理论力学课程思政设计

赫万恒 曹洪娜 张淑琴 韩保红 程兆刚

摘  要  在新时代教学理论方针的指导下，重点针对如何将课程思政融入理论力学以达到教书育人的目的进行阐述，从课程的特点、整体设计、教书育人的关系及具体的思政实施四个方面进行论述，为达到有温度、有爱的理论力学教育提供一个可行性的思路。

关键词  课程思政；教书育人；理论力学

中图分类号：G641    文献标识码：B

文章编号：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

习近平总书记在2016年全国高校思想政治工作会议上强调，要提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。

教育部密集下发有关课程思政的文件。2019年10月，颁布《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》，提出推动课程思政的理念形成广泛共识，构建全员全程全方位育人大格局，确立学生中心、产出导向、持续改进的理念，提升课程的高阶性，突出课程的创新性，增加课程的挑战度。2020年5月，教育部等八部门出台了《关于加快构建高校思想政治工作体系的意见》，其中第8条规定：全面推进所有学科课程思政建设。2020年6月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，就课程思政建设目标和内容重点、课程思政教学体系以及结合专业特点分类推进课程思政建设作出明确要求。《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，要紧紧围绕国家和区域发展需求，结合学校发展定位和人才培养目标，构建全面覆盖、类型丰富、层次递进、相互支撑的课程体系。

1  理论力学课程性质

理论力学课程是研究物体机械运动一般规律的科学，是学习一系列后续课程及其他工程技术的基础。在培养学员力学素质、科学的治学态度和严谨的工作作风等方面具有重要作用。

2  课程的整体设计

基础专业课如何在授课中融入思政元素，是每一位力学教师都需要深入思考的问题。从理论力学课程本身来说，要注重结合理论力学课程内容进行科学方法论教育，培养学员科学思维和求异思维的习惯，提高学员运用所学知识分析问题和解决问题的能力；通过引入工程、生活中与力学紧密相关的例子激发学员的学习积极性，利用典型问题情境引导学员促进知识的深化和方法的掌握，结合武器装备中的力学问题训练学员综合处理力学问题的能力；通过开拓创新思维训练活动，培养“精通一型，旁通一类”的学员。

按照由浅入深、由静到动的思路，将内容分成“静力学、运动学、动力学”三部分，按“矢量力学”在前、“分析力學”在后的顺序实施教学。以静力学公理为基础对物体受力进行分析和简化，得出平衡方程，利用静力学创新思维训练活动使学员获得初步熟悉分析和解决综合问题的能力。从几何学的角度，用矢量分析工具研究点的复合运动和刚体的平面运动，利用运动学创新思维训练活动增强学员进一步熟悉分析和解决综合问题的能力。以牛顿定律为基础经过数学推演得出便于实际应用的动力学普遍定理；利用达朗贝尔原理将动力学问题转化成平衡问题；根据虚位移原理，利用计算虚功求解质点系的平衡问题；把虚位移原理与达朗贝尔原理相结合得出第二类拉格朗日方程；利用动力学创新思维训练活动提高学员分析和解决综合问题的能力。

3  课程中教书与育人的关系

“师者，传道授业解惑者也。”中国在古代就注重教书和育人的研究。

“传道”就是要求教师不仅要把科学文化知识传授给学生，还要言传身教地培养学生良好的道德品质。“学为人师，行为世范”，教师的言谈举止、文化素养、道德修养，对学生有春风化雨、“润物无声”的影响。这就要求教师要不断学习，不断提高自己，以满足学生的需求。近些年，网上凡是涉及教师立身不正的新聞必然成为热点，这从侧面反映出，在大众的心里，教师是大家行为的标杆。在其位，谋其政，既然从事教师职业，就要“吾日三省吾身”。在平时的授课中，教师要在情感、态度、价值观上对学生进行激励、鼓舞，用自己的良好品质与精神气质感化学生，为学生树立良好的榜样，在培养学生丰富的文化知识的同时，锤炼学生良好的道德品质，让学生形成正确的人生观、价值观、世界观，把学生培养成一个优秀的、高尚的、纯粹的、有道德的、脱离了低级趣味的、有益于人民的、为了新时代中国特色社会主义而奋斗的人。

“授业”就是教师传授给学生科学文化知识与基本技能。教师要有足够的知识储备和丰富的文化内涵。“要想教给学生一碗水，自己得有一缸水”，这给教师提出了更高的要求，要求老师必须勤于学习，不断提高自身，还要深入研究好的、适应学生的教学方法，把更多好的、新的知识传授给学生。

