王春芳，姜珍珍

（ 上海理工大學 理學院，上海 200093）

黨的十八大以來，習近平總書記高度重視高等教育事業(yè)發(fā)展，反復強調(diào)立德樹人是高校的立身之本。國無德不興，人無德不立。育人之本，在于立德鑄魂。2020 年 4 月,《教育部等八部門關于加快推進構建高校思想政治工作體系的意見》指出：理工科專業(yè)課的教授過程中，不僅要注重科學思維方法訓練，還要注重科技倫理觀教育，更要注重培養(yǎng)學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感。因此，我們要充分發(fā)揮好專業(yè)課教師 “主力軍”，專業(yè)課教學“主戰(zhàn)場”，專業(yè)課課堂 “主渠道”的作用，推動課程思政建設，使專業(yè)課與思政課同向而行，構建立德樹人長效機制，實現(xiàn)全員全程全方位育人[1]。結合“力學”的課程結構及特點，本文以“力學”課程中的教學難點為例，深度挖掘其中所蘊含的思政元素，以課程承載思政，將思政融于課程，達到啟迪學生心智、陶冶道德情操的育人目標。

一、“力學”課程的重要性

力學既是一門基礎學科，也是一門應用廣泛的技術學科。近百年以來，力學學科迅猛發(fā)展，不僅創(chuàng)立了一些新的重要新概念、新理論和新方法，與其他學科的交叉融合也日益突出，形成了許多交叉學科，如工程力學、材料力學、生物力學、環(huán)境力學等，也產(chǎn)生了新的學科生長點，拓寬了研究內(nèi)容和方法，使力學學科始終保持著旺盛的生命力[2]。因此，“力學”是物理學專業(yè)中一門非常重要的必修課。然而，由于“力學”的授課對象多為本科一年級學生，他們在高中階段學習過經(jīng)典力學的相關知識，對“力學”這門課沒有新鮮感。因此，如何將力學知識講授得生動有趣，同時兼顧知識的深度和廣度，這是一個值得探索的教研課題。此外，中國是一個有著五千年悠久歷史和燦爛文明的古國，早在兩千多年前就已經(jīng)有了力學相關知識點的記載，如《考工記》《墨經(jīng)》等。新中國成立以后，特別是改革開放四十多年來，在力學理論的指導和支持下，取得了不勝枚舉的技術成就，如三峽、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、探月工程、高鐵等。顯然，這些都是學習力學知識的生動案例，也是優(yōu)質(zhì)的思政素材。在全面開展課程思政建設的過程中，已有研究者通過對該課程所蘊含的思政元素進行了深度挖掘，形成思政案例，探索了力學課程與思政元素的融合問題[3-5]，這些工作對新時代下力學課程的改革起到了很好的推動作用。然而，在探索和實踐高校物理專業(yè)課程與思政教學實際結合過程中，仍然存在不少困難和問題。如常見的將思想政治說教簡單插入課堂，導致知識傳授與價值引領“兩張皮”現(xiàn)象[6]，給人感覺是刻意為之。而刻意的思政，不僅談不上正面引導，有時甚至會起到反作用，使學生產(chǎn)生逆反心理。

本科階段的“力學”是中學物理中力學知識與高等數(shù)學的有機結合，可以理解為融合了高等數(shù)學，更為普適的力學。雖然內(nèi)容相近，但深度不同。中學物理注重的是結果，而本科階段關注的是過程和原理。根據(jù)筆者“力學”教學近10年的經(jīng)驗來看，力學可以看成是中學物理與大學物理的一門過渡學科。作為進入大學的第一門專業(yè)課，學習“力學”的時候，高等數(shù)學的應用還不能做到得心應手。當 “力學”中出現(xiàn)與微積分相關的物理問題時，學生容易產(chǎn)生畏難情緒，學習興趣及積極性受到影響。此時，如果能挖掘“力學”課程中的思政資源，并積極將其價值應用到課堂，不僅可以幫助學生樹立學習信心，而且可以進行價值觀和思想政治的教育引導，激發(fā)學生崇高的精神追求。從而在思想意識形態(tài)、行為舉止上產(chǎn)生積極影響，實現(xiàn)人才素質(zhì)與專業(yè)課程的同步提升。本文通過對“力學”課程的知識結構和思想政治教育內(nèi)容的梳理，給出“力學”教學中思政要素的挖掘和融入方法，避免簡單宣講、剪接拼接和生搬硬套等情況，為后續(xù)有效實施課程思政教學提供參考。

