周 龍 王 銳 高 艷 葛桂賢 孫茂珠

(石河子大學(xué)理學(xué)院 新疆 石河子 832000)

1 引言

2016年以來全國高校都在積極落實(shí)全面課程思政建設(shè)．2020年教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出：“要寓價(jià)值觀引導(dǎo)于知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)之中，幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀”“深入挖掘課程思政元素，有機(jī)融入課程教學(xué)，達(dá)到潤物無聲的育人效果”[1].

大學(xué)物理是理工、農(nóng)醫(yī)類專業(yè)必修的一門公共基礎(chǔ)課程，內(nèi)容包括經(jīng)典物理的力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、量子力學(xué)等模塊．通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握普通物理學(xué)中的基本概念和原理，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的物理思想、研究方法，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和能力，為后續(xù)的專業(yè)課程打下一個(gè)良好的基礎(chǔ).

在防疫期間，全面線上教學(xué)使得“教”與“學(xué)”的環(huán)境都發(fā)生了較大的改變．2020年5月14日教育部舉行的新聞發(fā)布會(huì)上高教司司長吳巖指出：“融合了‘互聯(lián)網(wǎng)+智能+技術(shù)’的在線教學(xué)已經(jīng)成為中國高等教育和世界高等教育的重要發(fā)展方向”[2].SPOC教學(xué)是將傳統(tǒng)教學(xué)與慕課教學(xué)相結(jié)合的一種混合式教學(xué)模式，大部分研究表明這種教學(xué)模式取得了良好的教學(xué)效果[3,4]．在“疫情常態(tài)化”和“課程思政”的雙重背景下，探索如何在大學(xué)物理混合式教學(xué)過程中融入思政元素，對(duì)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要的意義．本文以“理想流體的伯努利方程”為例，挖掘物理知識(shí)教學(xué)過程中的思政元素，探索課程思政在大學(xué)物理混合式教學(xué)設(shè)計(jì)中的融入.

2 混合模式的大學(xué)物理課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)

課程教學(xué)設(shè)計(jì)是根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，以系統(tǒng)的方法為指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的計(jì)劃性和決策性活動(dòng)，即教師應(yīng)該如何教.無疑，教學(xué)設(shè)計(jì)是教師展開有效教學(xué)的行動(dòng)綱領(lǐng)，是教育教學(xué)過程中最為關(guān)鍵的部分.

2.1 大學(xué)物理混合式教學(xué)模式

以本校為例，大學(xué)物理采用的是“SPOC+雨課堂”混合式教學(xué)模式．大學(xué)物理混合式教學(xué)過程分為3個(gè)部分，如圖1所示.

圖1 大學(xué)物理混合式教學(xué)模式導(dǎo)圖

(1)課前(線上)．教師會(huì)借助平臺(tái)發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生自主在線上完成任務(wù)學(xué)習(xí)．包括預(yù)習(xí)微課視頻，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的思政內(nèi)容進(jìn)行閱讀和學(xué)習(xí)，選取部分知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)研究性問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組研討，完成預(yù)習(xí)測試.

(2)課中(線下)．教師借助雨課堂或其他直播平臺(tái)展開教育教學(xué)，根據(jù)學(xué)生線上預(yù)習(xí)的實(shí)際情況適時(shí)調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)過程中有機(jī)融入思政元素，突出重、難知識(shí)點(diǎn)的講解，解答學(xué)生學(xué)習(xí)中反饋的共性問題，組織課堂討論，最后歸納總結(jié)，學(xué)生完成隨堂測試.

(3)課后(線上+線下)．教師發(fā)布課后作業(yè)，師生線上互動(dòng)答疑，引導(dǎo)學(xué)生開展線上思政研討，設(shè)計(jì)一些帶有思政元素的開放性小論文，學(xué)生完成單元測試.

2.2 課程思政的課程目標(biāo)

課程目標(biāo)是指學(xué)生在學(xué)習(xí)完本課程能夠做什么，應(yīng)給出具體的可操作目標(biāo)．包括課程具體的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)．大學(xué)物理的知識(shí)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握，能力目標(biāo)需要適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)對(duì)人才的實(shí)際需求，素質(zhì)目標(biāo)中應(yīng)該加入課程思政的目標(biāo)，“應(yīng)注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和科學(xué)倫理的教育，培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任和使命感．培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)”[1].

結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)和本校人才培養(yǎng)要求制定出大學(xué)物理課程的素質(zhì)目標(biāo)：樹立辯證唯物主義世界觀，把握正確方法論，培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)；培育和踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀.

