課程思政理念下材料力學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐

董 芬,許寶卉

(運(yùn)城學(xué)院 機(jī)電工程系,山西 運(yùn)城 044000)

課程思政作為新時(shí)代高等教育的理念創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和實(shí)踐創(chuàng)新,著力構(gòu)建價(jià)值引領(lǐng)、知識(shí)教育、能力培養(yǎng)“三位一體”的人才培養(yǎng)模式,是對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)規(guī)律的深刻把握和運(yùn)用,有利于高校堅(jiān)持落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù),堅(jiān)持以學(xué)生為中心,真正做到圍繞學(xué)生,引導(dǎo)學(xué)生,服務(wù)學(xué)生,幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值。[1]面向不同專業(yè)開(kāi)展課程思政,需要教師充分考慮學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生定位,教學(xué)具有更強(qiáng)的針對(duì)性,以幫助學(xué)生深刻理解與認(rèn)識(shí)所學(xué)專業(yè)對(duì)國(guó)家和社會(huì)發(fā)展的重要意義,提高學(xué)生專業(yè)認(rèn)同感。下文以材料力學(xué)課程為例,探討其課程思政的具體實(shí)施方案。

一、學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)情分析

《材料力學(xué)》是研究構(gòu)件承載能力的一門(mén)學(xué)科,其教學(xué)任務(wù)是在滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求的前提下,為設(shè)計(jì)既經(jīng)濟(jì)又安全的構(gòu)件提供必要的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法,[2]它支撐著機(jī)械工程、土木工程、水利工程、航空航天工程等眾多領(lǐng)域,是眾多工科二年級(jí)學(xué)生必修的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課。由于學(xué)生接觸早,受眾多,因此,在材料力學(xué)課程中融入思政教育能獲得更多的樣本反饋,能使更多學(xué)生更早受益。[3]

工科二年級(jí)學(xué)生具有一定的《高等數(shù)學(xué)》《大學(xué)物理》等前期知識(shí)儲(chǔ)備;具備一定的力學(xué)模型的分析和計(jì)算能力,但較簡(jiǎn)單粗淺。在學(xué)習(xí)能力方面,其課堂知識(shí)接受快,但創(chuàng)新意識(shí)弱;在教師的引導(dǎo)下,具有良好的思考和課堂討論能力,但長(zhǎng)期填鴨式的教學(xué),導(dǎo)致學(xué)生自主分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力不足。在思想狀況方面,大二學(xué)生剛開(kāi)始接觸專業(yè)課程學(xué)習(xí),對(duì)專業(yè)課程有很強(qiáng)的新鮮感,但其職業(yè)理想不明確,或者說(shuō)缺乏對(duì)工程師社會(huì)責(zé)任感的認(rèn)知和職業(yè)自豪感的體會(huì)。

二、材料力學(xué)課程“三位一體”的課程目標(biāo)

根據(jù)上述學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)情分析,筆者制定了課程知識(shí)教育、能力培養(yǎng)、價(jià)值引領(lǐng)“三位一體”的課程目標(biāo)。第一,知識(shí)目標(biāo):通過(guò)學(xué)習(xí),掌握材料的力學(xué)性能;掌握分析構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。第二,能力目標(biāo):通過(guò)學(xué)習(xí),具備運(yùn)用強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性理論對(duì)構(gòu)件進(jìn)行校核、截面設(shè)計(jì)及載荷確定的能力;具備運(yùn)用比較、歸納、演繹、實(shí)驗(yàn)等科學(xué)研究方法分析并解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。第三,價(jià)值目標(biāo):在培養(yǎng)學(xué)生力學(xué)思維的同時(shí),讓學(xué)生具備作為未來(lái)工程師的社會(huì)責(zé)任感、職業(yè)自豪感,使學(xué)生崇尚科學(xué)精神、工匠精神,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,將國(guó)家的發(fā)展需求與個(gè)人專業(yè)領(lǐng)域相結(jié)合去實(shí)現(xiàn)人生價(jià)值。

三、思政元素的挖掘和融入

在當(dāng)前的材料力學(xué)教學(xué)中,較少涉及材料力學(xué)的發(fā)展歷程、相關(guān)人物的介紹以及工程實(shí)際應(yīng)用的內(nèi)容。而這一部分內(nèi)容正是除學(xué)科知識(shí)之外,應(yīng)額外賦予學(xué)生精神層面的教學(xué)內(nèi)容。為解決以上問(wèn)題,我們應(yīng)根據(jù)課程目標(biāo),對(duì)教學(xué)內(nèi)容和課程思政元素進(jìn)行整理和挖掘,要凝練出教材中各個(gè)章節(jié)對(duì)應(yīng)的思政元素。在挖掘思政元素時(shí),秉承全面“大思政”原則,不局限于對(duì)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng),還應(yīng)著重培養(yǎng)和引導(dǎo)學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力,以及培養(yǎng)學(xué)生具備未來(lái)工程師所需的社會(huì)責(zé)任感、職業(yè)自豪感、愛(ài)國(guó)精神、工匠精神、對(duì)生命的尊重與敬畏等多個(gè)方面的人文情懷。

