工程力學(xué)課程思政教學(xué)實(shí)踐*
——以“摩擦自鎖”為例

王菊線

(安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230000)

2016年，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)：“高校立身之本在于立德樹人。要堅(jiān)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，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人”[1]。要實(shí)現(xiàn)立德樹人根本任務(wù)，構(gòu)建“三全育人”體系，全面推動課程思政建設(shè)，就必須將價(jià)值塑造、知識傳授及能力培養(yǎng)三者融為一體、有機(jī)統(tǒng)一，將正確地世界觀、人身觀、價(jià)值觀貫穿于課程教學(xué)全過程，這是人才培養(yǎng)的應(yīng)有之義，更是必備內(nèi)容[2]。要靈活結(jié)合不同學(xué)科專業(yè)特色，完善人才培養(yǎng)方案，拓展課程維度，深度挖掘知識內(nèi)涵，提煉精神元素，科學(xué)合理地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，從課程所涉及的專業(yè)、行業(yè)、歷史、前景等各個(gè)角度，增加課程的知識性、人文性，提升引領(lǐng)性、時(shí)代性和開放性。針對理工科類專業(yè)課程，要注重培養(yǎng)學(xué)生正確認(rèn)識問題、分析問題和解決問題的能力，注重培養(yǎng)與崗位所匹配的職業(yè)素養(yǎng)，把馬克思主義立場觀點(diǎn)與科學(xué)技術(shù)結(jié)合起來，強(qiáng)化學(xué)生工程倫理教育，激發(fā)創(chuàng)新意識，塑造嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)習(xí)慣和精益求精的大國工匠精神，培育濃厚的愛國情感和民族自豪感，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，適應(yīng)我國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展對人才的需求[3]。在“課程思政”的教學(xué)背景下，各個(gè)學(xué)科課程在教學(xué)過程中也應(yīng)當(dāng)發(fā)揮出其自身價(jià)值，滲透思想政治教育相關(guān)內(nèi)容，與思想政治理論課程形成協(xié)同效應(yīng)，促進(jìn)知識傳授和價(jià)值觀的引領(lǐng)相融合，幫助學(xué)生獲得更好的發(fā)展[4]。

一、工程力學(xué)課程思政分析

1.課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

工程力學(xué)是機(jī)械、土木、機(jī)電等理工科專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課程，受眾人數(shù)較多，也是工程機(jī)械設(shè)計(jì)制造的理論基礎(chǔ)，具有理論性強(qiáng)、知識抽象、內(nèi)容繁瑣的特點(diǎn)。該課程內(nèi)容抽象、公式多、分析難，對于高校學(xué)生來說，學(xué)習(xí)起來往往感到枯燥乏味、難以理解。因此在進(jìn)行工程力學(xué)教學(xué)過程中，既要綜合培養(yǎng)學(xué)生知識能力、明辨思維、價(jià)值判斷、審美情趣、人文情懷、科學(xué)精神、國際視野、責(zé)任意識等[5],又要讓學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)，從科學(xué)經(jīng)典中求“真”，哲學(xué)經(jīng)典中求“善”，藝術(shù)經(jīng)典中見“美”，從而陶冶情操，提升境界，達(dá)到“腹有詩書氣自華”的效果[6-7]，這應(yīng)是力學(xué)課程思政教學(xué)應(yīng)達(dá)到的要求。

2.課程思政內(nèi)容分析

(1)發(fā)現(xiàn)力學(xué)之美，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

工程力學(xué)課程理論知識所占課時(shí)比例較大且內(nèi)容抽象繁瑣，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常常感到枯燥吃力、乏味難懂。因此在導(dǎo)入課程時(shí)要引古納今，可以通過介紹古今中外著名建筑，如埃菲爾鐵塔、趙州橋、東方明珠及鳥巢、水立方等完美利用力學(xué)結(jié)構(gòu)的建筑藝術(shù)品，使學(xué)生視覺受到強(qiáng)烈的沖擊，心靈得到巨大的震撼，進(jìn)而引出每個(gè)建筑背后的工程力學(xué)原理以及蘊(yùn)含的歷史文化背景，大大激發(fā)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣。

(2)培養(yǎng)科學(xué)意識，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)習(xí)習(xí)慣

工程力學(xué)是工程技術(shù)實(shí)施的基礎(chǔ)科學(xué)，實(shí)際工程系統(tǒng)中大量采用力學(xué)原理，教師在講授過程中可以結(jié)合工程案例事故引起學(xué)生重視，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，可以是飛機(jī)失事、橋梁坍塌、起重機(jī)側(cè)翻或機(jī)床零部件失效等。比如可以引用同學(xué)們都熟知的美國“泰坦尼克號”撞擊冰山而沉入海底的著名海難事故，事故發(fā)生時(shí)，除了船速過快以外，船殼收到冰山擠壓時(shí)，殼體鋼板間鉚釘承受極大的剪切應(yīng)力，這些鉚釘由于質(zhì)量不達(dá)標(biāo)造成在零度以下的破壞應(yīng)力要遠(yuǎn)低于室溫下的破壞應(yīng)力，導(dǎo)致鉚釘承受高剪切應(yīng)力而造成船體開裂，最終沉入大西洋。用實(shí)際發(fā)生過的著名事故告誡學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識時(shí)，一定要養(yǎng)成一絲不茍的習(xí)慣，切忌馬馬虎虎、囫圇吞棗；特別是在進(jìn)行科學(xué)研究及實(shí)際運(yùn)用時(shí)，一定要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、實(shí)事求是，細(xì)節(jié)決定成敗，一個(gè)小小的失誤可能會造成無法挽救的損失，甚至危害生命。

(3)學(xué)習(xí)工匠精神，激發(fā)愛國主義情感

我國制造業(yè)目前面臨轉(zhuǎn)型升級，由制造大國向制造強(qiáng)國邁進(jìn)，要實(shí)現(xiàn)21世紀(jì)制造強(qiáng)國戰(zhàn)略目標(biāo)，背后離不開千千萬萬大國工匠的努力與奉獻(xiàn)。“工匠精神”一直以來就是耐心、專注、堅(jiān)持、嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍、精益求精等一系列優(yōu)異品質(zhì)的代名詞。教師可以借助大國工匠案例向?qū)W生傳遞正能量，進(jìn)而激發(fā)強(qiáng)烈的愛國主義情感和民族自豪感。例如2019年大國工匠年度人物崔蘊(yùn)，天津航天長征火箭制造有限公司總裝車間副主任，為了保證每個(gè)零件之間配合達(dá)到最優(yōu)，他大量閱讀資料，從力學(xué)到化學(xué)、從金屬材料到化工研究，潛心鉆研，同時(shí)崔蘊(yùn)時(shí)刻提醒所帶的團(tuán)隊(duì)成員要精益求精、團(tuán)結(jié)合作。他曾將說過：“作為一名中國航天人，既要有為國奉獻(xiàn)的精神，更要有在一個(gè)崗位上持之以恒、潛心鉆研、默默耕耘的情懷?！蓖ㄟ^榜樣人物的感染，潛移默化地將工匠精神及愛國情感注入學(xué)生心靈，進(jìn)而生根發(fā)芽。

(4)圍繞哲學(xué)思想，樹立唯物辯證思維

工程力學(xué)是人們在工程實(shí)踐中經(jīng)過長期探索總結(jié)發(fā)現(xiàn)地基本理論和規(guī)律，其中蘊(yùn)含許多哲學(xué)思想。例如作用力與反作用力、約束與被約束、經(jīng)濟(jì)性與可靠性之間普遍存在著對立與統(tǒng)一、普遍與特殊、絕對與相對的馬克思主義唯物辯證思想。例如壓桿穩(wěn)定中當(dāng)桿件所受壓力逐漸增大并達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，桿件會突然產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，這也體現(xiàn)了唯物辯證法中的由量變到質(zhì)變、量變引起質(zhì)變的原理。

(5)鍛煉崗位能力，提高職業(yè)素養(yǎng)

結(jié)合人才培養(yǎng)方案，匹配相關(guān)職業(yè)崗位能力，在課程教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，善于將工程實(shí)際事例轉(zhuǎn)化為力學(xué)模型進(jìn)行分析解決，同時(shí)通過運(yùn)用豐富多樣的教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)和人際交往能力。例如在進(jìn)行軸向拉伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，采用項(xiàng)目任務(wù)式分組教學(xué)，每組由組長1名和若干組員組構(gòu)成，教師發(fā)布小組任務(wù)，任務(wù)實(shí)施過程中監(jiān)督輔導(dǎo)，任務(wù)結(jié)束后進(jìn)行小組評選。整個(gè)教學(xué)基于工作過程展開，學(xué)生在完成任務(wù)中，相互溝通交流、團(tuán)結(jié)合作，既鍛煉了實(shí)踐操作能力，又培養(yǎng)了責(zé)任心，提高了職業(yè)素養(yǎng)。

基于工程力學(xué)課程思政示范課省級質(zhì)量工程項(xiàng)目研究，經(jīng)過團(tuán)隊(duì)反復(fù)研討探索，初步構(gòu)建了系統(tǒng)的工程力學(xué)課程思政教學(xué)案例，本文以摩擦自鎖內(nèi)容的一次課堂教學(xué)過程為例，展示課程教學(xué)中如何通過思政課程和課程思政的協(xié)同共振，形成教學(xué)合力，引發(fā)學(xué)生興趣和共鳴，使學(xué)生不僅能汲取知識，增長智慧，同時(shí)堅(jiān)定理想信念，體會哲學(xué)思想，感悟人生歷程，實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)、能力培養(yǎng)和知識傳授的有機(jī)統(tǒng)一，最終達(dá)到潛移默化、潤物細(xì)無聲的教學(xué)效果[8]。

二、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

1.構(gòu)建三維教學(xué)目標(biāo)

結(jié)合所講授教學(xué)內(nèi)容及學(xué)情特點(diǎn)，從知識、能力、價(jià)值觀出發(fā)，制定全方位三維立體式育人目標(biāo)(圖1)。不僅讓學(xué)生掌握摩擦角和自鎖現(xiàn)象相關(guān)理論知識，達(dá)到能運(yùn)用摩擦自鎖知識解決工程實(shí)際問題的能力，同時(shí)確定客觀全面、辯證統(tǒng)一的科學(xué)態(tài)度，體會“量變引起質(zhì)變”、“勿以惡小而為之”等哲學(xué)思想，提升愛國精神和民族自豪感，樹立奉獻(xiàn)意識，學(xué)習(xí)大國工匠精神，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的學(xué)習(xí)習(xí)慣，真正實(shí)現(xiàn)“傳道、授業(yè)、解惑”。

圖1 三維立體式教學(xué)目標(biāo)

2.教學(xué)過程案例實(shí)施

課程教學(xué)內(nèi)容主要分為三大模塊(圖2)，分別為摩擦概述、庫侖摩擦定律、摩擦角與自鎖。教師組織學(xué)生參與教學(xué)體驗(yàn)，情感認(rèn)識依次推進(jìn)，由淺入深、由表及里逐步引導(dǎo)。同時(shí)每個(gè)模塊穿插案例教學(xué)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時(shí)深入體會知識中所蘊(yùn)含的力學(xué)之美、哲學(xué)思想、工匠精神、愛國情感等。

圖2 教學(xué)案例實(shí)施過程

3.啟發(fā)式教學(xué)方法

本次授課內(nèi)容主要分為三個(gè)任務(wù)，摩擦概述、庫侖摩擦定律、摩擦角與自鎖。結(jié)合啟發(fā)式教學(xué)法，借助在線教學(xué)云平臺，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深逐步掌握知識。課前任務(wù)讓學(xué)生思考摩擦現(xiàn)象及應(yīng)用，課中通過案例講解探索摩擦曲線及自鎖現(xiàn)象，由此逐步引出摩擦角概念及自鎖條件，課后完成拓展訓(xùn)練提升能力，教學(xué)任務(wù)層層推進(jìn)，學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，教學(xué)效果良好。

