“理论力学”课程思政实践与探索

浦玉学 许海燕 胡宗军

[摘 要] 为实现“理论力学”课程思政中专业知识传授与思想政治教育双重功能的有机融合，培养具有社会主义核心价值观的力学人才，结合“理论力学”的课程特征，从哲学、逻辑方法、工程、人物故事等方面着重研究如何进行“理论力学”课程思政元素设计，总结课程思政实施一般流程。针对“理论力学”课程思政，进行了有益的探索和实践。

[关键词] 理论力学;思政教育;课程思政

[基金项目] 2019年度合肥工业大学教学质量与教学改革工程项目“慕课背景下《理论力学》课程设计研究”（JYQN1904）; 2019年度“课程思政”教学改革示范课程项目“理论力学”（107-033068）

[作者简介] 浦玉学（1987—），男，安徽蚌埠人，工学博士，合肥工业大学土木与水利工程学院讲师（通信作者），主要从事工程力学、结构动力学研究;许海燕（1964—），女，安徽庐江人，工学硕士，合肥工业大学土木与水利工程学院副教授，主要从事工程力学研究;胡宗军（1975—），男，山东日照人，工学博士，合肥工业大学土木与水利工程学院副教授，主要从事工程力学研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）02-0105-04    [收稿日期] 2020-04-16

“理论力学”是工科类专业一门重要的基础专业课程，其独特的概念、原理、定律等构成了严格的逻辑知识体系。其理论知识可以应用在交通机械、土木建筑、航空航天工程等诸多行业及领域中。因此将“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]。为实现将“理论力学”课程思政中传授专业知识及思想政治教育双重功能的有机融合，培养具有社会主义核心价值观的科技人才，本文结合“理论力学”的课程特点，着重研究如何在“理论力学”课程中进行思政元素的发掘与设计。

一、学习“理论力学”课程学生的认知结构特征

“理论力学”课程授课对象大多数为工科专业本科一年级或二年级学生，他们在学习过程中存在如下认知结构特征。

1.“理论力学”课程分为静力学、运动学和动力学三个独立篇章，知识体系和逻辑结构各不相同，导致学生在这个阶段对“理论力学”课程的认知是割裂的、分散的。动力学篇章，是对前两篇章知识内容的统一，是将质点系运动和受力进行统一，辩证地诠释力与运动之间的因果关系，这样的课程逻辑结构致使相当比例的学生很难掌握。

2.学生处于力学课程的入门阶段，朴素的力学观念与科学的力学概念存在较大偏差，学生的知识体系建构、逻辑思维形成存在较大困难，固有观念及思维模式严重制约严谨逻辑体系的形成。因此，我们必须合理利用学生逻辑思维方式和科学逻辑方法加以引导运用，使学生进行认知结构优化调整，改造并建立科学的力学概念。

二、“理论力学”课程思政教育目标

除了教授学生实现“理论力学”课程教学目标之外，还要使他们达到必要的思政教育目标，包括：培养学生具有社会主义核心价值观、民族复兴使命感的科技人才;培养具有高尚道德情操，正确人生观、价值观的高素质人才;培养具有科学的认识论和方法论的创新型人才。

三、“理论力学”课程思政素材设计

课程思政素材的设计是有效推进思想政治课程开展的前提和关键，应从以下四个方面进行。

1.哲学元素：树立正确的人生观。力学的发展根植于哲学思想的进步，力学的发展正是哲学思想在自然科学中的具化[2]。牛顿三大定律和万有引力定律的提出正是牛顿对自然哲学的数学表达[3]，从而开启了近代科学的大门。作为经典力学的入门课程，“理论力学”是通过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。

理论力学研究的对象包括“点”“质点”“刚体”，这些均是理想化的物理模型，是对事物观察分析的基础上，通过假设、推理，分析表象与本质间的必定联系，由抽象到具化的过程。在实践应用中简化的物理模型可以帮助研究者拨繁从简，抓住本质。比如静力学理想化模型是刚体，运动学理想化模型是质点，通过理想化的模型来研究物体机械运动的规律，才能认清机械运动的特性，完全遵循实践—理论—实践这一认识规律。