1.教學(xué)中體現(xiàn)“辯證統(tǒng)一”,強(qiáng)調(diào)社會(huì)責(zé)任

教學(xué)第一章緒論著重強(qiáng)調(diào)材料力學(xué)的任務(wù),即為設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)且安全的構(gòu)件提供理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。其強(qiáng)調(diào)了若構(gòu)件的橫截面尺寸不足或形狀不合理,或者材料配置不合理,都將導(dǎo)致不良事故的發(fā)生。列舉上海某住戶陽(yáng)臺(tái)的整體坍塌導(dǎo)致一名年逾60的女性住戶墜樓身亡,事故的原因在于該陽(yáng)臺(tái)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),原本應(yīng)該將受拉鋼筋放置在上方,但實(shí)際上卻被錯(cuò)誤地放置在下方。這一事件提醒學(xué)生要將工程安全意識(shí)深深植根于心,且要時(shí)刻注意將其轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動(dòng),避免類似事故再度發(fā)生。然而,如果只盲目追求安全,設(shè)計(jì)出的構(gòu)件過(guò)于保守,肥梁胖柱,又將導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益的減損。因此,在材料力學(xué)課程教學(xué)中,教師應(yīng)注意將馬克思主義哲學(xué)中對(duì)立統(tǒng)一的辯證唯物主義規(guī)律融入課堂。

以實(shí)例引入旨在引導(dǎo)作為未來(lái)工程師的學(xué)生,應(yīng)時(shí)刻不忘承擔(dān)重大的社會(huì)責(zé)任。他們必須深刻領(lǐng)悟工程安全意識(shí),確保設(shè)計(jì)與施工過(guò)程符合合理的技術(shù)要求,從而為社會(huì)提供安全可靠的結(jié)構(gòu)。同時(shí),應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到,在追求安全的同時(shí),必須尋求經(jīng)濟(jì)效益的平衡,創(chuàng)造出符合工程實(shí)踐要求的高效、經(jīng)濟(jì)的構(gòu)件。

2.教學(xué)中體現(xiàn)“學(xué)以致用”,強(qiáng)調(diào)自然生活

第五章的教學(xué)旨在探討梁截面形狀的合理選擇,并強(qiáng)調(diào)環(huán)形截面相較于圓形截面的優(yōu)越性能。為了豐富教學(xué)背景,教師可引用毛主席詩(shī)詞七律《到韶山》中的最后一句:“喜看稻菽千重浪,遍地英雄下夕煙”。在學(xué)生欣賞美麗的詩(shī)句和描繪的畫(huà)面之際,教師可引導(dǎo)學(xué)生思考:為什么像小麥和水稻這樣的莊稼,在強(qiáng)風(fēng)和巨浪的沖擊下沒(méi)有折斷或倒伏?然后給出原因:植物的空心莖的構(gòu)造為植物提供了較高的承載能力和抗彎強(qiáng)度,使其能夠在風(fēng)力和浪涌的作用下保持穩(wěn)定。最初,植物的莖是實(shí)心的,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)化過(guò)程逐漸演化成了空心莖結(jié)構(gòu),使得它們能更好地適應(yīng)惡劣環(huán)境存活下來(lái)。在材料力學(xué)教學(xué)中引入中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化,使學(xué)生能深刻理解材料力學(xué)的原理和機(jī)制,并將其應(yīng)用于實(shí)際生活中,不僅提高了學(xué)生的學(xué)術(shù)水平,還能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)材料力學(xué)的興趣和熱愛(ài),使他們將理論與實(shí)踐相結(jié)合,為未來(lái)的科學(xué)研究和工程實(shí)踐做好準(zhǔn)備。

3.教學(xué)中渲染“民族情懷”,強(qiáng)調(diào)精神共鳴

在講解圓木如何加工矩形截面梁這一章節(jié)內(nèi)容時(shí),可以引用北宋時(shí)期李誡在《營(yíng)造法式》一書(shū)中的觀點(diǎn):“凡梁之大小,各隨其廣,分為三分,以二分為厚”。[4]這一文獻(xiàn)資料所述與課堂理論推導(dǎo)一致,充分體現(xiàn)了中國(guó)古代建筑工藝的智慧,使學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)深感中國(guó)傳統(tǒng)工匠精神的卓越。