“解惑”就是学生在教师“传道授业”过程中以及自己自主学习过程中，遇到不能完全理解的困惑、对教师讲解的问题不理解，或者提出自己的独特的见解时，教师要能迅速而有效地解决学生对知识的困惑，给学生正确的引导和帮助。在解惑的同时要意识到，解惑的最终目的是培养学生独立的人格并使他们掌握一定的处理问题的能力，同时多鼓励学生去探索、去发现，从而提高学生探索、创新的能力。

“传道”是指导学生精神的成长，“授业”是指导学生知识的成长，“解惑”是指导学生情感的成长，这三个方面是“三位一体”的。

4  具体实施

通过理论力学课程的学习，学生应掌握该课程的基本概念、基本理论和基本方法；能够熟练运用理论力学的知识和方法分析、解决基本的力学问题，对所研究的对象进行合理的抽象和简化，建立力学模型，并根据力学基本原理建立相应的数学模型，对其进行静力学、运动学、动力学的定性与定量分析；通过一题多解和举一反三，寻找解决问题的不同途径，在众多的问题中归纳其共性，在相互比较中发现其个性；体会牛顿力学的直观性和形象化，分析力学的抽象性和规范化，并能够在实际中灵活运用。

在理论力学授课中，绝对不能为了思政而思政，强行植入标签、广告不但达不到育人的目的，反而会适得其反。下面论述理论力学静力学、运动学模块的教学内容、教学目标、教学建议及思政元素 [1-4]。

4.1  静力学公理和物体受力分析

【基本内容】静力学公理；约束及约束力；物体受力分析和受力图。

【重点难点】重点：约束与约束力、物体的受力分析和受力图。难点：约束及约束力。

【教学目标】能举出质点、刚体模型的例子；能举例说明平衡状态，复述公理；理解约束的含义；正确判断不同的约束类型，能熟练画出单个刚体及刚体系的受力图。

【教学建议】联系实际阐述理论力学在工程中的重要性，激发学员的学习兴趣；组织学员参观常见约束示教模型；先要理解约束、约束力的定义，依据限制位移判断约束类型，再根据约束类型确定约束力的方向。

【思政元素】由质点、刚体的模型夯实“在实际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

【基本内容】平面汇交力系；平面力对点的矩、平面力偶；平面任意力系简化；平面任意力系的平衡条件和平衡方程；物系的平衡。

【重点难点】重点：主矢和主矩、平面任意力系的平衡条件和平衡方程、物系平衡。难点：任意力系简化及结果分析、物系平衡。

【教学目标】熟悉力系简化方法和结果及主矢和主矩的概念；说出各种力系的平衡条件；能列出物体的平衡方程；能求解单个物体和简单物系平衡问题。

【教学建议】复习物理中的相关概念；强调主矢、主矩与简化中心的关系；总结和归纳解决平衡问题的步骤；注意建立投影方程、力矩方程时，投影轴和矩心的选择方法；强调解决物系平衡问题的关键是如何取研究对象；注意介绍求解平衡方程的计算机符号计算方法。

【思政元素】根据平面任意力系的平衡方程，强调严谨求实的工作作风；由汇交力系、平行力系、任意力系的研究过程，引出由特殊到一般的推演方法。

4.3  空间力系

【基本内容】空间汇交力系；力对点的矩和力对轴的矩；空间力偶；空间任意力系向一点简化、主矢和主矩；空间任意力系的平衡方程。

【重点难点】重点：力对点的矩和力对轴的矩，空间力偶；任意力系的平衡方程。难点：力系向一点简化结果分析、平衡问题求解。

【教学目标】熟练计算力的投影、力对点的矩和力对轴的矩；理解各种平衡方程，解决单个物体平衡问题。

【教学建议】举例介绍空间力系；用模型解释物体的空间受力；注意引入生活中力螺旋的实例；空间力系与平面力系的研究方法类似，注意复习运用解析几何的方法。

【思政元素】由力螺旋的概念及实例，强调理论联系实际的方法；由空间力系和平面力系研究方法的类似性，强调演绎法的重要作用。

4.4  摩擦

【基本内容】滑动摩擦；摩擦角和自锁现象；考虑摩擦时的平衡问题；滚动摩阻的概念。

【重点难点】重点：考虑摩擦时的平衡问题。难点：摩擦角、滚动摩阻。

【教学目标】说明滑动摩擦的概念和摩擦力的特征；能解释摩擦角和自锁现象；求解考虑摩擦时刚体的平衡问题。

【教学建议】注意求平衡时滑动摩擦力作为切向约束力；注意有关摩擦平衡的补充方程通常为不等式，只有临界状态时为等式；注意列举生活中摩擦角、滚动摩阻的实例。

【思政元素】从摩擦到自锁，由电梯自锁装置失效的案例，引入“安全无小事，时刻保持安全工作生产”的意识；由汽车打滑的案例，引入安全行车的意识的重要性。

4.5  开拓思维训练一

【基本内容】力系平衡及摩擦的应用。

【重点难点】重点：静力学模型的建立、力系平衡理论的应用。难点：静力学模型的建立。

【教学目标】了解实际问题抽象为静力学模型的过程；体验力系平衡理论在实际问题中的应用。

【教学建议】提前布置题目和要求；指导学员思考、创新；班长负责组织讨论，给出每个人的成绩，并选出最优方案；各班选1或2名学员作评判员；课上各班派代表讲解推荐的方案；对各方案进行评价。

