工程力学课程思政教学实践*——以“摩擦自锁”为例

王菊线

(安徽职业技术学院，安徽 合肥 230000)

2016年，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调：“高校立身之本在于立德树人。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，实现全程育人、全方位育人”[1]。要实现立德树人根本任务，构建“三全育人”体系，全面推动课程思政建设，就必须将价值塑造、知识传授及能力培养三者融为一体、有机统一，将正确地世界观、人身观、价值观贯穿于课程教学全过程，这是人才培养的应有之义，更是必备内容[2]。要灵活结合不同学科专业特色，完善人才培养方案，拓展课程维度，深度挖掘知识内涵，提炼精神元素，科学合理地进行教学设计，从课程所涉及的专业、行业、历史、前景等各个角度，增加课程的知识性、人文性，提升引领性、时代性和开放性。针对理工科类专业课程，要注重培养学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力，注重培养与岗位所匹配的职业素养，把马克思主义立场观点与科学技术结合起来，强化学生工程伦理教育，激发创新意识，塑造严谨细致的科学习惯和精益求精的大国工匠精神，培育浓厚的爱国情感和民族自豪感，提高人才培养质量，适应我国制造业高质量发展对人才的需求[3]。在“课程思政”的教学背景下，各个学科课程在教学过程中也应当发挥出其自身价值，渗透思想政治教育相关内容，与思想政治理论课程形成协同效应，促进知识传授和价值观的引领相融合，帮助学生获得更好的发展[4]。

一、工程力学课程思政分析

1.课程教学现状分析

工程力学是机械、土木、机电等理工科专业的一门核心基础课程，受众人数较多，也是工程机械设计制造的理论基础，具有理论性强、知识抽象、内容繁琐的特点。该课程内容抽象、公式多、分析难，对于高校学生来说，学习起来往往感到枯燥乏味、难以理解。因此在进行工程力学教学过程中，既要综合培养学生知识能力、明辨思维、价值判断、审美情趣、人文情怀、科学精神、国际视野、责任意识等[5],又要让学生通过课程的学习，从科学经典中求“真”，哲学经典中求“善”，艺术经典中见“美”，从而陶冶情操，提升境界，达到“腹有诗书气自华”的效果[6-7]，这应是力学课程思政教学应达到的要求。

2.课程思政内容分析

(1)发现力学之美，激发学习兴趣

工程力学课程理论知识所占课时比例较大且内容抽象繁琐，学生在学习过程中常常感到枯燥吃力、乏味难懂。因此在导入课程时要引古纳今，可以通过介绍古今中外著名建筑，如埃菲尔铁塔、赵州桥、东方明珠及鸟巢、水立方等完美利用力学结构的建筑艺术品，使学生视觉受到强烈的冲击，心灵得到巨大的震撼，进而引出每个建筑背后的工程力学原理以及蕴含的历史文化背景，大大激发学生对本课程的学习兴趣。

(2)培养科学意识，养成严谨学习习惯

工程力学是工程技术实施的基础科学，实际工程系统中大量采用力学原理，教师在讲授过程中可以结合工程案例事故引起学生重视，培养严谨细致的科学态度，可以是飞机失事、桥梁坍塌、起重机侧翻或机床零部件失效等。比如可以引用同学们都熟知的美国“泰坦尼克号”撞击冰山而沉入海底的著名海难事故，事故发生时，除了船速过快以外，船壳收到冰山挤压时，壳体钢板间铆钉承受极大的剪切应力，这些铆钉由于质量不达标造成在零度以下的破坏应力要远低于室温下的破坏应力，导致铆钉承受高剪切应力而造成船体开裂，最终沉入大西洋。用实际发生过的著名事故告诫学生在学习科学文化知识时，一定要养成一丝不苟的习惯，切忌马马虎虎、囫囵吞枣；特别是在进行科学研究及实际运用时，一定要严谨细致、实事求是，细节决定成败，一个小小的失误可能会造成无法挽救的损失，甚至危害生命。

(3)学习工匠精神，激发爱国主义情感

我国制造业目前面临转型升级，由制造大国向制造强国迈进，要实现21世纪制造强国战略目标，背后离不开千千万万大国工匠的努力与奉献。“工匠精神”一直以来就是耐心、专注、坚持、严谨、一丝不苟、精益求精等一系列优异品质的代名词。教师可以借助大国工匠案例向学生传递正能量，进而激发强烈的爱国主义情感和民族自豪感。例如2019年大国工匠年度人物崔蕴，天津航天长征火箭制造有限公司总装车间副主任，为了保证每个零件之间配合达到最优，他大量阅读资料，从力学到化学、从金属材料到化工研究，潜心钻研，同时崔蕴时刻提醒所带的团队成员要精益求精、团结合作。他曾将说过：“作为一名中国航天人，既要有为国奉献的精神，更要有在一个岗位上持之以恒、潜心钻研、默默耕耘的情怀。”通过榜样人物的感染，潜移默化地将工匠精神及爱国情感注入学生心灵，进而生根发芽。

