《材料力學(xué)》思政元素的挖掘融合與實(shí)踐探索

曹 惠

（中國石油大學(xué)勝利學(xué)院，山東 東營 257061）

0 引言

2020 年5 月教育部印發(fā) 《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知。通知指出：要緊緊抓住教師隊(duì)伍“主力軍”、課程建設(shè)“主戰(zhàn)場”、課堂教學(xué)“主渠道”，讓所有課程都承擔(dān)好育人責(zé)任，守好一段渠，種好責(zé)任田，使各類課程與思政課程同向同行，將顯性教育與隱性教育相統(tǒng)一，形成協(xié)同效應(yīng)[1]。

課程思政是一種教育理念，強(qiáng)調(diào)“育人”與“教書”并重，是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措。 各類課程都要深入挖掘?qū)I(yè)知識(shí)、教學(xué)方法中與思想政治教育相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，并將思想政治教育融合于知識(shí)傳授的過程中，最終實(shí)現(xiàn)價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)三位一體。

《材料力學(xué)》 是工科院校廣泛開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程。 通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生全面系統(tǒng)地了解構(gòu)件的受力變形及破壞規(guī)律；掌握構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算的基本概念、基本理論、基本方法及其在工程中的應(yīng)用；樹立正確的設(shè)計(jì)思想、創(chuàng)新的設(shè)計(jì)精神。 但是，《材料力學(xué)》由于涉及大量的概念、抽象的內(nèi)容、繁復(fù)的公式，再加上對(duì)學(xué)生前期儲(chǔ)備的數(shù)學(xué)及物理知識(shí)要求較高，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)過程普遍較為吃力。根據(jù)這一現(xiàn)狀，結(jié)合《材料力學(xué)》課程特點(diǎn)，積極挖掘課程內(nèi)所蘊(yùn)含的思政元素，并將其融入課程教學(xué)的相關(guān)環(huán)節(jié)，在打破課堂沉默、提升學(xué)習(xí)動(dòng)力、促進(jìn)自主學(xué)習(xí)、堅(jiān)定理想信念方面起到了積極作用。

1 材料力學(xué)中思政元素的挖掘及與教學(xué)的融合

1.1 材料力學(xué)體現(xiàn)了馬克思主義唯物辯證法中的規(guī)律

材料力學(xué)的任務(wù)體現(xiàn)了辯證與統(tǒng)一的規(guī)律。課程開篇緒論中講到材料力學(xué)的任務(wù)：設(shè)計(jì)構(gòu)件時(shí)，在滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，盡可能合理選用材料、降低材料的消耗量，以節(jié)約資金或減輕構(gòu)件的自重，為了合理解決這一矛盾，材料力學(xué)為此提供了理論基礎(chǔ)。 為了保證構(gòu)件承載力的三大要求，就需要使用較多的材料；然而如果一味地增加材料或者使用優(yōu)質(zhì)材料，將會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件自重及成本的增加，可見這兩者之間是對(duì)立的。 材料力學(xué)合理地解決了這一對(duì)矛盾，通過建立強(qiáng)度條件、剛度條件及穩(wěn)定性條件將構(gòu)件的設(shè)計(jì)統(tǒng)一起來，在不斷解決新矛盾的同時(shí)，也促進(jìn)了學(xué)科的不斷向前發(fā)展。

材料力學(xué)的基本假設(shè)體現(xiàn)了主要矛盾與次要矛盾的辯證規(guī)律。 材料力學(xué)的研究對(duì)象是可變形固體，即考慮構(gòu)件受力后發(fā)生的變形。相對(duì)于理論力學(xué)的研究對(duì)象剛體而言， 變形體顯然更貼近工程問題的實(shí)際。 然而在進(jìn)行承載力計(jì)算時(shí)，還是需要略去次要因素，將它們抽象轉(zhuǎn)化成理想的材料，材料力學(xué)的基本假設(shè)主要有五個(gè)，分別是：連續(xù)性假設(shè)、均勻性假設(shè)、各向同性假設(shè)、線彈性假設(shè)、小變形假設(shè)。這些假設(shè)都體現(xiàn)了在錯(cuò)綜復(fù)雜的矛盾中，主要矛盾是居支配地位的，起主導(dǎo)和決定作用；次要矛盾是處于從屬地位的，起次要作用。 處理問題時(shí)，應(yīng)抓住主要矛盾。

