新工科《工程力學(xué)》課程思政教學(xué)改革研究

趙曉山，楊 磊，李艷聰，付善燦

（天津農(nóng)學(xué)院機(jī)械工程系，天津 300384）

工程力學(xué)課程是一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，是為我校工程技術(shù)學(xué)院、水利工程學(xué)院、動(dòng)物科學(xué)與工程學(xué)院、食品科學(xué)與工程學(xué)院、水產(chǎn)科學(xué)與工程學(xué)院、高職學(xué)院等各專業(yè)學(xué)生開設(shè)，在大學(xué)二年級(jí)第三或第四學(xué)期講授，32-60學(xué)時(shí)不等。課程涉及的專業(yè)面很廣，并且學(xué)生人數(shù)眾多，每年授課學(xué)生數(shù)大約500余名，是工科學(xué)生最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，也是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

當(dāng)前課程思政的時(shí)代背景下，團(tuán)隊(duì)老師針對多數(shù)學(xué)院工程力學(xué)課程調(diào)整為僅48學(xué)時(shí)這一現(xiàn)實(shí)問題,及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，對傳統(tǒng)的工程力學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行凝練，在教學(xué)中既講授力學(xué)知識(shí)，正確進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析和力學(xué)計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和能力，也非常重視學(xué)生的素養(yǎng)培養(yǎng)。與時(shí)俱進(jìn)，跟進(jìn)時(shí)代發(fā)展，重新構(gòu)建課程體系，聘請馬克思主義學(xué)院老師加入團(tuán)隊(duì)，集體備課，共同研討、深入挖掘蘊(yùn)含在力學(xué)課程中的思政元素，重新修訂工程力學(xué)教學(xué)大綱，撰寫教學(xué)方案及PPT課件，將思政巧妙地應(yīng)用于課堂，以達(dá)到潤物細(xì)無聲的課程育人教學(xué)目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生責(zé)任感、使命感，培養(yǎng)工程意識(shí)、安全意識(shí)，增強(qiáng)文化自信，遵守職業(yè)道德，培養(yǎng)科學(xué)及團(tuán)隊(duì)精神。

這幾年的教學(xué)實(shí)踐，筆者對目前我校非機(jī)械類專業(yè)工程力學(xué)進(jìn)行了改革嘗試，現(xiàn)總結(jié)出來與同行、專家共同探討：

1 重構(gòu)課程內(nèi)容體系，謀劃基于課程思政的建設(shè)方案

基于我校都市型農(nóng)業(yè)大學(xué)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的辦學(xué)理念，依據(jù)理工科本科學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)方案要求，團(tuán)隊(duì)教師梳理并撰寫了融入思政元素的“三位一體”的教學(xué)大綱、力學(xué)教案及PPT課件等。靈活采用教學(xué)方法，以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，采用項(xiàng)目化教學(xué)，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，以學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)為主線，從學(xué)科知識(shí)點(diǎn)出發(fā)深度挖掘蘊(yùn)含在力學(xué)課程中的思政元素，精心設(shè)計(jì)該課程思政教學(xué)案例，將人文精神、科學(xué)精神、創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)素養(yǎng)教育等核心內(nèi)容融入課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生愛國熱情和努力奮斗精神，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，增強(qiáng)責(zé)任心，弘揚(yáng)大國工匠精神。

2 靈活施教，課程育人潤物細(xì)無聲

工程力學(xué)概念、定理、公式較多，內(nèi)容較為枯燥，純粹的理論講解會(huì)引起學(xué)生的枯燥乏味，采用案例教學(xué)，選取身邊的實(shí)例，將深?yuàn)W枯燥的理論知識(shí)融入實(shí)例中展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生既容易接受又可直觀感受到知識(shí)的重要性和實(shí)用性，從而提高學(xué)習(xí)的趣味性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力。力學(xué)就在我們身邊，鼓勵(lì)學(xué)生多觀察生活，多實(shí)踐，培養(yǎng)觀察力。如在靜力學(xué)中講解力向一點(diǎn)簡化時(shí)，引入生活中單槳?jiǎng)澊睦?，為使船直線行駛，劃船者需要通過船槳施加給水一個(gè)反方向的力組成力偶防止船頭轉(zhuǎn)彎。還有就是乒乓球比賽中的削球手，發(fā)出的球既旋轉(zhuǎn)又飄對手很難接，其削球也是這個(gè)力學(xué)原理。講解材料力學(xué)性能時(shí)，用一支粉筆代表脆性材料，演示拉、扭都很容易斷開，但用手指施加壓力，一般人很難把它捏碎，進(jìn)而引出脆性材料的抗壓性強(qiáng)這個(gè)特點(diǎn)，同時(shí)讓同學(xué)們觀察扭斷的粉筆的斷口形狀為與軸線成45°的螺旋面，這就是典型的脆性材料扭轉(zhuǎn)破壞的斷面形狀,并引導(dǎo)學(xué)生分析其斷裂面方位。還有很多這樣的實(shí)例，引入課堂后教學(xué)效果非常好。

