“點線面”結(jié)合構(gòu)建“材料力學(xué)”課程思政體系

李娜 張乃芳 王璋琦

[摘 要]該文結(jié)合材料力學(xué)課程特點，研究讓思政教師參與到課程思政建設(shè)過程中，充分發(fā)揮各教師的專業(yè)特長。專業(yè)課教師通過挖掘課程的思政元素，提煉出厚值愛國情懷、培養(yǎng)責(zé)任擔(dān)當(dāng)精神、增強(qiáng)人文素養(yǎng)和加強(qiáng)職業(yè)教育等四條主線，與思政課教師進(jìn)行討論、交流，融入課程知識點完成教學(xué)設(shè)計，形成了系統(tǒng)的教學(xué)案例。通過教學(xué)實踐，實現(xiàn)了知識傳授、能力培養(yǎng)和價值塑造三者有機(jī)結(jié)合的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]材料力學(xué);課程思政;育人目標(biāo);教學(xué)研究

[中圖分類號] G641[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）48-00-03[收稿日期] 2020-09-22

一、引言

課堂教學(xué)是人才培養(yǎng)的主渠道，在大學(xué)課堂教學(xué)中進(jìn)行課程思政，充分發(fā)揮大學(xué)課堂的思想育人作用。習(xí)總書記在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)，要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，用好課堂教學(xué)這個主渠道，所有課堂都有育人功能[1]?！罢n程思政”是通過梳理專業(yè)課程所蘊(yùn)含的思想政治教育元素，以及本課程所承載的思想政治教育功能，融入專業(yè)課程的課堂教學(xué)各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)思想政治教育與知識體系教育的有機(jī)統(tǒng)一[2]。專業(yè)教師不僅要熟練掌握所講授的專業(yè)知識，還需要深入挖掘?qū)I(yè)課中所蘊(yùn)含的思政元素，將思政元素和專業(yè)知識做到有機(jī)融合。“課程思政”建設(shè)對專業(yè)教師的業(yè)務(wù)知識、業(yè)務(wù)能力和思想水平提出了新要求。

材料力學(xué)是高等工科院校的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門注重理論聯(lián)系實際的經(jīng)典力學(xué)課程，是專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課程之間的橋梁。在課程思政建設(shè)的過程中，教學(xué)團(tuán)隊針對課程特點，從“點、線、面”三點出發(fā)，全方位進(jìn)行教學(xué)探索。

二、全面布局：雙課交融，合力同育專業(yè)新人才

（一）專業(yè)課教師為主，思政課教師為輔的建設(shè)模式

專業(yè)課教師大多畢業(yè)于是理工科院校，具有深厚的工科背景，但是自身的文化素養(yǎng)尚有不足。為了更好地踐行課程思政，具有深厚人文背景的思政課教師參與課程思政建設(shè)，構(gòu)建了以專業(yè)課教師為主，思政課教師為輔的建設(shè)模式。如下圖所示。

課程思政建設(shè)模式圖

課程建設(shè)以專業(yè)課教師為主，思政課教師為輔。專業(yè)課教師熟悉本專業(yè)的發(fā)展歷程、課程內(nèi)涵和專業(yè)知識，負(fù)責(zé)提煉課程的思政元素，并與思政課教師進(jìn)行交流、溝通;思政教師利用自己的學(xué)科特長，把握課程思政元素的正確方向，與專業(yè)教師共同探討、設(shè)計，如何更好地將思政元素融入專業(yè)課程;專業(yè)課教師負(fù)責(zé)組織課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施的整個過程，完成課程思政建設(shè)。這種建設(shè)模式充分發(fā)揮各科教師的專長，通過不斷的交流、溝通、做到完好融合。

（二）構(gòu)建課程的“三位一體”教學(xué)目標(biāo)

材料力學(xué)主要研究構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計算，為工程構(gòu)件的設(shè)計和選材提供理論基礎(chǔ)和計算方法。材料力學(xué)課程是專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課程之間緊密聯(lián)系的紐帶，也是理論與實際工程緊密結(jié)合的橋梁，本課程不僅要實現(xiàn)知識傳授和能力培養(yǎng)的教學(xué)目的，而且要充分發(fā)揮思想育人、立德樹人的教育本質(zhì)。材料力學(xué)課程思政建設(shè)中，從學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、綜合素質(zhì)和思想態(tài)度全方位三方面著手，提出實現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)和思想育人有機(jī)結(jié)合的“三位一體”的課程教學(xué)總目標(biāo)。

