楊春艷 馬 駒

(玉溪師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 云南 玉溪 653100)

吉 恒

(通?？h第二中學(xué) 云南 玉溪 652701)

1 引言

《中學(xué)教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)(第二級(jí))》和《中學(xué)教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)(第三級(jí))》均明確要求畢業(yè)生應(yīng)以立德樹(shù)人為己任,要立志成為“四有”好老師,要能做學(xué)生的“四個(gè)”引路人,要了解所教學(xué)科與其他學(xué)科及社會(huì)實(shí)踐的聯(lián)系,要能夠有機(jī)結(jié)合學(xué)科教學(xué)進(jìn)行育人活動(dòng),要具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神;要求任課教師要把社會(huì)主義核心價(jià)值觀、師德教育有機(jī)融入課程教學(xué)中[1].

《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》明確指出高校課程思政要融入到課堂教學(xué)建設(shè),要落實(shí)到課程目標(biāo)設(shè)計(jì)、教學(xué)大綱修訂、教案課件編寫(xiě)各方面,要貫穿于課堂講授、教學(xué)研討、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、作業(yè)論文各環(huán)節(jié);理學(xué)類專業(yè)課程要在課程教學(xué)中把馬克思主義立場(chǎng)觀點(diǎn)方法的教育與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來(lái),注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練,引導(dǎo)學(xué)生了解世情國(guó)情黨情民情,堅(jiān)定 “四個(gè)自信”[2].

《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的頒布,使課程思政建設(shè)從此有據(jù)可依、有章可循,把課程思政建設(shè)推到了發(fā)展的新高度[3].文獻(xiàn)[4]針對(duì)課程思政建設(shè)中思政點(diǎn)碎片化、思政概念泛化、思政教學(xué)蜻蜓點(diǎn)水、團(tuán)隊(duì)力量薄弱、教師中心等問(wèn)題提出了系統(tǒng)的解決措施和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).文獻(xiàn)[5]分析、歸納了大學(xué)物理課程中人文思政元素挖掘和融入對(duì)策與路徑的經(jīng)驗(yàn).文獻(xiàn)[6]以“磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用”小節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)為例,說(shuō)明大學(xué)物理課堂教學(xué)中學(xué)科教育與思政融合教育的方法.文獻(xiàn)[7]以剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律為例,展示了引課、知識(shí)講授和知識(shí)應(yīng)用的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)思政教育融入設(shè)計(jì).

從上述研究成果來(lái)看,大學(xué)物理課程思政已取得豐富的研究成果,對(duì)課程思政的認(rèn)識(shí)和把握層層遞進(jìn)、逐步深入[3],但相關(guān)研究和實(shí)踐主要停留在課堂教學(xué)中,未能很好貫徹《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》中要求的“貫穿于課堂講授、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、作業(yè)論文各環(huán)節(jié)”,同時(shí)相關(guān)教學(xué)設(shè)計(jì)中未能有效體現(xiàn)專業(yè)認(rèn)證在“課程與教學(xué)”指標(biāo)中對(duì)課程教學(xué)實(shí)施的要求.作為物理學(xué)(師范)專業(yè)的專業(yè)課教師,有必要深刻理解和落實(shí)中學(xué)教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求,將鑄魂育人有機(jī)融入到教育教學(xué)的各環(huán)節(jié)中,實(shí)現(xiàn)專業(yè)課與教師教育課、與思想政治理論課同向同行,形成協(xié)同效應(yīng),促成學(xué)生“一踐行三學(xué)會(huì)”能力的達(dá)成.本文以“科里奧利力”小節(jié)為例,闡述如何在專業(yè)認(rèn)證視域下開(kāi)展物理學(xué)(師范)專業(yè)的專業(yè)課程思政探索與實(shí)踐.

2 教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)目標(biāo)

2.1.1 物理觀念

(1)能準(zhǔn)確描述科里奧利力及其存在的條件;

(2)能在數(shù)學(xué)推理計(jì)算的基礎(chǔ)上,定性歸納和描述科里奧利力對(duì)平行地表運(yùn)動(dòng)的影響;

(3)能在數(shù)學(xué)推理計(jì)算的基礎(chǔ)上,定性歸納和描述科里奧利力對(duì)垂直地表運(yùn)動(dòng)的影響.

