理論力學課程思政設計

赫萬恒 曹洪娜 張淑琴 韓保紅 程兆剛

摘? 要? 在新時代教學理論方針的指導下，重點針對如何將課程思政融入理論力學以達到教書育人的目的進行闡述，從課程的特點、整體設計、教書育人的關系及具體的思政實施四個方面進行論述，為達到有溫度、有愛的理論力學教育提供一個可行性的思路。

關鍵詞? 課程思政；教書育人；理論力學

中圖分類號：G641? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）10-0093-04

Ideological and Political Design of Theore-tical Mechanics//HE Wanheng， CAO Hongna， ZHANG Shuqin， HAN Baohong， CHENG Zhaogang

Abstract? Under the guidance of the teaching theory policy in the new era， this paper focuses on how to integrate the ideological and political education in curriculums into the teaching of theoretical me-chanics to achieve the purpose of teaching and edu-cating， and discusses it from four aspects： the characteristics of this course， the overall design，?the relationship between teaching and educating peo-ple and the specific implementation of ideological and political education， which provides a feasible idea for the education of theoretical mechanics with?temperature and love.

Key words? ideological and political education in?curriculums; teaching and educating people; theore-tical mechanic

Authors address? Shijiazhuang Campus of Army Engi-neering University， Shijiazhuang， China， 050001

0? 引言

習近平總書記在2016年全國高校思想政治工作會議上強調，要提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應。

教育部密集下發(fā)有關課程思政的文件。2019年10月，頒布《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》，提出推動課程思政的理念形成廣泛共識，構建全員全程全方位育人大格局，確立學生中心、產出導向、持續(xù)改進的理念，提升課程的高階性，突出課程的創(chuàng)新性，增加課程的挑戰(zhàn)度。2020年5月，教育部等八部門出臺了《關于加快構建高校思想政治工作體系的意見》，其中第8條規(guī)定：全面推進所有學科課程思政建設。2020年6月，教育部印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》，就課程思政建設目標和內容重點、課程思政教學體系以及結合專業(yè)特點分類推進課程思政建設作出明確要求?！陡叩葘W校課程思政建設指導綱要》指出，要緊緊圍繞國家和區(qū)域發(fā)展需求，結合學校發(fā)展定位和人才培養(yǎng)目標，構建全面覆蓋、類型豐富、層次遞進、相互支撐的課程體系。

1? 理論力學課程性質

理論力學課程是研究物體機械運動一般規(guī)律的科學，是學習一系列后續(xù)課程及其他工程技術的基礎。在培養(yǎng)學員力學素質、科學的治學態(tài)度和嚴謹的工作作風等方面具有重要作用。

2? 課程的整體設計

基礎專業(yè)課如何在授課中融入思政元素，是每一位力學教師都需要深入思考的問題。從理論力學課程本身來說，要注重結合理論力學課程內容進行科學方法論教育，培養(yǎng)學員科學思維和求異思維的習慣，提高學員運用所學知識分析問題和解決問題的能力；通過引入工程、生活中與力學緊密相關的例子激發(fā)學員的學習積極性，利用典型問題情境引導學員促進知識的深化和方法的掌握，結合武器裝備中的力學問題訓練學員綜合處理力學問題的能力；通過開拓創(chuàng)新思維訓練活動，培養(yǎng)“精通一型，旁通一類”的學員。

按照由淺入深、由靜到動的思路，將內容分成“靜力學、運動學、動力學”三部分，按“矢量力學”在前、“分析力學”在后的順序實施教學。以靜力學公理為基礎對物體受力進行分析和簡化，得出平衡方程，利用靜力學創(chuàng)新思維訓練活動使學員獲得初步熟悉分析和解決綜合問題的能力。從幾何學的角度，用矢量分析工具研究點的復合運動和剛體的平面運動，利用運動學創(chuàng)新思維訓練活動增強學員進一步熟悉分析和解決綜合問題的能力。以牛頓定律為基礎經過數學推演得出便于實際應用的動力學普遍定理；利用達朗貝爾原理將動力學問題轉化成平衡問題；根據虛位移原理，利用計算虛功求解質點系的平衡問題；把虛位移原理與達朗貝爾原理相結合得出第二類拉格朗日方程；利用動力學創(chuàng)新思維訓練活動提高學員分析和解決綜合問題的能力。

