基于混合式教学的工程力学课程思政设计与实践

陈 璐，黎 阳

（贵州师范大学 材料与建筑工程学院，贵州 贵阳 550014）

教育部在关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知中指出，全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措。要坚持知识传授与价值引领相统一，显性教育与隐性教育相统一。要科学设计课程思政教学体系，结合专业特点分类推进课程思政建设，课程思政要融入课堂教学建设，作为课程设置、教学大纲核准和教案评价的重要内容，落实到课程目标设计、教学大纲修订、教材编审选用、教案课件编写各方面，贯穿于课堂授课、教学研讨、实验实训、作业论文各环节。

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要用好课堂教学这个主渠道，各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[1-3]。工程力学课程是工科各专业重要的专业核心课程，主要研究物体的机械运动规律以及构件的强度、刚度和稳定性等计算原理。是学生工程实践能力和科研创新能力的基础，课程在基础到创新，理论到实践的培养体系中，起到重要的桥梁作用。由于工科专业的学科特点与专业性质，我们往往更重视知识的传授、技能的培育，忽略了工科教学中的德育功能。另外由于新型冠状病毒感染(COVID-19)带来的疫情反复的影响，全国高校开展了线上教学、线下教学和线上线下混合式教学的多样化教学模式[4]。为了保障教学质量与教学效果，我们与思政课程同向同行，在工程力学教学中全面开展了基于混合式教学的课程思政设计与探索。

《工程力学》课程研究的内容源于自然现象、生活实际和工程实践，是学生看得见、摸得着的实际问题的抽象，课程的理论体系中也蕴含着大量的自然规律和哲学道理。在教学实践过程中，既要结合本课程的内容和课程思政的要点，重新设计本课程的教学目标，发掘工程力学课程在培养学生的科学思维、科学方法、科学精神及责任意识等方面的优势；又要在教学过程中将思政元素与力学知识巧妙融合，优化课程思政内容供给，在引导学生思考力学问题的同时，也将高水平科技自主自强、大国工匠精神、人文素养、思想政治元素、科学的价值和爱国主义教育融入课堂，强化课程育人导向，引导价值追求，培育学术精神。使学生在潜移默化中领悟力学发展对科技发展的作用、体会科学家们的科学精神和中华文明为人类文明所作出的伟大贡献，激发学生的爱国热情，培养学生的社会责任感。

一、线上线下混合式教学全过程融入课程思政

课程目标是通过工程力学知识的传授，不但要启迪学生智慧，更要培养学生的健全人格。因此，课程思政建设贯彻“全过程育人”理念[5]，按照课程项目教学的实施过程，遵循教育教学和学生的成长规律，不同的阶段侧重点有所不同，并将育人贯穿课堂教学“线上、线下”“课前、课中、课后”全过程。促进教学内容与思政的融入，从“专人”育人转变为“人人时时事事”育人。

（一）“线上+课前”——案例故事唤醒学生

讲故事能拉近讲述者和受众之间的情感距离，激发探索兴趣。课前，结合力学史、新闻报道等，从知识点出发，挖掘故事并融入相应思政元素，借助超星学习通教学平台，发布任务，设置阅读材料或讨论话题，唤醒学生进行探索的兴趣，对即将开展的教学内容进行启发引导。

例如加拿大工程师的象征物，一枚“世界上最昂贵的戒指”，这枚戒指被视作“最昂贵”，用的材质却不是真金白银，这时学生的兴趣已经被激发。通过故事的展开，发现这枚戒指是由两度坍塌毁损，88 人因此丧命的魁北克大桥[6]被打捞起来的废弃钢材制成。而这个惨案的发生，只因负责人没有工程师的责任心，对即将发生的危险熟视无睹。工科专业主要是为行业培养懂技术、有理想、有担当的专门人才，工科学生作为未来的专业技术人才，必须遵纪守法、具备良好的职业道德和敬业精神。寓理于事，用故事唤醒学生，促进学生自然而然地理解故事中蕴含的道理。并对引起魁北克大桥坍塌的主要原因“压杆失稳”这一知识点产生探索兴趣。

（二）“线下+课中”——情境案例打动学生

情境式案例有助于激发学生的情感，使学生感到轻松愉快，用思政促进学生学习。课中，采用问题导向或项目化教学方法，详细设计知识点或技能点所蕴含的思政元素，搜集典型素材，设计课程思政的实施途径，将价值塑造潜移默化地融入教学。用有趣的案例把抽象的哲理生活化，把深奥的道理通俗化，把直白的观点情感化，把枯燥的说教生动化。

1.设置专业课程思政目标，重组教学设计

设置专业课程思政目标，重组教学设计，对专业课程内容进行选择和拓展，发掘其中蕴含的思政元素，建成思政案例。与知识点融合，融入古今中外力学家的故事，培养学生科学探索的精神；结合力学史，贯穿爱国主义教育，增强学生的民族自豪感和自信心；聚焦高水平科技自主自强，让学生感受大国工匠精神，鼓励学生艰苦奋斗，勇攀高峰；以工程事故为着眼点，培养学生的责任心；结合身边发生的生活时事，润物无声融入思政教育。每个案例从知识点出发，确立育人目标，拓展课程教学内容、挖掘并有机融入思政元素，最后选择合适的教学方法、合适的时机呈现[7]。

