《材料力學(xué)》課程思政建設(shè)實踐探索

宋秋紅 袁軍亭 張俊 王景丹

【摘要】在《材料力學(xué)》課程教學(xué)中，依據(jù)課程特點，結(jié)合工程實際，無縫融合思政教育內(nèi)容。這樣不但能對學(xué)生的思想進(jìn)行正面浸潤，構(gòu)建高校專業(yè)教育中的全程育人、全方位育人的教育體系，而且還能減少專業(yè)知識講授的枯燥無味，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。本文對《材料力學(xué)》課程中的思政教育實踐工作，進(jìn)行了有益的探討。

【關(guān)鍵詞】思政教育 中國文明 材料力學(xué) 愛國主義教育 法律法規(guī)意識 環(huán)保意識

【基金項目】本文系上海海洋大學(xué)2018年校級課程思政工作室和重點建設(shè)課程項目“材料力學(xué)”（編號：A1-2042-18-0009-145）。

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）05-0064-02

材料力學(xué)是研究構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計算的學(xué)科。這些計算是工程師設(shè)計既安全又經(jīng)濟(jì)構(gòu)件的必要基礎(chǔ)?！恫牧狭W(xué)A》是上海海洋大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)（以下簡稱機(jī)制專業(yè)）的專業(yè)基礎(chǔ)課程，屬于力學(xué)課程群的課程。該課程前面銜接《理論力學(xué)》，后面接續(xù)《機(jī)械設(shè)計》，三門課程都是該專業(yè)的核心課程。由此看出，《材料力學(xué)》的重要性不言自明。

機(jī)制專業(yè)主要是培養(yǎng)社會需要的工程技術(shù)人員，一名工程技術(shù)人員必須遵紀(jì)守法、具有良好的職業(yè)道德和敬業(yè)精神，熱愛本職工作，履行崗位職責(zé)。這些基本素質(zhì)的培養(yǎng)，是大學(xué)專業(yè)教學(xué)的根本任務(wù)，在專業(yè)教學(xué)體系中應(yīng)有所體現(xiàn)，并且要更有針對性。作為機(jī)制專業(yè)的教師，深知四年大學(xué)教育，對學(xué)生工程師素養(yǎng)養(yǎng)成的重要性，三尺講臺既是傳授學(xué)術(shù)知識的地方，也是傳播黨的方針政策、弘揚(yáng)愛國主義精神、宣傳堅守職業(yè)道德愛崗敬業(yè)的陣地。中國工業(yè)目前正處在轉(zhuǎn)型升級階段，急需要有知識、有道德、有擔(dān)當(dāng)?shù)墓こ碳夹g(shù)人才。因此在《材料力學(xué)》這門課程教學(xué)上，針對課程特點，把握當(dāng)代年輕人思想脈搏，注重在教學(xué)中融合思政教育，使他們樹立正確的人生觀、世界觀。

一、中國歷代的璀璨文明與材料力學(xué)課程相關(guān)內(nèi)容很多，通過典型案例強(qiáng)化愛國主義教育，激勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)，是思政教育的首要任務(wù)

材料力學(xué)是人類社會發(fā)展的需要，工程技術(shù)的發(fā)展與材料力學(xué)息息相關(guān) 。因此，古往今來，材料力學(xué)課程當(dāng)中，涉及中國幾千年璀璨文明的內(nèi)容不勝枚舉。

1.拉壓彈性變形——是誰首先提出彈性定律

在桿件拉壓章節(jié)中，彈性定律是材料力學(xué)等固體力學(xué)一個非常重要的基礎(chǔ)。一般認(rèn)為它是由英國科學(xué)家胡克（1635-1703）首先提出來的，所以通常叫做胡克定律。其實，在胡克之前1500年，我國早就有了關(guān)于力和變形成正比關(guān)系的記載。胡克在后續(xù)發(fā)表的論文中特別做了說明，他在研究了比他早1500年的東漢經(jīng)學(xué)家鄭玄所著《考工記·弓人》 （127—200）中“每加物一石，則張一尺”后，總結(jié)出來的。

教學(xué)時間安排在20分鐘范圍。由于拉壓桿的彈性變形計算公式，包含的參數(shù)量比較多，通過引進(jìn)這段內(nèi)容，使學(xué)生深刻理解各個參數(shù)量，便于記憶。

2.彎曲梁的強(qiáng)度剛度——選擇梁的合理截面

北宋李誡于1100年著《營造法式》一書中指出：矩形木梁的合理高寬比 h/b=1.5。T.Young（英）于1807年著《自然哲學(xué)與機(jī)械技術(shù)講義》一書中指出：

北宋李誡的合理高寬比1.5，正好居于后者強(qiáng)度最大與剛度最大之間，確實令人稱奇。

此部分內(nèi)容安排在15分鐘內(nèi)。這個案例，對于學(xué)生理解彎曲梁的強(qiáng)度、剛度非常有用，所以還要配合留好課下作業(yè)推導(dǎo)這個結(jié)果，加深學(xué)生對構(gòu)件梁強(qiáng)度、剛度概念的理解。

