《理论力学》课程思政的教学探索

 《理论力学》课程思政的教学探索

张绍银

山东省临沂市兰山区双岭路中段 临沂大学 物理与电子工程学院 276000

摘要：为落实各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应的高校教育新模式，开展了理论力学课程思政的教学探索。理论力学课程自身具有显著的理论特性，特别适合科学论证、以理服人，适合课程思政的构建。我们通过精心挖掘、设计思政元素和润物无声、情感共鸣的教学方式，实现了价值引领和对专业学习的促进效果，提升了学生学习物理学积极性、强化了学生的人文思政教育。

关键词：课程思政；思政元素；教学探索

在新时代教育中，如何将具有中国特色的思想文化、价值文化融入进课堂，在潜移默化中建设意识形态，提高思想水平，是大学思想政治教育面临的新的课题与挑战。课程思政作为一种新的思想政治工作手段，本质将课程与思政想融合，精巧地将思政内容融入多元的专业课程中[1,2]。课程思政的建设有利于培育和塑造大学生新时代的世界观、人生观及价值观，有利于大学生在新时代背景下成长成才。

2016年12月，在全国思想政治工作会议上，习近平总书记指出：“思想政治是很重要的，要做好思想政治工作就必须坚持课堂上的引导。在教学学生专业课书本知识时，同时需要加强学生的思想政治教育”。“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。”[3]

2019年8月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新若干意见》要求在发挥思政课主渠道的同时，将思政教育融入学校全部教学活动中，实现全员育人、全程育人和全方位育人，推动各类课程与思政课同向同行，形成协同效应。

为适应专业思政教育的教学改革新要求，我们在《理论力学》课程教学中，进行了课程思政的积极探索，努力构建《理论力学》课程思政的教育功能，实现专业育人与思政育人的有效结合，力求对课程思政的实施，提供有益的借鉴。

一、基于课程特点构建课程思政的教学目标

《理论力学》课程作为物理学专业人才培养的基础课程，为后续的理论物理课程的教学奠定基础。在教学目标的设计上以成果导向教育OBE（Outcome Based Education）为理念，强调以学生学习成果为起点进行反向设计。老师对学生学习成果的关注不仅仅是知识和技能方面的，还有能力、素养、情感、态度、价值观这些方面。因此，结合物理学专业毕业达成指标要求，这门课教学目标设计成知识、能力、素养三个层面，在知识层面上要使学生明确《理论力学》的基本概念和基本规律，能够深刻理解力学概念和规律。了解理论力学在现代物理领域的应用。在能力层面上，利用理论力学的原理和方法求解基本的经典力学问题。培养学生解决实际力学问题能力，独立获取知识的能力。在素养层面上，利用力学科学史，培养学生的科学素养和辩证唯物主义世界观，还注重培养学生文化认同、家国情怀等文化素养和思想政治素养。实现在课程顶层设计上从注重知识到知识、能力、素养互融，形成“三位一体”的教学体系。

二、围绕课程目标构建课程思政的教学内容

理论力学在中国和世界上的形成和发展都经历了漫长的历史岁月，在其发展过程中形成了璀璨的传统文化，结合当前社会发展，深入挖掘课程中隐含的思想政治元素，通过精心设计的课程思政教学案例，将优秀的传统文化、家国情怀、科学精神，职业素养教育等核心内容与课程内容相融合，把思想政治目标“下沉”到课程思政一体化教学模块中。

（一）理论力学物理概念的对立统一

在理论力学教学中我们遇到很多对立而基本的概念和问题，比如整体法与隔离体法是对立统一的，我们进行隔离体受力分析，是服从于物体整体的运动分析，二者是辩证的统一关系。又如，力的合成与分解、合力与分力是对立统一的，从力的作用效果来看，如果一个力的作用效果与一个力系的作用效果相同，则此力成为力系的合力，力系中的每个力成为合力的分力。再如，关于直线运动与曲线运动的概念，我们可以说曲线与直线是对立，但是我们有可以说直线运动是曲线运动的特例，因为曲线曲率半径趋于无穷时，即为直线，因此这二者又是统一的。

