哈尔滨工业大学力学中的数学方法课程思政教学研究

基金项目：哈尔滨工业大学研究生课程思政教学改革项目“力学中的数学方法”（XYSZ2022033）；哈尔滨工业大学研究生教育教学改革研究项目“硕博共选课程《力学中的数学方法》教学改革研究”（22MS001）；哈尔滨工业大学研究生精品课程培育项目“力学中的数学方法”（JPPY-2023057）；黑龙江省自然科学基金项目优秀青年基金“非均质复合材料热-力耦合问题的非线性跨尺度方法研究”（YQ2021A005）

第一作者简介：杨志强（1984-），男，汉族，黑龙江齐齐哈尔人，博士，副教授，博士研究生导师。研究方向为复合材料多尺度计算。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.22.010

摘 要：习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上发表的重要讲话明确指出，高校立身之本在于立德树人。因此，高校要坚持把立德树人作为中心环节，将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，努力开创我国高等教育事业发展新局面。力学中的数学方法课程涉及固体力学、流体力学等多个领域，具备基础性强、覆盖面广、课时较长等特点，有利于从知识结构、思想教育方面对学生进行教育。该文针对力学中的数学方法课程所蕴含的思政要素和德育功能进行挖掘、提炼，从教学内容、教学设计、教学方法等方面进行构思设计，旨在通过该课程推进人才全面培养，助力一流学科建设。

关键词：力学中的数学方法；课程思政；教学内容；教学设计；人才全面培养

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）22-0044-05

Abstract： President Xi Jinping clearly pointed out at the National Conference on Ideological and Political Work in Colleges and Universities that the foundation of colleges and universities is to establish morality and cultivate people. Therefore， the universities should adhere to the central link of establishing morality and cultivating people， run the ideological and political work through the whole process of education and teaching， realize the whole process and all-round education and strive to create a new situation for the development of China's higher education. The course Mathematical Methods in Mechanics involves solid mechanics， fluid mechanics and other fields. It has the characteristics of strong foundation， wide coverage， long class hours， etc.， and is conducive to educating students in terms of knowledge structure and ideological education. This paper explores and refines the ideological and political elements and moral education functions contained in the course Mathematical Methods in Mechanics， and designs the ideas from the aspects of teaching content， teaching design， syllabus， etc.， aiming to promote the comprehensive cultivation of talents through this course and help the construction of first-class disciplines.

Keywords： Mathematical Methods in Mechanics; curriculum ideology and politics; content of courses; teaching design; comprehensive training of talents

力学是一门历史非常悠久的学科，也是现代科学的开端。国内外力学家创造性地将数学方法应用到力学学科中，已经取得了丰硕的成果。进入21世纪，各种数学方法和理论，如变分原理、摄动法、辛几何和动力系统等，已经渗透到固体力学、流体力学、一般力学和工程力学等领域，极大地促进了力学学科的发展。目前，力学中的数学方法是高校重要的基础课程，因此本文选择该课程作为开展思政教育的载体。

党的二十大明确提出：教育是国之大计、党之大计。培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题。育人的根本在于立德。全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。立德树人，加强思政教育已经成为高校教育的重要组成部分，直接关系到高校的人才培养。

面对世界“新科技革命”竞争态势，我国高等工程教育界针对课程思政研究面临空前的机遇和挑战。郎振红[1]从理工类学科建设课程思政的意义着手，系统归纳了课程思政建设的逻辑架构并提出了具体的实施措施。王轶卿等[2]从两方面将课程思政融入教学改革当中，初步构建了新工科建设中的中国理论体系。邹君等[3]以理论力学为例将教学内容与课程历史、人文素材、民航案例等相结合，有效地将价值观引导融入课堂教学。郭林等[4]以博士课程材料力学行为为例通过引入历史文化等四个方面来深入挖掘课程思政元素，开阔博士生们的视野，培养家国情怀使他们能更好地成为实现中华民族伟大复兴的中坚力量。孟丽岩等[5]以结构抗震设计课程为例，对课程中的思政元素进行了深入研究，这也为落实课程思政实践提供了一些依据。各高校均在不同课程中开展思政教学，但针对力学中的数学方法课程的思政教学研究还很少。