3? 課程中教書與育人的關系

“師者，傳道授業(yè)解惑者也?！敝袊诠糯妥⒅亟虝陀说难芯?。

“傳道”就是要求教師不僅要把科學文化知識傳授給學生，還要言傳身教地培養(yǎng)學生良好的道德品質。“學為人師，行為世范”，教師的言談舉止、文化素養(yǎng)、道德修養(yǎng)，對學生有春風化雨、“潤物無聲”的影響。這就要求教師要不斷學習，不斷提高自己，以滿足學生的需求。近些年，網上凡是涉及教師立身不正的新聞必然成為熱點，這從側面反映出，在大眾的心里，教師是大家行為的標桿。在其位，謀其政，既然從事教師職業(yè)，就要“吾日三省吾身”。在平時的授課中，教師要在情感、態(tài)度、價值觀上對學生進行激勵、鼓舞，用自己的良好品質與精神氣質感化學生，為學生樹立良好的榜樣，在培養(yǎng)學生豐富的文化知識的同時，錘煉學生良好的道德品質，讓學生形成正確的人生觀、價值觀、世界觀，把學生培養(yǎng)成一個優(yōu)秀的、高尚的、純粹的、有道德的、脫離了低級趣味的、有益于人民的、為了新時代中國特色社會主義而奮斗的人。

“授業(yè)”就是教師傳授給學生科學文化知識與基本技能。教師要有足夠的知識儲備和豐富的文化內涵。“要想教給學生一碗水，自己得有一缸水”，這給教師提出了更高的要求，要求老師必須勤于學習，不斷提高自身，還要深入研究好的、適應學生的教學方法，把更多好的、新的知識傳授給學生。

“解惑”就是學生在教師“傳道授業(yè)”過程中以及自己自主學習過程中，遇到不能完全理解的困惑、對教師講解的問題不理解，或者提出自己的獨特的見解時，教師要能迅速而有效地解決學生對知識的困惑，給學生正確的引導和幫助。在解惑的同時要意識到，解惑的最終目的是培養(yǎng)學生獨立的人格并使他們掌握一定的處理問題的能力，同時多鼓勵學生去探索、去發(fā)現，從而提高學生探索、創(chuàng)新的能力。

“傳道”是指導學生精神的成長，“授業(yè)”是指導學生知識的成長，“解惑”是指導學生情感的成長，這三個方面是“三位一體”的。

4? 具體實施

通過理論力學課程的學習，學生應掌握該課程的基本概念、基本理論和基本方法；能夠熟練運用理論力學的知識和方法分析、解決基本的力學問題，對所研究的對象進行合理的抽象和簡化，建立力學模型，并根據力學基本原理建立相應的數學模型，對其進行靜力學、運動學、動力學的定性與定量分析；通過一題多解和舉一反三，尋找解決問題的不同途徑，在眾多的問題中歸納其共性，在相互比較中發(fā)現其個性；體會牛頓力學的直觀性和形象化，分析力學的抽象性和規(guī)范化，并能夠在實際中靈活運用。

在理論力學授課中，絕對不能為了思政而思政，強行植入標簽、廣告不但達不到育人的目的，反而會適得其反。下面論述理論力學靜力學、運動學模塊的教學內容、教學目標、教學建議及思政元素 [1-4]。

4.1? 靜力學公理和物體受力分析

【基本內容】靜力學公理；約束及約束力；物體受力分析和受力圖。

【重點難點】重點：約束與約束力、物體的受力分析和受力圖。難點：約束及約束力。

【教學目標】能舉出質點、剛體模型的例子；能舉例說明平衡狀態(tài)，復述公理；理解約束的含義；正確判斷不同的約束類型，能熟練畫出單個剛體及剛體系的受力圖。

【教學建議】聯系實際闡述理論力學在工程中的重要性，激發(fā)學員的學習興趣；組織學員參觀常見約束示教模型；先要理解約束、約束力的定義，依據限制位移判斷約束類型，再根據約束類型確定約束力的方向。