我们讲述物体机械运动的规律时，引出了物体自由和约束的概念，自由和约束是对立的也是统一的，我们先讲述自由体的规律，再讲述含约束的非自由体的规律。我们要强调，物体没有绝对的自由，只有相对的自由。只有在特定情况下，物体是自由的，例如孤立体是自由的，但绝对孤立的物体是不存在的。在讲述物体模型时，我们要阐明质点和刚体是运动学对立统一的两种基本模型。即在研究物体运动规律时，若大小和形状都可以忽略，研究对象理想化为点；若大小和形状都不能忽略，忽略变形，研究对象理想化为刚体，刚体可以看作为一种特殊质点系。

理论力学中很多物理量的正值与负值，如：力矩的正负，加速度的正负，力做功的正负，刚体转动方向的正负等等。我们发现，这些情况都是有两种可能，所以才用正负来表示，这在理论力学中，我们把这些正负物理量统称其为代数量，在哲学里称为“对立统一”。像这样，我们应用辩证法观点对课程的基本物理量进行讲解，学生自然就会从辩证观点去掌握和理解，也就培养了学生辩证唯物主义的思维观念。

（二）理论力学中分析问题的逻辑顺序

我们研究问题有个基本的方法，那就是遇到复杂的问题时，总是先将复杂的问题分解成若干简单的问题，简单问题解决以后，按照一定的规律和方式将这些简单的问题组合起来，整个复杂的问题也就解决了。理论力学的章节内容就蕴含了这种思想。按照从简单到复杂顺序，我们先讲解质点的运动，再讲解质点系的运动。而对于刚体的运动，先分析刚体的平动，再分析刚体的转动，而刚体的转动分解为平动与转动。对于刚体转动，按照定轴转动、定点转动、一般转动的逻辑顺序，展开教学。对于力系的简化，我们先讲平面力系，后讲空间力系，而在平面力系中先讲特殊力系，再讲一般力系。对于力学中的物理量，按照标量、矢量、张量的顺序，分别讲解。上述教学过程都体现了将复杂问题分解为若干简单问题的思想。如果课程教学中不断的强调一些这样的思想和观点，能够培养学生解决复杂问题的能力，这也就体现了我们“课程育人”的初心。

（三）利用哲学思想解决理论力学问题

      哲学与物理学是相互联系，相互影响的。在理论力学教学中，我们可以运用哲学思想和理念，来解决实际问题。

      当我们解决圆周运动问题时，我们可以运用矛盾对立统一的观点，来分析质点的运动。我们要分析质点所受的径向合力与向心力供需双方的矛盾关系。如果径向力等于向心力，则供需双方达到平衡，质点做匀速圆周运动；如果径向合力大于向心力，供大于求，则质点向着需求多的方向运动，为近心运动；如果径向合力小于向心力，供不应求，则质点向着需求小的方向运动，为离心运动。

      当我们研究有一定形状的物体运动时，在物体的大小和形状变化可以忽略时，要研究物体在外力作用下的运动，我们把物体看作刚体，刚体中任何两个质点间的距离不变，所以刚体是一种特殊的质点系，是理想化模型。物理学常常采用理想化模型解决实际问题，这体现了哲学中主要矛盾与次要矛盾划分的基本思想。

再如，当我们解决理论力学习题时，我们常常会把问题中所涉及的物理公式一一罗列出来，然后寻求这些公式的联系，这也就自觉地运用了哲学思想里的事物是普遍联系的基本原理。

我们知道，在理论力学的建立与发展过程，科学家们很大程度上应用了哲学上的方法论和认识论。因此，在研究和探讨上述理论力学问题中，应用哲学观点和看法，对培养学生分析问题与解决问题的能力，以及增强学生的科研创新能力，具有十分重要的意义。