2.1.2 科學(xué)思維

(1)通過(guò)相關(guān)數(shù)理推導(dǎo),訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維方法,提高推理能力.

(2)在課堂推理出的科里奧利力對(duì)平行地表運(yùn)動(dòng)的影響的背景下,由學(xué)生猜想科里奧利力對(duì)垂直地表運(yùn)動(dòng)的影響情況,并要求進(jìn)行數(shù)理推理驗(yàn)證,通過(guò)“既在意料之中,又在意料之外”鍛煉學(xué)生的物理思維.

2.1.3 科學(xué)探究

通過(guò)自制科里奧利力演示儀的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)驗(yàn)分析和解釋等,促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力、創(chuàng)新能力的發(fā)展.

2.1.4 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

(1)通過(guò)自然現(xiàn)象和生活現(xiàn)象的分析,既促進(jìn)學(xué)生體驗(yàn)物理與生活的關(guān)系,又促進(jìn)其拓展思維的深度和廣度.

(2)通過(guò)課后延伸中利用生活中的常見(jiàn)物品自制科里奧利力演示儀,促進(jìn)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作能力的提升,通過(guò)視頻錄制講解融入師范技能培養(yǎng),促進(jìn)學(xué)生職業(yè)生涯規(guī)劃.

(3)通過(guò)課后延伸中對(duì)我國(guó)高鐵超級(jí)工程的調(diào)研,引導(dǎo)學(xué)生了解世情國(guó)情,堅(jiān)定“四個(gè)自信”.

(4)貫徹“以學(xué)生為中心”的理念,在課堂延伸中設(shè)計(jì)了“必選”和“可選”任務(wù),學(xué)生可根據(jù)自己的興趣和特長(zhǎng)選擇完成相關(guān)任務(wù),促進(jìn)學(xué)生不斷走向自律、自信和自強(qiáng).

2.2 教學(xué)過(guò)程

2.2.1 課程導(dǎo)入

(1)多媒體呈現(xiàn)亞馬遜河、黃河的圖片

設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)以圖片判斷世界著名河流的問(wèn)題開(kāi)啟新知.對(duì)于河流學(xué)生主要是依據(jù)河水顏色或者是中學(xué)地理中對(duì)相關(guān)河流的記憶做出判斷,鑒于此,教師追問(wèn),“是否還有別的方法?”此時(shí)教師啟發(fā)學(xué)生關(guān)注圖中兩側(cè)河岸的差異及水流方向,提示以此可判斷出兩幅圖中的河流分別位于南、北半球.接著追問(wèn),“生活中,你觀察到的旋渦是順時(shí)針還是逆時(shí)針?以“問(wèn)+導(dǎo)”結(jié)合方式引出新知,既激發(fā)好奇,又促進(jìn)學(xué)生拓展思維的深度和廣度.

(2)播放“旋轉(zhuǎn)木馬”上拋、接球的視頻

設(shè)計(jì)意圖:教師首先由地球在轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)木馬在轉(zhuǎn),啟發(fā)學(xué)生的類比思維;接著引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注,“如何拋?如何接?為什么?改變方向?qū)⑷绾?”此設(shè)計(jì),既幫助學(xué)生構(gòu)建起科里奧利力存在的物理模型,同時(shí)幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)的物理思維.

2.2.2 主體內(nèi)容

(1)科里奧利力定義

基于運(yùn)動(dòng)學(xué)中推導(dǎo)出的慣性系中的加速度表達(dá)式

mω2r′+2ω×v′

變換出轉(zhuǎn)動(dòng)參照系(非慣性系)中動(dòng)力學(xué)方程的一般表達(dá)式

mω2r′-2mω×v′

提取出科里奧利力的定義式FC=-2mω×v′,分析出其本質(zhì)亦屬慣性力,其存在的條件為參照系轉(zhuǎn)動(dòng)以及物體相對(duì)參照系的運(yùn)動(dòng)(二者缺一不可).

