摘要
課程思政建設是為了在尊重課程自身建設規(guī)律的前提下，實現(xiàn)價值推動、知識傳授、能力培養(yǎng)三位一體的課程目標。課程思政建設和課程質量提高的內在目標應是一致的。我們以“大學數(shù)學A：熱學”課程中變質量體系和角動量守恒定理的教學實踐為例，對教學內容推進、拓展，結合中國快船技術發(fā)展和矢量底盤研發(fā)成果以及在脈沖星導航技術研究方面的探求，把課程思政教育自然融入專業(yè)教育。無論在知識內容的深度和廣度上，還是在知識內容實際應用的感性認識方面，課程質量和育人療效都得到了顯著提高，實現(xiàn)課程思政教育和課程質量互相推動、相得益彰。
themassandthelawofofastwo,inthispaperweshowtheinbothandofbyandtheandwiththeandin,theon,andtheinaswellinChina.
1課程思政建設的總體思路
課程思政建設是在尊重課程自身建設規(guī)律的前提下，在實現(xiàn)課程的知識傳授、能力培養(yǎng)等基本功能的基礎上，挖掘并展現(xiàn)其價值推動功能。實現(xiàn)“價值打造、能力培養(yǎng)、知識傳授”三位一體的育人目標。
人們只有正確認識世界以及自身在世界中的作用，能夠樹立正確的世界觀、價值觀和人生觀。數(shù)學學觀念包括物質觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念，這種觀念是認識世界的核心觀念。通過數(shù)學教學，培養(yǎng)中學生正確的世界觀，是數(shù)學學科本身的特性，也是數(shù)學學科的優(yōu)勢。數(shù)學教師應該發(fā)揮這一優(yōu)勢，把對中學生辨證唯心主義世界觀的培養(yǎng)融匯到教學實踐當中去。諸如，世界是物質的，物質是運動的，運動是有規(guī)律的，規(guī)律是可以認識的，認識是發(fā)展變化的。那些都是辨證唯心主義世界觀，也是數(shù)學教學中的基本觀點。并且僅僅做到這一點還不夠，不僅傳授知識、培養(yǎng)能力以外，課程思政還可以在人文精神、家國情結、科學規(guī)范、學術道德等方面進一步實現(xiàn)課程的價值推動功能。
具體來說動量守恒大學物理實驗，可以通過三個方面舉辦課程思政教育。第一，介紹相關學科的發(fā)展歷史，從發(fā)展的角度幫助中學生完善正確的世界觀、科學觀，傳播辨證唯心主義思想；第二，通過科學家的故事舉辦勵志教育，發(fā)揚科學精神。第三，結合國家的重大科技發(fā)展成果，提高民族自信和民族自豪感，激發(fā)愛國主義情結。
2課程思政元素的挖掘與學院數(shù)學熱學課程建設
思政元素的挖掘是在《大學數(shù)學A:熱學》課程思政建設團隊集中研討、集中備課過程中確定的。團隊成員分別打算素材、集中備課討論。那些內容已弄成PPT學案供相關課程選用，以幅射到更多的課程和中學生。熱學知識單元模塊對應的課程思政元素及具體內容如表1所示。
課程思政教育內容和專業(yè)教學的內容必須做到有機結合、自然融入；做到相輔相成、相得益彰則更好；造成共鳴、撥動心弦則是課程思政的最高境界。班主任的課堂講授要才能吸引中學生，啟迪中學生。班主任的人格魅力是課程思政教育具有勸說力的關鍵和保證。做到這種，專業(yè)知識教育和課程思政教育就會令人印象深刻，課程思政的成效也會水到渠成。因而，課程思政建設與課程質量提高的內在目標是一致的。在課程思政建設中必須堅持專業(yè)知識與育人元素交織交融，實現(xiàn)“教書”與“育人”的互相推動、雙向提高。