（四）以典型案例引领多方位思政教育。

①围绕“大国工匠”精神，培养学生的社会责任感。

   在讲述刚体平衡时，结合先辈科学家桥梁设计的事例和我国桥梁设计的巨大成就，向学生进行“大国工匠”精神的教育。当前我国正处于从制造业大国向制造业强国迈进的时期，因此，我们不仅要教会学生一门课程知识，更要将敬业奉献、开拓创新、持续专注、精益求精等工匠精神的实质内涵融入到课程中，在学生心里播下爱岗敬业、无私奉献的种子，培养学生的社会责任感和社会担当。

②严谨治学、追求真理和科研伦理的教育。

在讲述伽利略力学相对性原理时，通过伽利略科学实验的过程，阐明科学家刻苦钻研、严谨治学、追求真理的科学精神，通过反复去伪存真的实践活动，发现科学真理。16世纪，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，提出了力学史上的著名论断：力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因。由此，伽利略开创了物理学发展的新纪元。通过这个案例的教学，培养学生严谨治学、实事求是、不懈追求的良好科研品质。

③围绕“创新精神”，提高学生创新实践能力。

《理论力学》课程创新实践教学是新教学体系的重要组成部分，通过观察实物图片、演示视频，引导学生分析、研究，与生产实际结合，提出力学问题，解决实际力学工程问题，培养学生创新思维和科研能力。通过引导学生积极参与学科竞赛，既加深对理论力学知识的理解，也培养了学生的创新意识和团队精神。

   ④利用力学人物和力学史

结合先辈科学家茅以升的事迹，向学生进行“大国工匠”精神的教育。茅以升曾主持修建了中国人自己设计并建造的第一座现代化大型桥梁——钱塘江大桥,成为中国铁路桥梁史上的一座里程碑;新中国成立后,他又参与设计了武汉长江大桥。钱塘江大桥建成于抗日烽火之中,再生于和平建设之世。它不仅在中华民族抗击外来侵略者的斗争中书写了可歌可泣的一页,而且在国家经济建设中发挥了重要作用。它使沪杭与浙赣两条铁路相连接,使钱塘江两岸由天堑变通途。大桥通车以来,为我国交通事业的发展和当地经济的繁荣建立了不朽的功勋。钱塘江大桥向全世界展示了中国科技工作者的聪明才智,展示了中华民族有自立于世界民族之林的能力。以茅以升先生为首的我国桥梁工程界的先驱在钱塘江大桥建设中所显示出的伟大的爱国主义精神,敢为人先的科技创新精神,排除一切艰难险阻、勇往直前的奋斗精神,永远是鼓舞我们为祖国的繁荣富强不懈奋斗的宝贵精神财富。

再如，我国著名科学家、教育家钱伟长，在弹性力学、

变分原理、摄动方法等领域有重要成就，钱伟长长期从事力学研究，在板壳问题、广义变分原理、环壳解析解和汉字宏观字形编码等方面作出了突出的贡献。1941年提出“板壳内禀理论”，其中非线性微分方程组被称为“钱伟长方程”。1954年提出“圆薄板大挠度理论”，获1956年国家科学奖二等奖。1979年完成的“广义变分原理的研究”，获1982年国家自然科学奖二等奖。

这些力学人物对学生进行专业教育和力学绪论介绍时进行适当介绍，不仅学习他们的家国情怀，也了解他们的力学思想。这样更能启迪学生的情智。

三、围绕课程目标构建课程思政的教学方法

课程思政实施的基础，在于实践性、活动性、主动性、参与性，课程思政侧重于情感体验和行为锻炼。在进行教学设计时，充分利用多媒体先进技术，营造生动逼真的教学情境，引导学生体验和感悟。

我们采用线上和线下相结合，以专业课堂和网络课堂为抓手，设计启发式、案例式、互动讨论式教学形式和方法开展课程思政教育。专业课堂以专业知识为载体，在教学环节中，设计不同的教学模式开展思政教育。例如，在理论力学课程中，以力学发展为主线，通过讲述力学定律的发现过程，增强学生的科研创新精神和实事求是的科学态度。

