新工科《工程力学》课程思政教学改革研究

2023-01-02赵晓山李艳聪付善灿

科教导刊·电子版 2022年28期

赵晓山，杨磊，李艳聪，付善灿

（天津农学院机械工程系，天津 300384）

工程力学课程是一门重要的专业技术基础课程，是为我校工程技术学院、水利工程学院、动物科学与工程学院、食品科学与工程学院、水产科学与工程学院、高职学院等各专业学生开设，在大学二年级第三或第四学期讲授，32-60学时不等。课程涉及的专业面很广，并且学生人数众多，每年授课学生数大约500余名，是工科学生最重要的专业基础课之一，也是后续专业课程学习的基础。

当前课程思政的时代背景下，团队老师针对多数学院工程力学课程调整为仅48学时这一现实问题,及时更新教学内容，对传统的工程力学教学内容进行凝练，在教学中既讲授力学知识，正确进行结构受力分析和力学计算，培养学生工程意识和能力，也非常重视学生的素养培养。与时俱进，跟进时代发展，重新构建课程体系，聘请马克思主义学院老师加入团队，集体备课，共同研讨、深入挖掘蕴含在力学课程中的思政元素，重新修订工程力学教学大纲，撰写教学方案及PPT课件，将思政巧妙地应用于课堂，以达到润物细无声的课程育人教学目标。培养学生责任感、使命感，培养工程意识、安全意识，增强文化自信，遵守职业道德，培养科学及团队精神。

这几年的教学实践，笔者对目前我校非机械类专业工程力学进行了改革尝试，现总结出来与同行、专家共同探讨：

1 重构课程内容体系，谋划基于课程思政的建设方案

基于我校都市型农业大学培养高素质创新人才的办学理念，依据理工科本科学生专业培养方案要求，团队教师梳理并撰写了融入思政元素的“三位一体”的教学大纲、力学教案及PPT课件等。灵活采用教学方法，以学生为中心，教师为主导，采用项目化教学，以任务为驱动，以学生职业能力培养为主线，从学科知识点出发深度挖掘蕴含在力学课程中的思政元素，精心设计该课程思政教学案例，将人文精神、科学精神、创新意识、科学素养教育等核心内容融入课堂教学，激发学生爱国热情和努力奋斗精神，培养严谨的科学态度，增强责任心，弘扬大国工匠精神。

2 灵活施教，课程育人润物细无声

工程力学概念、定理、公式较多，内容较为枯燥，纯粹的理论讲解会引起学生的枯燥乏味，采用案例教学，选取身边的实例，将深奥枯燥的理论知识融入实例中展现给学生，让学生既容易接受又可直观感受到知识的重要性和实用性，从而提高学习的趣味性，激发他们的学习动力。力学就在我们身边，鼓励学生多观察生活，多实践，培养观察力。如在静力学中讲解力向一点简化时，引入生活中单桨划船的例子，为使船直线行驶，划船者需要通过船桨施加给水一个反方向的力组成力偶防止船头转弯。还有就是乒乓球比赛中的削球手，发出的球既旋转又飘对手很难接，其削球也是这个力学原理。讲解材料力学性能时，用一支粉笔代表脆性材料，演示拉、扭都很容易断开，但用手指施加压力，一般人很难把它捏碎，进而引出脆性材料的抗压性强这个特点，同时让同学们观察扭断的粉笔的断口形状为与轴线成45°的螺旋面，这就是典型的脆性材料扭转破坏的断面形状,并引导学生分析其断裂面方位。还有很多这样的实例，引入课堂后教学效果非常好。

规范严谨、一丝不苟是一名工程师必须具备的工程素养，工程力学的学习中，无论画受力和内力图、求解计算、分析验证和结论都必须规范严谨，团队教师都充分认识到了这一点，其并非一朝一夕的功夫，需从平时一点一滴做起。为此，我们精心设计编写了学生学习笔记活页，每次课前在智慧树平台随预习视频资源发布给学生，要求学生打印出来听课备用，内容涵盖了本次教学难点、重点、学习任务目标、教学内容导引图、基本公式、例题原图、解题指南、思考题和作业题等，甚至嵌入拓展资源和课程思政二维码等，需记笔记的地方留有空挡便于学生记录课堂笔记和随记学习体会，培养学生养成良好的记录笔记的习惯。

团队教师根据各专业学生的兴趣，组建了力学兴趣小组，结合工程实际需求完成创意设计，在实践中培养创新能力。

3 思政元素在力学教学内容中的嵌入

3.1 绪论课的教学，作为开学第一课，非常重要

在绪论中除介绍力学史还增加了我国老一代力学工作者的贡献，特别是著名大家耳熟能详的钱学森、钱伟长、郭永怀等等一大批老一代的力学工作者，为中国的科技和教育事业作出了卓越贡献。增强学生的爱国热情和学习动力，培养家国情怀，激发时代责任感。