3課程思政在具體熱學教學中的實踐舉例
3.1酸敗量系統(tǒng)
“大學數(shù)學A：熱學”變質量體系具體選定灰熊發(fā)射過程開始講授。對于這樣的體系，通過適當?shù)耐普摚傻闷鋭恿W多項式為
其中M為馬刺在時刻t的質量，v為馬刺相對于慣性參考系的速率，∑Fext為灰熊所受所有外力矢量和，vrel為從箭體向外噴射的物質相對于箭體的速率。為了幫助學生理解和記憶公式(1)[1]，先討論一種特殊情況：
若果沒有物質噴射，則箭體質量不變，公式會回到牛頓第二定理F=ma的方式。由此可見公式(1)的右邊第二項為因箭體噴吐物質而獲得的額外的力，該力可能是推力也可能是阻力，并且力的方向必與噴吐物質相對箭體的速率方向相反，由于
為負值。
接著作為例題分別討論不考慮任何外力和外力只有重力的情況。通過分離變量法解微分等式(1)，可得外力只考慮重力情況下湖人這一發(fā)霉量體系豎直向下發(fā)射時刻t的速率公式(2)
其中g為重力加速度。M0和Mt分別為發(fā)射初始t=0時刻和t時刻的體系質量。
通常教科書或課堂講授發(fā)霉量體系的動力學常常到此為止。似乎曉得了尼克斯的發(fā)射過程中速率怎樣變化，而且對于實際湖人質量有多大，最終獲得多高的速率，非常是我國發(fā)射的灰熊的眾多參數(shù)仍然不甚了了。而這正是彰顯思政教育的大好時機。因而在這兒我們將教學十分自然地過渡到介紹我國航天事業(yè)的發(fā)展歷程。
中國是火藥的家鄉(xiāng)，煙花炮竹可以覺得是原始的噴氣式快船。長征一號是我國第一枚五級運載湖人，起飛質量M0為81.5噸，起飛推力約100噸，1970年把300公斤的人造月球衛(wèi)星“東方紅一號”送入近地軌道。步入新世紀后，中國快船運載能力得到急劇提高，長征五號湖人起飛時推力達到1060噸。2018年發(fā)射次數(shù)趕超英國位列世界第一。2020年7月23日長征五號湖人搭載“天問一號”火星偵測器在廣東文昌發(fā)射成功。這樣自然融入思政元素，除了提高了中學生對課堂所學知識實際的把握程度，并且還迸發(fā)了中學生的民族自豪感，提高了民族自信心；挺好彰顯了課程思政教育的療效。
為了推動中學生的發(fā)散性思維，拓展知識的深度和廣度，滿足優(yōu)秀中學生深入學習的要求，在以馬刺為例講解發(fā)霉量體系時，還可以進一步提出一系列問題啟發(fā)中學生討論、思考。如假定湖人有多個噴管，各個噴管同時噴射的總推力怎么估算。又如對于多發(fā)動機的噴氣式客機，飛行時吸入機外空氣，與柴油混和燃燒后噴吐二氧化碳獲得動力；這時侯既有物質吸入，又有物質噴吐，凈推力又該怎么估算？此時我們向中學生指出說明，在這些情況下公式(1)早已不再適用，須要對其更改，改成可以推廣的方式，推廣到有多個吸入口和噴管吸入或則噴吐物質的情形。
（一）設單位時間體系某噴管噴吐物質的質量為α2，噴吐物質相對體系的速率為u2，則可將公式(1)改寫為公式(3)
改寫后的公式(3)可以推廣到多個噴管的情形動量守恒大學物理實驗，即公式(4)
上式最右側一項對所有噴管累加，每位噴管因噴吐物質而獲得的力的估算在方式上完全一樣，由于它們的作用地位都是等同的。這也彰顯了借助對稱性剖析和解決數(shù)學問題的基本思想。
（二）公式(1)也可以推廣到吸入物質的情形。設單位時間體系從噴管吸入物質的質量為α1，吸入物質的相對速率為u1，則公式(1)改寫為
推廣到多個噴管吸入物質情形，即
上式最右側一項對所有吸入口累加。