材料力學(xué)課程的知識目標(biāo)：研究構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計算，在保證構(gòu)件既安全適用又經(jīng)濟(jì)的前提下，為構(gòu)件選擇合適的材料，確定合理的截面形狀和尺寸，提供必要的計算方法和實驗技術(shù);課程的能力目標(biāo)：具備一定的建模能力，和熟練的分析計算能力，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)和分析解決工程問題的綜合能力;課程的育人目標(biāo)：將專業(yè)知識與工程實踐相結(jié)合，培養(yǎng)責(zé)任擔(dān)當(dāng)精神，強(qiáng)化對社會和集體的責(zé)任感;將專業(yè)知識與工程倫理相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生遵守職業(yè)道德規(guī)范、培養(yǎng)安全意識、求真務(wù)實和開拓創(chuàng)新的職業(yè)精神;將專業(yè)知識與職業(yè)發(fā)展相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實、追求卓越和精益求精的工匠精神。

三、點、線交融：提煉課程思政主線，與知識點有機(jī)融合

材料力學(xué)是一門經(jīng)典的力學(xué)課程，起源和發(fā)展于工程，最后應(yīng)用于工程實踐。在課程教學(xué)內(nèi)容中，結(jié)合課程內(nèi)容，深入挖掘課程的思政元素，提煉課程思政主線，并與課程知識點做到有機(jī)融合。

（一）融入中華元素，培養(yǎng)文化自信，厚植愛國主義情懷

中國作為四大文明古國，古代在科學(xué)技術(shù)方面取得了卓越的成就，其中很多可以在材料力學(xué)的課程教學(xué)中加以應(yīng)用。課程教學(xué)中加入這些優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，一方面可以豐富課堂教學(xué)內(nèi)容、增強(qiáng)課堂的趣味性，另一方面有助于學(xué)生對我國古代文明的理解和認(rèn)識，增強(qiáng)民族自信，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷。

材料力學(xué)作為一門實踐性較強(qiáng)的學(xué)科，緒論部分可以結(jié)合中國古代的建筑成果。如隋代李春建造的趙州橋，歷經(jīng)1400多年，多次水災(zāi)和地震，依然完好沒有破壞?，F(xiàn)代的數(shù)值模擬技術(shù)表明它的結(jié)構(gòu)非常符合現(xiàn)代力學(xué)原理，被選定為“國際土木工程里程碑”之一;山西應(yīng)縣木塔—作為世界三大奇塔之一，建成于900年前的遼代，采用筒式結(jié)構(gòu)和斗拱結(jié)構(gòu)，歷經(jīng)多次地震，目前結(jié)構(gòu)依然完好。在講述梁的合理截面設(shè)計這部分內(nèi)容時，引入宋朝李誡在1100年所著《營造法式》中的論述，指出在圓木中截取矩形截面梁的合理高寬比為3︰2時，其結(jié)構(gòu)更為合理;而英國的托馬斯·楊在1807 年《自然哲學(xué)與機(jī)械技術(shù)講義》中，通過數(shù)學(xué)關(guān)系證明矩形木梁的合理高寬比為強(qiáng)度最大時√2︰1 和剛度最大時√3︰1;兩者對比可以看出，李誡在《營造法式》中所提出的3︰2比值恰好在二者之間，說明這一比值完全符合力學(xué)的基本原理[3]。盡管我國古代沒有完整科學(xué)的力學(xué)體系，但工匠們能夠?qū)嵺`得出這種合理的比值關(guān)系，反映了我國古代工匠的智慧。

關(guān)于工程構(gòu)件變形和受力之間的線性關(guān)系，最常見的是從胡克的彈簧試驗講起。教師可以在此加入東漢經(jīng)學(xué)家鄭玄在《考工記·弓人》中的論述：“假令弓力勝三石，引之中三尺，弛其弦以繩緩擐之，每加物一石，則張一尺。”這一論述通過做弓力的實驗，揭示了變形與力的線性關(guān)系，從時間上比胡克定律要早1500 多年。國防科技大學(xué)的老亮教授認(rèn)為鄭玄最早提出的力與變形的正比例關(guān)系，并建議把胡克定律改成鄭玄—胡克定律[4]。

