工程力学课程思政元素的挖掘与融合探究

2023-05-30王难烂

大学·课外阅读 2023年1期

王难烂

摘要：工程力学专业开展“课程思政”改革是现代社会的必然趋势，也是培养学生职业能力、思想品德的有效途径。本文首先阐述了将思政元素融入工程力学课程的意义，其次分析了典型教学案例，最后提出了工程力学课程思政元素的挖掘与融合策略，以期对工程力学教学有所裨益。

关键词：工程力学；课程思政；挖掘融合；教学模式；教学内容

中图分类号：G416 文献标识码：A 文章编号：1673-7164（2023）03-0161-04

随着社会的不断发展，高校思想政治工作在教育领域备受瞩目，高校开展课程思政发生了一定变化，即发展为“面”上的共识［1］。习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，应将课堂教学作为重要途径，全面贯彻落实现代化的思想政治理论课，不断完善该课程，完善思想政治教育体系，其他各门课也要做到与时俱进，注重与思想政治理论课的融合，形成多门课程协同进步的局面。但目前我国高校的工程力学课程依旧有所欠缺，教师采用的教育理念及模式比较滞后，对课程思政的重视程度较低，未认识到工程力学与课程思政的关联性，没有深入挖掘课程思政元素，忽略了案例教学法的使用等。在上述问题的影响下，工程力学的教学效率比较低下，最终导致教学质量也并不理想。在此背景下，思政元素与工程力学课程教学的结合成为教育领域关注的焦点问题。

一、思政元素融入工程力学课程的意义

目前，大多学生都认为工程力学是一门难度大、枯燥的学科，在学习过程中十分吃力，因此，很多学生放弃了工程力学。之所以出现上述问题，主要是因为学生的学习自律意识不强，没有浓厚的学习兴趣，未认识到工程力学对自身的影响，从而导致工程力学课程教学的效率及质量较差。对此，在工程力学教学中，转变学生消极的学习态度，提高学生对工程力学的重视度十分必要，应在工程力学课程教学中融入思政元素，在思政教育的助力下，让学生以全新的视角看待工程力学，不再认为工程力学是枯燥乏味的内容，除了使学生形成正确的三观外，还应让学生养成锲而不舍、吃苦耐劳、积极向上的精神，感受到工程力学课程的乐趣与魅力，在此门课程中投入更多精力和时间，从而提升工程力学课程教学的效率与质量［2］。在此背景下，将工程力学课程融入课程思政元素具有重要意义，其与教学质量息息相关，可以避免在开展工程力学课程教学过程中面临诸多阻碍。

二、典型教学案例分析

工程力学是工程类专业的重要课程，主要涵盖两项内容：其一为工程静力学；其二为材料力学，不仅与工程技术领域息息相关，而且与人们的生产生活存在一定契合度，学习内容的抽象性明显，具有难度大、系统性强的特点，学生在学习环节难以快速理解，认为此内容十分乏味，所以在工程力学学习中比较消极。因此，在工程力学课程挖掘思政元素的过程中，需以知识传授和价值向导相融合为主要手段，在教学的各个环节考虑到工程实际情况，将教学案例分析真正应用起来。

（一）教学案例一

20世纪后期，跨海大桥、高楼建筑、水利工程等高新技术的发展步伐不断加快，与力学指导分不开。教师在工程力学案例教学环节，应着重讲解进入21世纪后大型工程的发展情况与成就［3］。例如跨海大桥，我国的港珠澳大桥是全球最长的跨海大桥，由于其建筑规模十分庞大，施工过程也非常久，再加上顶尖的建造技术，因此在世界上具有高知名度，为学生介绍该工程还可以提升他们的行业认同感。

（二）教学案例二

工程构建环节与诸多受压杆件相关，如螺旋千斤顶的螺杆、桥梁的立柱、起重机的挺杆等［4］。在压杆稳定性分析与设计教学中，教师应从生活的角度出发，找出生活中与此次教学相关的案例，引导学生认识到压杆稳定的意义。当杆件受到较大压力，且此种压力高于杆件承受的最大范圍，杆件之间的平衡性将产生波动，工作能力呈现被减弱的状态，造成相关结构坍塌。由于这种失效的发生是无预兆的，往往会造成严重后果。在讲解此部分内容时，教师可选择一些比较合适的工程坍塌实例，将其融入教学中。例如1983年，我国某城市的一建筑工地，一处钢管架距离地面5—6米处突然外弓，刹那间与此处钢管相关联的多处钢架倒塌，导致现场多人受伤甚至死亡。经现场调查了解到，钢管架结构原本就不合理，结构的不稳定对整体结构造成严重影响。教师可借助该案例，对学生开展工程伦理教育，进一步提升学生的专业素养，使学生形成一丝不苟的态度，对生命保持敬畏、热爱之心。