2.3 教學(xué)內(nèi)容融入思政元素

物理知識(shí)本身體現(xiàn)樸素且深刻的辯證唯物主義思想．而且物理是一門與科學(xué)應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的學(xué)科，日常生活現(xiàn)象、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、科學(xué)前沿等都與物理聯(lián)系緊密[5]．大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容思政元素可以從“人文積累、辯證思維、善于反思、信息能力、審美意識(shí)、社會(huì)責(zé)任、家國情懷、國際視野、問題解決、知識(shí)運(yùn)用”等進(jìn)行融入[6].

經(jīng)本校大學(xué)物理課程組總結(jié)，從以下3個(gè)方面進(jìn)行思政元素融入：

(1)物理規(guī)律可闡述辯證唯物主義原理和方法論；

(2)物理原理的探究可使學(xué)生掌握基本的科學(xué)方法和思想，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，提高應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；

(3)物理知識(shí)的應(yīng)用實(shí)踐可培育和踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀[7].

2.4 大學(xué)物理的教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)采用了“過程性+終結(jié)性”相結(jié)合的方式．過程性評(píng)價(jià)包括課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)的表現(xiàn)．SPOC平臺(tái)和雨課堂平臺(tái)為整個(gè)學(xué)習(xí)過程提供較完備的數(shù)據(jù)供教師參考，依據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)分析并評(píng)估對(duì)知識(shí)、能力和素質(zhì)目標(biāo)的達(dá)成度.

3 教學(xué)設(shè)計(jì)案例

下面以“理想流體的伯努利方程”為例進(jìn)行融入思政元素的教學(xué)設(shè)計(jì)(部分).

3.1 學(xué)情分析

授課對(duì)象：理工科專業(yè)的本科一年級(jí)學(xué)生.

在高中物理學(xué)習(xí)階段，學(xué)生學(xué)習(xí)了液體壓強(qiáng)和氣體壓強(qiáng)，主要根據(jù)牛頓定律討論流體處于靜止或緩慢運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的壓強(qiáng)平衡情況，這些都屬于流體靜力學(xué)的范疇．而生活中大部分流體都是動(dòng)態(tài)的，因此需要引入力、速度、加速度、流場等概念，以及質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒三大守恒律后才能進(jìn)行研究．本次課需要通過有效的教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生完成對(duì)前概念的理解和擴(kuò)展，進(jìn)一步建構(gòu)對(duì)理想流體流動(dòng)中具有普遍適用意義的“伯努利方程”的科學(xué)概念.

3.2 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)層面:

(1)理解理想流體、穩(wěn)定流動(dòng)的概念.

(2)掌握連續(xù)性方程的含義及應(yīng)用.

(3)掌握理想流體的伯努利方程.

(4)了解流量計(jì)、流速計(jì)的應(yīng)用原理.

能力層面:

(1)能夠區(qū)分理想流體和實(shí)際流體的概念，建立理想模型分析流體的力學(xué)問題.

(2)能夠綜合運(yùn)用伯努利方程和連續(xù)性方程分析、解決運(yùn)動(dòng)流體流動(dòng)的力學(xué)問題.

素質(zhì)層面:

(1)結(jié)合科學(xué)家研究經(jīng)歷，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神.

(2)結(jié)合理想流體流動(dòng)的能量守恒本質(zhì)，幫助學(xué)生樹立馬克思辯證唯物主義世界觀.

(3)結(jié)合我國空氣動(dòng)力研究成果培養(yǎng)愛國情懷，增強(qiáng)民族自信.

3.3 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

“理想流體的伯努利方程”教學(xué)設(shè)計(jì)思路如圖2所示.

圖2 “理想流體的伯努利方程”教學(xué)設(shè)計(jì)思路圖

3.4 教學(xué)內(nèi)容

3.4.1 預(yù)習(xí)(線上)

課前發(fā)布預(yù)習(xí)課件，提出探究性問題.

問題1：常言道“窄道急流”，然而在人體內(nèi)，動(dòng)脈的管徑比毛細(xì)血管的管徑大，但血液流速卻并不慢，而是比毛細(xì)血管內(nèi)血液流速快，這是為什么呢？

問題2：飛機(jī)頭部前端或側(cè)翼都有被稱為空速管的裝置，也稱皮托管或者總壓管等．查閱資料，分析說明空速管的作用.

問題驅(qū)動(dòng)：流體在管中流動(dòng)時(shí)有什么樣的規(guī)律？

思政:伯努利簡介、中國風(fēng)洞等閱讀材料.

3.4.2 課程主體內(nèi)容(線下)

(1)理想流體的穩(wěn)定流動(dòng)

1)理想流體 穩(wěn)定流動(dòng).