本课程的知识点、对应的思政目标和采用的思政素材（如表1所示）。

表1 工程力学课程思政情境式案例

2.工农文医交汇，打破学科壁垒

教师巧用学科交汇，让工农文医相融。如：植物，竹子，是大自然造就的等强度梁（工科和农科相融合）；人的关节就是球铰[8]（工科和医科相融合）；诗歌常常可以赋予力学知识点以美（工科和文科相融合）。在“提高压杆稳定的措施”一节中，介绍“抗倒伏”的水稻和小麦[9]。水稻或小麦的茎秆可以看作细长杆，麦穗或稻穗就是加在细长杆上的轴向载荷。在生长过程中，遇到风、雨、涝等恶劣环境时，在很小的水平力作用下，植物的茎秆就有可能发生过度弯曲而折断（失稳）。农作物如果成片发生歪斜，甚至全株匍匐在地，产量和质量会大幅度降低。于是具有防失稳的力学特征的“抗倒伏”水稻、小麦品种被研发出来，这些特征包括：植株矮化（减小杆长）；粗壮、根须兴旺（增强约束）等，这些都是工程力学中提高压杆稳定性的措施。

3.力学贴近生活，抽象问题形象化

本课程一共有20个核心知识点，教师已经找到每个知识点平均对应的两个生活案例。同时每学期让学生以小组为单位，找出知识点相对应的身边案例。师生共同积累，建设生活中工程力学知识点的案例库。在这个过程中，既使抽象的问题形象化，使学生更容易理解问题；也培养了学生从生活情境（表象）中找出力学实质的能力和科学思维的方式。

例如学生在寻找春兰的叶子叶脉为什么在背面的原因时，发现当叶片因自重而下垂时，其朝阳面的纤维受拉而背面的纤维受压。若叶脉长在朝阳面，易因受拉而出现裂纹，拉力会促使裂纹迅速扩展直至断裂，所以类似春兰的植物叶子叶脉都在背面使其受压。这也与“材料在拉伸和压缩时的力学性能”一节中脆性材料抗压能力远强于抗拉能力的知识点相符。学生也进一步感受到在需要抗拉的时候，使用脆性材料不能起到良好的作用并且很有可能造成断裂的严重后果；在需要抗压的时候，脆性材料却能胜任并且在经济方面也有优势。学生在此过程中自己就能领悟到个人的力量有限，但只要找准方向，照样能做出巨大的贡献。

（三）“线下+课后+课中”——实践活动激活学生

通过课程实验、建模设计和小组任务，引导学生从理论到实践的转换，在实践中继续学习，用学到的知识和求真务实的科学精神解决问题，让学生在完成任务时更有责任感和成就感。在实践中激活学生的学习兴趣、理性思维、团队协作精神、担当和责任意识，让课程思政走入学生的心里，师生同频共振。

1.课程实验激活学生科学精神

通过改进课程实验，激活学生的科研兴趣。如塑性材料的压缩，以往只有低碳钢一种简单试件。教师通过多样化试样（如铜、铝、塑料……）的穿插引导，低年级本科生对科学研究产生浓厚兴趣，积极主动不断通过实验探索和尝试找到不同试件的最大承受能力；讨论在万能试验机上如何根据试件的不同来设定和调整压力值；发现同为塑性材料的不同试件的应力-应变曲线图的异同之处。在这个过程中，潜移默化培养学生不断攀登高峰的科学精神，勇于探索的科研精神和求真务实的科研素养。

2.建模设计激活学生实践能力

我们在课程中后期开展了建模设计，培养学生的实践和创新能力。（1）让学生通过建模，将身边的物品抽象简化为力学模型并进行简单的设计计算。学生在此过程中既是对理论知识的实践，变“吸收知识”到“运用知识”；也对为什么简化、如何简化、简化的合理性有了清晰的认知。（2）学生通过搭建简单的房屋结构，了解房屋结构和荷载如何传递。

实现学有所用，激活理性思维，提升运用工程力学综合知识解决实际问题的能力，促进学生全面发展。并为后续工程实际问题的设计计算和毕业设计的展开打下基础。

3.小组任务激活学生团队精神

充分利用小组任务，建立“分组探究、定期汇报研讨、开展学术辩论、教师点评拓展”的教学范式，引导学生开展小组合作探究式学习。合作学习是学习过程中的社交体验，学生可建立起彼此的信任感，在不同的观点中更容易形成辩证思维和同理心，有利于使其成长为心理健康、大度包容、视野宽阔的社会公民[10]。

