基于課程思政指導(dǎo)的后疫情時期結(jié)構(gòu)力學(xué)融合教學(xué)探索

徐 兵，王照宇，王 慧

(鹽城工學(xué)院 土木學(xué)院，江蘇 鹽城 224051)

我國的傳統(tǒng)工程建設(shè)在人類史冊中留下了中華民族特有的篇章[1]。從藍(lán)田遺址到萬里長城，近代的滇緬公路，現(xiàn)代的跨海大橋無一不向世界展示了中國民族的建造能力和中華民族的強(qiáng)大實(shí)力[2-4]。近代諸多偉大工程的建成，向全世界展示了團(tuán)結(jié)奮進(jìn)的中國人民擺脫了貧窮落后，奮力追趕并引領(lǐng)世界工程建設(shè)所做的努力；同時，相關(guān)工程建設(shè)的完成增強(qiáng)了建設(shè)偉大祖國的民族自信心和民族自豪感，也向全世界展示了中國偉大工程的建設(shè)實(shí)力[5,6]。土木工程是人類生存的保障，也是人類美好現(xiàn)代生活的基礎(chǔ)。土木專業(yè)的畢業(yè)生是建設(shè)現(xiàn)代化偉大祖國卓越工程的建設(shè)者和實(shí)施者，是讓我國屹立于世界民族之林的保障。土木專業(yè)教學(xué)集傳道、授業(yè)、解惑、立自信，在培養(yǎng)學(xué)生卓越工程品質(zhì)的同時，樹立學(xué)生的職業(yè)自信和民族自信，用良好的世界觀、價值觀和人生觀來迎接挑戰(zhàn)。

土木工程將建筑和結(jié)構(gòu)有機(jī)的融合，用結(jié)構(gòu)力學(xué)構(gòu)造框架，使結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，保證結(jié)構(gòu)可靠穩(wěn)定。在工程教育體系中《結(jié)構(gòu)力學(xué)》是極其重要的起著承上啟下的作用[7-10]。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握結(jié)構(gòu)體系分析、結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的方法，并研究移動荷載對結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。授課過程中探索和實(shí)踐將立德樹人根本任務(wù)貫穿于人才培養(yǎng)和課堂教學(xué)的全過程，將社會主義核心價值觀教育及思政教學(xué)有效的融入各課程環(huán)節(jié)之中，把課堂思政教育和專業(yè)知識講述融為一體[11]，在學(xué)習(xí)專業(yè)知識、提高學(xué)生動手能力的同時，培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀[12-13]。

1 后疫情下《結(jié)構(gòu)力學(xué)》的學(xué)情分析

學(xué)生進(jìn)入學(xué)校學(xué)習(xí)后，經(jīng)歷三個學(xué)期完成了結(jié)構(gòu)力學(xué)的先修課程學(xué)習(xí)，大多數(shù)學(xué)生能較好地完成課程學(xué)習(xí)。由于疫情的影響，開展網(wǎng)絡(luò)教育過程中學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)難以監(jiān)控，學(xué)習(xí)效果難以保證。為了排除學(xué)生的畏難情緒，教師在網(wǎng)絡(luò)授課中盡量減少力學(xué)理論的講解，以實(shí)際工程為背景，利用簡化方法進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用入手，講解結(jié)構(gòu)內(nèi)力及其規(guī)律；在降低課程學(xué)習(xí)難度的同時，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)交流平臺，增強(qiáng)師生互動。通過上述過程，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)條件下，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的同時還拓寬了專業(yè)知識面。關(guān)于力學(xué)概念的建立，需要一定的理論推導(dǎo)，相關(guān)教學(xué)過程網(wǎng)絡(luò)難以實(shí)現(xiàn)較好的效果，則應(yīng)進(jìn)行線上線下的有機(jī)結(jié)合，采用多種方式結(jié)合的融合教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，保障學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2 《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程思政元素挖掘