通過這些傳統(tǒng)建筑經(jīng)典和經(jīng)典文獻(xiàn)的故事，讓學(xué)生領(lǐng)略中華文化的博大精深，展現(xiàn)中國古代人民的智慧，增強(qiáng)學(xué)生的民族自信與自豪感。

（二）培養(yǎng)責(zé)任擔(dān)當(dāng)精神，強(qiáng)化社會責(zé)任與使命

“青年興則國家興，青年強(qiáng)則國家強(qiáng)”。培養(yǎng)學(xué)生成為一個對國家、對社會用的人，對集體負(fù)責(zé)，以及家國情懷和社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)，是大學(xué)課堂不可缺失的教育責(zé)任。

強(qiáng)度是指材料抵抗外力變形而不破壞的能力，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度理論部分，通過簡單桁架結(jié)構(gòu)的承載能力計算例題，經(jīng)過理論推導(dǎo)得到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度取決于結(jié)構(gòu)中承載能力較弱的那根桿件的結(jié)論。通過提問讓同學(xué)思考如何提高結(jié)構(gòu)的承載能力，與社會學(xué)中的木桶理論對比，對于個人而言，只有正視自己的缺點，才能提高自身素質(zhì);對于團(tuán)隊而言，提高團(tuán)隊成員每個人的能力，大家齊頭并進(jìn)、共同努力，團(tuán)隊才能更好戰(zhàn)斗力。

剛度是構(gòu)件抵抗變形的能力，分析靜不定桁架結(jié)構(gòu)的特點時，桿件的內(nèi)力不僅與載荷有關(guān)，還與桿件的剛度相關(guān)，并與剛度成正比?？梢詤⒄者@一結(jié)論，提示學(xué)生通過提升自身的能力，才能在未來承擔(dān)更大的責(zé)任，更好地服務(wù)于國家和社會。

在分析組合截面的強(qiáng)度問題時，通過例題舉證疊合梁（團(tuán)而不結(jié)）和膠合梁（又團(tuán)又結(jié)）的承載能力的不同[5]，說明只有團(tuán)結(jié)在一起，才能充分發(fā)揮承載能力。告訴學(xué)生全國人民團(tuán)結(jié)一心，形成強(qiáng)勁的凝聚力，才能使國家更加強(qiáng)大;并留下思考題讓同學(xué)以筷子為例，分析多根筷子在彎曲時的承載能力。

（三）力學(xué)中的哲學(xué)體現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的人文精神

理工科大學(xué)生由于課程設(shè)置特點，人文素養(yǎng)一般較差，在課堂教學(xué)中注重人文素養(yǎng)教育，拓寬文化視野，提高思想的高度和深度。

力學(xué)起源于哲學(xué)，而材料力學(xué)是一門緊密聯(lián)系實踐的課程，其建立與發(fā)展本身就遵循了實踐—理論—實踐的認(rèn)知規(guī)律。如推導(dǎo)純彎梁的彎曲正應(yīng)力公式的過程，首先通過觀察實驗現(xiàn)象，做出平面假設(shè)，再結(jié)合變形幾何關(guān)系、物理關(guān)系和靜力平衡關(guān)系，推導(dǎo)出的彎曲正應(yīng)力的計算公式;最后通過電測試驗加以驗證其正確性。

再如，研究梁的平面彎曲問題時，討論梁的強(qiáng)度問題中，由于切應(yīng)力的影響很小，通常以純彎梁建立彎曲正應(yīng)力計算公式，然后在推廣到橫彎梁。這一方法體現(xiàn)了工程中解決具體問題時，由于問題的復(fù)雜性，不可能考慮到所有的影響因素，先考慮對其有主要影響的因素，即抓住主要矛盾去分析研究問題，這也是材料力學(xué)在工程使用性的一大特色。

在分析疲勞破壞的規(guī)律時，疲勞破壞經(jīng)歷了裂紋萌生—裂紋擴(kuò)展—斷裂的過程，一般的疲勞破壞需要一段時間的累積，反映了從量變到質(zhì)變的哲學(xué)道理。