通过同质分组，以点带面，以优促差，不同层次的学生在小组任务中团队协作，合作完成思考、讨论、查阅文献资料、制作答辩PPT、开展学术辩论的任务。有的学生还根据小组题目发挥展现了自己的特长，如《建筑中的力学与美学》课题小组的成员绘制了东方明珠、小蛮腰、学校师表亭的水彩图；《歌曲中的力学》课题小组的成员为大家演唱了歌曲，并用手风琴伴奏；《张拉整体结构》课题小组的成员用小木棍和绳子自制了张拉整体结构的小模型。小组任务不仅有利于知识的内化和吸收，也让同学们对力学的兴趣大增，还能体现每个小组成员的作用。每组学生在汇报后，其他同学提出问题，在回答过程中你来我往展开学术辩论，问题讨论更加深刻。最后教师提问并进行系统点评，总结升华。

在开展小组任务的整个过程中，小组荣誉感明显提升，小组任务从前期到中后期，学生无论是PPT 的制作、课题的表达，还是参与的积极性、主动性和问题的答辩都进步明显。在完成小组任务的整个过程中，学生不仅可以提升学习兴趣、自主学习的能力、研究创新能力、团队合作精神和沟通表达能力，还能够在亲身体验中激发兴趣，明理悟道，学以致用。由此可见，在教学中建立师生、生生学习共同体，有利于学生自主学习，团队协作，增强学生责任感，还可以达到师生同频共振的效果。

二、评价贯穿教学全过程，课程思政带来良好效果

混合式教学模式与课程思政隐性融合，课程思政评价也贯穿了教学评价全过程。不仅使学生学到了知识和学习方法，而且产生了学习情感的共鸣，促进了学生自主学习，形成良性循环，取得了良好的教学效果。

（一）课程思政评价贯穿教学全过程

专业课更需要课程思政，更需要活力，更需要思考，更需要让学生感受到专业知识的有趣和专业知识的社会价值。课程思政是一个系统工程，既应体现在教学目标，蕴含于教学内容，融于教学方法，也应植于评价方法之中。

我们在实施课程思政的过程中采取了不同的方式来检测不同的内容。在作业和考试中融入课程思政，如在弯曲强度的试题中融入了科研人员自主研发的新冠疫情期间出口韩国的展现“中国态度”与“中国速度”的高强度新材料建造的负压隔离病房等；也在平时的教学过程中设置了多主体的课程思政评价标准，让课程思政评价贯穿教学全过程。评价项目包括小组任务、课堂表现、科研素养等；评价方法包括态度的严谨认真，反思的内容，辩论的发言提问等等（如表2所示）。

表2 课程思政评价量表

（二）课程思政教学效果

本课程授课对象包括材料、冶金、土木、工程管理、工程造价、新能源等多个工科专业。每年开课两次，在混合式教学中融入课程思政，将结果反馈到下一轮课程思政的教学实践中，进行优化和修正，通过多轮教学实践，形成了课程思政反馈和优化的良好循环。

图1 学生在学习通讨论区匿名提交的完成小组任务对自己的改变

1.学生成绩提高

由于课程评价体系多元化，过程性评价贯穿于课前、课中和课后三个教学阶段，兼顾表现性评价和结果性评价，评价指标包含课堂表现、平台表现、实践创新、期末考试等多个评价维度，学生主动学习的动力增强。教学中关心学生的内心，用爱唤醒内在学习动力，鼓励学生树立学习信心；允许学生试错，让学生在尝试中建构知识；学生完成后及时给予反馈，帮助学生提高学习效率，有效引导学生积极自主学习。在难度有所提升的情况下，近三轮授课学生期末卷面成绩呈逐年提高的趋势，如图2所示。

图2 近三轮授课学生卷面成绩优秀率和不及格率

2.学生思想和行为转变

问卷调查显示绝大多数学生在学习这门课之前，仅仅是当作一门自己的必修课之一，没有产生特别的感情。完成课程学习之后，对力学有了更深的了解，并且“学到的不仅仅是知识，更有学习的方法，以及勇于探索的精神”。

通过教师观察，学生的到课率、课堂活跃度、完成作业情况、实践活动积极性和投入度都有很明显的提升。不仅是从被动学习到主动学习的转变，在小组活动中抒发自己的见解，甚至学生课间或课后会主动提出“希望老师能再多讲一些职业素养和专业知识融合的内容”“关注的社会热点问题如何解读”等对课程思政内容的建议。

三、结语

通过近五年的教学实践，课程思政实施有难度，有挑战。并不能追求统一模式，也无需确定同一指标，更不是新增几门课程。只有仔细分析学情，与学生共情，才能使思想教育走入学生的心里。课程思政不是在原有课程中简单加几个故事，必须注重多样化、追求个性化、遵循渐进。做好“为谁培养人”“如何培养人”“培养什么样的人”，课程思政就会成为将知识传递、能力培养和理想信念、价值观念、道德素质的教育结合起来点燃学生学习热情的助推器。