二、“力學”課程的主要內(nèi)容及學生的普遍認知特點

對于選擇物理專業(yè)的學生來說，他們對物理有興趣，熱愛科學。然而，這些熱情往往都是單純的，剛入大學的他們并不完全具備學習物理所需要的學術修養(yǎng)?！傲W”課程的邏輯體系主要由力學理論、解決典型力學問題及時空結構三部分內(nèi)容組成。對初學者來說，受固有觀念及思維模式的制約，他們的簡單力學觀念與科學的力學體系存在較大偏差，這種偏差對學生接受新的理論和方法十分不利。因此，幫助構建嚴謹?shù)倪壿嬻w系和知識體系是培養(yǎng)學生的工作重點。我們應當合理分析學生邏輯思維方式，適時引導，使之向科學邏輯方式快速過渡，進行認知結構優(yōu)化調(diào)整，改造并建立科學的力學概念。同時，更應抓住契機，引導學生積極思考，使他們認識到科學和樸素觀點之間的差異，認識事物的發(fā)展規(guī)律，對事物的分析，不能僅憑想象和猜測，而應該在遵循客觀事實的基礎上進行描述和論證。這也是本課程思政課堂的主要內(nèi)容之一。

三、“力學”教學中的思政元素探究、融入與實踐

我們要培養(yǎng)的是“工程型、創(chuàng)新性、國際化”的人才，要培養(yǎng)學生有思想的頭腦和國際化的眼光。因此，深度挖掘課程中的思政元素并應用于具體的課堂教學實踐是當前亟需研究和實施的重要課題。 “力學”作為物理學的“開始”，其在培養(yǎng)學生辯證唯物主義思想，不畏艱辛的科學探索精神以及追求真理的科學品質(zhì)方面，具有極為重要的地位和作用。結合以上提到的教學內(nèi)容，本文通過以下事例進行詳細闡述。

（一）避免緒論中思政元素的過度“加塞”

任何一門課程的教學過程，第一堂課很重要。第一堂課上，授課教師除了對所授課程進行必要的說明和要求之外，主要任務是對課程的發(fā)展和意義進行闡述。其中，有一部分內(nèi)容會涉及對該學科做出貢獻的名人名家，這顯然是思政課堂的優(yōu)秀資源。因此，在實際上課的過程中，特別是思政課程的理念提出之后，緒論普遍發(fā)展成思政素材。然而，在課堂中程序化、集中地插入思政內(nèi)容，會引起學生的視聽“疲勞”，甚至產(chǎn)生逆反心理。與其在緒論課上花大把時間進行思政宣講，不如將課時分散到各個章節(jié)，將思政元素融入到各個章節(jié)的知識點和公式推導過程，使之不至于因枯燥晦澀而難懂，不至于因繁瑣而無味。

（二）從易錯概念中挖掘思政元素，提高學習興趣

中學物理將大部分物體抽象為質(zhì)點，改變質(zhì)點運動狀態(tài)的原因是力。力的大小和方向是決定力的作用效果的兩個重要因素。然而，進入大學之后，學生會發(fā)現(xiàn)除了質(zhì)點，還有很多理想的模型，比如剛體。改變剛體運動狀態(tài)的不僅與力的大小和方向有關，還與力的作用點有很大關系，這便是力矩的存在意義。力矩也是矢量，一般用圖示：