(2)地球轉(zhuǎn)動(dòng)參照系

在地球轉(zhuǎn)動(dòng)參照系上建立固著于地表的坐標(biāo)系,如圖1所示,其單位矢量i′、j′、k′依次水平向南、水平向東和豎直向上,用λ表示緯度,則地球自轉(zhuǎn)角速度的坐標(biāo)投影式為

圖1 地表坐標(biāo)系

ω=-ωcosλi′+ωsinλk′

(3)科里奧利力對(duì)平行地表運(yùn)動(dòng)的影響

首先,教師示范、引導(dǎo)學(xué)生計(jì)算北半球自北向南平行地表運(yùn)動(dòng)物體受到的科里奧利力為

-2mv′ωsinλj′

其次,計(jì)算北半球自西向東平行地表運(yùn)動(dòng)的物體受到的科里奧利力為

2mv′(ωsinλi′+ωcosλk′)

接著,師生分析、歸納、推理出結(jié)論:北半球平行地表運(yùn)動(dòng)的物體受到的科里奧利力的水平分量總是指向速度方向的右側(cè).

然后,教師“引疑”:南半球的情況如何?學(xué)生計(jì)算、推理南半球自南向北(其他方向亦可)平行地表運(yùn)動(dòng)物體受到的科里奧利力為

2mv′ωsinλj′

以及自東向西(其他方向亦可)平行地表運(yùn)動(dòng)物體受到的科里奧利力為

2mv′(ωsinλi′-ωcosλk′)

最后,師生共同推理出結(jié)論:南半球平行地表運(yùn)動(dòng)的物體受到的科里奧利力的水平分量總是指向速度方向的左側(cè).

課程思政點(diǎn):一是,由運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式到動(dòng)力學(xué)表達(dá)式,雖然只是進(jìn)行了簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)變換,但若沒(méi)有前面運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí),“這簡(jiǎn)單的一步”也是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,這是唯物辯證法中量的積累引起質(zhì)的飛躍的一種表現(xiàn)形式.“不積跬步無(wú)以至千里,不積小流無(wú)以成江?！?引導(dǎo)學(xué)生無(wú)論在學(xué)習(xí)中,還是在生活中,還是在今后的工作中,都要認(rèn)真完成好每一個(gè)階段的任務(wù),履行好每一個(gè)階段的責(zé)任,才能“行穩(wěn)致遠(yuǎn)”.二是,在推導(dǎo)和推理中,既鍛煉了學(xué)生的科學(xué)思維,又讓學(xué)生體驗(yàn)了物理學(xué)和數(shù)學(xué)的學(xué)科交叉融合.

2.2.3 “學(xué)以致用”

(1)河岸的沖刷、旋轉(zhuǎn)木馬上拋接球(設(shè)計(jì)意圖:與新課引入形成呼應(yīng),“滴灌”師范技能).

(2)軌道的磨損(設(shè)計(jì)意圖:融入制度自信、文化自信等思政元素).

有了“河岸沖刷”的分析經(jīng)驗(yàn),學(xué)生已然能合理、正確分析出軌道磨損相關(guān)物理規(guī)律.因此,此處的教學(xué)設(shè)計(jì)重點(diǎn)是思政元素的融入.具體設(shè)計(jì)為:首先,由教師播放2021年12月3日,中老鐵路通車及通車以來(lái)推動(dòng)“一帶一路”經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)視頻,在潛移默化中幫助學(xué)生形成關(guān)注世情國(guó)情的自覺(jué),習(xí)得社會(huì)責(zé)任意識(shí).其次,以課堂互動(dòng)方式介紹中國(guó)承建的海外高鐵項(xiàng)目(如土耳其 “安伊高鐵”、印度尼西亞“雅萬(wàn)高鐵”、中泰鐵路、莫斯科-喀山高鐵等).接著,以課堂互動(dòng)方式由學(xué)生講出他認(rèn)為的我國(guó)高鐵能實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有、從走得了到走得好、從追趕到領(lǐng)跑,直至“中國(guó)正前所未有地走近世界舞臺(tái)的中央”的躍變的原因.最后,師生總結(jié):集中力量辦大事的中國(guó)特色社會(huì)主義制度,中華民族勤勞、勇敢的創(chuàng)新精神.