（三）教学案例三

梁的位移分析是工程力学的重要知识点，其中梁的变形和位移比较常见。虽然梁的变形形式属于弹性变形，但实际工程中对构件的弹性变形具有明确要求，不可超过工程限制的范围，对位移的要求也是如此，倘若位移未处在要求的弹性范围内，工程构件则无法保持原有的稳定性，会出现刚度失效的情况。讲解刚度失效的过程中，需告知学生刚度失效会带来哪些不利影响，工程设计中必须高度重视失效问题，制定避免失效的方案［5］。在此过程中，教师需列举工程实例，如果机械转动结构中的齿轮轴变形超出正常状态，那么两齿轮的啮合处将产生变化，即出现明显的转角和挠度，对两个齿轮间的啮合造成直接干扰，增加齿轮磨损的严重程度。齿轮无法按照原有状态转动，将出现比较明显的噪音，这种变化也体现在轴的支撑处，导致较大转角出现，大幅度增加轴承的磨损性，导致轴和轴承的使用时间逐渐降低。在这些刚度失效案例的作用下，引导学生摒弃之前薄弱的观察能力，使学生能够专注某种事物，从而发现存在的问题，培养学生不断探索、敢于实践的精神。

（四）教学案例四

从工程力学的角度分析，自身也体现着一定的人生哲学，这些哲学理论对学生教育具有积极效应。例如在力系的平衡条件的教学中，要想达到力系的平衡，需满足力系的主矢和力系的主矩同时为零［6］。要想获得成功，就要在这条道路上勇敢前进，不断攻克各种难题。该案例具有极为关键的作用，能够对学生形成比较有意义的哲学教育，培养学生不畏困难、积极乐观的人生精神。

三、工程力学中课程思政元素的挖掘与融合建议

（一）思想政治教育融入教学内容

从工程力学课程的角度分析，涵盖了多样化的原理和定理，这些理论体现出明显的哲学性。在教学设计环节，教师应以力学专业为切入点，使良好的思政元素融入其中。例如，在物体稳定性的教学中，稳定性包括稳定力矩和阻尼力矩两个条件，物体如果与平衡位置保持偏离状态，存在稳定力矩和阻尼力矩，那么物体能够顺利返回到最开始的平衡位置［7］。反之，物体将越走越远。在人生道路上也是如此，如果可以在正确的轨迹不断探索，将会获得良好的结果，否则将可能误入歧途。作为力学专业教学，只要在教学环节投入较多时间与精力，就能在立足教学内容的基础上挖掘思政元素，提升学生对力学知识的认知程度，引导学生形成正确的人生观。

为了使工程力学教学焕发出新的色彩，教师需积极渗透唯物主义思想教育。例如，在讲授杆件材料和截面选取时，教师需将更多注意力放在安全与经济中，重点讲解此矛盾。教师在讲述设计的过程时需注意，除了与使用功能要求保持一致性之外，还要在符合国家要求的前提下，最大限度满足经济要求。作为体现科学性的材料力学，应注重学生经济法则的培养，使学生认识到通过低消耗创造高价值的必要性［8］。

（二）利用案例分析开展思政教育

在工程力学的实际教学中，教师需通过生活实例降低学生的理解难度。对于工程力学，传统教学模式通常使学生感到无趣。

例如，在 “静定静不定问题”教学中，教师可以选取生活中的椅子为案例。椅子的三条腿可保证平衡，第四条腿可被视为“过度约束”，从实际意义来说，四条腿的椅子处在静不定结构的范畴内，这些生活中的例子调动了学生的学习积极性，增强了学生对合理截面形状的认知程度。并且，教师应结合现代桥梁技术使用斜拉桥结构，全面普及压杆稳定性的知识，通过该理论对此结构的合理性展开分析。相对常见的墩型（如南京长江大桥），斜拉桥（如芜湖长江大桥）使用电缆（受拉构件）将桥体和集中在主墩上［9］。只要避免主墩的稳定性发生问题，就能够为桥梁的安全提供有力保障。对于斜拉桥，其应用了诸多电缆，促使桥墩的数量逐渐减少。压力接收构件相对特殊，属于一种张紧构件，促使安全性不断提升，将理论与生活现象融合后，能够帮助学生摒弃消极的学习态度，使学生对此门课程充满好奇，从而使课堂的教学效率与教学质量更加理想。当教学环节完毕后，教师需将学生分为多个小组，并为学生布置寻找生活实例的任务，使学生通过不同的生活实例分析工程力学的相关问题，引导学生感受团结协作的重要性，使学生的职业素养不断提升。在选择教学材料的过程中，教师应遵循科学合理的原则，材料和理论应处在同一层面，采用现代化的教学方法，并融入创新元素和情感元素，为工程力学教学注入新的活力。