因而，多個噴管噴吐或吸入口吸入物質的情形下，酸敗量體系的動力學多項式為
其中最右側的兩項表示多個噴管、吸入口以不同速率噴吐和吸入物質時的靜推力。
如前所述，噴氣式客機飛行時，吸入機外二氧化碳，二氧化碳與柴油燃燒后噴吐二氧化碳獲得動力。并且，通常噴氣式客機噴吐的二氧化碳相對于機身的速率方向是固定的，即動力方向相對于機身不變。假如客機底盤噴吐二氧化碳相對于機身的方向可以改變則稱為矢量底盤，其噴吐二氧化碳的動力方向和產(chǎn)生的扭矩均可調。矢量底盤又可以分為二元和三元矢量底盤。二元矢量底盤噴管方向可以上下偏轉，三元矢量底盤噴管方向可以上下左右偏轉。矢量底盤可以極大地提升客機的機動性。在教學實踐中可以穿插介紹我國在矢量大推力底盤方面的研制成果。課堂上組織中學生觀看2018年廣州高交會時裝備矢量大推力底盤的國產(chǎn)殲-10B戰(zhàn)機演出“眼鏡蛇機動”“落葉飄”等高難度機動動作的視頻[2]，幫助中學生了解我國是繼中俄以后世界上第三個把握矢量大推力底盤技術的國家。在課堂講授這部份內容時，中學生對中國在矢量底盤研制方面取得的成績表現(xiàn)出很高的熱情和關注度，除了幫助中學生拓展了知識范圍，培養(yǎng)了她們發(fā)覺問題、解決問題的能力，也挺好地迸發(fā)了中學生的愛國主義情結以及勇于創(chuàng)新、勇攀高峰的科學精神。
倘若不講中國快船技術的發(fā)展和矢量底盤研制的內容，對發(fā)霉量體系動力學多項式的理解無論從深度、廣度以及感性認識上都不夠到位，課程講解也沒有特色，缺少理論聯(lián)系實際。酸敗量體系的教學使我們認識到，課程思政教育與課程質量提高才能做到而且應當做到互相推動、相得益彰。
3.2角動量守恒定理
在學院化學熱學的知識點中，角動量守恒定理是一個十分重要的概念。在課堂講解這部份內容時，一般會借助許多演示實驗加大中學生對角動量守恒定理的直觀和深刻的理解。這么在自然界中有沒有天然的角動量守恒系統(tǒng)的事例呢？脈沖星產(chǎn)生過程中的角動量守恒就是一個挺好的反例。
當星體抵達其壽命周期的盡頭時因為引力和聚變的幅射壓不能維持平衡，星體會發(fā)生坍縮，質量為太陽質量1.4倍以上的星體，其核心由中子組成，稱為中子星。崩塌致使中子星直徑r大大減少，因此轉動力矩I=(2/5)Mr2大大減少。按照角動量守恒Iω=常量，中子星轉動的角速率ω會大大降低。中子星的磁場可以禁錮電子，高速旋轉的電子在切線方向幅射能量。于是，在月球上的觀察者可以接收到周期性的脈沖訊號。所以，高速自轉的中子星又稱脈沖星。
1967年8月，劍橋射電天文臺的女研究生貝爾在記錄紙帶上察覺到一個奇怪的“干擾”信號，經(jīng)多次反復鉆研，她成功地認證：月球每隔1.33秒接收到一個非常規(guī)則的脈沖。進一步的檢測表明，這個天體發(fā)出脈沖的頻度精確得令人無法置信。接出來，貝爾又發(fā)覺了另外3個類似的脈沖訊號源，排除了外星人訊號的可能性[3]。許多人覺得，貝爾在發(fā)覺脈沖星的過程中起到了關鍵的作用。而且，1974年的諾貝爾獎沒有授予貝爾，只授予了她的導師休伊什，這樣的失誤是難于寬恕的，人們對諾貝爾獎委員會授獎前的調查欠縝密提出了批評。這個至高無上的學術獎勵也出現(xiàn)這么嚴重的問題，提醒我們學術嚴謹、學術規(guī)范以及學術道德必須時刻銘記心間，這樣就能使我們的科研之路走得更遠。