学习和掌握理论力学的理论与研究方法的过程本身，就是在践行辩证唯物主义认识论。因为理论力学理论的形成就是遵循着辩证唯物主义的认识论的规律进行研究和发展的。力学中最基本的规律，如杠杆原理、二力平衡、万有引力定律等，都是通过观察生活和生产实践中的各种现象，经过多次的科学实验及分析、综合、归纳而形成的。基于研究试验、归纳演绎，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。因此，理论力学的学习和研究方法，不仅可以服务本学科及后续课程，加强学生解决实际工程问题的能力，对学生形成科学的辩证唯物主义认识论和方法论同样具有十分重要的意义。

辩证唯物主义认识论中任务事物具有普遍性和特殊性。理论力学的研究对象是普遍的，研究方法是在针对特殊情况建立，并推广到普遍情况。一般意义上，课程中所研究的力系都屬于空间一般力系，均可得6个平衡方程，也就是说从力系的性质看，这一特征具有普遍性。但根据实际情况，必然存在特殊的情形。例如，力系中所有力的作用线均平行，那么空间任意力系就退化为空间平行力系、平面平行力系甚至共线力系，平衡方程分别为3个、2个甚至1个，即为空间一般力系的特殊情形。除此之外，空间汇交力系、空间力偶系、平面汇交力系、平面力偶系等，都是空间一般力系的特殊情况，即具有特殊性。在具体解决问题过程中，普遍性的方法适用于特殊情况，但特殊性的方法并不适用于普遍情况，这一点需要向学生重点强调。

2.逻辑方法元素：建立科学的方法论。在“理论力学”授课过程中，充分运用自然辩证法、方法论进行问题的分析和解决。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，将形式与方法类似的知识点进行类比分析，强化学生的印象。比如，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的，只是从不同的方面进行描述，但却在不同的应用场景中起到非常重要的作用。在推导演绎及应用这些定理时，采用类比的方法进行学习，强调不同的定理的应用具有类同性。

在学习“理论力学”课程中，引导学生体会、运用辩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。如：物体受外力作用时，外力的作用为主要的矛盾，其内部的受力状态则为次要矛盾，而物体内部受力由外力引起。再如，“理论力学”的研究对象就是忽略一般物体微小变形的刚体模型，这种抽象化的模型既简化了问题的研究，也更深刻地反映出物体运动与其所受力的内在关系。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。刚体和变形体是相对的概念，处理方法是简化与全面的关系，是主要矛盾和次要矛盾的体现，具体处理一定要把握各类要素的关系，力图抓住主要矛盾，突出重点。

在学习“理论力学”课程中，引导学生领会运用分析综合法。所谓分析法就是把事物分层次进行分解，了解各部分特性及其在整体中的作用。而综合就是把事物的属性、部分、方面结合起来。该方法运用在力学上：先分过程—找知识点—然后综合起来解决问题。分析综合法是分析与综合的结合，不仅是对知识内容本身，也是对处理问題的方法，两个层面都要强调，都要把握。一题多解法、一题多定理综合法就是分析综合的具体体现。就拿静力学的受力分析来说，可以先将整体分解，以销钉为节点，成为单个构件，逐步分析，最后整体分析。在求解未知力时，如果整体分析，无法求出未知力，需要将整体分解然后将各个构件进行受力分析，寻找突破口，运用递推，将各个构件的力逐一求出，整体的未知量也就会求出。分析综合法对培养学生的综合处理能力十分重要，课堂教学过程中务必加以引导和锻炼。