(3)貿(mào)易風(fēng)(信風(fēng))(設(shè)計(jì)意圖:涵養(yǎng)學(xué)科的交叉融合意識(shí),提升科學(xué)素養(yǎng)).

2.2.4 課堂延伸

(1)(必選)分析高中地理課程中的“地轉(zhuǎn)偏向力”與“科里奧利力”的關(guān)系.

要求:以小組為單位,查閱資料,集體討論,制作PPT,做好匯報(bào)準(zhǔn)備.

設(shè)計(jì)意圖:融合學(xué)科知識(shí)的習(xí)得和能力的培養(yǎng)(學(xué)科交叉融合能力、 團(tuán)隊(duì)交流協(xié)作能力、師范技能的協(xié)同培養(yǎng)).

(2)(必選)科里奧利力是否會(huì)對(duì)垂直地表的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響?如果會(huì),在南北半球的影響是否一致?對(duì)豎直向上和豎直向下的運(yùn)動(dòng)影響是否相同?

要求:以個(gè)人為單位,進(jìn)行邏輯分析和推理計(jì)算,并將學(xué)習(xí)中的困難和問(wèn)題發(fā)在學(xué)習(xí)通討論區(qū),或就其他同學(xué)的問(wèn)題發(fā)表自己的分析和見(jiàn)解.

設(shè)計(jì)意圖:科學(xué)思維、鉆研精神、溝通和表達(dá)能力的培養(yǎng).

(3)(可選加分)查閱資料調(diào)研我國(guó)高鐵超級(jí)工程的發(fā)展.

要求:填寫(xiě)資料卡.

設(shè)計(jì)意圖:主動(dòng)學(xué)習(xí)和自我約束能力的培養(yǎng);民族自信心和自豪感的涵養(yǎng).

(4)(可選加分)自制科里奧利力演示儀.

要求:自行組建團(tuán)隊(duì),設(shè)計(jì)、制作科里奧利力演示儀,并錄制講解視頻.

設(shè)計(jì)意圖:創(chuàng)新能力、實(shí)踐鉆研精神、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、職業(yè)規(guī)劃能力的培養(yǎng).

3 教學(xué)反思

科里奧利力是學(xué)生新接觸到的一種慣性力,鑒于此,本課采用圖片和視頻導(dǎo)入新課,既體現(xiàn)物理與生活密切聯(lián)系,又激發(fā)學(xué)生的興趣;在計(jì)算推理環(huán)節(jié),重視學(xué)生科學(xué)思維和學(xué)科交叉融合意識(shí)的點(diǎn)撥;在“學(xué)以致用”環(huán)節(jié),兼顧師范技能的培養(yǎng)、“四個(gè)自信”的滴灌、學(xué)科交叉融合意識(shí)的涵養(yǎng)及了解世情國(guó)情意識(shí)的培養(yǎng);在課堂延伸環(huán)節(jié),以“必選”和“可選”相結(jié)合的方式,貫徹“以學(xué)生為中心”的教育教學(xué)理念,相關(guān)任務(wù)的完成,兼顧學(xué)科交叉融合能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、科學(xué)思維、創(chuàng)新精神等能力和思想意識(shí)的培養(yǎng).

從整體上看,“科里奧利力”這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施,緊扣師范專業(yè)認(rèn)證要求,注重落實(shí)專業(yè)教育與教師教育的融合,同時(shí)貫徹落實(shí)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》相關(guān)要求.在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施各環(huán)節(jié)注重將“鑄魂育人”潛移默化在專業(yè)教育中,共同促成學(xué)生“一踐行三學(xué)會(huì)”能力的達(dá)成,力求使物理與課程思政相互促進(jìn),相向而行.