“点线面”结合构建“材料力学”课程思政体系

李娜 张乃芳 王璋琦

[摘 要]该文结合材料力学课程特点，研究让思政教师参与到课程思政建设过程中，充分发挥各教师的专业特长。专业课教师通过挖掘课程的思政元素，提炼出厚值爱国情怀、培养责任担当精神、增强人文素养和加强职业教育等四条主线，与思政课教师进行讨论、交流，融入课程知识点完成教学设计，形成了系统的教学案例。通过教学实践，实现了知识传授、能力培养和价值塑造三者有机结合的人才培养目标。

[关键词]材料力学;课程思政;育人目标;教学研究

[中图分类号] G641[文獻标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）48-00-03[收稿日期] 2020-09-22

一、引言

课堂教学是人才培养的主渠道，在大学课堂教学中进行课程思政，充分发挥大学课堂的思想育人作用。习总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，用好课堂教学这个主渠道，所有课堂都有育人功能[1]。“课程思政”是通过梳理专业课程所蕴含的思想政治教育元素，以及本课程所承载的思想政治教育功能，融入专业课程的课堂教学各环节，实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一[2]。专业教师不仅要熟练掌握所讲授的专业知识，还需要深入挖掘专业课中所蕴含的思政元素，将思政元素和专业知识做到有机融合。“课程思政”建设对专业教师的业务知识、业务能力和思想水平提出了新要求。

材料力学是高等工科院校的一门专业基础课程，是一门注重理论联系实际的经典力学课程，是专业基础课和专业核心课程之间的桥梁。在课程思政建设的过程中，教学团队针对课程特点，从“点、线、面”三点出发，全方位进行教学探索。

二、全面布局：双课交融，合力同育专业新人才

（一）专业课教师为主，思政课教师为辅的建设模式

专业课教师大多毕业于是理工科院校，具有深厚的工科背景，但是自身的文化素养尚有不足。为了更好地践行课程思政，具有深厚人文背景的思政课教师参与课程思政建设，构建了以专业课教师为主，思政课教师为辅的建设模式。如下图所示。

课程思政建设模式图

课程建设以专业课教师为主，思政课教师为辅。专业课教师熟悉本专业的发展历程、课程内涵和专业知识，负责提炼课程的思政元素，并与思政课教师进行交流、沟通;思政教师利用自己的学科特长，把握课程思政元素的正确方向，与专业教师共同探讨、设计，如何更好地将思政元素融入专业课程;专业课教师负责组织课程的教学内容、教学设计和教学实施的整个过程，完成课程思政建设。这种建设模式充分发挥各科教师的专长，通过不断的交流、沟通、做到完好融合。

（二）构建课程的“三位一体”教学目标

材料力学主要研究构件强度、刚度和稳定性计算，为工程构件的设计和选材提供理论基础和计算方法。材料力学课程是专业基础课和专业核心课程之间紧密联系的纽带，也是理论与实际工程紧密结合的桥梁，本课程不仅要实现知识传授和能力培养的教学目的，而且要充分发挥思想育人、立德树人的教育本质。材料力学课程思政建设中，从学生的学习能力、综合素质和思想态度全方位三方面着手，提出实现知识传授、能力培养和思想育人有机结合的“三位一体”的课程教学总目标。

材料力学课程的知识目标：研究构件的强度、刚度和稳定性计算，在保证构件既安全适用又经济的前提下，为构件选择合适的材料，确定合理的截面形状和尺寸，提供必要的计算方法和实验技术;课程的能力目标：具备一定的建模能力，和熟练的分析计算能力，培养学生良好的科学素质和分析解决工程问题的综合能力;课程的育人目标：将专业知识与工程实践相结合，培养责任担当精神，强化对社会和集体的责任感;将专业知识与工程伦理相结合，培养学生遵守职业道德规范、培养安全意识、求真务实和开拓创新的职业精神;将专业知识与职业发展相结合，培养学生求真务实、追求卓越和精益求精的工匠精神。

三、点、线交融：提炼课程思政主线，与知识点有机融合

材料力学是一门经典的力学课程，起源和发展于工程，最后应用于工程实践。在课程教学内容中，结合课程内容，深入挖掘课程的思政元素，提炼课程思政主线，并与课程知识点做到有机融合。