以小變形假設(shè)為例說明如何體現(xiàn)主要矛盾與次要矛盾的辯證規(guī)律。 教學(xué)中常舉例兩桿桁架，在節(jié)點(diǎn)A 受集中力作用，如圖1 所示，已知桿長、截面尺寸及材料彈性模量。 求節(jié)點(diǎn)A 處的位移。

一般來說求位移，要已知桿的變形，兩桿變形滿足協(xié)調(diào)條件， 節(jié)點(diǎn)由原位置移動(dòng)至新的平衡位置，如圖2 虛線所示。若要求變形，則必已知內(nèi)力。若要求內(nèi)力，則必要已知桿在受力之后的位置，以便獲得平衡方程中力投影的角度。而桿變形后的平衡位置又是所要求解的。 如此往復(fù)循環(huán)，題目不可解。 求內(nèi)力時(shí)，由桿件變形導(dǎo)致的投影角度變化是次要矛盾，通常忽略不計(jì)，按照剛體思想求解平衡問題。當(dāng)軸力確定后，再由胡克定律及兩桿的變形協(xié)調(diào)條件， 求解節(jié)點(diǎn)的位移。 問題迎刃而解。

1.2 融入力學(xué)發(fā)展史、國家建設(shè)工程，使學(xué)生增長見識(shí)，增強(qiáng)民族自豪感

東漢時(shí)期的鄭玄在《考工記·馬人》中為“量其力，有三鈞”做注解時(shí)寫道：“假令弓力勝三石，引之中三尺，馳其弦，以繩緩擐之，每加物一石，則張一尺。 ”他的觀點(diǎn)表明弓的彈力與弓的形變量成正比[2]。 被認(rèn)為是關(guān)于彈性定律的最早描述，比英國科學(xué)家胡克發(fā)表論述早1500 多年。建于隋代的空腹式拱橋趙州橋，因其橋體全部使用抗壓性能好的磚石材料建造，故能歷時(shí)1400 多年，經(jīng)歷無數(shù)次洪水沖擊、數(shù)次地震考驗(yàn)，仍完好無損。 又如建于宋代的四川安瀾竹索橋，以木排石墩承托，用粗如碗口的竹纜橫飛江面，這是利用了竹材抗拉性能好的力學(xué)特性[3]。 在講授提高梁強(qiáng)度的措施時(shí)，其中措施之一是截面的合理高寬比。 早在1100 年，我國宋代工匠李誡在其建筑學(xué)著作《營造法式》一書中提出，矩形截面梁的合理高寬比為1.5。 英國科學(xué)家托馬斯·楊在1807 年于所著的《自然哲學(xué)與機(jī)械技術(shù)講義》一書中提出，矩形考慮強(qiáng)度的合理高寬比為考慮剛度的合理高寬比為。 這一數(shù)據(jù)比我國提出時(shí)間晚了700 年。課堂上講到這些凝結(jié)了古代工匠智慧結(jié)晶的設(shè)計(jì)與發(fā)現(xiàn)，不僅開拓學(xué)生的知識(shí)面，更是一劑增強(qiáng)中華民族自豪感的強(qiáng)心劑。

簡單超靜定梁教學(xué)過程中，以南京長江大橋引橋和港珠澳大橋?yàn)橐?通過對(duì)比兩種結(jié)構(gòu)的差異，引出超靜定結(jié)構(gòu)。 自1968 年我國第一座自行設(shè)計(jì)建造的南京長江大橋竣工到50 年后被譽(yù)為 “橋梁界的珠穆朗瑪峰”的港珠澳大橋的順利竣工通車，我國的科技發(fā)展日新月異。 在教學(xué)過程中，滲透了大國工匠精神，使學(xué)生受到精神的震感與教育。