综上，针对力学中的数学方法开展思政教学方法研究，是课程改革的发展方向，更是高校人才培养的迫切需求。

一 高校思政教育现状及存在问题

要想结合课程思政[6]建设好“双一流”大学力学中的数学方法这门课，需要先了解并分析我国一流高校在课程内容教授中的现状，以期提出适用于国内力学中的数学方法的改革措施。近年来，我国高校纷纷开展思政课程建设，发展速度快、成效显著，但通过分析、调研，发现部分高校仍存在一些问题。

（一） 任课教师对思政教育的重视程度有待提高

思政教育对学生的人生观、世界观和价值观都有着非常重要的积极引导作用，老师作为思政教育的主导者，必须充分重视思政教育的作用和意义，才能从主观上认真设计课程内容、有计划地开展教学。而目前，很多高校教师虽然开展了思政教育，但对思政教育缺乏重视，教学环节缺少思政教育的精心设计，讲解生硬无趣、教学手段单一、内容枯燥乏味，对学生缺少吸引力，教学效果自然不会理想。因此，思政教育顺利开展的第一步，就需要任课教师对思政教育高度重视，课程设计可以多样化，运用新闻、视频等方式，丰富教学手段，结合时事分析，鼓励学生发言、讨论，从而引导学生自发进行价值塑造，强化思政教育效果。

（二） 政治性与学理性缺乏统一

政治引导是思政课的基本功能。而政治引导不是政治宣传，部分高校的思政教育以政治宣传为主，没有用透彻的学理分析、回应学生的问题，强行灌输理论，缺少思维引导，不能以有力的思想理论说服学生，使得思政教育略显空洞、流于形式，无法引导、激发学生从根本上提升认识。高校思政教育应该以分析代替宣传，由浅入深、层层递进，通过案例阐释理论，将思政教育的政治性与学理性相统一，引起学生共鸣，激发学生的主观能动性，鼓励学生思考。

（三） 需要将课程的价值性和知识性融合

思想政治教育贯穿于整个教学中，价值观依托于知识点。既不能空洞说教，忽视知识讲解，也不能一味强调知识，不注重引导学生。目前，高校思政教育与课堂知识之间缺乏自然联系，不能充分融合，出现课堂知识内容与思政教育脱节的情况。知识是载体，价值是目的，因此需要教师在课程知识点讲解清晰明确的基础上，恰当引入思政教育，将价值观融入知识传授之中，做到“润物细无声”。

针对以上问题，结合力学中的数学方法课程本身分析：课程传统内容基本上由理论推导和抽象的数学分析构成[7-8]，该部分内容难度系数较高，概念太过抽象，非常不易掌握，纯粹的黑板板书讲解无法促进学生对该部分内容的掌握和灵活运用，对教师的知识讲解能力要求较高。同时，由于更多的数学方法在力学研究过程中得到发展，许多新的理论与技术需要扩充到课程内容中来。因此，亟需对本课程的知识进行优化，分析并合理加入思政内容，紧跟时代步伐改革教学内容，应用以现代计算工具为平台包括交互式图形界面等新型的教学工具作为新式的教学手段，旨在打造完整的知识结构体系和全面的思想教育架构。另外，目前的试卷考核方式并不能真实地反映出学生对该课程的掌握程度，应进一步改善，鼓励学生将该课程运用于解决实际问题。

二 研究内容

力学中的数学方法是利用数学的理论知识分析和计算力学在实际工程中的应用。其是对复杂、大型工程结构进行严密和精确的强度、刚度和稳定性分析必备的基础理论。可以从专业课知识点和社会热点中发掘思政元素。

