劉魯艷 高杰梅

【摘 要】 文章以轉(zhuǎn)動(dòng)慣量概念的教學(xué)為例，闡述如何在大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中融入課程思政元素。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量作為剛體轉(zhuǎn)動(dòng)中的重要概念，教師可在課程中通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與視頻引入，采用基于物理事實(shí)引入的以物理過(guò)程為依托的引導(dǎo)探究式教學(xué)模式。課程中在例題設(shè)計(jì)方面要保證物理思想的精妙融入，課程與實(shí)驗(yàn)形成完美依托，最大限度地提升學(xué)生尊重物理事實(shí)、牢固樹(shù)立唯物主義的思想，增強(qiáng)學(xué)生物理理論與生活實(shí)際相結(jié)合的意識(shí)，使得課程思政更好地融入大學(xué)物理的課堂教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】 大學(xué)物理；課程思政；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

大學(xué)物理是一門(mén)以物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)為內(nèi)容的課程，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生熟悉自然界物質(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，體會(huì)、理解和掌握物理學(xué)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思想方法，提高科學(xué)素養(yǎng)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及進(jìn)一步獲取有關(guān)知識(shí)奠定必要的物理基礎(chǔ)。物理學(xué)在科學(xué)技術(shù)上應(yīng)用的初步知識(shí)等都是一個(gè)高級(jí)專門(mén)人才所必需的知識(shí)儲(chǔ)備，因此，大學(xué)物理課是高校理工科各專業(yè)學(xué)生的一門(mén)重要的公共必修基礎(chǔ)課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)和自主學(xué)習(xí)能力；在能力上，應(yīng)用相關(guān)自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)恰當(dāng)?shù)孛枋鰪?fù)雜工程問(wèn)題；在溝通交流方面，具備分析問(wèn)題、知識(shí)交流的能力；在思維上，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維推理能力。

根據(jù)習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上的講話精神，各類(lèi)課程都要與課程思政同向同行，而大學(xué)物理課程內(nèi)因含有豐富的課程思政元素，是推進(jìn)實(shí)施“課程思政”的重要陣地。高校教師需要以習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于教育工作的重要論述為根本遵循，積極探索組織實(shí)施課程思政的思想方法，落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的重要舉措，培養(yǎng)黨和人民需要的“擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人”。

一、課堂引入——通過(guò)實(shí)驗(yàn)助力唯物主義的培養(yǎng)

本課程通過(guò)實(shí)驗(yàn)與視頻兩個(gè)切入點(diǎn)來(lái)引進(jìn)新課。實(shí)驗(yàn)具體如下，拿兩個(gè)大小、質(zhì)量不同的空心球，從斜面的同一高度釋放，讓學(xué)生推測(cè)哪個(gè)先滾下？通過(guò)實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)設(shè)，在激發(fā)學(xué)生興趣的同時(shí)，引發(fā)其思考。隨后在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段，可以讓學(xué)生分組來(lái)講臺(tái)上演示實(shí)驗(yàn)，提高參與度，通過(guò)親自實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論。隨后就電影《云中行走》演員走鋼絲的視頻提出問(wèn)題：“為何演員手中會(huì)拿著一根長(zhǎng)棍？‘長(zhǎng)是何物理原理。”通過(guò)這兩個(gè)看似無(wú)關(guān)聯(lián)的例子，引出實(shí)際都與之相關(guān)的物理量——“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”這一概念。

課堂教學(xué)是師生雙邊參與的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，在課堂上，應(yīng)堅(jiān)持以人為本的理念。每一位學(xué)生都是主動(dòng)求知與探索的主體，教師作為這個(gè)變化過(guò)程的設(shè)計(jì)者、組織者、引導(dǎo)者，對(duì)教學(xué)過(guò)程實(shí)行宏觀調(diào)控。比如要使物理課程達(dá)到良好的教學(xué)效果，可以根據(jù)課程的具體特點(diǎn)，設(shè)置生動(dòng)直觀的實(shí)驗(yàn)或者現(xiàn)象。運(yùn)用一些生動(dòng)鮮明的例子，給學(xué)生留下深刻印象，培養(yǎng)他們的興趣及創(chuàng)造力。物理學(xué)建立在唯物主義和嚴(yán)密的邏輯思維上，重視并尊重自然規(guī)律，在課程中設(shè)置實(shí)驗(yàn)引入環(huán)節(jié)，讓學(xué)生眼見(jiàn)為實(shí)，如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也體現(xiàn)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的精神具有重要意義。

二、物理理論的分析——類(lèi)比引導(dǎo)

通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的定義式，很容易得到質(zhì)量離散分布的剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算方法?？梢赃M(jìn)一步類(lèi)比到質(zhì)量連續(xù)分布剛體，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)連續(xù)是可以通過(guò)切割實(shí)現(xiàn)分離的效果，而要使計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確的話，要切割無(wú)數(shù)刀，無(wú)數(shù)刀又要回歸到連續(xù)，很自然地就引出了微積分方法，實(shí)現(xiàn)了與學(xué)生已有數(shù)學(xué)知識(shí)的結(jié)合，體現(xiàn)了不同學(xué)科之間的交叉融合。學(xué)科的定義是清晰的，但世界卻是個(gè)復(fù)雜體系，解決這個(gè)復(fù)雜體系中的問(wèn)題需要多學(xué)科交叉研究，因此，使學(xué)生明確學(xué)科交叉融合認(rèn)識(shí)的重要性不言而喻。

