创造力。物理学建立在唯物主义和严密的逻辑思维上，重视并尊重自然规律，在课程中设置实验引入环节，让学生眼见为实，如实记录实验结果，也体现了严谨的工作态度，对培养学生实事求是的精神具有重要意义。

二、物理理论的分析——类比引导

通过转动惯量的定义式，很容易得到质量离散分布的刚体转动惯量的计算方法。可以进一步类比到质量连续分布刚体，引导学生发现连续是可以通过切割实现分离的效果，而要使计算结果准确的话，要切割无数刀，无数刀又要回归到连续，很自然地就引出了微积分方法，实现了与学生已有数学知识的结合，体现了不同学科之间的交叉融合。学科的定义是清晰的，但世界却是个复杂体系，解决这个复杂体系中的问题需要多学科交叉研究，因此，使学生明确学科交叉融合认识的重要性不言而喻。

通过类比法得到了转动惯量的物理意义与连续刚体转动惯量的计算方法。实际上，类比是以比较为基础的。具体过程是通过对两个不同的对象进行比较，找出它们的相同之处，并以此为根据，把其中某一对象的有关知识或结论推移到另一对象中去。类比是科学认识的一个重要方法。科学认识犹如登山，是在已有的基础上逐步试探地摸索前进，每一步的试探和摸索都要以已有的进展为立足点。类比就是立足在已有知识的基础上，进一步发展科学知识的有效的试探方法。这种类比的方法，在科学研究中具有启发思路、提供线索、触类旁通的作用。

微积分思想的应用对于整体和局部的关系，体现出了对立统一，整体与局部的辩证关系，在同一事物中，整体是由局部构成的，当整体不易解决时，可以把问题放在具体环境里，先解决局部问题，再解决整体问题。学生在平时工作生活中也要学会这种分析方法，才能更好更快地解决问题。

三、物理理论的应用——巧妙设置例题渗透

几种典型刚体转动惯量的计算，是转动惯量课的主要内容，例题为3种代表性的刚体（直棒，圆环，圆盘）的转动惯量的求解。

通过例1，使学生练习刚接触到的计算方法，求出长度为L，质量为m的直棒相对于中心轴的转动惯量，引导学生探索课堂开始时视频里演员走钢丝的问题，总结出细棒“长”的深层次物理意义。随后通过计算同样的直棒绕端点轴的转动惯量，通过对两个轴转动惯量结果的比较，让学生运用数学知识自行探索总结得到平行轴定理。学生自己探索总结的过程，确立了学生的主体地位。随后可以将走钢丝的人作为开展思政教育的典型人物来进行讲解。演员之所以在钢丝上表现淡定，离不开“台上一分钟，台下十年功”的刻苦练习，正是这种坚持，成就了钢丝上的辉煌。练习环境是在钢丝之上，可见条件之恶劣，当代大学生作为祖国未来的建设者，有着安逸舒适的学习环境，因此做事情更需要稳扎稳打，秉承“工匠精神”，在平时的学习生活中都要秉承严谨、扎实、务实的态度。

例2的设置为解决圆环对中心轴I的计算，让学生区分直线与曲线取微元计算的区别。

例3再次通过微积分思想，由刚学会的圆环为微元，推导出圆盘对中心轴的转动惯量，引导学生思考如何求球壳的转动惯量。

此处例题的设立，体现了循序渐进的思想，从直到曲，从线到面，使学生更容易理解接受的同时，也体现了课程思政的隐性特征。庄子说循序渐进，为而不争。此处润物细无声地让学生体会到世间万事万物皆有一个发生、发展的演进过程，任何事情的完成都不可能一蹴而就，只有始终如一地保持兢兢业业的态度，才能取得满意的结果。

最后给出几种常见刚体的转动惯量，用球壳的转动惯量值，解释课堂之外实验中提到的小球同时滚落的原因。通过实验展示说明小球滚动是平动与转动的复合运动，引导学生计算发现小球滚落加速度a与m，r无关，只与转动惯量表达式中的系数有关，空心球的转动惯量表达式一样，所以a相同，实现了课堂的首尾呼应。这里的探讨让学生切身体会到了“生活中处处有物理”的乐趣，同时直观地体会到体型小的小球，竟然是可以跟大球同时落地的。遇到问题时，经验主义驱使人们总以为大的东西下落会更快，忽略了透过现象看本质的辩证关系思考过程。生活中，人们常常用“表面”来认识现象本身，容易将表象与本质混为一谈。本质作为事物的根本性质和内在联系，往往深藏于事物的内部，只有发动理性思维才可能“透过现象看本质”，这里的实验解释无疑会引发学生意识到，看待问题时，只有抓住事件背后的“根本性”运作逻辑，才能理解真正的前因后果，而不是被事件的表象、无关要素、感性偏见等影响。

四、课后例题强调知识的综合应用，提高学生的科学认识

课后作业是让学生调研转动惯量在航空航天、机械制造、日常生产生活中的应用，完成论文，在深化所学知识的同时，也融入了我国的时事热点。如“神舟十六号”载人航天飞船发射成功，学生在调研的同时，可以了解到我国航天事业的发展，并参与其中，引发强烈的感情共鸣，激发學生强烈的民族自豪感、爱国热情，激励学生努力学习，科学报国。

转动惯量还在体育运动中有着重要的作用，比如短跑运动员在摆腿时，通过折叠大小腿，以减小下肢对髋轴的转动惯量。通过对相关体育项目的调研，可以激发学生的体育竞技精神，增强规则意识，增强团队意识与团队责任感。通过感受运动员身处逆境仍为祖国奋力拼搏的意志品质，学生更顽强，更有意志力，进一步增强了学生的爱国主义精神。

课后还可以让学生自主探究圆柱体、球体等同时从斜面滚落快慢的实验，教师鼓励学生通过课堂实例先进行理论推导，随后借助实验验证。考虑到学生实验时受到场地或者器材的限制可能无法完成实验的情况，可以借助互联网优势，利用模拟仿真软件来进行实验的呈现。比如借助GeoGebra软件模拟不同刚体的滚落情况。学生通过这种信息化、直观的教学资源呈现方式，更生动地理解知识点。这种与软件模拟结合的教学方法，深化了育人内涵，强化了育人功能。

五、实施效果与教学反思

课程结束后通过与学生的交流，得知学生对这堂课的接受程度较好。课程中，教师以学生为中心，利用物理实验、多媒体视频提出疑问，引导学生学习探究关于转动惯量的理论知识。整堂课的设计展现了科学认知过程，使抽象的知识与形象的实验事例等相结合。课程中各个模块课程思政的融入，也培养了学生正确的科学观，树立了正确的辩证唯物主义观，激发了学生积极的自我意识，发挥其主观能动性，促使其以自身实际行动践行理想信念、爱国信念、科学品格以及社会责任感。

六、总结

大学物理课程思政建设，要求教师将物理知识教学与思政教育有机融合。本文以大学物理课程中刚体转动惯量的教学为例，从课程引入、理论分析、例题设置、课后作业布置等方面入手，挖掘展现了科学思政教育方式。在教学过程中，学生作为课程思政的践行主体，可以在提升科学素养的同时，培养正确的世界观、爱国情怀等，激发了学生的学习热情，坚定了学生爱国的决心。

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