（一） 进行爱国主义教育，传承哈工大精神

结合多尺度方法在热力耦合问题应用，讲述我国近几十年在航空航天探月工程中的探索历程、取得的优异成绩，增强学生的民族自豪感和自信心；进一步介绍哈尔滨工业大学（以下简称“哈工大”）在我国航天领域的卓越贡献，培养学生爱国、爱校，增强作为哈工大一员的自豪感。高阶多尺度方法能够给出更高的求解精度，由此引导学生在科研、学习和工作中，要做到精益求精，无论做人做事都要高标准严要求，规格严格，功夫到家，传承哈工大精神。

在举例讲解有限差分、无网格、有限体积边界元等数值方法时，需要提到相应的软件。由此展开，讲述我国工业软件的现状和困境，并分析现在的国际形势——以美国为首的西方对我国进行制裁，哈尔滨工业大学称MATLAB软件也被列入制裁名单，以此切入进行剖析，让学生更深刻地认识到学习的紧迫性和科技强国的重要性等，增强学生为国家振兴贡献力量的责任感和使命感。

（二） 发挥榜样力量，树立远大理想

中华人民共和国成立初期，我国数值求解弹性力学领域的开拓者冯康院士在艰苦条件下建立了有限元方法，教学过程中将通过讲述老一辈科学家筚路蓝缕、艰苦奋斗的科研历程，教育学生要坚定科研信念，珍惜现在的美好生活和国家提供的优越的科研环境，努力学习、克难攻坚。

介绍刘永坦院士、孙家栋院士等为国家科研事业作出杰出贡献的优秀校友，充分发挥榜样的作用，以此激励学生奋发图强，为学生树立成为国之栋梁的远大理想。

（三） 强调科学严谨性，培养学生科研素养

在讲授多尺度方法时，以美国哥伦比亚航天飞机坠毁、苏联联盟号飞船太空遇难等案例为例，强调科学研究必须精确严谨。通过讲解多种原理耦合求解问题等发散性问题，引导学生运用创新思维考虑问题，鼓励学生在学习科研中要有追求真理和大胆质疑的精神，要做到勤于思考、勇于创新、敢于质疑。

（四） 构建正确世界观，关注学生思想

例如绪论中，课程通过介绍数学家贝努里家族、欧拉等在变分法建立中所起的作用，阐释良性竞争能够推进个人进步，但科学研究更需要的是相互协作和团队精神，以此引导学生正确对待竞争与协作。

在介绍均匀化方法时，通过诺贝尔奖获得者在复杂化学体系的多尺度模型所作的贡献，说明创新就在我们身边，结合哈工大近两年在Science和Nature上发表的文章成果，告诉学生科研的道路注定不会是平坦的，可能会遇到困难，可能会感到孤独，但是只要秉持信念、保持乐观、积极进取，就一定能克服困难，取得更大的胜利。

（五） 讲述名人经历，激励学生直面困难

在讲解欧拉-拉格朗日定理过程中，为学生讲述欧拉的坎坷人生经历，欧拉经历了双目失明、学术成果被烧毁等一系列重创后仍然能够坚持科学研究，最终成为人类历史上最伟大的数学家之一。通过欧拉的人生经历，激励学生勇于面对困难，解决难题，以坚韧不拔的科研态度、乐观的人生态度应对生活工作中的问题，帮助培养学生面对困境、走出困境的逆商。

（六） 学习习近平总书记贺信精神，助力中华民族伟大复兴

教学中，阐释数学在力学的基础性作用，强调夯实基础对学习研究的重要性。由此引入哈工大“厚基础、强实践、严过程、求创新”的人才培养特色及《习近平致哈尔滨工业大学建校100周年的贺信》，组织学生学习讨论并发言，讲述心得体会，鼓励学生打牢基础、奋发作为，为实现第二个百年奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦贡献自己的力。