【思政元素】由質點、剛體的模型夯實“在實際工作中抓住主要矛盾，忽略次要矛盾”的思想；由平衡引出知行合一的思想。

4.2? 平面力系

【基本內容】平面匯交力系；平面力對點的矩、平面力偶；平面任意力系簡化；平面任意力系的平衡條件和平衡方程；物系的平衡。

【重點難點】重點：主矢和主矩、平面任意力系的平衡條件和平衡方程、物系平衡。難點：任意力系簡化及結果分析、物系平衡。

【教學目標】熟悉力系簡化方法和結果及主矢和主矩的概念；說出各種力系的平衡條件；能列出物體的平衡方程；能求解單個物體和簡單物系平衡問題。

【教學建議】復習物理中的相關概念；強調主矢、主矩與簡化中心的關系；總結和歸納解決平衡問題的步驟；注意建立投影方程、力矩方程時，投影軸和矩心的選擇方法；強調解決物系平衡問題的關鍵是如何取研究對象；注意介紹求解平衡方程的計算機符號計算方法。

【思政元素】根據平面任意力系的平衡方程，強調嚴謹求實的工作作風；由匯交力系、平行力系、任意力系的研究過程，引出由特殊到一般的推演方法。

4.3? 空間力系

【基本內容】空間匯交力系；力對點的矩和力對軸的矩；空間力偶；空間任意力系向一點簡化、主矢和主矩；空間任意力系的平衡方程。

【重點難點】重點：力對點的矩和力對軸的矩，空間力偶；任意力系的平衡方程。難點：力系向一點簡化結果分析、平衡問題求解。

【教學目標】熟練計算力的投影、力對點的矩和力對軸的矩；理解各種平衡方程，解決單個物體平衡問題。

【教學建議】舉例介紹空間力系；用模型解釋物體的空間受力；注意引入生活中力螺旋的實例；空間力系與平面力系的研究方法類似，注意復習運用解析幾何的方法。

【思政元素】由力螺旋的概念及實例，強調理論聯系實際的方法；由空間力系和平面力系研究方法的類似性，強調演繹法的重要作用。

4.4? 摩擦

【基本內容】滑動摩擦；摩擦角和自鎖現象；考慮摩擦時的平衡問題；滾動摩阻的概念。

【重點難點】重點：考慮摩擦時的平衡問題。難點：摩擦角、滾動摩阻。

【教學目標】說明滑動摩擦的概念和摩擦力的特征；能解釋摩擦角和自鎖現象；求解考慮摩擦時剛體的平衡問題。

【教學建議】注意求平衡時滑動摩擦力作為切向約束力；注意有關摩擦平衡的補充方程通常為不等式，只有臨界狀態(tài)時為等式；注意列舉生活中摩擦角、滾動摩阻的實例。

【思政元素】從摩擦到自鎖，由電梯自鎖裝置失效的案例，引入“安全無小事，時刻保持安全工作生產”的意識；由汽車打滑的案例，引入安全行車的意識的重要性。

4.5? 開拓思維訓練一

【基本內容】力系平衡及摩擦的應用。

【重點難點】重點：靜力學模型的建立、力系平衡理論的應用。難點：靜力學模型的建立。

【教學目標】了解實際問題抽象為靜力學模型的過程；體驗力系平衡理論在實際問題中的應用。

【教學建議】提前布置題目和要求；指導學員思考、創(chuàng)新；班長負責組織討論，給出每個人的成績，并選出最優(yōu)方案；各班選1或2名學員作評判員；課上各班派代表講解推薦的方案；對各方案進行評價。

【思政元素】由開拓練習培養(yǎng)學員組織能力、指揮能力、領導能力，夯實新時代軍人品質的基礎；強化抓住主要矛盾的思想，建立理論模型。

4.6? 點的運動學與剛體簡單運動

【基本內容】點的運動學：矢量法、直角坐標法、自然法；剛體的平行移動；剛體的定軸轉動；轉動剛體內各點的速度和加速度；角速度、角加速度的矢量表示，點的速度和加速度的矢積表示。