（一）融入中华元素，培养文化自信，厚植爱国主义情怀

中国作为四大文明古国，古代在科学技术方面取得了卓越的成就，其中很多可以在材料力学的课程教学中加以应用。课程教学中加入这些优秀传统文化，一方面可以丰富课堂教学内容、增强课堂的趣味性，另一方面有助于学生对我国古代文明的理解和认识，增强民族自信，培养学生的爱国情怀。

材料力学作为一门实践性较强的学科，绪论部分可以结合中国古代的建筑成果。如隋代李春建造的赵州桥，历经1400多年，多次水灾和地震，依然完好没有破坏。现代的数值模拟技术表明它的结构非常符合现代力学原理，被选定为“国际土木工程里程碑”之一;山西应县木塔—作为世界三大奇塔之一，建成于900年前的辽代，采用筒式结构和斗拱结构，历经多次地震，目前结构依然完好。在讲述梁的合理截面设计这部分内容时，引入宋朝李诫在1100年所著《营造法式》中的论述，指出在圆木中截取矩形截面梁的合理高宽比为3︰2时，其结构更为合理;而英国的托马斯·杨在1807 年《自然哲学与机械技术讲义》中，通过数学关系证明矩形木梁的合理高宽比为强度最大时√2︰1 和刚度最大时√3︰1;两者对比可以看出，李诫在《营造法式》中所提出的3︰2比值恰好在二者之间，说明这一比值完全符合力学的基本原理[3]。尽管我国古代没有完整科学的力学体系，但工匠们能够实践得出这种合理的比值关系，反映了我国古代工匠的智慧。

关于工程构件变形和受力之间的线性关系，最常见的是从胡克的弹簧试验讲起。教师可以在此加入东汉经学家郑玄在《考工记·弓人》中的论述：“假令弓力胜三石，引之中三尺，弛其弦以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺。”这一论述通过做弓力的实验，揭示了变形与力的线性关系，从时间上比胡克定律要早1500 多年。国防科技大学的老亮教授认为郑玄最早提出的力与变形的正比例关系，并建议把胡克定律改成郑玄—胡克定律[4]。

通过这些传统建筑经典和经典文献的故事，让学生领略中华文化的博大精深，展现中国古代人民的智慧，增强学生的民族自信与自豪感。

（二）培养责任担当精神，强化社会责任与使命

“青年兴则国家兴，青年强则国家强”。培养学生成为一个对国家、对社会用的人，对集体负责，以及家国情怀和社会责任担当，是大学课堂不可缺失的教育责任。

强度是指材料抵抗外力变形而不破坏的能力，在结构强度理论部分，通过简单桁架结构的承载能力计算例题，经过理论推导得到结构强度取决于结构中承载能力较弱的那根杆件的结论。通过提问让同学思考如何提高结构的承载能力，与社会学中的木桶理论对比，对于个人而言，只有正视自己的缺点，才能提高自身素质;对于团队而言，提高团队成员每个人的能力，大家齐头并进、共同努力，团队才能更好战斗力。

刚度是构件抵抗变形的能力，分析静不定桁架结构的特点时，杆件的内力不仅与载荷有关，还与杆件的刚度相关，并与刚度成正比。可以参照这一结论，提示学生通过提升自身的能力，才能在未来承担更大的责任，更好地服务于国家和社会。

在分析组合截面的强度问题时，通过例题举证叠合梁（团而不结）和胶合梁（又团又结）的承载能力的不同[5]，说明只有团结在一起，才能充分发挥承载能力。告诉学生全国人民团结一心，形成强劲的凝聚力，才能使国家更加强大;并留下思考题让同学以筷子为例，分析多根筷子在弯曲时的承载能力。

（三）力学中的哲学体现，培養学生的人文精神

理工科大学生由于课程设置特点，人文素养一般较差，在课堂教学中注重人文素养教育，拓宽文化视野，提高思想的高度和深度。

力学起源于哲学，而材料力学是一门紧密联系实践的课程，其建立与发展本身就遵循了实践—理论—实践的认知规律。如推导纯弯梁的弯曲正应力公式的过程，首先通过观察实验现象，做出平面假设，再结合变形几何关系、物理关系和静力平衡关系，推导出的弯曲正应力的计算公式;最后通过电测试验加以验证其正确性。