(4)围绕哲学思想，树立唯物辩证思维

工程力学是人们在工程实践中经过长期探索总结发现地基本理论和规律，其中蕴含许多哲学思想。例如作用力与反作用力、约束与被约束、经济性与可靠性之间普遍存在着对立与统一、普遍与特殊、绝对与相对的马克思主义唯物辩证思想。例如压杆稳定中当杆件所受压力逐渐增大并达到一定数值时，杆件会突然产生失稳现象，这也体现了唯物辩证法中的由量变到质变、量变引起质变的原理。

(5)锻炼岗位能力，提高职业素养

结合人才培养方案，匹配相关职业岗位能力，在课程教学过程中注重培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，善于将工程实际事例转化为力学模型进行分析解决，同时通过运用丰富多样的教学方法培养学生职业素养和人际交往能力。例如在进行轴向拉伸实验教学时，采用项目任务式分组教学，每组由组长1名和若干组员组构成，教师发布小组任务，任务实施过程中监督辅导，任务结束后进行小组评选。整个教学基于工作过程展开，学生在完成任务中，相互沟通交流、团结合作，既锻炼了实践操作能力，又培养了责任心，提高了职业素养。

基于工程力学课程思政示范课省级质量工程项目研究，经过团队反复研讨探索，初步构建了系统的工程力学课程思政教学案例，本文以摩擦自锁内容的一次课堂教学过程为例，展示课程教学中如何通过思政课程和课程思政的协同共振，形成教学合力，引发学生兴趣和共鸣，使学生不仅能汲取知识，增长智慧，同时坚定理想信念，体会哲学思想，感悟人生历程，实现价值引领、能力培养和知识传授的有机统一，最终达到潜移默化、润物细无声的教学效果[8]。

二、课堂教学设计

1.构建三维教学目标

结合所讲授教学内容及学情特点，从知识、能力、价值观出发，制定全方位三维立体式育人目标(图1)。不仅让学生掌握摩擦角和自锁现象相关理论知识，达到能运用摩擦自锁知识解决工程实际问题的能力，同时确定客观全面、辩证统一的科学态度，体会“量变引起质变”、“勿以恶小而为之”等哲学思想，提升爱国精神和民族自豪感，树立奉献意识，学习大国工匠精神，培养严谨细致的学习习惯，真正实现“传道、授业、解惑”。

图1 三维立体式教学目标

2.教学过程案例实施

课程教学内容主要分为三大模块(图2)，分别为摩擦概述、库仑摩擦定律、摩擦角与自锁。教师组织学生参与教学体验，情感认识依次推进，由浅入深、由表及里逐步引导。同时每个模块穿插案例教学，使学生在学习知识的同时深入体会知识中所蕴含的力学之美、哲学思想、工匠精神、爱国情感等。

图2 教学案例实施过程

3.启发式教学方法

本次授课内容主要分为三个任务，摩擦概述、库仑摩擦定律、摩擦角与自锁。结合启发式教学法，借助在线教学云平台，引导学生由浅入深逐步掌握知识。课前任务让学生思考摩擦现象及应用，课中通过案例讲解探索摩擦曲线及自锁现象，由此逐步引出摩擦角概念及自锁条件，课后完成拓展训练提升能力，教学任务层层推进，学生主动参与学习，教学效果良好。

4.教学考核多元评价

借助于信息化线上教学平台，采用全过程、多元化考核方式，覆盖课前、课中、课后三部分，涉及预习情况、课堂参与度、测试作业、思想认识总结等，全面反馈教学效果。整个考核评价体系过程化、德育化、合理化，整体考核分数渗透思政评价成分。

三、课堂教学思政元素切入

在“摩擦自锁”教学讲授过程中，按照知识逻辑顺序，采用线上线下混合式教学模式开展，课程思政元素主要从以下几个方面切入。

1.课程导入

课前，利用云平台发布在线任务，课堂开始时，展示课前预习问题讨论的结果。学生理解并列举摩擦在实际生活和工程中的应用，归纳总结摩擦作用：既有有利的一面，例如用于传动、制动、调速等；没有摩擦，人不能走路，车不能行驶；同时也有有害的一面：例如给机械带来多余阻力，使机械发热，引起零件磨损，降低寿命，消耗能量，世界上使用的能源大约有1/3～1/2消耗于摩擦。教师将上述结论与哲学思想结合，引导学生看待问题时要客观全面，辩证统一，不能以偏概全。