【思政元素】由开拓练习培养学员组织能力、指挥能力、领导能力，夯实新时代军人品质的基础；强化抓住主要矛盾的思想，建立理论模型。

4.6  点的运动学与刚体简单运动

【基本内容】点的运动学：矢量法、直角坐标法、自然法；刚体的平行移动；刚体的定轴转动；转动刚体内各点的速度和加速度；角速度、角加速度的矢量表示，点的速度和加速度的矢积表示。

【重点难点】重点：点的速度和加速度的各种表示方法、刚体简单运动的特性。难点：角速度、角加速度的矢量表示，点的速度和加速度的矢积表示。

【教学目标】能够说出刚体平移与定轴转动的概念；会计算点的速度和加速度；会计算定轴转动刚体的角速度、角加速度；知道角速度、角加速度及刚体内各点速度和加速度的矢量表示形式。

【教学建议】复习物理中的相关内容；启发学员理解直角坐标法、自然法的适用条件；学员列举生活中的刚体曲线平行移动实例；注意介绍用计算机符号计算求运动。

【思政元素】研究运动学的不同方法入手，引导学生多角度的观察分析问题的习惯；从定轴转动的特性，引导学生坚决拥护党为领导核心的思想。

4.7  点的合成运动

【基本内容】相对运动、牵连运动、绝对运动；点的速度合成定理；点的加速度合成定理。

【重点难点】重点：三种运动分析；速度合成定理；加速度合成定理；难点：牵连点、牵连速度和牵连加速度；科氏加速度。

【教学目标】掌握运动合成与分解的基本概念和方法；能判断三种运动，区别各种速度、加速度；熟练应用速度合成定理、加速度合成定理求合成运动的速度、加速度。

【教学建议】使用实例、动画引入三种运动的概念；组织学员参观机构运动示教模型；通过分析典型机构的运动，总结动点、动系的选择原则和技巧；突出速度、加速度矢量图的重要性；强调科氏加速度是牵连运动和相对运动相互影响的结果；介绍用计算机符号计算求运动。

【思政元素】由科氏加速度的发现强调透过现象看本质的重要性；由多参考系研究复杂运动，引导学生复杂问题拆分简单化的思想。

4.8  刚体平面运动

【基本内容】刚体平面运动的概念和运动分解；求平面图形内各点速度的基点法；求平面图形内各点速度的瞬心法；基点法求平面图形内各点的加速度。

【重点难点】重点：平面图形上各点速度和加速度分析、运动学综合问题分析。难点：运动的分解、求加速度的基点法。

【教学目标】能说出刚体平面运动特征；熟练应用基点法、瞬心法求解平面图形上点的速度；掌握基点法求解平面图形上点的加速度；能对典型平面机构进行运动学分析，解决有关速度、加速度的问题。

【教学建议】使用实例、动画引入平面运动的概念；组织学员参观机构运动示教模型；从合成运动的角度理解基点法；注意瞬心法以基点法为基础，关键是如何确定速度瞬心。

【思政元素】讲述刚体平面运动由三维而二维化的方法，让学生建立模型化的思想；由实际机构与理论的联系强调理论指导实践的重要作用。

4.9  开拓思维训练二

【基本内容】运动学理论应用。

【重点难点】重点：运动设想及模型建立、模型的运动学分析。难点：运动设想及模型建立。

【教學目标】了解运动学建模过程；分析模型的运动。

【教学建议】提前布置题目和要求；指导学员思考、创新；班长负责组织讨论，给出每个人的成绩，并选出最优方案；各班选1或2名学员作评判员；课上各班派代表讲解推荐的方案；对各方案进行评价。

【思政元素】通过设计制作三叶、四叶玫瑰的机构，加深对“理论指导实践，实践反作用于理论”的理解。

5  结束语

课程思政是教书育人在教学中的载体，教书育人和课程思政密不可分，形成“门门课程包含思政，殷殷教导倾心育人”的观念，课程思政就会成为有情有义、有温度、有爱的教书育人过程。

6  参考文献

[1] 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学I[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2] 支希哲，高行山，朱西平.理论力学[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3] 洪嘉振，刘铸永，杨长俊.理论力学[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4] 黄安基.理论力学[M].北京：高等教育出版社，2011.