3.2 静力学部分

在这里有一个概念“约束”，对于工程结构，受到一定约束才是安全的。唯有各方都遵守规范去操作，秉承职业操守和底线，工程才能顺利竣工。做人和做事也是如此，我们每个人都要自觉养成讲规矩、守纪律的意识和习惯。在讲解力矩和力偶时，引入案例：敢“撬起整个地球的”的阿基米德。激励当代大学生应多思多想，科学质疑，大胆创新，敢于挑战。

3.3 材料力学部分，这是我们这门课程的教学重点和难点

（1）本章绪论部分，我们主要讲授构件的承载能力，一个合理的构件设计，不但应满足强度、刚度、稳定性三方面要求以保证构件安全可靠，还应尽可能选用合适的材料并减少材料用量，以降低成本和减轻构件自重。即构件除了满足安全性要求外，还应力求实现经济性的目的。安全与经济的矛盾，促进了本学科的发展。这里我们引入一个工程案例：2007年8月13日，湖南湘西自治州凤凰县堤溪沱江大桥在建成拆架时全部垮塌，造成重大人员伤亡事故。经调查得知事故原因为拱桥上部构造施工工序不合理，主拱圈砌筑质量差，砌体的强度降低，致使大桥主拱圈砌筑材料强度未满足规范和设计要求。随着拱上施工荷载的不断增加，砌体强度达到破坏极限而坍塌，受连拱效应影响，整个大桥迅速垮塌。工程材料的强度与结构的安全使用息息相关，不满足设计强度的结构往往会造成灾难性的后果，因此启发我们学生要加强职业素养的培养，心系国计民生，以保障人民生命和财产的安全为己任。

（2）讲授材料轴向拉伸与压缩时，多结合生活或工程中的实例讲授，教学效果会更好，比如，包装袋上的易撕口，玻璃店裁玻璃，公交车上的锤击玻璃等等，都是应用应力集中的原理。讲授材料的力学性能时，教学内容中涉及塑性和脆性这两种材料良好的力学性能，我们把材料良好的力学性能和人应该具备的品质相类比。如：低碳钢的拉伸分为四个阶段，为了让学生更好地理解和掌握各阶段的特点，将低碳钢受力变形直至破坏过程与人类遇到挫折与困难的过程进行对比，找到共同的特点，让学生明白遇到困难不要畏缩，要勇于与困难作斗争，才能最终取得成功。赵州桥历经漫长岁月打磨，结构依然完好，其结构非常符合现代力学原理，采用筒式结构和各种斗拱，充分利用了石料的抗压性能。启发学生领略中国古代人民的智慧，增强学生的民族自尊心和自豪感。

（3）讲授剪切与挤压时，我们引入北京故宫的榫卯结构，激发学生的学习热情、创新意识和科学探索精神。这部分还涉及连接件上的小螺钉、销钉和铆钉的剪切和挤压，螺钉、销钉虽小，但作用重大，告诫学生细节决定成败。“功成不必在我，功成必定有我”。我们都知道雷锋，他“干一行，爱一行，钻一行”的“螺丝钉精神”值得我们每个人学习。

（4）梁的弯曲部分，引入工程案例：长春某小区一栋七层楼一侧阳台坍塌，事故原因是施工单位疏忽酿成，阳台可以简化为一个悬臂梁，发生弯曲变形，受拉钢筋应当放置于阳台上部。因而，培养学生工作中应当要秉持严谨务实、规范施工的职业素养。

（5）压杆稳定性部分，介绍山西境内一个修建在悬崖上的寺院——悬空寺，依靠单一的木材就能巧妙地在悬崖上建造房屋，在石壁上凿孔并安装带有开口和楔块端的木梁，古人早已用到了现代的“膨胀螺钉”。体现了我国古人的聪明才智，培养学生必须理论联系实际、创新思维和不惧艰难的职业操守。

4 搭建线上教学平台，融入课程思政，实现过程考核评价

互联网+教学模式能使学生主动求知，激发创新。我们利用学校开放的校园网，搭建了智慧树线上教学平台，我们把精心设计的课程微课、PPT、动画、视频、二维码拓展资源、自测题库等上传到平台上，学生可以利用“碎片化”的时间学习巩固，还可反复观看录屏回放，借助QQ群、微信群和老师同学讨论交流，可有效提高学生的自主学习能力。我们还把一些课程思政话题发布到平台上，鼓励学生积极交流讨论。智慧树学习平台可以自动记录学习时长、资源下载情况、作业考试完成情况、课程讨论参与度等，能够实现客观的过程考核评价。