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：“要寓價值觀引導(dǎo)于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀”“深入挖掘課程思政元素，有機融入課程教學(xué)，達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

課程教學(xué)設(shè)計是根據(jù)課程標(biāo)準的要求和教學(xué)對象的特點，以系統(tǒng)的方法為指導(dǎo)，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的計劃性和決策性活動，即教師應(yīng)該如何教.無疑，教學(xué)設(shè)計是教師展開有效教學(xué)的行動綱領(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)．教師會借助平臺發(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)生對知識點相關(guān)的思政內(nèi)容進行閱讀和學(xué)習(xí)，選取部分知識點設(shè)計研究性問題引導(dǎo)學(xué)生進行小組研討，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展開教育教學(xué)，根據(jù)學(xué)生線上預(yù)習(xí)的實際情況適時調(diào)整教學(xué)設(shè)計，教學(xué)過程中有機融入思政元素，突出重、難知識點的講解，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)，師生線上互動答疑，引導(dǎo)學(xué)生開展線上思政研討，設(shè)計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目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)．大學(xué)物理的知識目標(biāo)強調(diào)基礎(chǔ)知識的理解和掌握，能力目標(biāo)需要適應(yīng)當(dāng)前社會對人才的實際需求，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)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)”[1].

結(jié)合學(xué)科特點和本校人才培養(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)；培育和踐行社會主義核心價值觀.

2.3 教學(xué)內(nèi)容融入思政元素

物理知識本身體現(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、社會責(zé)任、家國情懷、國際視野、問題解決、知識運用”等進行融入[6].

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

(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)用物理知識解決實際問題的能力；

(3)物理知識的應(yīng)用實踐可培育和踐行社會主義核心價值觀[7].

2.4 大學(xué)物理的教學(xué)評價

教學(xué)評價采用了“過程性+終結(jié)性”相結(jié)合的方式．過程性評價包括課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)的表現(xiàn)．SPOC平臺和雨課堂平臺為整個學(xué)習(xí)過程提供較完備的數(shù)據(jù)供教師參考，依據(jù)平臺數(shù)據(jù)分析并評估對知識、能力和素質(zhì)目標(biāo)的達成度.

3 教學(xué)設(shè)計案例

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

3.1 學(xué)情分析

授課對象：理工科專業(yè)的本科一年級學(xué)生.

在高中物理學(xué)習(xí)階段，學(xué)生學(xué)習(xí)了液體壓強和氣體壓強，主要根據(jù)牛頓定律討論流體處于靜止或緩慢運動狀態(tài)時的壓強平衡情況，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、動量守恒和能量守恒三大守恒律后才能進行研究．本次課需要通過有效的教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生完成對前概念的理解和擴展，進一步建構(gòu)對理想流體流動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)

知識層面:

(1)理解理想流體、穩(wěn)定流動的概念.

(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、流速計的應(yīng)用原理.

能力層面:

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

(2)能夠綜合運用伯努利方程和連續(xù)性方程分析、解決運動流體流動的力學(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)合我國空氣動力研究成果培養(yǎng)愛國情懷，增強民族自信.

3.3 教學(xué)設(shè)計思路

“理想流體的伯努利方程”教學(xué)設(shè)計思路如圖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)，動脈的管徑比毛細血管的管徑大，但血液流速卻并不慢，而是比毛細血管內(nèi)血液流速快，這是為什么呢？

問題2：飛機頭部前端或側(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：流體在管中流動時有什么樣的規(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

1)理想流體 穩(wěn)定流動.

精講:難點——穩(wěn)定流動的理解.

a.采用動畫、視頻演示穩(wěn)定流動現(xiàn)象.

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

2)理想流體的連續(xù)性方程.

精講:難點——連續(xù)性方程的實質(zhì).

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

b.推導(dǎo).連續(xù)性方程表達式.

c.擴展.分支管中的理想流體連續(xù)性方程.

檢驗: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、動畫展示血液在血管中流動的過程.

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

思政:同學(xué)們在尋找探究問題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——伯努利方程的推導(dǎo).

1)采用動畫、圖片講述流體在流管中流動過程中受力、做功及機械能變化情況.

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→科學(xué)研究要有創(chuàng)新思維和科學(xué)精神.

檢驗: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——伯努利方程和連續(xù)性方程的應(yīng)用.

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

2)根據(jù)伯努利方程和連續(xù)性方程解析原理.

檢驗: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：

a.伯努利方程的推導(dǎo).

b.伯努利方程和連續(xù)性方程在實際生活中的應(yīng)用.

思政:簡要介紹風(fēng)洞實驗，播放“科普中國風(fēng)洞實驗”視頻→中國空氣動力研究與發(fā)展中心經(jīng)過40余年艱苦努力已躋身世界先進行列→新中國的建設(shè)中每一項技術(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→激勵學(xué)生傳承兵團精神，扎根邊疆無私奉獻，艱苦創(chuàng)業(yè).

3.4.3 課后(線上+線下)

檢驗: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)評價

“理想流體的伯努利方程”一節(jié)的教學(xué)過程性評價項目如表1所示.

表1 過程性評價項目

教學(xué)效果評價表如表2所示.

表2 教學(xué)效果評價表

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，在知識傳授和能力培養(yǎng)的同時，實現(xiàn)價值引領(lǐng)，才能培養(yǎng)出德才兼?zhèn)浞蠂野l(fā)展需求的新時代人才．在大學(xué)物理混合式教學(xué)設(shè)計中積極探索課程思政的融入是一個任重而道遠的過程，只有勇于探索，堅持不懈，勤于實踐，不斷地完善和提高，才能促進“三全育人”目標(biāo)的實現(xiàn).