3.工程元素：赋予崇高的社会使命感。力学是现代自然科学的基础学科，也是支撑现代工程发展的重要科学，其本身既具有基础性，又具有前沿性。“理论力学”课程的学习过程，将力学的在工程界的作用向学生展示，尤其是前沿进展、伟大工程中的力学要素凸显与引导，对增强学生的社会使命感和责任感往往可以起到立竿见影的效果。例如学习动能定理机械效率时，研究关于减速器的例题时，可以引入减速器的最初设计解决了蒸汽机速度不稳定的难题，成为蒸汽机普及应用的关键，进而引发了工业革命。在讲到惠更斯摆的时候，可以以钟表的发明为切入，钟表为航海及科学研究提供了准确的计时，促进了机械行业大发展。在力学原理的指导下，瓦特发明了蒸汽机调速器之后，才将蒸汽机作为真正的动力，进一步促进第二次工业革命的发展。而近现代航空航天工程的产生和发展，则是在力学指导下产生的，这些方面的思政元素可以随着机器人、航空、航天工程不断发展，在整个“理论力学”教学过程中不断丰富和发展。在“理论力学”课程教学过程中需要教师寻找合适的契机和切入点，引入相关工程案例。当下各种机器人逐渐被广泛应用，机器人的设计和控制，多学科交叉，力学尤其在其中扮演重要角色。在讲授动力学篇章时，可以引入多自由度的工业机器人机构运动分析，引导学生分析单自由度或者双自由机械臂运动原理，有助于增强学生的学习兴趣和对知识内容掌控能力。在这个过程中，同时告诉学生仅使用理论力学进行运动分析是远远不够的，必须结合后续的力学课程解决结构的刚柔耦合问题，结合机电、自动化及自动控制等其他学科，综合实现机器人的高精度运动控制。

近年来，我国航天重大工程蓬勃发展，航天工程中新的力学问题不断涌现，开展航天工程力学问题研究在航天技术的发展中起到举足轻重的作用。例如在讲授质点动力学基本方程时，凝练和解释返回舱着陆过程中的涉及的质点动力学问题，将这一案例贯穿整个教学过程。例如讲到动量矩定理时，引入弘扬航天探月的探索精神可以增加教学过程的趣味性和实用性。

纵观自然科学发展进程，力学在其中扮演着不可替代的作用，力学学科在自身发展和实际应用的驱动下不断发展，已经成为人类科技进步不可替代的重要学科。从工程元素角度入手可以激发了学生学习热情，增强学生获得感，以及激发对我国伟大工程发展的自豪感。

4.人物故事元素：推动榜样的力量。讲授“理论力学”课程时，不仅致力于让学生掌握科学知识，更希望学生了解人生哲学道理，形成正确的人生观、世界观。比如，钱学森突破重重阻力学成归国，致力于祖国的科技事业，为我国科技发展做出卓越贡献，成为中国航天科技事业的先驱和杰出代表。他一生传奇经历，为国人敬仰，是后辈学习的楷模。研究领域广泛，被誉为“万能科学家”的钱伟长，他的经典名句：我没有专业，祖国的需要就是我的专业。

在学习质点动力学方程时，引入神舟五号载人飞船返回舱成功着陆这一振奋人心的案例进行研究分析，运用质点动力学知识，分析整个着陆过程，强调其中任何一个环节出问题，都无法增大返回舱的阻力系数，宇航员杨利伟的生命安全都会受到严重威胁。这一案例的研究至少可以起到三方面的作用：一是理论知识用于实践分析;二是感受航天工程是一个复杂的系统工程，培养严谨的科研精神;三是感受杨利伟作为我国第一位宇航员的奉献精神。

四、“理论力学”课程思政实施流程

为了不断丰富思政素材库，收集符合新时代特征的新理念、新事物，课程组所在党支部应将提高教师政治素养作为重要任务来抓。教师的思政素养提升，思政能力提升是课程思政的必备前提。授课教师既不能放松知识传授的基本功，还要加强思政要素与课程知识的融会贯通。树立思政育人、知识育人相结合的教学理念[4]。课程组集体备课。发挥团队的集体力量，集思广益，充分讨论反复论证，不打无准备之仗。课程组内部需定期组织多种形式的交流，不仅限于教师之间的交流，教师与学生之间的互动交流也是十分必要的。在上述基础上，笔者所在课程组总结摸索了完整的“理论力学”课程思政实施流程，具体如下。

1.课程中蕴含的思政元素挖掘。“理论力学”课程要突出培育科学精神、探索创新精神，注重把辩证唯物主义贯穿渗透到专业课教学中。同时注意从伟大工程及人物故事中挖掘价值观。