3.應(yīng)力狀態(tài)分析一章中，石材適合于受壓的特性

591～599年建筑的趙州橋（安濟(jì)橋），見圖1，不但外形設(shè)計獨(dú)特，而且經(jīng)歷近1500年風(fēng)雨變遷，仍然屹立完好。歷代國內(nèi)外專家學(xué)者紛至沓來，精心研究取經(jīng)，無可爭議地被譽(yù)為天下第一橋。趙州橋的設(shè)計，就是巧妙利用了石材適合受壓的力學(xué)性能，使其三向應(yīng)力均為受壓狀態(tài)，見圖2。

聯(lián)系到當(dāng)代中國發(fā)展日新月異，“基建狂魔”稱號耳熟能詳，當(dāng)代世界著名十座大橋，中國就占有7座，國家倡導(dǎo)的一帶一路建設(shè)，更是把我國的基建強(qiáng)項推廣到全世界。

這個案例對于理解比較復(fù)雜的三向應(yīng)力狀態(tài)，有很大幫助，安排講授時間可以在15-20分鐘內(nèi)。

4.壓桿穩(wěn)定一章，關(guān)于壓桿截面的合理設(shè)計

壓桿穩(wěn)定中闡述壓桿的合理截面設(shè)計，最后推導(dǎo)出，壓桿截面的Imin=Imax，壓桿的截面是圓面積時，最為穩(wěn)定，截面最為合理。

看看浙江保國寺大殿的立柱，當(dāng)找不到所需要大直徑的圓木時，采用拼柱的形式，見圖3。一千多年前的壓柱截面設(shè)計，現(xiàn)在看來，無不為之驚嘆！

教學(xué)時間在10分鐘，如時間允許可以介紹山西應(yīng)縣木塔，1056年建，“雙筒體”結(jié)構(gòu)，塔身平面為八角形，使得塔身本身穩(wěn)定性很高，經(jīng)歷了1305年的八級地震，完好無損。

材料力學(xué)的這類案例還有很多，上面所描述只是華夏璀璨文明的滄海一粟，學(xué)生在不斷的學(xué)習(xí)中，體會到中華文明源遠(yuǎn)流長。年輕學(xué)子可以去哈韓、哈日，但更要知道中華文化的博大精深。胡克非常推崇中國文化，他在1686年發(fā)表的《關(guān)于中國文字和語言的研究和推測》中提到中國文化：“目前我們還只是剛剛走到這個知識領(lǐng)域的邊緣，然而一旦對它有了充分的認(rèn)識，就將會在我們面前展現(xiàn)出一個迄今為止只被人們神話般地加以描述的知識王國”。

二、無規(guī)矩不成方圓，工科學(xué)生更要注重按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的習(xí)慣養(yǎng)成，灌輸全壽命設(shè)計理念注重環(huán)保意識

依據(jù)《華盛頓協(xié)議》，中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會2015年3月頒布的工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于工科學(xué)生畢業(yè)要求一項，其中第3條設(shè)計/開發(fā)解決方案；第6條工程與社會；第8條職業(yè)規(guī)范，分別提到法律、環(huán)境、職業(yè)道德和規(guī)范、責(zé)任。

機(jī)制專業(yè)的學(xué)生從學(xué)習(xí)制圖課程開始，就要接觸很多的國家標(biāo)準(zhǔn)（簡稱國標(biāo)GB），在《材料力學(xué)》課程內(nèi)容中，有非常多的設(shè)計準(zhǔn)則、強(qiáng)度理論等等。這些國家標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計準(zhǔn)則、強(qiáng)度、剛度條件等，是工程技術(shù)人員在設(shè)計制造過程中必須遵守的。就像國民要守法一樣，工科學(xué)生所進(jìn)行的工程設(shè)計等都必須要在國家標(biāo)準(zhǔn)的框架下，滿足各種強(qiáng)度、剛度設(shè)計條件。這些準(zhǔn)則、公式等，在后續(xù)《機(jī)械設(shè)計》等課程中，直接應(yīng)用。

因此，《材料力學(xué)》課程的教師，在平時的作業(yè)批改上、在試卷的評分閱卷上等等，注重學(xué)生遵紀(jì)守法習(xí)慣的養(yǎng)成，使學(xué)生頭腦中逐漸形成工科學(xué)生獨(dú)有的、有法必依的工作準(zhǔn)則。依準(zhǔn)則計算、設(shè)計，遵紀(jì)守法——法治意識的教育與養(yǎng)成。

環(huán)境保護(hù)，人人有責(zé)。過去工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計，首先考慮到的是市場，現(xiàn)在要求工程設(shè)計人員，必須有全壽命設(shè)計理念，重點強(qiáng)調(diào)的是產(chǎn)品在報廢過程 ，對外界環(huán)境影響盡可能少、浪費(fèi)盡可能少。龐大的工業(yè)產(chǎn)品數(shù)量對環(huán)境影響巨大，提高每個設(shè)計人員的環(huán)境保護(hù)意識，意義重大。教育我們的學(xué)生，產(chǎn)品設(shè)計時，在滿足技術(shù)要求的同時，還要滿足環(huán)保要求！這部分內(nèi)容，現(xiàn)今應(yīng)用的材料力學(xué)教材上都很少涉及，需要任課教師，在課堂上補(bǔ)充講解。