對比質(zhì)點運動學，力使質(zhì)點產(chǎn)生加速度（速度隨時間的變化率），而力矩使剛體產(chǎn)生角加速度 （角動量隨時間的變化率）。此處因剛體而引出力矩、角動量、角加速度等概念。通常來說，教師會建議學生使用類比的方法對這些新概念進行理解學習。然而，大部分學生因為沒有足夠的訓練，很容易在這些問題上出現(xiàn)翻車現(xiàn)象。此時，教師可以在教學過程中加強思政元素的融入，采用生動有趣的方式，兼顧知識的深度和廣度對知識點進行剖析。如此一方面幫助學生對概念進行理解，另一方面，也能從思想上對學生進行價值觀和思想政治的教育。告訴學生力矩和力的關系就有如“用心”和“用力”的關系，工作和學習需要努力，但單純“用力”肯定是不夠的，如果作用點不對，即沒有“用心”，那么可能出現(xiàn)力臂為零的情況，此時，無論施加的為多大，也只是有心力，有心力產(chǎn)生力矩為零，物體的轉動狀態(tài)（角動量）不會發(fā)生改變。即物體作定軸轉動時，角加速度為零。 這與我們生活中的辦事原則是一樣的： 首先得“用心做”，保證力臂不為零，然后“用力做”，得到較大力矩。教師可以用大小和方向相同，但作用點不同的力示范開關教室門，得到不同的作用效果。這樣思政元素融入的教學設計，不僅使學生掌握基本理論知識，而且能夠很好地引導學生端正學習態(tài)度，培養(yǎng)學生腳踏實地、奮發(fā)不屈的學習精神，有利于良好學風的養(yǎng)成。

（三）用實驗結果解釋“反經(jīng)驗常識”的邏輯

縱觀力學的發(fā)展史，樸素的物理思想對學科的發(fā)展起著關鍵推動作用。然而，在此過程中，也曾有很多“反經(jīng)驗常識”的邏輯對人們的認知造成困惑。由于生活中難以有機會接觸“反經(jīng)驗常識”的結果，因此對這些理論結果無法理解，并難以接受。包括古希臘哲學家亞里士多德，他在《形而上學》這本書中認為，兩個體積相等的物體，質(zhì)量大的物體下落的速度較快，而質(zhì)量較小的物體下落的速度較慢。這一思想因與人們的日常生活及正常邏輯相符而廣為接受。直到幾個世紀以后，阿波羅15號宇航員在月球上通過自由落體實驗證明速度與質(zhì)量無關。在課程教學設計中，可以和馬克思主義哲學建立關系，從而引導學生樹立正確的人生觀和價值觀，培養(yǎng)學生的科學觀?！皩嵺`是檢驗真理的唯一標準”，今天看來，這句話確實是人類科技進步的燈塔和階梯。在講授近代力學中的相對論時，學生普遍覺得難以接受?！斑\動的尺子”變短？“動鐘”為什么會變慢？質(zhì)量的大小和運動有關系？問號接踵而來，大有無法招架之勢，這對學生的認知是個不小的挑戰(zhàn)。這時，如果能將與相對論有關的實驗結果呈現(xiàn)給學生，用真實的實驗結果對“反經(jīng)驗常識”理論進行說明。如：電子加速實驗中，當將電子加速至亞光速時，繼續(xù)加速時牛頓力學不適用，而相對論則完美符合；銫鐘實驗證明了引力差會讓銫鐘不準；水星近地點進動等。 在這些事實面前 “反經(jīng)驗常識”轉化為“符合經(jīng)驗常識”的正常邏輯結果。同時，不失時機地強化“實踐是檢驗真理的唯一標準”及“實證主義”這一觀點，讓學生真切意識到，雖然邏輯證明是檢驗某一判斷正確與否的手段，但不是標準。只有實踐才是檢驗真理的唯一標準，這是由真理本性和實踐特點所決定的。