2.1 《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程思政的解釋

《結(jié)構(gòu)力學(xué)》是土木工程的專業(yè)基礎(chǔ)課，授課內(nèi)容多、學(xué)習(xí)難度大，是諸多學(xué)生為之頭疼的科目之一；而思政課程要求學(xué)生從思想上認(rèn)識自己、確立自己的位置、樹立正確的價值觀和人生觀?；凇督Y(jié)構(gòu)力學(xué)》課程的思政建設(shè)將兩者最本質(zhì)出發(fā)點(diǎn)相統(tǒng)一，將專業(yè)教學(xué)和思政建設(shè)相輔相成互相促進(jìn)的，用思政的方法，激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)斗志，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知和專業(yè)自信，相關(guān)方法和形式符合教師立德樹人的本質(zhì)要求，為培養(yǎng)現(xiàn)代化卓越工程品質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人員服務(wù)。

2.2 《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程中的思政“元素”

土木工程是應(yīng)用性極強(qiáng)的工程學(xué)科，歷經(jīng)人類發(fā)展的全部歷史，上下五千年的歷史中留下的很多著名的建筑，成為我過工程領(lǐng)域的瑰寶。萬里長城、趙州橋、應(yīng)縣木塔、虎丘、懸空寺等等，都是杰出先輩留給后人的傳世之作，也是值得現(xiàn)代土木工程師借鑒的，這些具有悠久歷史的建筑也承載著大量的課程思政元素。一方面這些傳統(tǒng)建筑中的瑰寶，見證了歷史的變遷過程，其承載時代文化是中華民族的驕傲；另外一方面，這些建筑是中國古代勞動人民智慧的結(jié)晶，精美的外形、堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)、精巧的設(shè)計(jì)等都是古代人民精湛工藝的體現(xiàn)；此外，建筑工匠對建筑精益求精努力追求的精神也是建造社會主義強(qiáng)國所應(yīng)具備良好品質(zhì)。這些都和課程思政的內(nèi)涵不謀而合，相關(guān)內(nèi)容也可以是課程思政的良好載體。

3 基于課程思政指導(dǎo)的課程教學(xué)設(shè)計(jì)案例

3.1 樹立自信，激勵學(xué)習(xí)—課程引入

古代的工匠給人類文明留下了許多著名的建筑，如趙州橋、虎丘、應(yīng)縣木塔等?；⑶鹗乔晏K州城的重要標(biāo)志，是一座八角形仿木結(jié)構(gòu)閣樓式磚身木檐塔，為唐末、五代江南仿木樓閣式多層磚石塔的典型代表，為現(xiàn)存江南仿木樓閣式塔年代較早者，還是江南樓閣式塔演變過程中的活化石?；⑶鹚脖环Q為“中國的比薩斜塔”，它比西方的比薩斜塔還要早200年。這座塔是江南現(xiàn)存時代最早，規(guī)模宏大，結(jié)構(gòu)精巧的一座佛塔。這座塔卻是斜而不倒，全國僅存此例，因此該塔無論在建筑科學(xué)、造型藝術(shù)、歷史研究等各方面都具有獨(dú)特的重要地位，也是我國古代建筑工藝的完美結(jié)晶。

和比薩斜塔在建造過程中即發(fā)生傾斜不同，虎丘的傾斜開始于明代，塔身傾斜是由于虎丘地基下陷而引起的，塔身僅發(fā)生2°40′的傾角，塔頂中心偏離底層中心2.3米。近年文保部門頻繁對已經(jīng)傾斜的虎丘發(fā)出預(yù)警，要求控制游客數(shù)量并對塔身加固。為了保護(hù)這棟古老建筑，需要針?biāo)砦灰铺岢龊侠淼谋Ｗo(hù)措施，而這種塔身位移的計(jì)算方法。

3.2 課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

通過虎丘案例介紹，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。授課內(nèi)容包含：虛功定義、虛功原理、例題和工程應(yīng)用。授課中以結(jié)構(gòu)的虛功為主線，引導(dǎo)課程教學(xué)全過程。教學(xué)流程和主要內(nèi)容見圖1。

圖1 教學(xué)流程和授課內(nèi)容

其中工程應(yīng)用呼應(yīng)課程導(dǎo)入中的虎丘塔傾斜位移的求解，做到授課內(nèi)容有始有終。整個授課過程中，強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)的同時，適度增加土建職業(yè)介紹，強(qiáng)調(diào)大國工匠精神，為學(xué)生提前樹立良好的人生觀做準(zhǔn)備。