1.3 以工程事故為警鐘，樹立學(xué)生的職業(yè)精神、責(zé)任感

材料力學(xué)是與工程結(jié)合緊密的科學(xué)，隨著工程問題日趨復(fù)雜，材料力學(xué)也在不斷發(fā)展。 在壓桿穩(wěn)定問題的研究中， 文藝復(fù)興時(shí)期的達(dá)·芬奇做出了開拓性的工作。 1744 年數(shù)學(xué)家歐拉提出了壓桿的臨界力公式，命名為歐拉公式。 1826 年納維指出歐拉公式的適用范圍為細(xì)長壓桿。 在自然科學(xué)的領(lǐng)域，壓桿穩(wěn)定性問題形成了體系。 但在工程領(lǐng)域，真正重視到穩(wěn)定問題是在1907 年加拿大圣勞倫斯河上的魁北克大橋的坍塌。 這座大橋造成19 000 t 鋼材變?yōu)閺U鐵，75 人遇難。事后，加拿大七大工程院將事故殘骸全部買下，打造成一枚枚戒指，發(fā)給畢業(yè)生，作為一種警示。在教學(xué)中增加工程事故的講解，潛移默化中為學(xué)生堅(jiān)定了責(zé)任感，增強(qiáng)了嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的職業(yè)精神。

圖1 兩桿桁架受力圖

圖2 兩桿桁架變形圖

2 課程思政建設(shè)中的問題及解決方法

課程思政不是靠一朝一夕、一蹴而就建成的。 課程中蘊(yùn)含的思政元素需要教師在教學(xué)過程中不斷挖掘、逐漸積累、并融合當(dāng)下熱點(diǎn)焦點(diǎn)，最終形成。 思政元素與教學(xué)內(nèi)容契合度要高， 實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生精神的推動(dòng)，而不是生硬地說教。

2.1 打破思想壁壘，積極行動(dòng)

較多的專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課教師認(rèn)為思想政治教育是思政類課程教師的職責(zé)所在，同時(shí)還認(rèn)為自己的課程與思政無聯(lián)系， 無法進(jìn)行這方面的教育引導(dǎo)。其實(shí)這一想法是錯(cuò)的。 在教學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，只要教師潛心研究， 就一定會(huì)發(fā)現(xiàn)所授課程中蘊(yùn)含的思政元素。 因此，廣大專業(yè)課教師要轉(zhuǎn)變思想，克服困難，積極行動(dòng)，將對(duì)學(xué)生價(jià)值觀的引導(dǎo)融于知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)中來。

2.2 更新教學(xué)資源，深挖思政元素

關(guān)注學(xué)科前沿，及時(shí)補(bǔ)充學(xué)科最新的研究成果到教學(xué)中，科學(xué)合理地拓展課程的廣度、深度和溫度。將教學(xué)中典型公式的由來、重要參數(shù)的發(fā)現(xiàn)、重大事故的原因整理成教學(xué)資源，學(xué)生在課下通過掃描二維碼學(xué)習(xí)，使學(xué)生豐富學(xué)識(shí)，增長見識(shí)。

2.3 潤物細(xì)無聲，切忌生硬說教

德國哲學(xué)家卡爾·西奧多·雅斯貝爾斯說過，“教育的本質(zhì)是：一棵樹搖動(dòng)另一棵樹，一朵云推動(dòng)另一朵云，一個(gè)靈魂喚醒另一個(gè)靈魂。 ”思政教育更是如此。當(dāng)代大學(xué)生具有個(gè)性鮮明、思想獨(dú)立的特征，他們對(duì)于生硬的說教往往充耳不聞。教師要發(fā)揮課堂主戰(zhàn)場的作用，巧妙地將思政元素與教學(xué)內(nèi)容結(jié)合，將正能量、職業(yè)精神、科學(xué)素養(yǎng)不動(dòng)聲色地傳遞給學(xué)生。不漏痕跡地教育是最有效的教育。

3 結(jié)語

教書育人的根本是立德樹人，立德樹人的根本是課程思政。 在各課程教學(xué)過程中，把思政元素巧妙融合，不僅能夠豐富教學(xué)內(nèi)容、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還能使學(xué)生在潛移默化中受到思想的啟迪[4]。在新時(shí)代下，大學(xué)生不僅需要有廣博扎實(shí)的專業(yè)素養(yǎng)，還要具備較高的責(zé)任感、職業(yè)精神、不怕吃苦勇于拼搏的大國工匠精神。 在材料力學(xué)教學(xué)過程中，將思政點(diǎn)巧妙地融合于教學(xué)過程， 有助于幫助學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，助力學(xué)生成長成才。