《材料力学》思政元素的挖掘融合与实践探索

曹 惠

（中国石油大学胜利学院，山东 东营 257061）

0 引言

2020 年5 月教育部印发 《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知。通知指出：要紧紧抓住教师队伍“主力军”、课程建设“主战场”、课堂教学“主渠道”，让所有课程都承担好育人责任，守好一段渠，种好责任田，使各类课程与思政课程同向同行，将显性教育与隐性教育相统一，形成协同效应[1]。

课程思政是一种教育理念，强调“育人”与“教书”并重，是落实立德树人根本任务的战略举措。 各类课程都要深入挖掘专业知识、教学方法中与思想政治教育相关联的内容，并将思想政治教育融合于知识传授的过程中，最终实现价值塑造、知识传授和能力培养三位一体。

《材料力学》 是工科院校广泛开设的专业基础必修课程。 通过本课程的学习，使学生全面系统地了解构件的受力变形及破坏规律；掌握构件设计计算的基本概念、基本理论、基本方法及其在工程中的应用；树立正确的设计思想、创新的设计精神。 但是，《材料力学》由于涉及大量的概念、抽象的内容、繁复的公式，再加上对学生前期储备的数学及物理知识要求较高，因此，学生学习过程普遍较为吃力。根据这一现状，结合《材料力学》课程特点，积极挖掘课程内所蕴含的思政元素，并将其融入课程教学的相关环节，在打破课堂沉默、提升学习动力、促进自主学习、坚定理想信念方面起到了积极作用。

1 材料力学中思政元素的挖掘及与教学的融合

1.1 材料力学体现了马克思主义唯物辩证法中的规律

材料力学的任务体现了辩证与统一的规律。课程开篇绪论中讲到材料力学的任务：设计构件时，在满足强度、刚度和稳定性的要求下，尽可能合理选用材料、降低材料的消耗量，以节约资金或减轻构件的自重，为了合理解决这一矛盾，材料力学为此提供了理论基础。 为了保证构件承载力的三大要求，就需要使用较多的材料；然而如果一味地增加材料或者使用优质材料，将会导致构件自重及成本的增加，可见这两者之间是对立的。 材料力学合理地解决了这一对矛盾，通过建立强度条件、刚度条件及稳定性条件将构件的设计统一起来，在不断解决新矛盾的同时，也促进了学科的不断向前发展。

材料力学的基本假设体现了主要矛盾与次要矛盾的辩证规律。 材料力学的研究对象是可变形固体，即考虑构件受力后发生的变形。相对于理论力学的研究对象刚体而言， 变形体显然更贴近工程问题的实际。 然而在进行承载力计算时，还是需要略去次要因素，将它们抽象转化成理想的材料，材料力学的基本假设主要有五个，分别是：连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、线弹性假设、小变形假设。这些假设都体现了在错综复杂的矛盾中，主要矛盾是居支配地位的，起主导和决定作用；次要矛盾是处于从属地位的，起次要作用。 处理问题时，应抓住主要矛盾。

以小变形假设为例说明如何体现主要矛盾与次要矛盾的辩证规律。 教学中常举例两杆桁架，在节点A 受集中力作用，如图1 所示，已知杆长、截面尺寸及材料弹性模量。 求节点A 处的位移。

一般来说求位移，要已知杆的变形，两杆变形满足协调条件， 节点由原位置移动至新的平衡位置，如图2 虚线所示。若要求变形，则必已知内力。若要求内力，则必要已知杆在受力之后的位置，以便获得平衡方程中力投影的角度。而杆变形后的平衡位置又是所要求解的。 如此往复循环，题目不可解。 求内力时，由杆件变形导致的投影角度变化是次要矛盾，通常忽略不计，按照刚体思想求解平衡问题。当轴力确定后，再由胡克定律及两杆的变形协调条件， 求解节点的位移。 问题迎刃而解。