精講:難點(diǎn)——穩(wěn)定流動(dòng)的理解.

a.采用動(dòng)畫、視頻演示穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象.

b.結(jié)合流線、流速、流管中流體的運(yùn)動(dòng)，分析穩(wěn)定流動(dòng)的特點(diǎn).

2)理想流體的連續(xù)性方程.

精講:難點(diǎn)——連續(xù)性方程的實(shí)質(zhì).

a.分析.運(yùn)用量綱分析，使學(xué)生理解連續(xù)性方程體現(xiàn)了流體穩(wěn)定流動(dòng)中的質(zhì)量守恒.

b.推導(dǎo).連續(xù)性方程表達(dá)式.

c.擴(kuò)展.分支管中的理想流體連續(xù)性方程.

檢驗(yàn):雨課堂隨堂測——連續(xù)性方程的應(yīng)用.

精講:解決探究問題1.

a.結(jié)合學(xué)生討論的投稿內(nèi)容，在課件中采用圖示、動(dòng)畫展示血液在血管中流動(dòng)的過程.

b.根據(jù)人體血管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和連續(xù)性方程解釋其現(xiàn)象.

思政:同學(xué)們?cè)趯ふ姨骄繂栴}1答案的過程中→ 理解矛盾的普遍性原理 → 懂得具體問題具體分析.

(2)理想流體的伯努利方程

精講:重點(diǎn)——伯努利方程的推導(dǎo).

1)采用動(dòng)畫、圖片講述流體在流管中流動(dòng)過程中受力、做功及機(jī)械能變化情況.

2)根據(jù)功能原理推導(dǎo)出理想流體的伯努利方程.

思政:介紹數(shù)學(xué)物理方法的奠基人丹尼爾·伯努利的研究經(jīng)歷及學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)→科學(xué)研究要有創(chuàng)新思維和科學(xué)精神.

檢驗(yàn):雨課堂隨堂測——伯努利方程的應(yīng)用.

(3)伯努利方程和連續(xù)性方程的應(yīng)用

研習(xí):學(xué)生分組討論伯努利方程和連續(xù)性方程在生活中有哪些應(yīng)用.

精講:難點(diǎn)——伯努利方程和連續(xù)性方程的應(yīng)用.

1)采用動(dòng)畫、視頻和圖片講述香蕉球、列車安全線、船吸現(xiàn)象、飛機(jī)升力等現(xiàn)象.

2)根據(jù)伯努利方程和連續(xù)性方程解析原理.

檢驗(yàn):雨課堂隨堂測——伯努利方程和連續(xù)性方程的應(yīng)用.

精講:解決探究問題2.

a.結(jié)合學(xué)生討論的投稿內(nèi)容，在課件中采用圖示、動(dòng)畫展示空速管的結(jié)構(gòu).

b.根據(jù)連續(xù)性方程和伯努利方程講解空速管的工作原理.

課程總結(jié)：

重難點(diǎn)：

a.伯努利方程的推導(dǎo).

b.伯努利方程和連續(xù)性方程在實(shí)際生活中的應(yīng)用.

思政:簡要介紹風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，播放“科普中國風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)”視頻→中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心經(jīng)過40余年艱苦努力已躋身世界先進(jìn)行列→新中國的建設(shè)中每一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展過程都凝結(jié)著一代代科研工作者的艱苦奮斗→激勵(lì)學(xué)生傳承兵團(tuán)精神，扎根邊疆無私奉獻(xiàn)，艱苦創(chuàng)業(yè).

3.4.3 課后(線上+線下)

檢驗(yàn):完成線上單元測試.

思考題:在伯努利方程的學(xué)習(xí)中收獲了哪些做人做事的道理？

3.5 教學(xué)評(píng)價(jià)

“理想流體的伯努利方程”一節(jié)的教學(xué)過程性評(píng)價(jià)項(xiàng)目如表1所示.

表1 過程性評(píng)價(jià)項(xiàng)目

教學(xué)效果評(píng)價(jià)表如表2所示.

表2 教學(xué)效果評(píng)價(jià)表

4 結(jié)束語

大學(xué)物理課程在“立德樹人”方面有著天然的資源優(yōu)勢，蘊(yùn)含著大量做人、做事的道理以及科學(xué)的方法、思想和精神，在知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)，才能培養(yǎng)出德才兼?zhèn)浞蠂野l(fā)展需求的新時(shí)代人才．在大學(xué)物理混合式教學(xué)設(shè)計(jì)中積極探索課程思政的融入是一個(gè)任重而道遠(yuǎn)的過程，只有勇于探索，堅(jiān)持不懈，勤于實(shí)踐，不斷地完善和提高，才能促進(jìn)“三全育人”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn).