機(jī)械工程專業(yè)課程思政教學(xué)改革探索和實踐

張新春 王金祝 李娜 王璋奇

［摘 要］文章針對高等院校材料力學(xué)傳統(tǒng)授課相對枯燥、學(xué)生聽課效率和學(xué)習(xí)效率低的教學(xué)現(xiàn)狀，以“學(xué)生學(xué)”為中心，以課程思政為主線，以工程案例為驅(qū)動，進(jìn)行材料力學(xué)課程教學(xué)改革。在材料力學(xué)教學(xué)過程中，尊重學(xué)生主體地位，給予學(xué)生自由發(fā)揮與創(chuàng)造的空間，實現(xiàn)師生雙向互動。搜集材料力學(xué)中的相關(guān)素材，結(jié)合材料力學(xué)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生反饋的情況，將思政元素與工程案例巧妙結(jié)合，可以激發(fā)新工科背景下學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)的興趣，達(dá)到學(xué)生主動學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)工科學(xué)生的愛國主義情懷。

［關(guān)鍵詞］課程思政；材料力學(xué)；教學(xué)改革；工程案例

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2022）11-0055-03

一、引言

材料力學(xué)課程是高等工科院校機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門理論與實踐并重的課程。它的任務(wù)是：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)[1]。本課程的目的和任務(wù)是要求學(xué)生掌握材料力學(xué)的基本概念、基本理論與基本方法，具備一定的分析計算能力，培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)秀的科學(xué)素養(yǎng)與解決工程實際問題的綜合能力，并為后續(xù)專業(yè)課程（例如結(jié)構(gòu)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械原理等）的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

高等學(xué)校人才培養(yǎng)是育人和育才相統(tǒng)一的過程，推進(jìn)課程思政建設(shè)是高等學(xué)校落實立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措[2]。課程思政作為高等學(xué)校立德樹人的重要渠道，是實現(xiàn)全員全程全方位育人的關(guān)鍵。習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，“使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”[3]。課程思政作為新時代高等教育的理念創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和實踐創(chuàng)新，著力構(gòu)建價值引領(lǐng)、知識教育、能力培養(yǎng)“三位一體”的人才培養(yǎng)模式，是對學(xué)生成長規(guī)律的深刻把握和運(yùn)用，有利于高校更加自覺地堅持立德樹人，堅持以學(xué)生為中心，真正做到圍繞學(xué)生、關(guān)照學(xué)生、服務(wù)學(xué)生，幫助學(xué)生健康成長[4]。學(xué)高為師，身正為范。人民教師不僅是理論知識的傳授者，而且應(yīng)成為先進(jìn)思想文化的傳播者和黨的教育方針的貫徹者。三尺講臺不僅是教師傳授學(xué)術(shù)知識的地方，而且應(yīng)該是進(jìn)行思政教育與弘揚(yáng)愛國主義等寶貴中華民族精神的前沿陣地。

目前，部分高等院校在材料力學(xué)課程的教學(xué)方面仍存在一些問題。一是大多數(shù)院校的教學(xué)計劃修訂減少了材料力學(xué)課程的學(xué)時，導(dǎo)致部分學(xué)生對材料力學(xué)的知識體系了解不夠深入，產(chǎn)生畏難心理而放棄本課程的學(xué)習(xí)。二是材料力學(xué)課程枯燥、難學(xué)難懂，現(xiàn)在的學(xué)生大多是“00后”，其對傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式和教學(xué)方法不感興趣，教師的教學(xué)吸引力不足，導(dǎo)致學(xué)生的聽課效率低下。三是部分教師并未使用前沿教學(xué)技術(shù)，仍然采用缺乏師生互動的傳統(tǒng)教學(xué)方法，學(xué)生在上課過程中參與度不高。

盡管部分院校進(jìn)行了一系列與課程思政相關(guān)的力學(xué)課程的改革探索，但并沒有真正實現(xiàn)師生互動、未能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因此，教師在授課過程中要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)理念，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式。教師要特別關(guān)注線下教學(xué)過程中的趣味性，真正做到材料力學(xué)課程理論與工程實踐有機(jī)結(jié)合，力學(xué)課程與思政元素相互融合。在材料力學(xué)課程教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)與時俱進(jìn)，融入思政教育，使學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀[5]，培養(yǎng)學(xué)生不畏困難，自強(qiáng)不息的奮斗精神；在材料力學(xué)中提煉哲學(xué)精神，提升工科學(xué)生的綜合素養(yǎng)；厚植愛國主義情懷，增強(qiáng)學(xué)生的文化自信；加強(qiáng)責(zé)任感教育，培養(yǎng)學(xué)生對家庭、社會和國家的責(zé)任感。此外，還應(yīng)建立以“學(xué)生學(xué)”為中心的課程教學(xué)改革，這樣才能提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，真正體現(xiàn)大學(xué)作為學(xué)術(shù)殿堂和教育最本真的內(nèi)涵[6]。