（七） 领会党的二十大精神，培养创新型科技人才

党的二十大提出：教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。培养创新型科技人才是国家发展、科教兴国、人才强国的重要组成部分。因此，课堂教学环节，将针对党的二十大报告中提出的教育、科技相关内容，进行拓展讲解，阐释创新型人才需要的能力和品质，让学生对标看齐，引导学生自己进行职业规划和能力训练。同时，教学中加强对学生创新能力的培养，提高学生动手能力、思考能力、创新思维。

本课程的主要思政元素包括：爱国主义教育，增强“四个意识”、坚定“四个自信”、做到“两个维护”，传承哈工大规格等。目标是培养学生政治自信、文化自信，增强学生对国家、对民族的自豪感；坚守哈工大“规格严格、功夫到家”的校训精神，发扬艰苦奋斗、脚踏实地、一丝不苟的工作作风；鼓励学生勤于思考、勇于创新，坚持对真理的探索与追求，培养理论联系实际的科学素养，秉持“实践是检验真理的唯一标准”的科学精神；阐释创新型人才，引导学生对标，培养创新思维。

三 教学方法、手段和载体

（一） 个性化案例教学

案例教学法主要分为明确教学目标、选编经典案例、设置问题情境、开展案例讨论和总结案例结论五个环节。运用案例教学法设计思政教学，首先需要明确教学对象，即充分了解学生的心理特点、年龄特点和思想困惑，针对性地筛选案例。随后，调研优秀课程思政教学案例，结合自身的教学经验和学生关注的热点问题，选定案例。在课堂环节，设置问题情景，组织学生进行讨论、发言，引导学生思考，让学生充分表达自己的想法。最后，形成案例结论，引导教育学生，增强学生的共鸣，激发学生思考。有效的个性化案例教学能够激发学生思考，提升学生表达能力，更能够切实提升思政教学质量，达到思政教育的目的。

（二） 激发学生潜能

巴班斯基将教学方法分为三大类：组织学习认识活动的方法、激发学习认识活动的方法、检查学习认识活动的方法。激发学习认识作为教学中的重要环节，直接关系到教学效果。因此，课程教学中要注重对学生学习潜能的激发，据此着重开展教学。在知识讲授层面，准确清晰详细讲授后，可以采用提问法、留问法等教学方法，引导学生自主思考、延伸，激发学生学习潜能，加深对知识的理解并能够应用；在思政教育层面，将新的思政课程理念和元素融入其中，贯穿于课程目标、课程内容等方面，讲解的同时，以学生思想困境为切入点，开展引导和教育。例如硕士研究生即将面临就业，课堂教学中可以融入就业、工作能力培养等内容；博士研究生科研压力较大，可能面临科研困境，教学中可对此进行方法指导，关注学生心理健康。通过以上方法，帮助学生明确方向，激发学生的前进动力和潜力。

（三） 传统教学手段与新媒体相结合

传统的教学手段以板书、讲授教学为主，具备详尽、直观的优点，学生能够清晰看到推演的全过程和重点，同时也给学生思考、反应留下充裕的时间，针对公式推导、理论讲解具有很好的教学效果，但同时也存在单一枯燥、缺少趣味性的不足。新媒体教学手段灵活、生动，通过电子课件、互联网等能够引起学生兴趣，活跃课堂，增加教学的趣味性。因此，课程讲授可以将传统教学和新媒体相结合，充分融合二者优点，在详尽讲授知识的同时，能够让学生更直观地接受思政教育，通过视频、图片、网页等看新闻、讲时事，增加课堂趣味性，调动学生参与积极性，提升思政教学效果。

（四） 以热点及榜样为载体

榜样的力量是无穷的，大师的个人成长经历、科研道路上克难攻坚的经典事例、杰出校友的优秀事迹，都可以成为学生学习、成长道路上的指引和榜样。因此在教学中，除了层层剖析讲解思政理论，从理论上提升学生认识，还需要一个个生动的榜样事迹，帮助学生理解和思考。本课程思政教育教学主要以“坚持理论性和实践性相统一、坚持价值性和知识性相统一、坚持主导性和主体性相统一、坚持灌输性和启发性相统一”为原则，在教学过程中加入科学家的成长经历、我国航空航天事业发展历程、哈工大在航天领域的卓越贡献和成绩、知名校友为国家科技强国贡献力量的优秀事迹，这些都能加深学生印象，引发学生共鸣，增强学生的自信心、自豪感和责任感，树立正确三观。同时，分析我国科研、软件相关领域的危机困境，增加学生科技报国的使命感和责任心，以榜样为指引、以热点为切入点，让思政教育生动有效，实现立德树人、润物无声。

