《理论力学》课程思政中哲学与逻辑方法元素设计

浦玉学，程长征

(合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥)

一 引言

马克思主义哲学是辨证法、认识论、逻辑学的统一，其具体的哲学思想和认识论在《理论力学》知识体系中无处不见，科学的辨证分析法和方法论贯穿《理论力学》整个教学过程，是《理论力学》进行课程思政的巨大宝库。把辨证唯物主义哲学思想和方法论贯穿渗透到专业课教学中，将《理论力学》课程与思想政治教育相结合，对培养具有社会主义核心价值观的科技人才，实现我国科技强国战略具有十分重要的意义[1]。

二 《理论力学》课程思政元素设计难点

思政元素设计是有效推进专业课程思政教育建设的前提和关键[2]，然而《理论力学》课程思政元素设计还存在以下难点。

（一）思政元素挖掘难

《理论力学》是工科专业的重要技术基础课程，以其独特的概念、原理、规律等构成了严格的逻辑知识体系[2,3]，与泛义上的思想政治教育知识内容有着鲜明的区别，使得相关思政元素的挖掘存在很大的困难。

（二）思政元素体系建立难

现阶段思政元素与《理论力学》课程融入的实现方式，多采取点位式融合，思政元素呈现零散化、片面化、不成体系的特点，思政效果依赖于任课教师的个人发挥。使得学生对专业知识点的理解和对思政元素的认可大打折扣。

三 哲学思政元素设计

力学的发展蕴含着哲学思想[4]，二者相互促进、相互影响。哲学思想为力学的发展开辟了可能性，力学的发展则建立在哲学与逻辑学这些思维工具发展的基础上，反过来为哲学的发展奠定现实基础。爱因斯坦对自己评价说：“与其说我是物理学家,不如说我是哲学家”[5]。《理论力学》用数学方法描述机械运动规律，为唯物主义哲学奠定了科学基础。

学习和掌握《理论力学》的理论与研究方法的过程本身就是在践行辨证唯物主义认识论。因为《理论力学》理论的形成就是遵循着辨证唯物主义的认识论的规律进行研究与发展。首先，力学中最基本的规律如杠杆原理、二力平衡、摩擦定律、牛顿三大运动定律等是建立在大量的实验基础上形成的；其次，在对事物的观察和实验的基础上，经过抽象化建立力学模型，形成基本规律的基础上，经过严谨的数学演绎、逻辑推理，建立理论体系；最后，将理论应用于实践，并在实践中不断得到验证与发展。因此，学习《理论力学》的研究方法，不仅可以深入地掌握这门学科，更有助于培养辨证唯物主义世界观，培养正确的分析问题、解决问题的能力。

在学习物体系平衡时，物体系整体的平衡并不意味着系统内的绝对静止。同一个物体系不同平衡状态包含着系统内力情况千差万别，但所受力系本质上均为平衡力系。静止是相对的，运动是永恒的，但二者并不矛盾，静止可以看成一种特殊的运动形式，虚位移原理为我们提供了一种将静力学问题转化为动力学问题的分析方法，而静力平衡优势简洁的，达朗贝尔原理为我们提供了将动力学问题转化为静力学问题的方法。运动和平衡是对立统一的，动态的平衡体现着协调发展的理念。大到宇宙星体，小到菌群细胞，平衡是天地自然的一种境界，如果自然失去平衡，生命便会遭到灾难，生理失去平衡，便会健康恶化；而我们生活的家园与我们生命的诞生，同样是无数个平衡的奇迹。而事物能发展、运行、前进，一个重要原因就是保持了动态平衡。