二、材料力學(xué)課程改革思路及內(nèi)容

依托河北省教改項目“移動互聯(lián)背景下基礎(chǔ)力學(xué)課程資源精品化重構(gòu)及優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)”、河北省優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊“基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊”，我們持續(xù)推進(jìn)材料力學(xué)課程教學(xué)改革?？紤]到當(dāng)前大學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，我們采用以“學(xué)生學(xué)”為中心的教學(xué)模式，以課程思政為主題，從工程實例出發(fā)，將課程思政元素與工程案例相結(jié)合，貫穿于整個教學(xué)過程中。在授課過程中，以工程案例引出各章節(jié)的知識點并進(jìn)行針對性的講解，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)的興趣。

（一）采用“學(xué)生學(xué)”為中心的教學(xué)模式

在高等教育創(chuàng)新性的教學(xué)過程中，應(yīng)該把教的創(chuàng)造性留給教師，把學(xué)的主動權(quán)還給學(xué)生。在整個材料力學(xué)的教學(xué)過程中，我們始終圍繞以“學(xué)生學(xué)”為中心，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生的注意力?；诋?dāng)前移動互聯(lián)背景，我們利用課堂派、學(xué)習(xí)通等工具開展師生互動，通過啟發(fā)式教學(xué)讓學(xué)生真正參與到課堂教學(xué)中。對于材料力學(xué)中部分疑難的知識點，我們采用分組討論和探究式交流的方式，讓學(xué)生參與到整個教學(xué)過程中。此外，學(xué)生需要完成一定量的習(xí)題才能參加過程考核，考核可以采用線上課堂派、學(xué)習(xí)通等工具互判的形式避免抄襲現(xiàn)象，這樣更有利于學(xué)生對知識點的整體理解與把握。

傳統(tǒng)教學(xué)模式是以“教師教”為中心，而現(xiàn)代教學(xué)模式則以“學(xué)生學(xué)”為中心。兩者的教學(xué)理念、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)模式與情景都有很大區(qū)別，見圖1。

通過進(jìn)行材料力學(xué)線上線下的教學(xué)，我們對學(xué)習(xí)材料力學(xué)的110名學(xué)生進(jìn)行了學(xué)習(xí)情況的問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如圖2所示。從調(diào)查問卷的結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)，不同學(xué)生對于考試、上課、習(xí)題作業(yè)等的態(tài)度截然不同，無助內(nèi)容也完全不一樣。有的學(xué)生認(rèn)為作業(yè)考試是檢驗他們能力的一種有效方式，而有的學(xué)生卻對作業(yè)與考試產(chǎn)生畏懼心理，背上了嚴(yán)重的思想包袱。

（二）以工程案例和思政元素相結(jié)合，不斷激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)的興趣

材料力學(xué)內(nèi)容豐富、涉及面廣。身邊的工程案例和適當(dāng)?shù)闹R拓展都可以將材料力學(xué)抽象的概念形象化，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓材料力學(xué)的課堂教學(xué)變得引人入勝。材料力學(xué)課程也是源于生活和工程實踐的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及的我國古代工程案例數(shù)不勝數(shù)。中國古代的建筑規(guī)律大多可以運(yùn)用材料力學(xué)的知識進(jìn)行力學(xué)分析，這可以培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷，增強(qiáng)學(xué)生的文化自信。

針對學(xué)生注意力持續(xù)時間通常不超過20分鐘的實際情況，在不改變每節(jié)課 45分鐘的授課時間的前提下，我們把材料力學(xué)上課過程中的教學(xué)知識點細(xì)化，每節(jié)課分成2～3個知識點，每個知識點的講解控制在10～15分鐘。在講授知識點前先提出難度適宜的工程案例，這些工程案例大多是實際生活的事例或者與中國古代建筑有關(guān)的案例。比如，在講授應(yīng)力集中概念時，可根據(jù)圖3所示提出問題：“為什么我們吃的零食包裝袋上都有鋸齒形結(jié)構(gòu)？可樂易拉罐的頂部為什么會有刻痕？這些利用的是什么原理？”在講授材料力學(xué)等強(qiáng)度梁的知識點時，可與學(xué)生一起探討2010年上海世博會中挪威館的支撐梁設(shè)計成變截面梁而不是等截面梁的原因。然后反問學(xué)生“實際工程中你還知道有哪些梁是等強(qiáng)度梁呢？”學(xué)生通過探索工程案例中蘊(yùn)含的力學(xué)概念和原理，對知識點的理解更加深入，突出了以“學(xué)生學(xué)”為中心的教學(xué)理念。通過這樣的方式讓學(xué)生在課程中起到主體作用，師生雙方進(jìn)行交互式、討論式、引導(dǎo)式的交流，而不是像過去一樣教師一個人從頭說到尾，下面的學(xué)生昏昏欲睡。