在教學(xué)第二章講解脆性材料抗壓不抗拉的問(wèn)題時(shí),可用隋朝時(shí)期李春所建造的河北趙州橋例證。這座橋體現(xiàn)了科學(xué)性的雙重特點(diǎn):一方面采用了大拱套小拱的設(shè)計(jì)原則,以實(shí)現(xiàn)水流強(qiáng)大時(shí)的分流,同時(shí)減輕橋體的自重;另一方面,橋梁選材方面選擇了石料,充分利用了石料在承受壓力方面的良好特性,雖然石料在受拉應(yīng)力下易發(fā)生破裂,但其在受壓載荷下具備較高的強(qiáng)度和承載能力。這種橋梁設(shè)計(jì)理念在歐洲直到1 200年后才出現(xiàn)。趙州橋作為中國(guó)橋梁建筑的杰作,享有天下第一橋的美譽(yù),吸引了眾多國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的關(guān)注和學(xué)習(xí)。中國(guó)擁有數(shù)十座世界知名的大橋,其中7座被列入國(guó)際頂級(jí)橋梁的名錄,中國(guó)因此被戲稱為“基建狂魔”,并且近年來(lái)中國(guó)的“一帶一路”倡議等,使中國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目逐步推廣到全球。[5]

以上案例僅是華夏文明輝煌歷史中的一個(gè)縮影。教師通過(guò)思政理念的融入,使學(xué)生深刻體會(huì)到中華文明源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的深厚底蘊(yùn),理解中華歷史文化及其價(jià)值取向,進(jìn)而產(chǎn)生自豪與自信。因此,將民族自豪感和職業(yè)自豪感融入教學(xué)過(guò)程中,不僅有助于學(xué)生深入理解材料力學(xué)的原理與應(yīng)用,同時(shí)也能激發(fā)學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)文化的濃厚興趣和熱愛(ài),促進(jìn)他們個(gè)人的成長(zhǎng)和全面發(fā)展。

4.教學(xué)中引導(dǎo)“科學(xué)”人格,強(qiáng)調(diào)“精神”塑造

科學(xué)精神一般可概括為探索求真的理性精神,實(shí)驗(yàn)取證的求實(shí)精神,開(kāi)拓創(chuàng)新的進(jìn)取精神,競(jìng)爭(zhēng)協(xié)作的包容精神,執(zhí)著敬業(yè)的獻(xiàn)身精神。[6]其中,理性精神要求人們以邏輯分析和精確推理的方式進(jìn)行探索,實(shí)驗(yàn)取證的求實(shí)精神注重通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論并尋求實(shí)證結(jié)果,開(kāi)拓創(chuàng)新的進(jìn)取精神鼓勵(lì)不斷創(chuàng)造和拓展新的知識(shí)領(lǐng)域,競(jìng)爭(zhēng)協(xié)作的包容精神強(qiáng)調(diào)在競(jìng)爭(zhēng)和合作中相互尊重與合作,而執(zhí)著敬業(yè)的獻(xiàn)身精神則要求個(gè)體對(duì)于科學(xué)事業(yè)具有持之以恒的奉獻(xiàn)。

在第九章對(duì)壓桿穩(wěn)定性進(jìn)行講解時(shí),我們以科學(xué)家歐拉為例,展示了他在面臨諸多困難的情況下,仍然堅(jiān)持研究,最終以驚人的毅力和頑強(qiáng)的精神,歷時(shí)十三年解決了理想壓桿的失穩(wěn)臨界值問(wèn)題。而在他之前,壓桿失穩(wěn)的機(jī)理曾困擾科學(xué)界很長(zhǎng)時(shí)間。[7-8]在教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)引用科學(xué)家們的探索求真、創(chuàng)新進(jìn)取的事跡,可以激發(fā)學(xué)生的科學(xué)精神,同時(shí),強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)求證、科學(xué)推理和證明的重要性,以及對(duì)新材料的創(chuàng)新研究等,以培養(yǎng)學(xué)生擁有科學(xué)精神,使他們具備理性思維、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維等能力。

四、課程思政的改革實(shí)施

1.教學(xué)方法

(1)線上線下相結(jié)合,先做減法再做加法。鑒于材料力學(xué)課程的內(nèi)容繁雜,學(xué)時(shí)有限,為增加課堂教學(xué)(包括知識(shí)、能力和價(jià)值觀)的充實(shí)性,必須首先進(jìn)行適度的減法處理,然后再進(jìn)行加法補(bǔ)充。通過(guò)先進(jìn)的數(shù)字資源(如慕課等),將一些知識(shí)點(diǎn)預(yù)置于課前和課后供學(xué)生預(yù)習(xí)和鞏固。課堂教學(xué)則側(cè)重于關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn),并結(jié)合思政教育進(jìn)行突破。這種線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式為將思政內(nèi)容融入課堂提供充足的時(shí)間和良好的媒介。