通過(guò)類(lèi)比法得到了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的物理意義與連續(xù)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算方法。實(shí)際上，類(lèi)比是以比較為基礎(chǔ)的。具體過(guò)程是通過(guò)對(duì)兩個(gè)不同的對(duì)象進(jìn)行比較，找出它們的相同之處，并以此為根據(jù)，把其中某一對(duì)象的有關(guān)知識(shí)或結(jié)論推移到另一對(duì)象中去。類(lèi)比是科學(xué)認(rèn)識(shí)的一個(gè)重要方法?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)猶如登山，是在已有的基礎(chǔ)上逐步試探地摸索前進(jìn)，每一步的試探和摸索都要以已有的進(jìn)展為立足點(diǎn)。類(lèi)比就是立足在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展科學(xué)知識(shí)的有效的試探方法。這種類(lèi)比的方法，在科學(xué)研究中具有啟發(fā)思路、提供線索、觸類(lèi)旁通的作用。

微積分思想的應(yīng)用對(duì)于整體和局部的關(guān)系，體現(xiàn)出了對(duì)立統(tǒng)一，整體與局部的辯證關(guān)系，在同一事物中，整體是由局部構(gòu)成的，當(dāng)整體不易解決時(shí)，可以把問(wèn)題放在具體環(huán)境里，先解決局部問(wèn)題，再解決整體問(wèn)題。學(xué)生在平時(shí)工作生活中也要學(xué)會(huì)這種分析方法，才能更好更快地解決問(wèn)題。

三、物理理論的應(yīng)用——巧妙設(shè)置例題滲透

幾種典型剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算，是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量課的主要內(nèi)容，例題為3種代表性的剛體（直棒，圓環(huán)，圓盤(pán)）的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的求解。

通過(guò)例1，使學(xué)生練習(xí)剛接觸到的計(jì)算方法，求出長(zhǎng)度為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的直棒相對(duì)于中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，引導(dǎo)學(xué)生探索課堂開(kāi)始時(shí)視頻里演員走鋼絲的問(wèn)題，總結(jié)出細(xì)棒“長(zhǎng)”的深層次物理意義。隨后通過(guò)計(jì)算同樣的直棒繞端點(diǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，通過(guò)對(duì)兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量結(jié)果的比較，讓學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)自行探索總結(jié)得到平行軸定理。學(xué)生自己探索總結(jié)的過(guò)程，確立了學(xué)生的主體地位。隨后可以將走鋼絲的人作為開(kāi)展思政教育的典型人物來(lái)進(jìn)行講解。演員之所以在鋼絲上表現(xiàn)淡定，離不開(kāi)“臺(tái)上一分鐘，臺(tái)下十年功”的刻苦練習(xí)，正是這種堅(jiān)持，成就了鋼絲上的輝煌。練習(xí)環(huán)境是在鋼絲之上，可見(jiàn)條件之惡劣，當(dāng)代大學(xué)生作為祖國(guó)未來(lái)的建設(shè)者，有著安逸舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境，因此做事情更需要穩(wěn)扎穩(wěn)打，秉承“工匠精神”，在平時(shí)的學(xué)習(xí)生活中都要秉承嚴(yán)謹(jǐn)、扎實(shí)、務(wù)實(shí)的態(tài)度。

例2的設(shè)置為解決圓環(huán)對(duì)中心軸I的計(jì)算，讓學(xué)生區(qū)分直線與曲線取微元計(jì)算的區(qū)別。

例3再次通過(guò)微積分思想，由剛學(xué)會(huì)的圓環(huán)為微元，推導(dǎo)出圓盤(pán)對(duì)中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，引導(dǎo)學(xué)生思考如何求球殼的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

此處例題的設(shè)立，體現(xiàn)了循序漸進(jìn)的思想，從直到曲，從線到面，使學(xué)生更容易理解接受的同時(shí)，也體現(xiàn)了課程思政的隱性特征。莊子說(shuō)循序漸進(jìn)，為而不爭(zhēng)。此處潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地讓學(xué)生體會(huì)到世間萬(wàn)事萬(wàn)物皆有一個(gè)發(fā)生、發(fā)展的演進(jìn)過(guò)程，任何事情的完成都不可能一蹴而就，只有始終如一地保持兢兢業(yè)業(yè)的態(tài)度，才能取得滿意的結(jié)果。