4.教學(xué)考核多元評價(jià)

借助于信息化線上教學(xué)平臺，采用全過程、多元化考核方式，覆蓋課前、課中、課后三部分，涉及預(yù)習(xí)情況、課堂參與度、測試作業(yè)、思想認(rèn)識總結(jié)等，全面反饋教學(xué)效果。整個(gè)考核評價(jià)體系過程化、德育化、合理化，整體考核分?jǐn)?shù)滲透思政評價(jià)成分。

三、課堂教學(xué)思政元素切入

在“摩擦自鎖”教學(xué)講授過程中，按照知識邏輯順序，采用線上線下混合式教學(xué)模式開展，課程思政元素主要從以下幾個(gè)方面切入。

1.課程導(dǎo)入

課前，利用云平臺發(fā)布在線任務(wù)，課堂開始時(shí)，展示課前預(yù)習(xí)問題討論的結(jié)果。學(xué)生理解并列舉摩擦在實(shí)際生活和工程中的應(yīng)用，歸納總結(jié)摩擦作用：既有有利的一面，例如用于傳動、制動、調(diào)速等；沒有摩擦，人不能走路，車不能行駛；同時(shí)也有有害的一面：例如給機(jī)械帶來多余阻力，使機(jī)械發(fā)熱，引起零件磨損，降低壽命，消耗能量，世界上使用的能源大約有1/3～1/2消耗于摩擦。教師將上述結(jié)論與哲學(xué)思想結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生看待問題時(shí)要客觀全面，辯證統(tǒng)一，不能以偏概全。

2.摩擦概述

講述摩擦現(xiàn)象及理論的發(fā)展過程，我國在春秋時(shí)期就已認(rèn)識到摩擦，并用動物脂肪來潤滑車軸，但很長時(shí)間摩擦學(xué)的研究進(jìn)展緩慢，經(jīng)過科學(xué)家長期堅(jiān)持不懈的探索，直到15世紀(jì)意大利達(dá)芬奇才開始把摩擦學(xué)引入理論研究的途經(jīng)。通過展現(xiàn)摩擦現(xiàn)象及理論的歷史發(fā)展過程，讓學(xué)生認(rèn)識到每一個(gè)真理的出現(xiàn)都是一次偉大且長期堅(jiān)持的結(jié)果，都是科學(xué)的一次偉大創(chuàng)造，很好的說明了科學(xué)發(fā)現(xiàn)必備的精神，同時(shí)使學(xué)生對這部分內(nèi)容產(chǎn)生興趣，而且將人文知識自然地融入到專業(yè)課程中，提升了文化素養(yǎng)。

3.庫倫摩擦定律

通過展示摩擦力的規(guī)律曲線，引導(dǎo)學(xué)生探索曲線變化規(guī)律。當(dāng)物體靜止時(shí)，靜摩擦力與作用力相等并隨作用力的增大而增大；當(dāng)作用力增加到某一臨界值時(shí)，摩擦力達(dá)到最大值，物塊開始沿作用力方向滑動，與此同時(shí)，最大靜摩擦力突變至動摩擦力，從而量變引起質(zhì)變。通過靜摩擦到動摩擦的變化過程，讓學(xué)生理解見微知著的道理，結(jié)合當(dāng)今社會正經(jīng)歷百年未有之大變局，國家各個(gè)方面都在與時(shí)俱進(jìn)地發(fā)生變化，而作為未來國家棟梁的學(xué)生要思考怎樣應(yīng)對這種巨大地變化并做好準(zhǔn)備。每一個(gè)微小變化地積累最終會帶來質(zhì)的飛躍，教育學(xué)生不能忽視每一份努力，今天所做的每一次積累總有一天會帶來質(zhì)變，收獲成功的喜悅。