規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍是一名工程師必須具備的工程素養(yǎng)，工程力學(xué)的學(xué)習(xí)中，無論畫受力和內(nèi)力圖、求解計(jì)算、分析驗(yàn)證和結(jié)論都必須規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，團(tuán)隊(duì)教師都充分認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)，其并非一朝一夕的功夫，需從平時(shí)一點(diǎn)一滴做起。為此，我們精心設(shè)計(jì)編寫了學(xué)生學(xué)習(xí)筆記活頁，每次課前在智慧樹平臺(tái)隨預(yù)習(xí)視頻資源發(fā)布給學(xué)生，要求學(xué)生打印出來聽課備用，內(nèi)容涵蓋了本次教學(xué)難點(diǎn)、重點(diǎn)、學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)引圖、基本公式、例題原圖、解題指南、思考題和作業(yè)題等，甚至嵌入拓展資源和課程思政二維碼等，需記筆記的地方留有空擋便于學(xué)生記錄課堂筆記和隨記學(xué)習(xí)體會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的記錄筆記的習(xí)慣。

團(tuán)隊(duì)教師根據(jù)各專業(yè)學(xué)生的興趣，組建了力學(xué)興趣小組，結(jié)合工程實(shí)際需求完成創(chuàng)意設(shè)計(jì)，在實(shí)踐中培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3 思政元素在力學(xué)教學(xué)內(nèi)容中的嵌入

3.1 緒論課的教學(xué)，作為開學(xué)第一課，非常重要

在緒論中除介紹力學(xué)史還增加了我國老一代力學(xué)工作者的貢獻(xiàn)，特別是著名大家耳熟能詳?shù)腻X學(xué)森、錢偉長、郭永懷等等一大批老一代的力學(xué)工作者，為中國的科技和教育事業(yè)作出了卓越貢獻(xiàn)。增強(qiáng)學(xué)生的愛國熱情和學(xué)習(xí)動(dòng)力，培養(yǎng)家國情懷，激發(fā)時(shí)代責(zé)任感。

3.2 靜力學(xué)部分

在這里有一個(gè)概念“約束”，對于工程結(jié)構(gòu)，受到一定約束才是安全的。唯有各方都遵守規(guī)范去操作，秉承職業(yè)操守和底線，工程才能順利竣工。做人和做事也是如此，我們每個(gè)人都要自覺養(yǎng)成講規(guī)矩、守紀(jì)律的意識(shí)和習(xí)慣。在講解力矩和力偶時(shí)，引入案例：敢“撬起整個(gè)地球的”的阿基米德。激勵(lì)當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)多思多想，科學(xué)質(zhì)疑，大膽創(chuàng)新，敢于挑戰(zhàn)。

3.3 材料力學(xué)部分，這是我們這門課程的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

（1）本章緒論部分，我們主要講授構(gòu)件的承載能力，一個(gè)合理的構(gòu)件設(shè)計(jì)，不但應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性三方面要求以保證構(gòu)件安全可靠，還應(yīng)盡可能選用合適的材料并減少材料用量，以降低成本和減輕構(gòu)件自重。即構(gòu)件除了滿足安全性要求外，還應(yīng)力求實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的目的。安全與經(jīng)濟(jì)的矛盾，促進(jìn)了本學(xué)科的發(fā)展。這里我們引入一個(gè)工程案例：2007年8月13日，湖南湘西自治州鳳凰縣堤溪沱江大橋在建成拆架時(shí)全部垮塌，造成重大人員傷亡事故。經(jīng)調(diào)查得知事故原因?yàn)楣皹蛏喜繕?gòu)造施工工序不合理，主拱圈砌筑質(zhì)量差，砌體的強(qiáng)度降低，致使大橋主拱圈砌筑材料強(qiáng)度未滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。隨著拱上施工荷載的不斷增加，砌體強(qiáng)度達(dá)到破壞極限而坍塌，受連拱效應(yīng)影響，整個(gè)大橋迅速垮塌。工程材料的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)的安全使用息息相關(guān)，不滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)往往會(huì)造成災(zāi)難性的后果，因此啟發(fā)我們學(xué)生要加強(qiáng)職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，心系國計(jì)民生，以保障人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全為己任。