（四）結(jié)合工程案例，加強(qiáng)職業(yè)素養(yǎng)教育

材料力學(xué)的很多知識點都可以通過具體的工程案例進(jìn)行講解與分析，通過這些實際案例，進(jìn)行工程安全教育，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

強(qiáng)度不足導(dǎo)致的重大安全事故工程案例—江西豐城電廠冷卻塔施工平臺坍塌特別重大事故。2016年11月24日7時33分，江西豐城發(fā)電廠三期擴(kuò)建工程發(fā)生一起冷卻塔施工平臺坍塌特別重大事故，造成74人死亡、直接經(jīng)濟(jì)損失10197.2萬元 。調(diào)查認(rèn)定該事故是一起生產(chǎn)安全責(zé)任事故，事故的直接原因是施工單位在冷卻塔第50節(jié)筒壁混凝土強(qiáng)度不足的情況下，違規(guī)拆除模板，致使筒壁混凝土失去模板支護(hù)，不足以承受上部荷載，從底部最薄弱處開始坍塌，最終導(dǎo)致平橋整體倒塌[6]。通過這個案例告訴學(xué)生在未來的工作中要遵守安全規(guī)程，為了工期而忽視安全生產(chǎn)規(guī)程，將會造成重大安全隱患甚至導(dǎo)致重大安全事故發(fā)生。

壓桿穩(wěn)定性引起的工程案例—加拿大魁北克大橋坍塌事故—“工程師之戒”的起源。1907年位于加拿大圣勞倫斯河上的魁北克大橋在建設(shè)過程中，發(fā)生整體坍塌，造成75人遇難。事故原因分析：主要是由于設(shè)計師庫帕的過度自信，過度增大橋梁的跨度，致使受壓弦件發(fā)生失穩(wěn)破壞，導(dǎo)致的橋梁坍塌。通過這個案例告訴學(xué)生，在工作中要遵循客觀規(guī)律，要懂得敬畏生命，遵守職業(yè)道德。

材料的力學(xué)性能對強(qiáng)度的影響—著名“泰坦尼克”的事故。1912年4月14日晚，號稱“永不沉沒”的豪華游輪“泰坦尼克”號，在其處女航行過程中，在北大西洋海面撞上冰山而沉入水底，造成1500多人在事故中喪生。通過對打撈上的船體殘骸材料進(jìn)行分析表明：由于受到當(dāng)時的認(rèn)知所限，工程師為了增加鋼的強(qiáng)度而添加了大量的硫化物，這些硫化物的添加使材料的脆性大大增強(qiáng)，在當(dāng)時的低溫環(huán)境下航行時，鋼材由韌性變成脆性，導(dǎo)致了災(zāi)難性的脆性斷裂。通過這個案例告訴學(xué)生，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度安全不僅僅取決于應(yīng)力分析，還與材料的力學(xué)性能息息相關(guān);另一方面，科學(xué)的不斷進(jìn)步才能更好地對工程實踐的起到指導(dǎo)作用。

四、結(jié)語

“課程思政”不是“思政課程”，在專業(yè)課程的課堂教學(xué)過程中，不能脫離課程性質(zhì)和學(xué)科特點，不能過分強(qiáng)調(diào)思政因素而弱化專業(yè)課程的難度與深度。專業(yè)課教師結(jié)合課程教學(xué)的內(nèi)容，深入挖掘課程所蘊(yùn)含的思政元素，思政課教師發(fā)揮自己的深厚的人文素養(yǎng)，兩者協(xié)同，將思政元素巧妙設(shè)計融入具體教學(xué)內(nèi)容中，讓思政元素和課程知識完美結(jié)合，實現(xiàn)教書育人的教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]習(xí)近平.把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[N].人民日報，2016-12-09.

[2]教育部.高校思想政治工作質(zhì)量提升工程實施綱要，2017-12-4.

[3]宋秋紅，袁軍亭，張俊，等.“材料力學(xué)”課程思政建設(shè)實踐探索[J].課程教育研究，2019（5）：64-65.

[4]武際可.鄭玄的弓和胡克的彈簧[J].力學(xué)與實踐，2012，34（5）： 75-77.

[5]單輝祖.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2016：169-170.

[6]國務(wù)院嚴(yán)肅處理江西豐城發(fā)電廠“11·24”冷卻塔施工平臺坍塌特別重大事故[DB/OL].新華網(wǎng)，2017-9-15.