4.摩擦角與自鎖

給出實(shí)際物塊受力案例，通過受力分析引入全約束力和摩擦角的概念，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用幾何法分析證明物塊平衡狀態(tài)和運(yùn)動狀態(tài)，得出自鎖的結(jié)論。摩擦角是一個(gè)臨界值，當(dāng)主動力合力作用線處于摩擦角范圍內(nèi)時(shí)，無論主動力有多大，物體一定平衡。反之，物體一定不平衡。結(jié)合哲學(xué)思想“勿以惡小而為之”，如果一個(gè)人的行為偏離了正確的范圍，哪怕只是做了微小的事情，都會帶來嚴(yán)重的后果，倡導(dǎo)學(xué)生日常點(diǎn)滴都要嚴(yán)于律己，人生關(guān)鍵時(shí)刻要做出正確選擇。

5.螺絲實(shí)物展示

借助日常生活中常見的起緊固作用的螺絲與螺母讓學(xué)生直觀感受兩者的配合作用，作用時(shí)螺絲與螺母之間不能發(fā)生自動退旋現(xiàn)象，即是在螺母緊固后要讓它們之間產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象來防止松動，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一部引導(dǎo)學(xué)生思考兩者之間的自鎖條件。小小螺絲釘蘊(yùn)含大大學(xué)問，倡導(dǎo)學(xué)生要善于觀察發(fā)現(xiàn)身邊現(xiàn)象，主動思考，勤于學(xué)習(xí)，樂于學(xué)習(xí)，擴(kuò)寬知識維度，樹立終身學(xué)習(xí)意識。

6.工程實(shí)例模型

通過展示“雪龍”號極地科考船，講解自鎖知識在科考船上的應(yīng)用，將工程實(shí)例抽象成力學(xué)模型，引導(dǎo)學(xué)生思考科考船結(jié)構(gòu)上應(yīng)滿足的條件。由此進(jìn)一步延伸到我國大型工程和大科學(xué)戰(zhàn)略發(fā)展情況，激發(fā)學(xué)生濃厚的愛國情感和民族自豪感，樹立為國家為民族發(fā)展努力奉獻(xiàn)的意識。

7.名人名言啟示

科學(xué)家錢學(xué)森先生曾經(jīng)說過：“工程力學(xué)走過了從工程設(shè)計(jì)的輔助手段到中心主要手段，不是唱配角而是唱主角了”，體現(xiàn)本課程在工程技術(shù)領(lǐng)域的重要性，倡導(dǎo)學(xué)生努力學(xué)好本課程。同時(shí)介紹中國近代力學(xué)奠基人周培源院士放棄美國優(yōu)越的科研和生活條件依然回到祖國懷抱的事跡以及其在工程力學(xué)方面所做出的卓越成就，號召學(xué)生向偉大科學(xué)家學(xué)習(xí)，尊重科學(xué)、相信科學(xué)、鍥而不舍，為實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興貢獻(xiàn)自己的一份力量。

四、結(jié)語

作為理工科專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，工程力學(xué)發(fā)揮著培養(yǎng)優(yōu)秀工程技術(shù)人才的基礎(chǔ)性作用，同時(shí)工程力學(xué)課程蘊(yùn)含了豐富的思政元素。在長期教學(xué)探索中，通過組織教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，倡導(dǎo)以學(xué)生為中心，結(jié)合案例教學(xué)，將正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀融入到課堂教學(xué)中，選擇恰當(dāng)?shù)姆绞綄⑺颊貪B透在課堂中，深化了教學(xué)內(nèi)容，有效緩解了力學(xué)課程學(xué)習(xí)枯燥乏味的現(xiàn)象，讓“堅(jiān)硬”的專業(yè)課變得“柔軟”起來，激發(fā)了學(xué)生興趣和愛好，增強(qiáng)了科學(xué)意識，激發(fā)愛國情感，行成了“課程思政”與“思政課程”同頻共振、同向同行的教學(xué)新局面。