1.2 融入力学发展史、国家建设工程，使学生增长见识，增强民族自豪感

东汉时期的郑玄在《考工记·马人》中为“量其力，有三钧”做注解时写道：“假令弓力胜三石，引之中三尺，驰其弦，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺。 ”他的观点表明弓的弹力与弓的形变量成正比[2]。 被认为是关于弹性定律的最早描述，比英国科学家胡克发表论述早1500 多年。建于隋代的空腹式拱桥赵州桥，因其桥体全部使用抗压性能好的砖石材料建造，故能历时1400 多年，经历无数次洪水冲击、数次地震考验，仍完好无损。 又如建于宋代的四川安澜竹索桥，以木排石墩承托，用粗如碗口的竹缆横飞江面，这是利用了竹材抗拉性能好的力学特性[3]。 在讲授提高梁强度的措施时，其中措施之一是截面的合理高宽比。 早在1100 年，我国宋代工匠李诫在其建筑学著作《营造法式》一书中提出，矩形截面梁的合理高宽比为1.5。 英国科学家托马斯·杨在1807 年于所著的《自然哲学与机械技术讲义》一书中提出，矩形考虑强度的合理高宽比为考虑刚度的合理高宽比为。 这一数据比我国提出时间晚了700 年。课堂上讲到这些凝结了古代工匠智慧结晶的设计与发现，不仅开拓学生的知识面，更是一剂增强中华民族自豪感的强心剂。

简单超静定梁教学过程中，以南京长江大桥引桥和港珠澳大桥为引例， 通过对比两种结构的差异，引出超静定结构。 自1968 年我国第一座自行设计建造的南京长江大桥竣工到50 年后被誉为 “桥梁界的珠穆朗玛峰”的港珠澳大桥的顺利竣工通车，我国的科技发展日新月异。 在教学过程中，渗透了大国工匠精神，使学生受到精神的震感与教育。

1.3 以工程事故为警钟，树立学生的职业精神、责任感

材料力学是与工程结合紧密的科学，随着工程问题日趋复杂，材料力学也在不断发展。 在压杆稳定问题的研究中， 文艺复兴时期的达·芬奇做出了开拓性的工作。 1744 年数学家欧拉提出了压杆的临界力公式，命名为欧拉公式。 1826 年纳维指出欧拉公式的适用范围为细长压杆。 在自然科学的领域，压杆稳定性问题形成了体系。 但在工程领域，真正重视到稳定问题是在1907 年加拿大圣劳伦斯河上的魁北克大桥的坍塌。 这座大桥造成19 000 t 钢材变为废铁，75 人遇难。事后，加拿大七大工程院将事故残骸全部买下，打造成一枚枚戒指，发给毕业生，作为一种警示。在教学中增加工程事故的讲解，潜移默化中为学生坚定了责任感，增强了严谨求实的职业精神。

图1 两杆桁架受力图

图2 两杆桁架变形图

2 课程思政建设中的问题及解决方法

课程思政不是靠一朝一夕、一蹴而就建成的。 课程中蕴含的思政元素需要教师在教学过程中不断挖掘、逐渐积累、并融合当下热点焦点，最终形成。 思政元素与教学内容契合度要高， 实现对学生精神的推动，而不是生硬地说教。

2.1 打破思想壁垒，积极行动

较多的专业基础课及专业课教师认为思想政治教育是思政类课程教师的职责所在，同时还认为自己的课程与思政无联系， 无法进行这方面的教育引导。其实这一想法是错的。 在教学研究中发现，只要教师潜心研究， 就一定会发现所授课程中蕴含的思政元素。 因此，广大专业课教师要转变思想，克服困难，积极行动，将对学生价值观的引导融于知识传授和能力培养中来。

2.2 更新教学资源，深挖思政元素

关注学科前沿，及时补充学科最新的研究成果到教学中，科学合理地拓展课程的广度、深度和温度。将教学中典型公式的由来、重要参数的发现、重大事故的原因整理成教学资源，学生在课下通过扫描二维码学习，使学生丰富学识，增长见识。

2.3 润物细无声，切忌生硬说教

德国哲学家卡尔·西奥多·雅斯贝尔斯说过，“教育的本质是：一棵树摇动另一棵树，一朵云推动另一朵云，一个灵魂唤醒另一个灵魂。 ”思政教育更是如此。当代大学生具有个性鲜明、思想独立的特征，他们对于生硬的说教往往充耳不闻。教师要发挥课堂主战场的作用，巧妙地将思政元素与教学内容结合，将正能量、职业精神、科学素养不动声色地传递给学生。不漏痕迹地教育是最有效的教育。

3 结语

教书育人的根本是立德树人，立德树人的根本是课程思政。 在各课程教学过程中，把思政元素巧妙融合，不仅能够丰富教学内容、激发学生学习兴趣，还能使学生在潜移默化中受到思想的启迪[4]。在新时代下，大学生不仅需要有广博扎实的专业素养，还要具备较高的责任感、职业精神、不怕吃苦勇于拼搏的大国工匠精神。 在材料力学教学过程中，将思政点巧妙地融合于教学过程， 有助于帮助学生树立正确的世界观、人生观、价值观，助力学生成长成才。