通過學(xué)習(xí)古代中國科學(xué)家對材料力學(xué)發(fā)展做出貢獻(xiàn)的典型案例，可以強(qiáng)化學(xué)生的愛國之情，培養(yǎng)學(xué)生的民族情懷。比如在講胡克定律時，可以介紹比胡克早1500年的中國東漢時期的鄭玄，他在注解《考工記·弓人》談的：“每加物一石，則弓長一尺”，這是歷史上對彈性變形最早的描述[7]；在講授如何選擇梁的合理截面內(nèi)容時，可以引用宋代李誡所著的《營造法式》中的，“凡梁之大小，各隨其廣分為三分，以二分為厚”[8]。實際上，無論何種類型的梁，其理想截面的高寬比應(yīng)為3∶2。國內(nèi)外均對此規(guī)范的科學(xué)性予以了極高的評價。因為如果我們按材料力學(xué)知識進(jìn)行計算，從一根圓木中截取具有最大強(qiáng)度的矩形梁，截面的高寬比應(yīng)該為1.41∶1。這個答案與《營造法式》規(guī)定值1.5相比是非常接近的。

將思政教育滲透到材料力學(xué)的課堂教學(xué)中，既能加深學(xué)生對力學(xué)背景與工程應(yīng)用的理解，又能激發(fā)學(xué)生的好奇心與想象力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。這種潤物細(xì)無聲的教學(xué)方式，發(fā)揮了材料力學(xué)課程教書育人的作用，取得了很好的教學(xué)效果。

（三）融入現(xiàn)代思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力

材料力學(xué)課程的內(nèi)容不僅凝聚了古代勞動人民的智慧結(jié)晶，更體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑元素的實用性與美觀性的統(tǒng)一。在材料力學(xué)的講授過程中，我們需要追蹤最新的工程案例，并適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行知識的拓展與抽象概念的形象化。

北京大興國際機(jī)場的整體對稱性與流線型設(shè)計，彼此相接的儀式感，顏色與建材無不傳遞著中華文明中的視覺藝術(shù)。這既是中華傳統(tǒng)元素與當(dāng)代元素的相互統(tǒng)一，也是實用性與美觀性的統(tǒng)一。北京大興國際機(jī)場俯視圖如圖4所示。追蹤當(dāng)今世界新穎的工程案例，能夠吸引學(xué)生的注意力，啟發(fā)學(xué)生深入思考，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的同時使材料力學(xué)課堂教學(xué)變得引人入勝。

（四）融入哲學(xué)元素，培養(yǎng)學(xué)生的人文精神

材料力學(xué)是一門新的學(xué)科，以1638年伽利略發(fā)表的《關(guān)于兩種新科學(xué)的敘述及其證明》為誕生的標(biāo)志。然而，材料力學(xué)的發(fā)展歷程并不是一帆風(fēng)順的，很多理論建立的背后凝聚著諸多科學(xué)家的心血與汗水。例如，以伽利略的木梁實驗作為梁彎曲變形研究的起點，歷經(jīng)200余年，經(jīng)過胡克、伯努利等多位科學(xué)家的不斷努力、實踐與修正，才推導(dǎo)出當(dāng)前正確的理論公式，找到梁中性軸的精確位置。

通過向?qū)W生講述科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并解決問題的艱辛歷程，告訴學(xué)生科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模掠趹岩?、敢于實踐，這樣才能去粗取精、去偽存真，得到正確的結(jié)論。只有平時的積累達(dá)到一定的量，才能引發(fā)質(zhì)變。引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獨立思考，樹立“持之以恒，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，不懼困難，勇于探索”的科學(xué)信念。

三、結(jié)束語

材料力學(xué)課程教學(xué)改革不能脫離以“學(xué)生學(xué)”為中心的教學(xué)理念。在材料力學(xué)教學(xué)過程中，應(yīng)以“學(xué)生學(xué)”為中心，尊重教學(xué)過程中學(xué)生的主體地位，這樣才能在實現(xiàn)師生互動的同時融入思政教育。以工程案例來驅(qū)動課堂教學(xué)，以思政教育為主線，將思政元素與工程案例巧妙結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)的興趣，實現(xiàn)學(xué)生主動學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，提高課堂學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)學(xué)生對家庭、社會、國家的責(zé)任感。相比于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，工程案例引導(dǎo)式和互動式教學(xué)取得了良好的教學(xué)效果，更符合新工科背景下培養(yǎng)大學(xué)生能力的教學(xué)目標(biāo)。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1］ 戴葆青.材料力學(xué)教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[2］ 劉建平，周耀杭，莫丹華.深入把握高校課程思政的基本規(guī)律[J].中國高等教育，2020（23）：36-38.

[3] 張鴻雁.新時代加強(qiáng)高校思想政治工作的路徑初探[J].科教文匯（下旬刊），2018（33）：8-9，12.

[4］ 韓憲洲.論課程思政建設(shè)中的幾個基本問題：課程思政是什么、為什么、怎么干、怎么看[J].北京教育（高教），2020（5）：48-50.

[5］ 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.

[6］ 張新春，汪玉林.以學(xué)生學(xué)為中心的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革[J].大學(xué)教育，2021（1）：72-75.

[7］ 顧娟，陳平，孫鷹，等.通識教育理念下基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中滲透人文思想的思考與實踐[J].高等建筑教育，2018（1）：42-44.

[8］ 翟彬彬.宋式建筑元素在開封現(xiàn)代化城市進(jìn)程中的傳承研究[D].開封：河南大學(xué)，2016.

［責(zé)任編輯：陳 明］