在线上教学中，我们把融合思政内容的绪论录屏讲授，将学习理论力学的所有学生全覆盖，学生听到看到放到网络平台上的“绪论”教学小视频，不仅仅了解课程性质、任务、研究对象、学习方法，还深深被国家这些年发展的大飞机制造、军用战机、工业机器人、数控机床、高铁等让人眼前一亮的机械产品所吸引，增强了民族自信。

特别是，我们通过雨课堂，课前推送融合课程思政的国家优质网络慕课，这本身就是一种思想政治教育。同学们在上课之前，先通过慕课资源的学习，对于老师将要讲解的内容有大致的了解和学习，在享受国家重点院校慕课资源的同时，也体验了名师们的教学风采，对于课程的学习起到了很好地示范作用。雨课堂旨在连接师生的智能终端，将课前-课上-课后的每一个环节都赋予全新的体验，最大限度地释放教与学的能量，推动教学改革。雨课堂将复杂的信息技术手段融入到PowerPoint和微信，在课外预习与课堂教学间建立沟通桥梁，让课堂互动永不下线。每一次上课之前，我们都会提前给学生推送一个预习课件，把思想政治教育贯穿到每一个预习课件之中。通过预习课件让学生对将要学习的章节内容预习一下，同学们也可以根据预习效果来判断自己掌握的程度，从而在听课的过程中针对性的学习。

图1 前后两届50名学生教学班课程目标达成度对比。

如图1所示，我们做出了前后两届学生教学班课程达成度曲线，(a)图是没有采用雨课堂进行课程思政教学的达成度曲线，(b)图是采用雨课堂进行课程思政教学的达成度曲线。可以看出，采用雨课堂进行线上线下相结合的教学手段，课程达成度得到明显改善，获得比较好的教学效果。由此说明将信息化教学手段应用于课程思政教学，以专业知识为载体，设计不同的教学模式开展思政教育，是十分必要的。

四、总结与反思

我们在理论力学课程中挖掘思政元素，利用了课程教学，润物细无声地浇灌学生的心灵。主要是培养了学生认识问题的方法，从更高的高度对一些课程中的问题进行分析，并形成习惯。通过讲好理论力学中科学家的故事，让大家在感受力学的魅力，培养对力学的兴趣和作为一个“理科毕业生”的责任与担当。

通过《理论力学》专业课 “课程思政”教学中育人元素的探索，实现了当前高校人才培养过程中立德树人和专业技能培养的有机结合。为物理学专业“课程思政”教学研究提供参考依据，对新时期物理学专业培养合格建设者和可靠接班人具有重要理论和现实意义。

    在课程思政的教学探索过程中，我们也充分认识到：课程思政教学是一个长期的过程，提高教师“思政”意识，在教书时要注重发挥课程的育人功能是首要的。再者，“思政内容”不能生硬牵强，要与课程内容紧密结合，顺其自然传递出去。思想政治教育方式要与当代青年学生的特点、习惯相吻合，充分利用社会热点事件、信息化手段，引起学生的好奇心，使他们有兴趣独立思考、自主钻研。在获取知识的同时将价值观、爱国主义、人文素养等内化于心，外化于行。

致 谢

在此感谢山东省自然科学基金项目（编号：ZR2016AL09）和临沂大学2020课程思政项目（《理论力学》课程思政的研究与实践 编号：G2020SZ102）的支持。

参考文献

[1]李红梅,鹿存礼.新时代“课程思政”研究:综述与展望. 福建教育学院学报,第1期，2020，10-14.

[2]高德毅,宗爱东.从思政课程到课程思政:从战略高度构建高校思想政治教育课程体系.中国高等教育,第1期，2017，43-46.

[3] 习近平.在全国高校思想政治工作会议上的讲话.  2016-12-8.