(2)以學(xué)生為中心,教師引導(dǎo)學(xué)生探究。在教學(xué)中教師保留發(fā)揮創(chuàng)造性作用的能力,同時(shí)將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交還給學(xué)生。[9]教學(xué)的最終目標(biāo)是鼓勵(lì)學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)體系和框架,因此,教學(xué)必須以學(xué)生為中心,引導(dǎo)學(xué)生積極參與全過(guò)程的探究,引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)起來(lái),動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)嘴、動(dòng)心。教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行實(shí)際操作,如計(jì)算、測(cè)量和查找文獻(xiàn)資料,引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)腦進(jìn)行問(wèn)題分析與解決,鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)嘴參與討論并勇于表達(dá)觀點(diǎn),以及引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)心,去深刻感受材料力學(xué)的魅力。因此,思政理念的教學(xué)在實(shí)施過(guò)程中采用了靈活且分散的教學(xué)方法,利用先進(jìn)的數(shù)字資源,并與經(jīng)典工程案例、圖片和視頻等相結(jié)合,將生活場(chǎng)景融入所教授的知識(shí)中,以提高課堂的豐富性,并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。[10]

2.教學(xué)評(píng)價(jià)與反思

教學(xué)評(píng)價(jià)體現(xiàn)在調(diào)查問(wèn)卷、學(xué)生評(píng)教和學(xué)生表現(xiàn)等方面。調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果顯示,100%的學(xué)生認(rèn)為課程思政內(nèi)容激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)了責(zé)任感;96%的學(xué)生認(rèn)為自主探究有利于知識(shí)內(nèi)化,有助于提高問(wèn)題分析和解決能力。學(xué)生評(píng)教顯示,許多學(xué)生提到教師飽滿的狀態(tài)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度值得學(xué)習(xí)。教師的示范行為具有更大的影響力,這表明教師對(duì)待教學(xué)和學(xué)生的態(tài)度會(huì)在潛移默化中影響學(xué)生。因此,作為教師,更應(yīng)認(rèn)真?zhèn)湔n,遵守教學(xué)紀(jì)律,以身作則,樹(shù)立良好的道德品質(zhì)和人文素養(yǎng)。自2019年本課程實(shí)施課程思政以來(lái),選擇材料力學(xué)作為考研專業(yè)科目以及申報(bào)力學(xué)相關(guān)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的學(xué)生數(shù)量明顯增加。學(xué)生通過(guò)參與項(xiàng)目全面提升了問(wèn)題分析和解決的能力,并在競(jìng)賽中取得了顯著成績(jī),從而增強(qiáng)了學(xué)生的自信心。

課程思政注重效果評(píng)價(jià)的同時(shí)也應(yīng)持續(xù)改進(jìn)。在教學(xué)工作中,需進(jìn)行反思,為了在有限學(xué)時(shí)內(nèi)兼顧內(nèi)容的完整性和充分的互動(dòng)性,教學(xué)時(shí)則應(yīng)適度減少課堂內(nèi)容,將部分內(nèi)容通過(guò)數(shù)字資源放置在課前和課后。大二學(xué)生課程任務(wù)逐漸加重,為了讓學(xué)生獲得較好的學(xué)習(xí)效果,教學(xué)時(shí)應(yīng)精心設(shè)計(jì)和布置教學(xué)任務(wù),內(nèi)容既要有針對(duì)性又要有一定的拓展性。另外,我們還需思考如何提升思政內(nèi)容的吸引力,如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,這可以通過(guò)增加素材的新穎性和生動(dòng)性來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)持續(xù)反思和改進(jìn),能進(jìn)一步提高課程思政的育人效果。

五、結(jié)語(yǔ)

在材料力學(xué)課程中融入思政教育具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),學(xué)生接觸早,受益多。本文從材料力學(xué)學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)情分析入手,凝練出材料力學(xué)課程的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和價(jià)值目標(biāo)。針對(duì)“三位一體”的課程目標(biāo),在教學(xué)過(guò)程中融入“辯證統(tǒng)一”、體現(xiàn)“學(xué)以致用”、渲染“民族情懷”、引導(dǎo)“科學(xué)人格”,采用“線上線下相結(jié)合、先做減法再做加法”,“以學(xué)生為中心,教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究”的教學(xué)方法,將材料力學(xué)中蘊(yùn)含的豐富多彩的歷史性和人文性魅力展示出來(lái),達(dá)到潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的作用。