3.3 授課模式設(shè)計(jì)

在疫情條件下，根據(jù)學(xué)校的統(tǒng)一部署，開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，但是這種模式不適用于已經(jīng)返校的學(xué)生，為了保障課程教學(xué)效果，展開了對已經(jīng)返校學(xué)生的線下教學(xué)和未返校學(xué)生的線上教學(xué)的融合教學(xué)。借助于釘釘平臺，對學(xué)生的課程簽到情況，課程學(xué)習(xí)時長、聽課位置等進(jìn)行跟蹤監(jiān)督，利用群交流、群作業(yè)、群文件編輯等形式反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況，利用群投票和私人留言等形式了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)心里，及時調(diào)整授課方式和方法。通過線上和線下的融合教學(xué)，學(xué)生對課程的滿意度位100%，優(yōu)良率超過95%。說明這種融合教學(xué)模式適應(yīng)于學(xué)生的需求，在后續(xù)正常課程中可以借鑒使用[13]。表1為課程滿意度調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)，說明學(xué)生對于線上線下融合教學(xué)滿意度比較高。

表1 課程滿意度調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)[13] (單位：%)

3.4 結(jié)構(gòu)力學(xué)在線實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在疫情條件下，線上線下的融合教學(xué)成為教學(xué)常態(tài)。為了更好地服務(wù)于新的教學(xué)模式和教學(xué)需求，課程教師將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)搬移至網(wǎng)絡(luò)，利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行教學(xué)以適應(yīng)當(dāng)下新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)尤其是在線開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的合理設(shè)計(jì)可以對疫情條件下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供合理的解決方案。基于培養(yǎng)工程實(shí)踐能力角度出發(fā)以電測實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行了在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。如圖2為在線電測實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)圖。

圖2 在線電測實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.4.1 在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

在線電測實(shí)驗(yàn)主要包含實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)操作，因此課程設(shè)計(jì)過程中需要融合教學(xué)和操作兩部分。在教學(xué)中主要講解實(shí)驗(yàn)相關(guān)的電測原理和實(shí)驗(yàn)儀器操作方法，以微課的方式向?qū)W生講述相關(guān)內(nèi)容。而實(shí)驗(yàn)設(shè)備則以三維模型進(jìn)行展示。實(shí)際操作中給模型預(yù)設(shè)相關(guān)功能開關(guān)，讓學(xué)生在查看三維模型的過程中也能夠得到功能的演示和操作。

3.4.2 在線實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以多媒體手段，利用互聯(lián)網(wǎng)空間搭建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，以PHP+MYSQL模式管理和維護(hù)學(xué)生及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)操作過程中合理設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)控件，實(shí)現(xiàn)多種測量模式下的接線方案操作。在實(shí)驗(yàn)操作的同時，將學(xué)生的操作結(jié)果實(shí)時記錄，并存儲到數(shù)據(jù)庫以供考核使用。

4 結(jié) 語

將思政內(nèi)容融入土木工程專業(yè)教學(xué)是對立德樹人理念的具體執(zhí)行，合理的案例引入可以樹立學(xué)生良好的民族自尊，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)斗志，提高學(xué)習(xí)效果，增強(qiáng)學(xué)生知識應(yīng)用的能力。

由于《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程內(nèi)容多，難度大，學(xué)生很容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)倦怠。在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中加入課程思政元素，有利于學(xué)習(xí)和理解相關(guān)力學(xué)知識，增加相關(guān)理論應(yīng)用背景，便于學(xué)生將理論性較強(qiáng)的力學(xué)課程和行業(yè)應(yīng)用有機(jī)的融合，課程實(shí)施中以知名實(shí)際工程應(yīng)用為背景引入課程，從建筑歷史角度分析建筑，用“課程思政”驅(qū)動的方法鼓勵學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中提取出課程中的知識元素，將枯燥的力學(xué)理論的真實(shí)應(yīng)用場景找到，讓學(xué)生掌握學(xué)以致用的基本思想，領(lǐng)悟課程的重要性和實(shí)際工程應(yīng)用的重要意義。培養(yǎng)學(xué)生卓業(yè)工程師素養(yǎng)，樹立良好的民族自尊心和自信心。