2.“理论力学”课程思政教学设计。在“理论力学”课程教学设计，重点从几个方面开展：力学与哲学的关联——树立正确的人生观;力学与逻辑学的关联——建立科学的方法论;力学与美学相关联——培养高雅的情操;力学与工程相关——赋予崇高的社会使命和社会责任感;力学与优秀科学家相关联——推动榜样的力量;力学与我国现代工业体系建设相关——增强民族自豪感。

3.思政德育與专业课程的融合方法。重点从力学与哲学及方法论的角度切入，将“理论力学”课程的知识内容进行适当扩展引申，找到其中的共通点和融入点。做到有机融合，是学生自然接受思政要素的前提，切忌机械式的生搬硬套。引起学生的情感共鸣，能够有效地激励学生产生学习内动力，能够有效促进学生对课程知识的理解、掌握、拓展与深化。

4.课程思政评价体系探索。结合“理论力学”课程特征和思政育人的总体目标，探索构建多纬度、多指标的“理论力学”课程思政有效性评价体系。从内及外的引导学生重视课堂延伸扩展，引导学生积极思考探索，并在课程评价体系上体现学习效果。

五、“理论力学”课程思政注意事项

结合“理论力学”课程教学的实施效果，在授课过程中需要在以下三个方面持续改进。

1.思政元素的软融入方式需要进一步磨合，润物细无声，在不知不觉中传递思政内容，使得学生在潜移默化下领会思政课堂的精髓。

2.课程思政课堂互动需要进一步加强，课程思政绝对不是老师单方面地宣讲灌输思政内容，必须始终坚持学生为主体的教学理念，进一步鼓励学生参与课程思政课堂的建构过程。

3.思政元素的进一步挖掘以及与“理论力学”课程进一步融入，如何结合本文提出的四方面思政元素来源，不断挖掘和更新其中涉及的力学现象和力学问题，为后续的力学课程思政服务，是值得深入研究的方向。

六、小结

在建设“理论力学”课程“课程思政”素材库的基础上，应着手进行“课程思政”教学大纲的修订和“理论力学”课程思政教学设计。结合“理论力学”课程内容特征，打磨思政德育与专业课程的融合方式，注重二者的有机衔接和融合。探索“理论力学”课程思政有效评价模式，探索构建多纬度“理论力学”课程思政有效性评价体系。不断寻找增加教学过程的趣味性和实用性的方法技巧，激发了学生学习“理论力学”的热情，增强学生对“理论力学”课程的获得感，以及对我国航天事业发展自豪感，实现伟大中国梦的使命感。在学生心里播下思政教育和德育的种子，相信有一天终会开出绚烂的花朵，结满丰硕的果实。

参考文献

[1]习近平在全国高校思想政治工作会议上强调：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]赵丹.经典力学核心哲学论题的当代发展[J].科学技术哲学研究，2017，34（1）：26-30.

[3]周焕林，牛忠荣.刍议理论力学教学中的三个问题[J].合肥工业大学学报（社科版），2003，17（1）：64-68.

[4]邵广，铁振.课程思政与高校教师队伍建设[J].航海教育研究，2018（2）：109-112.

[5]陈建忠.浅谈《工程力学》教学中的哲学思维[J].科技信息，2010（28）：371-372.

Practice and Exploration of  "Curriculum Ideological and Political Education"  in Theoretical Mechanics Course

PU Yu-xue， XU Hai-yan， HU Zong-jun

（School of Civil Engineering， Hefei University of Technology， Hefei， Anhui 230009， China）

Abstract： In order to realize the organic integration of professional education and ideological and political education in Theoretical Mechanics course and cultivate mechanical talents with socialist core values， this paper focuses on how to design the ideological and political elements and summarizes the general implementation process of “curriculum ideological and political education”in Theoretical Mechanics course from the aspects of philosophy， logic method， engineering， character stories etc. combined with the feature of the course. Some beneficial explorations are carried on for the practice of ideological and political education in Theoretical Mechanics course. Aiming at the course of Theoretical Mechanics， this paper makes beneficial exploration and practice.

Key words： Theoretical Mechanics; ideological and political education;"curriculum ideological and political education"