最后給出幾種常見(jiàn)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，用球殼的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值，解釋課堂之外實(shí)驗(yàn)中提到的小球同時(shí)滾落的原因。通過(guò)實(shí)驗(yàn)展示說(shuō)明小球滾動(dòng)是平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生計(jì)算發(fā)現(xiàn)小球滾落加速度a與m，r無(wú)關(guān)，只與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量表達(dá)式中的系數(shù)有關(guān)，空心球的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量表達(dá)式一樣，所以a相同，實(shí)現(xiàn)了課堂的首尾呼應(yīng)。這里的探討讓學(xué)生切身體會(huì)到了“生活中處處有物理”的樂(lè)趣，同時(shí)直觀地體會(huì)到體型小的小球，竟然是可以跟大球同時(shí)落地的。遇到問(wèn)題時(shí)，經(jīng)驗(yàn)主義驅(qū)使人們總以為大的東西下落會(huì)更快，忽略了透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的辯證關(guān)系思考過(guò)程。生活中，人們常常用“表面”來(lái)認(rèn)識(shí)現(xiàn)象本身，容易將表象與本質(zhì)混為一談。本質(zhì)作為事物的根本性質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系，往往深藏于事物的內(nèi)部，只有發(fā)動(dòng)理性思維才可能“透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)”，這里的實(shí)驗(yàn)解釋無(wú)疑會(huì)引發(fā)學(xué)生意識(shí)到，看待問(wèn)題時(shí)，只有抓住事件背后的“根本性”運(yùn)作邏輯，才能理解真正的前因后果，而不是被事件的表象、無(wú)關(guān)要素、感性偏見(jiàn)等影響。

四、課后例題強(qiáng)調(diào)知識(shí)的綜合應(yīng)用，提高學(xué)生的科學(xué)認(rèn)識(shí)

課后作業(yè)是讓學(xué)生調(diào)研轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在航空航天、機(jī)械制造、日常生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，完成論文，在深化所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，也融入了我國(guó)的時(shí)事熱點(diǎn)。如“神舟十六號(hào)”載人航天飛船發(fā)射成功，學(xué)生在調(diào)研的同時(shí)，可以了解到我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展，并參與其中，引發(fā)強(qiáng)烈的感情共鳴，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的民族自豪感、愛(ài)國(guó)熱情，激勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)，科學(xué)報(bào)國(guó)。

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量還在體育運(yùn)動(dòng)中有著重要的作用，比如短跑運(yùn)動(dòng)員在擺腿時(shí)，通過(guò)折疊大小腿，以減小下肢對(duì)髖軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。通過(guò)對(duì)相關(guān)體育項(xiàng)目的調(diào)研，可以激發(fā)學(xué)生的體育競(jìng)技精神，增強(qiáng)規(guī)則意識(shí)，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)與團(tuán)隊(duì)責(zé)任感。通過(guò)感受運(yùn)動(dòng)員身處逆境仍為祖國(guó)奮力拼搏的意志品質(zhì)，學(xué)生更頑強(qiáng)，更有意志力，進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義精神。

課后還可以讓學(xué)生自主探究圓柱體、球體等同時(shí)從斜面滾落快慢的實(shí)驗(yàn)，教師鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)課堂實(shí)例先進(jìn)行理論推導(dǎo)，隨后借助實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?？紤]到學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)受到場(chǎng)地或者器材的限制可能無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)的情況，可以借助互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，利用模擬仿真軟件來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的呈現(xiàn)。比如借助GeoGebra軟件模擬不同剛體的滾落情況。學(xué)生通過(guò)這種信息化、直觀的教學(xué)資源呈現(xiàn)方式，更生動(dòng)地理解知識(shí)點(diǎn)。這種與軟件模擬結(jié)合的教學(xué)方法，深化了育人內(nèi)涵，強(qiáng)化了育人功能。

五、實(shí)施效果與教學(xué)反思

課程結(jié)束后通過(guò)與學(xué)生的交流，得知學(xué)生對(duì)這堂課的接受程度較好。課程中，教師以學(xué)生為中心，利用物理實(shí)驗(yàn)、多媒體視頻提出疑問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)探究關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的理論知識(shí)。整堂課的設(shè)計(jì)展現(xiàn)了科學(xué)認(rèn)知過(guò)程，使抽象的知識(shí)與形象的實(shí)驗(yàn)事例等相結(jié)合。課程中各個(gè)模塊課程思政的融入，也培養(yǎng)了學(xué)生正確的科學(xué)觀，樹(shù)立了正確的辯證唯物主義觀，激發(fā)了學(xué)生積極的自我意識(shí)，發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，促使其以自身實(shí)際行動(dòng)踐行理想信念、愛(ài)國(guó)信念、科學(xué)品格以及社會(huì)責(zé)任感。

六、總結(jié)

大學(xué)物理課程思政建設(shè)，要求教師將物理知識(shí)教學(xué)與思政教育有機(jī)融合。本文以大學(xué)物理課程中剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的教學(xué)為例，從課程引入、理論分析、例題設(shè)置、課后作業(yè)布置等方面入手，挖掘展現(xiàn)了科學(xué)思政教育方式。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生作為課程思政的踐行主體，可以在提升科學(xué)素養(yǎng)的同時(shí)，培養(yǎng)正確的世界觀、愛(ài)國(guó)情懷等，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，堅(jiān)定了學(xué)生愛(ài)國(guó)的決心。

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