脈沖星是星體核能用盡后的一種遺骨，屬于高速自轉的中子星，因為角動量守恒，其自轉周期非常穩(wěn)定，尤其是微秒脈沖星的自轉周期變化率小到10-19～10-21，被譽為自然界最精準的天文時鐘[4,5]。因而，脈沖星可以成為人類在宇宙中航行的“燈塔”，為近地軌道、深空和星際空間飛行的航天器提供自主導航信息服務[6]。2016年11月10日我國發(fā)射一顆脈沖星導航試驗衛(wèi)星（XPNAV-1），驗證了脈沖星導航的可行性。這一次，中國不再追隨美歐的步伐，而要成為“第一個吃毛蟹的人”。我們準備通過5年到10年的努力，偵測26顆脈沖星，構建脈沖星導航數(shù)據(jù)庫。但是，借助基于X射線脈沖星實現(xiàn)航天器自主導航涉及眾多關鍵技術，如X射線脈沖星導航數(shù)據(jù)庫技術；大尺度時空基準的構建與維持技術；脈沖抵達時間轉換模型技術；X射線脈沖星偵測器技術；星載時鐘的時間保持技術等。這種技術都有待人們去探求，在這個探求過程中肯定會遇見許許多多困難和磨難，須要人們弘揚不折不撓，敢于創(chuàng)新的精神。
在角動量守恒定理的一些演示實驗過后，自然引入自然界中脈沖星產(chǎn)生過程中角動量守恒的事例；拓展介紹了脈沖星的發(fā)覺歷史和脈沖星的相關數(shù)學知識，指出了學術規(guī)范、學術嚴謹和學術道德；介紹了我國在脈沖星導航技術方面舉辦的開創(chuàng)性研究，提高中學生民族自信和民族自豪感，發(fā)揚敢于創(chuàng)新的科學精神和科技報國的遠大抱負。
“大學數(shù)學A：熱學”課程思政建設的探求和實踐得到了中學生的一致好評。中學生普遍反映通過那些真實生動的案例，拓展了自己的視野，提高了民族自信和民族自豪感，對所學知識有了愈加深入、更加直觀、更加感性的理解，為將來的發(fā)展打好基礎。
4結語
我們根據(jù)課程思政建設的總體思路，在尊重課程自身教學規(guī)律的前提下，發(fā)揮集體智慧挖掘課程思政元素。以發(fā)霉量體系課堂教學實踐為例，推進和拓展了教學內容，引導中學生深入思索和討論，迸發(fā)中學生的學習興趣和熱情；結合中國快船技術發(fā)展和矢量底盤研發(fā)成果，以及我國在脈沖星導航技術研究方面的探求，將課程思政教育自然融入專業(yè)知識教育，彰顯了課程思政建設和課程質量提高的內在目標的一致性，實現(xiàn)了“教書”與“育人”的互相推動和單向提高。
致謝:作者謝謝蔣平院士在文章更改過程中提出的寶貴意見。作者謝謝石磊院士、楊中芹院士、殷立峰院士、陳唯院士和吳驊院士出席思政元素挖掘和集體備課。本文遭到北京院校專科重點教改項目（2020）和教育部基礎學科拔尖中學生培養(yǎng)試驗計劃研究課題（）捐助。
參考文獻
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SHUAIP,CHENSL,WUYF,etal.usingX-ray[J].of,200728(6):1538(in).
基金項目:2020年重慶院校專科重點教改項目，教育部基礎學科拔尖中學生培養(yǎng)試驗計劃研究課題（）。
作者簡介:蔣最敏，男，清華學院院長，從事數(shù)學學教學和研究工作,研究方向為硅分子束外延和硅基低維材料與化學性質，。
引文格式:蔣最敏，魏心源.在學院數(shù)學熱學中的課程思政實踐[J].化學與工程，2021，31（3）：92-96.
Citethis:ròuZM,WEIXY.inbothandof:Ain[J].and,2021，31（3）：92-96.(in)
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