（2）講授材料軸向拉伸與壓縮時(shí)，多結(jié)合生活或工程中的實(shí)例講授，教學(xué)效果會(huì)更好，比如，包裝袋上的易撕口，玻璃店裁玻璃，公交車上的錘擊玻璃等等，都是應(yīng)用應(yīng)力集中的原理。講授材料的力學(xué)性能時(shí)，教學(xué)內(nèi)容中涉及塑性和脆性這兩種材料良好的力學(xué)性能，我們把材料良好的力學(xué)性能和人應(yīng)該具備的品質(zhì)相類比。如：低碳鋼的拉伸分為四個(gè)階段，為了讓學(xué)生更好地理解和掌握各階段的特點(diǎn)，將低碳鋼受力變形直至破壞過程與人類遇到挫折與困難的過程進(jìn)行對比，找到共同的特點(diǎn)，讓學(xué)生明白遇到困難不要畏縮，要勇于與困難作斗爭，才能最終取得成功。趙州橋歷經(jīng)漫長歲月打磨，結(jié)構(gòu)依然完好，其結(jié)構(gòu)非常符合現(xiàn)代力學(xué)原理，采用筒式結(jié)構(gòu)和各種斗拱，充分利用了石料的抗壓性能。啟發(fā)學(xué)生領(lǐng)略中國古代人民的智慧，增強(qiáng)學(xué)生的民族自尊心和自豪感。

（3）講授剪切與擠壓時(shí)，我們引入北京故宮的榫卯結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)探索精神。這部分還涉及連接件上的小螺釘、銷釘和鉚釘?shù)募羟泻蛿D壓，螺釘、銷釘雖小，但作用重大，告誡學(xué)生細(xì)節(jié)決定成敗?！肮Τ刹槐卦谖遥Τ杀囟ㄓ形摇?。我們都知道雷鋒，他“干一行，愛一行，鉆一行”的“螺絲釘精神”值得我們每個(gè)人學(xué)習(xí)。

（4）梁的彎曲部分，引入工程案例：長春某小區(qū)一棟七層樓一側(cè)陽臺(tái)坍塌，事故原因是施工單位疏忽釀成，陽臺(tái)可以簡化為一個(gè)懸臂梁，發(fā)生彎曲變形，受拉鋼筋應(yīng)當(dāng)放置于陽臺(tái)上部。因而，培養(yǎng)學(xué)生工作中應(yīng)當(dāng)要秉持嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)、規(guī)范施工的職業(yè)素養(yǎng)。

（5）壓桿穩(wěn)定性部分，介紹山西境內(nèi)一個(gè)修建在懸崖上的寺院——懸空寺，依靠單一的木材就能巧妙地在懸崖上建造房屋，在石壁上鑿孔并安裝帶有開口和楔塊端的木梁，古人早已用到了現(xiàn)代的“膨脹螺釘”。體現(xiàn)了我國古人的聰明才智，培養(yǎng)學(xué)生必須理論聯(lián)系實(shí)際、創(chuàng)新思維和不懼艱難的職業(yè)操守。

4 搭建線上教學(xué)平臺(tái)，融入課程思政，實(shí)現(xiàn)過程考核評價(jià)

互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)模式能使學(xué)生主動(dòng)求知，激發(fā)創(chuàng)新。我們利用學(xué)校開放的校園網(wǎng)，搭建了智慧樹線上教學(xué)平臺(tái)，我們把精心設(shè)計(jì)的課程微課、PPT、動(dòng)畫、視頻、二維碼拓展資源、自測題庫等上傳到平臺(tái)上，學(xué)生可以利用“碎片化”的時(shí)間學(xué)習(xí)鞏固，還可反復(fù)觀看錄屏回放，借助QQ群、微信群和老師同學(xué)討論交流，可有效提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。我們還把一些課程思政話題發(fā)布到平臺(tái)上，鼓勵(lì)學(xué)生積極交流討論。智慧樹學(xué)習(xí)平臺(tái)可以自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)時(shí)長、資源下載情況、作業(yè)考試完成情況、課程討論參與度等，能夠?qū)崿F(xiàn)客觀的過程考核評價(jià)。

5 融入思政的工程力學(xué)教學(xué)效果

在工程力學(xué)課程中融入思政，保證了課程的順利開展，更重要的是學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)興趣的提高，責(zé)任意識(shí)、安全意識(shí)的增強(qiáng)，工程素質(zhì)的提高。

以上是我們團(tuán)隊(duì)教師幾年來力學(xué)教學(xué)改革的幾點(diǎn)體會(huì)。融入思政的工程力學(xué)教學(xué)改革是一個(gè)循序漸進(jìn)系統(tǒng)工程，我們會(huì)持續(xù)跟進(jìn)改革措施，與時(shí)俱進(jìn)，注重學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)，為社會(huì)輸送更多高技能創(chuàng)新型人才。