在学习静力学公理中“力的平行四边形法则”时，我们知道两个力的合力不一定会比每一个力都大，这是因为方向的问题。那么从哲学的角度，人的社会性决定了人不能脱离群体而生存，每一项社会事业的完成，或多或少从某种意义上都需要借助他人的力量，但是不一定这种力量是帮助我们的，至少是在影响我们，可以是好的影响，也可能是坏的影响。其次从平面汇交力系的角度，当然空间也是如此，外界的力量也可以有很多股，有些人从一个方向推，有些人却将你向另一个方向拉，这便与汇交力系的等效类似，人作为一个整体，总会有一个最后的方向，这便是“合力”的方向，也是一个人、一件事物发展的方向。

在学习“作用力与反作用力”知识点时，二者大小相等，方向相反，这是对立的一面；而二者合力为零，合力系平衡，这是统一的一面；二者如果一个消失，另一个也会消失，这体现矛盾的相互依存性；而在实际的力学计算中，求解相互作用力时，只需要知道其中的一个力就可以把这一对力求解出来，这就是矛盾相互依存的具体应用。强调受力物体与施力物体的相互对立、相互依存。施力与受力同时存在、同时消失，对立且统一。在工程中合理应用和处理好它们的关系，依据它们之间的对立与统一规律，能有效指导我们的生产实践，更好地为人类服务。

在学习运动学知识时，可根据辨证唯物主义哲学中，运动是永恒的，静止是相对的哲学观念加以解释。绝对的运动与相对的平衡构成了对立与统一的关系，在特定的条件下二者可以相互转换。在不同的参考系中描述统一物体的运动，往往会得到不同的描述结果，或加速、或减速、或匀速、或静止，不同的运动状态取决于所选取不同的参考系。正如一切事物发展、状态的演化都处于不断变化中，如社会生活、人生道路上，不同的际遇与经历，亦好亦劣，取决于不同的视角和不同的阶段，需要采用辨证的、统一的思路去理解体会，具体问题具体分析，一分为二地处理问题，从这个思路去引导学生体会辨证唯物主义认识论，树立正确的人生观。

再如，推动汽车前进的动力实际上是地面的摩擦力。汽车行进时驱动轮在发动机主动力矩的作用下开始转动，粗糙的地面施加给驱动轮的摩擦力沿车辆行进方向，推动车身向前运动。摩擦力阻碍车轮滑动、帮助其滚动。与此同时，而对从动轮开始有向前滑动的趋势，摩擦力阻止从动轮向前滑动。摩擦力可以成为阻碍汽车运动的阻力，亦可以成为推动汽车前进的动力。正如工作生活中遇到的挫折与失败，既可以成为前进路上的绊脚石，也可以成为垫脚石，失败是成功之母，取决于如何看待、如何利用，变被动为主动，将压力转换成动力。

总之，《理论力学》这门课程的理论体系始终贯穿了辨证唯物主义的思想。在教学中有意识地引导学生体会和运用辨证唯物主义的认识论，树立正确的世界观、人生观，将使学生受益终生。

四 逻辑方法元素设计

在《理论力学》授课过程中，充分运用自然辨证法、方法论进行问题的分析和解决。

（一）类比分析法

总结《理论力学》知识结构体系，将具有关联性的知识点进行归类分析，将不同的类型的问题进行对比分析，将形式类似、方法类似的知识点类比化，强化学生的印象。例如，力对点的矩与力对轴的矩的关系类比动量对定点的矩与动量对定轴的矩之间的关系。又如，在学习动力学普遍定理时，无论是动量定理、动量矩定理还是动能定理均是在牛顿第二定律的基础上进行推导演绎得到。它们从不同侧面揭示了质点和质点系总体的运动变化与其受力之间的关系，均是揭示机械运动的度量与力的作用的度量两者之间的因果联系的动力学的普遍定理。在推导演绎及应用这些定理时，采用类比的方法进行学习，如表1 所示，强调不同的定理的应用具有类同性。

表1 动力学普遍定理类比

（二）归纳分析法

所谓归纳分析法，是指将《理论力学》学习过程中遇到的问题、解决方案进行分类总结的方法[7,8]。例如，由课程中典型的例题归纳出解题的一般方法，并用于解决同类型的其他问题。采用这种逻辑方法可以训练学生们的综合思维能力和解决问题的能力。