再如，研究梁的平面弯曲问题时，讨论梁的强度问题中，由于切应力的影响很小，通常以纯弯梁建立弯曲正应力计算公式，然后在推广到横弯梁。这一方法体现了工程中解决具体问题时，由于问题的复杂性，不可能考虑到所有的影响因素，先考虑对其有主要影响的因素，即抓住主要矛盾去分析研究问题，这也是材料力学在工程使用性的一大特色。

在分析疲劳破坏的规律时，疲劳破坏经历了裂纹萌生—裂纹扩展—断裂的过程，一般的疲劳破坏需要一段时间的累积，反映了从量变到质变的哲学道理。

（四）结合工程案例，加强职业素养教育

材料力学的很多知识点都可以通过具体的工程案例进行讲解与分析，通过这些实际案例，进行工程安全教育，培养学生的职业素养。

强度不足导致的重大安全事故工程案例—江西丰城电厂冷却塔施工平台坍塌特别重大事故。2016年11月24日7时33分，江西丰城发电厂三期扩建工程发生一起冷却塔施工平台坍塌特别重大事故，造成74人死亡、直接经济损失10197.2万元 。调查认定该事故是一起生产安全责任事故，事故的直接原因是施工单位在冷却塔第50节筒壁混凝土强度不足的情况下，违规拆除模板，致使筒壁混凝土失去模板支护，不足以承受上部荷载，从底部最薄弱处开始坍塌，最终导致平桥整体倒塌[6]。通过这个案例告诉学生在未来的工作中要遵守安全规程，为了工期而忽视安全生产规程，将会造成重大安全隐患甚至导致重大安全事故发生。

压杆稳定性引起的工程案例—加拿大魁北克大桥坍塌事故—“工程师之戒”的起源。1907年位于加拿大圣劳伦斯河上的魁北克大桥在建设过程中，发生整体坍塌，造成75人遇难。事故原因分析：主要是由于设计师库帕的过度自信，过度增大桥梁的跨度，致使受压弦件发生失稳破坏，导致的桥梁坍塌。通过这个案例告诉学生，在工作中要遵循客观规律，要懂得敬畏生命，遵守职业道德。

材料的力学性能对强度的影响—著名“泰坦尼克”的事故。1912年4月14日晚，号称“永不沉没”的豪华游轮“泰坦尼克”号，在其处女航行过程中，在北大西洋海面撞上冰山而沉入水底，造成1500多人在事故中丧生。通过对打捞上的船体残骸材料进行分析表明：由于受到当时的认知所限，工程师为了增加钢的强度而添加了大量的硫化物，这些硫化物的添加使材料的脆性大大增强，在当时的低温环境下航行时，钢材由韧性变成脆性，导致了灾难性的脆性断裂。通过这个案例告诉学生，结构的强度安全不仅仅取决于应力分析，还与材料的力学性能息息相关;另一方面，科学的不断进步才能更好地对工程实践的起到指导作用。

四、结语

“课程思政”不是“思政课程”，在专业课程的课堂教学过程中，不能脱离课程性质和学科特点，不能过分强调思政因素而弱化专业课程的难度与深度。专业课教师结合课程教学的内容，深入挖掘课程所蕴含的思政元素，思政课教师发挥自己的深厚的人文素养，两者协同，将思政元素巧妙设计融入具体教学内容中，让思政元素和课程知识完美结合，实现教书育人的教学目标。

参考文献

[1]习近平.把思想政治工作贯穿教育教学全过程开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报，2016-12-09.

[2]教育部.高校思想政治工作质量提升工程实施纲要，2017-12-4.

[3]宋秋红，袁军亭，张俊，等.“材料力学”课程思政建设实践探索[J].课程教育研究，2019（5）：64-65.

[4]武际可.郑玄的弓和胡克的弹簧[J].力学与实践，2012，34（5）： 75-77.

[5]单辉祖.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2016：169-170.

[6]国务院严肃处理江西丰城发电厂“11·24”冷却塔施工平台坍塌特别重大事故[DB/OL].新华网，2017-9-15.