（三）强化师资队伍建设

众所周知，教师的学识与能力决定着其对学生产生的影响，教师的价值观也会影响学生的价值观。在工程力学教学中，贯彻落实课程思政建设是一项重要工作，需要教师从价值观的角度出发，与传授知识的环节相结合，帮助学生更好地为人处事，明确如何解决现实生活中令自己感到困扰的问题，以正确的视角看待世界。只有工程力学教师了解了课程思政的真正内涵，内心渴望提升自身的思政能力，才会全身心投入课程思政。首先，高校应针对工程力学教师开展专业培训，阐明工程力学与思政元素的关联性，为教师讲解如何更好地进行工程力学教学，指明深入挖掘思政元素的重要性，培养教师的专业技能，使其不断创新工程力学教学［10］。其次，高校应积极开展有关工程力学课程思政的讲座及交流活动，将所有教师组织在一起探讨问题，鼓励教师与其他教师分享自身是如何落实工程力学课程思政的，提出哪种方法受到了学生的认可及欢迎，提出工程力学课程和思政的联系，引导学生发表在实际工作中面临的困难，各个教师围绕工程力学课程融入思政元素工作献计献策。最后，高校需构建激励机制，将课程思政的融入效果和考核相挂钩，对表现优异的教师提出表扬，不断激发教师对课程思政的积极性，确保思政元素能够真正在工程力学课程中彰显出自身价值。

（四）学习工匠精神与創新精神

工程力学是将实际工程系统与力学原理相结合的一种途径，要求学生在学习、工作中秉持科学性的理念，以严谨的科学态度处理各项事件。教师应以实际工程案例为切入点。例如在“压杆稳定性”教学中，教师可以列举1907年加拿大架设魁北克大桥的例子，施工环节悬臂桁架的稳定性产生变化，主要位置在一根受压弦杆中，导致整个桥梁失去了稳定性而倒塌，9000t钢材都坠落圣劳伦斯河，桥上施工人员也出现严重的伤亡情况；2010年，我国昆明新机场配套引桥工程的支架垮塌事故，导致8名施工人员重伤，26名施工人员轻伤，7名施工人员死亡［11］。通过调查了解到，出现此事故的原因是浇灌混凝土时，架体右上角翼板支架的某个位置发生了形变，失去稳定性。当教师通过实际案例教学时，学生会更加直观、清晰地理解压杆稳定性知识，认识到压杆失稳的危害性。告知学生在施工环节，只要涉及压杆，必须将稳定性纳入考虑范畴。

工程力学涵盖了复杂的公式，在讲授环节仅注重公式推导是不合理的，还应普及公式的来源。例如在“胡克定律”教学中，教师需提出该定律的创立者为英国杰出的科学家胡克，他开展实验后发现螺旋弹簧伸长量越大，所受拉力也越大。胡可除了在力学领域做出成绩外，在天文学、光学方面也做出了很多成就，其创造和发明十分多样化。18世纪，瑞士著名的数学家和物理学家欧拉经过反复思考，提出了欧拉公式，他的创造在物理学界堪称里程碑，使工程领域获得了工作的新思路。在此种方式的指引下，引导学生将科学家作为自身学习发展道路上的榜样。

（五）采用新型教学模式

教师需充分考虑教学内容的特点，使工程力学教学与PAD课堂相融合，即在实际教学中，任课教师在一定时间内为学生讲解相应知识点，将课堂的另一部分时间留给学生，使学生可以通过小组形式探讨自己不懂的问题，教师也可以为学生直接提供讨论主题［12］。如材料力学篇中提高弯曲强度的措施部分，在课堂中，教师通过多媒体为学生展示龙门吊重装置、车厢上的油罐等工程实例图片，让学生分组讨论：为什么龙门吊重装置中的两根立柱及油罐下面的两个鞍座不直接放到最外侧布置而往里移了一定的距离？讨论完毕后，教师从各个小组选择一名代表与大家分享本小组的讨论结果，针对学生的回答进行纠正或者补充。在此教学模式作用下，培养学生的独立思考能力，使学生的团队合作水平迈上新台阶。

四、结语

综上所述，工程力学课程思政元素的挖掘与融合是一项重要问题，需要高校及教师的共同努力。在日后的实际工作中，高校教师需树立与时俱进的教育理念，高度重视工程力学课程，认识到该课程与学生发展的关联性，思考工程力学课程蕴涵的文化理念及思政元素，找出思政特点显著的内容，在课堂中为学生讲解；实际教学中强化思政教育，通过相关案例降低学生学习工程力学知识点的难度，提升与学生互动的频率；将工程力学的知识点整理在一起，通过互联网搜集相关图片视频，在课堂中为学生播放；教师要从专业课程入手，营造积极活跃的课程思政氛围，为学生带来涉及到思政内涵的故事及话题，将有关工程力学课程思政的问题抛给学生，鼓励学生以小组形式进行探；加强对教师的培训，使其了解如何在工程力学课程中融入思政元素，掌握开展工程力学实践活动的技巧，促使教师的知识水平及专业技能产生较大进步，为学生带来彰显思政元素的独特工程力学课程，进一步激发学生的学习兴趣。

参考文献：

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［4］秦恒洁，李栋浩，吴则琪，等. 基于思政元素嵌入方法践行课程思政教育改革的探索——以工程力学绪论课堂为例［J］. 教育教学论坛，2020（47）：76-78.

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