【重點難點】重點：點的速度和加速度的各種表示方法、剛體簡單運動的特性。難點：角速度、角加速度的矢量表示，點的速度和加速度的矢積表示。

【教學目標】能夠說出剛體平移與定軸轉動的概念；會計算點的速度和加速度；會計算定軸轉動剛體的角速度、角加速度；知道角速度、角加速度及剛體內各點速度和加速度的矢量表示形式。

【教學建議】復習物理中的相關內容；啟發(fā)學員理解直角坐標法、自然法的適用條件；學員列舉生活中的剛體曲線平行移動實例；注意介紹用計算機符號計算求運動。

【思政元素】研究運動學的不同方法入手，引導學生多角度的觀察分析問題的習慣；從定軸轉動的特性，引導學生堅決擁護黨為領導核心的思想。

4.7? 點的合成運動

【基本內容】相對運動、牽連運動、絕對運動；點的速度合成定理；點的加速度合成定理。

【重點難點】重點：三種運動分析；速度合成定理；加速度合成定理；難點：牽連點、牽連速度和牽連加速度；科氏加速度。

【教學目標】掌握運動合成與分解的基本概念和方法；能判斷三種運動，區(qū)別各種速度、加速度；熟練應用速度合成定理、加速度合成定理求合成運動的速度、加速度。

【教學建議】使用實例、動畫引入三種運動的概念；組織學員參觀機構運動示教模型；通過分析典型機構的運動，總結動點、動系的選擇原則和技巧；突出速度、加速度矢量圖的重要性；強調科氏加速度是牽連運動和相對運動相互影響的結果；介紹用計算機符號計算求運動。

【思政元素】由科氏加速度的發(fā)現強調透過現象看本質的重要性；由多參考系研究復雜運動，引導學生復雜問題拆分簡單化的思想。

4.8? 剛體平面運動

【基本內容】剛體平面運動的概念和運動分解；求平面圖形內各點速度的基點法；求平面圖形內各點速度的瞬心法；基點法求平面圖形內各點的加速度。

【重點難點】重點：平面圖形上各點速度和加速度分析、運動學綜合問題分析。難點：運動的分解、求加速度的基點法。

【教學目標】能說出剛體平面運動特征；熟練應用基點法、瞬心法求解平面圖形上點的速度；掌握基點法求解平面圖形上點的加速度；能對典型平面機構進行運動學分析，解決有關速度、加速度的問題。

【教學建議】使用實例、動畫引入平面運動的概念；組織學員參觀機構運動示教模型；從合成運動的角度理解基點法；注意瞬心法以基點法為基礎，關鍵是如何確定速度瞬心。

【思政元素】講述剛體平面運動由三維而二維化的方法，讓學生建立模型化的思想；由實際機構與理論的聯系強調理論指導實踐的重要作用。

4.9? 開拓思維訓練二

【基本內容】運動學理論應用。

【重點難點】重點：運動設想及模型建立、模型的運動學分析。難點：運動設想及模型建立。

【教學目標】了解運動學建模過程；分析模型的運動。

【教學建議】提前布置題目和要求；指導學員思考、創(chuàng)新；班長負責組織討論，給出每個人的成績，并選出最優(yōu)方案；各班選1或2名學員作評判員；課上各班派代表講解推薦的方案；對各方案進行評價。

【思政元素】通過設計制作三葉、四葉玫瑰的機構，加深對“理論指導實踐，實踐反作用于理論”的理解。

5? 結束語

課程思政是教書育人在教學中的載體，教書育人和課程思政密不可分，形成“門門課程包含思政，殷殷教導傾心育人”的觀念，課程思政就會成為有情有義、有溫度、有愛的教書育人過程。

6? 參考文獻

[1] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學I[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2] 支希哲，高行山，朱西平.理論力學[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3] 洪嘉振，劉鑄永，楊長俊.理論力學[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4] 黃安基.理論力學[M].北京：高等教育出版社，2011.