2.摩擦概述

讲述摩擦现象及理论的发展过程，我国在春秋时期就已认识到摩擦，并用动物脂肪来润滑车轴，但很长时间摩擦学的研究进展缓慢，经过科学家长期坚持不懈的探索，直到15世纪意大利达芬奇才开始把摩擦学引入理论研究的途经。通过展现摩擦现象及理论的历史发展过程，让学生认识到每一个真理的出现都是一次伟大且长期坚持的结果，都是科学的一次伟大创造，很好的说明了科学发现必备的精神，同时使学生对这部分内容产生兴趣，而且将人文知识自然地融入到专业课程中，提升了文化素养。

3.库伦摩擦定律

通过展示摩擦力的规律曲线，引导学生探索曲线变化规律。当物体静止时，静摩擦力与作用力相等并随作用力的增大而增大；当作用力增加到某一临界值时，摩擦力达到最大值，物块开始沿作用力方向滑动，与此同时，最大静摩擦力突变至动摩擦力，从而量变引起质变。通过静摩擦到动摩擦的变化过程，让学生理解见微知著的道理，结合当今社会正经历百年未有之大变局，国家各个方面都在与时俱进地发生变化，而作为未来国家栋梁的学生要思考怎样应对这种巨大地变化并做好准备。每一个微小变化地积累最终会带来质的飞跃，教育学生不能忽视每一份努力，今天所做的每一次积累总有一天会带来质变，收获成功的喜悦。

4.摩擦角与自锁

给出实际物块受力案例，通过受力分析引入全约束力和摩擦角的概念，引导学生运用几何法分析证明物块平衡状态和运动状态，得出自锁的结论。摩擦角是一个临界值，当主动力合力作用线处于摩擦角范围内时，无论主动力有多大，物体一定平衡。反之，物体一定不平衡。结合哲学思想“勿以恶小而为之”，如果一个人的行为偏离了正确的范围，哪怕只是做了微小的事情，都会带来严重的后果，倡导学生日常点滴都要严于律己，人生关键时刻要做出正确选择。

5.螺丝实物展示

借助日常生活中常见的起紧固作用的螺丝与螺母让学生直观感受两者的配合作用，作用时螺丝与螺母之间不能发生自动退旋现象，即是在螺母紧固后要让它们之间产生自锁现象来防止松动，在此基础上进一部引导学生思考两者之间的自锁条件。小小螺丝钉蕴含大大学问，倡导学生要善于观察发现身边现象，主动思考，勤于学习，乐于学习，扩宽知识维度，树立终身学习意识。

6.工程实例模型

通过展示“雪龙”号极地科考船，讲解自锁知识在科考船上的应用，将工程实例抽象成力学模型，引导学生思考科考船结构上应满足的条件。由此进一步延伸到我国大型工程和大科学战略发展情况，激发学生浓厚的爱国情感和民族自豪感，树立为国家为民族发展努力奉献的意识。

7.名人名言启示

科学家钱学森先生曾经说过：“工程力学走过了从工程设计的辅助手段到中心主要手段，不是唱配角而是唱主角了”，体现本课程在工程技术领域的重要性，倡导学生努力学好本课程。同时介绍中国近代力学奠基人周培源院士放弃美国优越的科研和生活条件依然回到祖国怀抱的事迹以及其在工程力学方面所做出的卓越成就，号召学生向伟大科学家学习，尊重科学、相信科学、锲而不舍，为实现中华民族的伟大复兴贡献自己的一份力量。

四、结语

作为理工科专业的核心基础课程，工程力学发挥着培养优秀工程技术人才的基础性作用，同时工程力学课程蕴含了丰富的思政元素。在长期教学探索中，通过组织教学，优化教学设计，倡导以学生为中心，结合案例教学，将正确的世界观、人生观和价值观融入到课堂教学中，选择恰当的方式将思政元素渗透在课堂中，深化了教学内容，有效缓解了力学课程学习枯燥乏味的现象，让“坚硬”的专业课变得“柔软”起来，激发了学生兴趣和爱好，增强了科学意识，激发爱国情感，行成了“课程思政”与“思政课程”同频共振、同向同行的教学新局面。