（四）復雜問題簡單化

力學是物理學中最為復雜，內(nèi)容最多的模塊之一，錯綜復雜的關系分別對應著力學內(nèi)容中最為重要的四大定律和兩個定理，牛頓第一定律、牛頓第二定律、（角）動量守恒定律、機械能守恒定律、 （角）動量定理及動能定理，這些規(guī)律是力學的基石。實際應用中，一個物理問題往往包含以上若干個規(guī)律，每個規(guī)律對應不同的物理過程。因此，當一個復雜物理問題擺在面前時，有些學生往往無從下手；而對于簡單問題，則一般都是游刃有余，表現(xiàn)得很輕松。如果我們能將復雜的大問題分解成簡單的幾個小問題，逐個突破，不失為一種解決方案。如理想滑輪懸掛兩質(zhì)量為m的砝碼盤，如圖1所示。用輕線拴住輕彈簧兩端使它處于壓縮狀態(tài)，將此彈簧豎直放在一砝碼盤上，彈簧上端放一質(zhì)量為m的砝碼。另一砝碼盤上也放置質(zhì)量為m的砝碼，使兩盤靜止。燃斷輕線，輕彈簧達到自由伸展狀態(tài)即與砝碼脫離。求砝碼升起的高度，已知彈簧勁度系數(shù)為k，被壓縮的長度為l0。

圖1 聯(lián)動物理示例Fig. 1 Example of physical linkage

這是一個過程較為復雜的聯(lián)動問題。其中涉及的物理過程較多，一時難以理清頭緒。但仔細觀察不難發(fā)現(xiàn)，其大致物理圖像為，線斷導致左砝碼和托盤上下分離，進而右盤和砝碼一起上升。認真分析每個過程的物理圖像及適用定理，弄清楚角動量守恒、機械能守恒及動能定理的適用條件，問題就能迎刃而解。

由此，我們可以挖掘問題背后的深層思政精髓。任何問題的出現(xiàn)，都有其背后的原因，抓住主要矛盾，順藤摸瓜，像“剝洋蔥”一樣找問題，不怕困難，層層分析，將復雜問題分解成自己熟悉的簡單問題，庖丁解牛，難題終能解決。在課程教學中結合唯物辯證法的方法論，引導學生學會分析在實際生活中遇到的困難，幫助學生思考如何認清遇到的主要問題，從而抓住主要矛盾進行處理，最后輕松解決問題。對于理工科院校的學生來說，更應該注重這方面的能力培養(yǎng)，否則容易陷入迷局。

（五）聚焦熱點物理，溯本求源

力學是體現(xiàn)模型思想的學科，涉及定理的推導和計算。單純的知識點講解會使內(nèi)容過于呆板，沒有生機，影響課堂效果。然而，究其根本，力學也是一門實驗科學。為增強知識的時代感和新鮮感，也為了活躍課堂氣氛，提高學生對力學知識的靈活應用和理解能力，教師應抓住學生心理，聚焦熱點物理，尤其是那些對黨和國家發(fā)展形成認同的熱點問題，對其中所涉及的力學問題進行溯本求源的分析。如此，不僅可以提高學生的知識應用水平，還能端正學生的學習態(tài)度，使之樹立正確的人生觀和價值觀。如2021年東京奧運會上，中國體操運動員面對各種不利因素仍然發(fā)揮出色，這其中的原因，除了中國運動員的勤學苦練之外，與不斷創(chuàng)新的訓練方法也有著密不可分的關系。將人體簡化為多剛體系統(tǒng)，用動力學方法對動作進行分析、模擬、優(yōu)化，設計出符合運動員個體的空翻轉體動作[7]，從而使運動健將們?nèi)〉冒寥顺煽?，為國爭光。通過空翻動作的分解討論，不僅可以加深學生對力學知識點的理解（如轉動慣量和角速度的反比關系），而且能夠引導學生學習和踐行不斷探索、勇于創(chuàng)新的精神。同時，運動員身上的體育精神本身也是培養(yǎng)學生奮發(fā)拼搏、進行愛國主義教育的活教材。

四、結束語

力學的發(fā)展與思想政治教育的發(fā)展有著很深的淵源，二者皆起源于古代哲學，隨著時代的發(fā)展和技術的進步，分解為兩個不同的分支，所以在力學教學中滲透思想政治教育有著得天獨厚的優(yōu)勢。作為專業(yè)課教師，我們不僅要懂得如何從課程內(nèi)容中挖掘思政元素，響應“立德樹人”號召，激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)“工程型、創(chuàng)新性、國際化”及 “有思想有頭腦”的人才，也要創(chuàng)新性地將思政內(nèi)容“潤物細無聲”地貫穿于教學的全過程，對課程內(nèi)容的傳授形成助力。