例如在静力学和动力学讲授过程中，不断地归纳和总结一般解题方法和解题步骤。如图1 所示，动力学一般解题步骤相较于静力学多了研究对象运动分析这一环节，也就是说动力学问题不仅要进行受力分析，还要进行运动学分析，从而建立研究对象运动与受力的方程式。通过达朗贝尔原理，动力学问题又可以转化为静力学形式的问题，采用静力学问题一般解题步骤进行解决。通过图1 清晰地厘清了静力学、运动学、动力学以及达朗贝尔原理的逻辑关系以及具体的解题思路。

除此以外，例如突然解除约束类型问题、纯滚动问题、碰撞问题等都可以不断引导学生整理思路、归纳一般化方法，并引申扩展可解问题范围，进一步完善一般化方法。这对突破学生普遍存在的“听得懂、不会解”现象、提高学生创新思维和解决问题的能力具有十分重要的意义。

（三）矛盾分析法

在学习《理论力学》课程中，引导学生体会运用辨证唯物主义认识论中的矛盾分析法，区分主要矛盾与次要矛盾。《理论力学》的研究对象为忽略一般物体的微小变形的刚体模型，这种模型既简化了问题的研究，也更深刻地反映出运动和受力的本质。而当分析物体内部受力时，则必须考虑其内部变形效应，建立弹性体模型。因此，刚体和变形体是对立中的统一，正确地应用矛盾分析法，善于把握主要矛盾和矛盾的主要方面，突出重点才是关键。

图1 静力学、动力学问题一般解题步骤及关系

质点与质点系的模型建立亦是如此。同一个研究对象在不同的场合可以被视为质点或质点系。例如，当研究飞行器轨道动力学问题时，可将飞行器视为质点；当研究飞行器姿态动力学时，可将其视为刚体系或质点系；这是因为主要矛盾发生了转变，需要具体问题具体解决。

（四）分析综合法

寻求解决具体问题时，有时从命题的结论入手，逐步寻找结论成立的条件，这种逻辑方法叫分析法，是一种逆向推理过程；有时从已知条件出发，逐步推理，直至结论，这种逻辑方法叫综合法，这是一种正向推理过程。然而《理论力学》涉及的概念、定理较多，可能遇到的问题纷繁复杂，单独利用分析法或综合法很难解决问题，常常将两者综合起来，加以灵活运用。例如，在分析点的运动时，直接在绝对坐标系中通过几何法可以通过计算得到点的轨迹方程、速度方程、加速度方程。这是一类单独应用综合法的典型情况，处理过程一般比较繁琐。然而在《理论力学》课程中通过点的合成运动，将点的绝对运动分解牵连运动和相对运动的合成；通过灵活地选择动点、动参考系和定参考系，将分别研究点的复杂决定运动分解为点相对于动参考系的运动与动参考系相对于定参考系的运动两种简单运动的合成。先研究这些简单运动的运动规律，然后再综合起来，即可求得动点复杂的绝对运动。

五 结语

为实现《理论力学》思政课程中传授专业知识及思想政治教育双重功能，将马克思主义哲学与《理论力学》进行有机融合，结合《理论力学》的课程特点，充分挖掘其中的哲学与逻辑方法等思政元素，把辨证唯物主义哲学思想和方法论贯穿渗透到专业课程体系中，将科学的辨证分析法和方法论贯穿整

个教学过程，打磨思政元素与《理论力学》课程的融合方式，实现二者的有机衔接和融合。就是将力学中的一些方法与哲学思维中的矛盾，也就是对立统一的观点进行联系的结果，力学中普遍地存在着哲学思维，在教授过程中，把马克思主义哲学思维及自然辨证逻辑方法具体应用在理论力学课程教学中，有利于学生进一步地体会力学原理的精妙之处，同时，也会极大增强对马克思主义哲学及辨证法的获得感。