三、《材料力學(xué)》課程思政教育目標(biāo)

通過仔細(xì)研讀《材料力學(xué)》課程大綱，在完成課程目標(biāo)的基礎(chǔ)上，明確思政教育目標(biāo)，采用靈活有效的教學(xué)方式方法，確保達(dá)到目標(biāo)。

1.《材料力學(xué)》的課程目標(biāo)

在《理論力學(xué)》課程基礎(chǔ)上，通過《材料力學(xué)》的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠利用前面學(xué)習(xí)的基本理論和方法，在滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的要求下，以最經(jīng)濟(jì)的代價，選擇適宜的材料，為構(gòu)件確定合理的形狀和尺寸。為后續(xù)的《機(jī)械設(shè)計》等課程提供必備的理論基礎(chǔ)和計算方法。

2.《材料力學(xué)》課程的思政教育目標(biāo)

結(jié)合經(jīng)典案例，激勵我們學(xué)生汲取中華民族不懈努力的精髓，學(xué)習(xí)西方的先進(jìn)技術(shù)，刻苦鉆研，腳踏實地，勇于擔(dān)當(dāng)，開拓進(jìn)取。

在教學(xué)中，結(jié)合用到的大量國標(biāo)、準(zhǔn)則、理論，強(qiáng)調(diào)這些標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)則的嚴(yán)謹(jǐn)和威嚴(yán)。認(rèn)真對待繁雜數(shù)據(jù)表中的每一個數(shù)字。這些都屬于機(jī)械設(shè)計必須遵守的底線，強(qiáng)化守法意識，無規(guī)矩不成方圓。

注重向?qū)W生灌輸現(xiàn)代設(shè)計理念，全壽命設(shè)計。我們可以根據(jù)學(xué)到的知識，解決復(fù)雜的工程實際問題，但在解決問題的同時，必須考慮產(chǎn)品報廢后對環(huán)境的影響及無謂的浪費(fèi)。習(xí)總書記所說，“綠水青山就是金山銀山”，用直白的語言告訴我們，請關(guān)心愛護(hù)我們自己賴以生存的家園。像愛護(hù)自己的眼球一樣，愛護(hù)我們生存的環(huán)境，這一點，是我們進(jìn)行任何工程設(shè)計必須要考慮的重要因素！

四、《材料力學(xué)》課程思政教育的注意事項及相關(guān)教學(xué)安排

《材料力學(xué)》課程，屬于內(nèi)容多學(xué)時少的課程，不可能拿出整塊、大段的時間專門講解思政內(nèi)容，必須采取靈活、分散的方法，把思政要素放在合適的課堂內(nèi)容里、環(huán)節(jié)上；把每個思政知識點的內(nèi)容無縫融合進(jìn)所講的材料力學(xué)課程知識中，基本要求是必須提前做好PPT，選擇最具代表性圖片或視頻、精心組織文字，結(jié)合生動、通俗易懂的語言，把案例說清，把該講的知識點講明白。切忌，不合時宜、生拉硬套，這樣有可能會起到相反作用。

在《材料力學(xué)》課程中，思政建設(shè)所作的嘗試，只是上海海洋大學(xué)力學(xué)課程群的部分工作。該課程群的教師團(tuán)隊每個學(xué)期結(jié)束前都要開一次研討會，本學(xué)期期末研討會的主題就是專門研究力學(xué)課程如何融合思政教育的問題。力學(xué)本身是一門古老的、經(jīng)典學(xué)科，它與人類社會的發(fā)展相伴久遠(yuǎn)，任何工程技術(shù)的發(fā)展都離不開力學(xué)，所以，大家都要注意平時收集思政案例的點點滴滴，交流共享。這種集體備課，統(tǒng)一教案的做法，使得在力學(xué)課程的思政建設(shè)上，更具有普遍性和廣泛性。

在力學(xué)課程中開展思政教育，任重道遠(yuǎn)，需要大家共同努力，把這項工作不斷堅持下去。

參考文獻(xiàn)：

[1]王永巖等.材料力學(xué)課堂教學(xué)軟件[Z].煤炭工業(yè)音像出版社出版. ISBN 7-980043-80-4/TB·01

[2]宋秋紅，李慶軍，沈潔. “汽車概論”課程融合思政內(nèi)容教學(xué)研究實踐[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2018.02：125-128.

作者簡介：

宋秋紅（1962.-），男，副教授/機(jī)械系主任，研究方向為工程力學(xué)、動力工程。

袁軍亭，女，副教授，研究方向為工程力學(xué)。

張俊，男，講師，研究方向為流體力學(xué)。