四 授课与考核方式及方法

博士生考核以学生课堂讨论和提交报告的形式进行考核，提交报告主要结合自己的科研方向和课上内容，探讨并分析一些开放性未解决的课题。硕士研究生主要以平时成绩和期末成绩组成（平时成绩30%，期末成绩70%）的形式进行考核，平时成绩包括课堂发言和算例讨论，期末考试中增加开放性问题的考核比重，将学生分析问题和解决问题的能力、思维能力与创造能力融入考核范畴。其中，思政教学考核将计入平时成绩30%中，通过课堂讨论、课后作业等方式进行考核。课堂讨论由教师提出问题并组织讨论，课后作业主要包括思政相关思考题或学习心得体会，根据学生课堂参与思政教学讨论、发言情况及课后作业完成情况进行打分。

哈尔滨工业大学研究生课程力学中的数学方法已经开展了两年（2021—2023年）的思政教育实践，共培养学生115人，其中硕士研究生90人，博士研究生25人。课程结束后，对学生进行问卷调查，了解课程思政内容是否丰富、思政内容对学生的影响有哪些，结果如图1所示。

调查问卷显示，92%的学生认为思政内容丰富/较多，能够起到很好的教育作用，能够对学生的能力培养和树立正确的人生观、价值观和世界观起到积极的作用。通过思政教学引导，88%的学生认为通过思政教学使自己注重了科学的严谨性，培养了科研素养；76%的学生认为通过思政教学构建了正确的人生观、价值观和世界观；68%的学生认为接受到了爱国主义教育，立志传承哈工大精神；64%的学生学习了科学家的优秀事迹，树立了远大的理想。由此可见，力学中的数学方法课程思政教学成果是显著的。除此之外，研究生课程首次实行学生评教，评级为优（97.62）。

五 结论

本文通过分析力学中的数学方法课程改革趋势及思政教育发展方向，明确了研究的重要性和必要性。针对力学中的数学方法课程进行思政教学研究、改革和实践，充分挖掘课程中的思政教学内容，精心设计切入点和案例事迹，综合运用多种教学方法和手段，以适应培养创新型人才的需要，为实现育人的核心教学理念，运用“以学生为中心”的教学模式，开展积极的探索和实践。旨在为高校思政教育研究提供更多途径和方法，助力学生培养，立德树人、润物无声。

参考文献：

[1] 郎振红.高校理工类学科课程思政建设的实践研究[J].大学教育，2020（11）：23-26.

[2] 王轶卿，张翔.“新工科”建设中实施课程思政的理论与实践[J].河北师范大学学报（教育科学版），2020，22（6）：59-62.

[3] 邹君，牟浩蕾，魏刚.理论力学课程的思政教育探索与实践——以民航专业为例[J].科教文汇，2022（12）：107-109.

[4] 郭林，顾及，宋旼.博士生课程“材料力学行为”课程思政的方法探索[J].大学，2022（18）：69-72.

[5] 孟丽岩，王涛，张春玉.“结构抗震设计”课程思政教学改革探索[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2022（6）：84-86.

[6] 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[EB/OL]．（2016-12-9）．http：//dangjian.people.com.cn/n1/2016/1209/c117092-28936962.html．

[7] 王元明.数学物理方程与特殊函数[M].3版.北京：高等教育出版社，2005.

[8] BURDEN R L， FAIRES J D. Numerical Analysis [M].7版（影印版）.北京：高等教育出版社，2008.