新工科背景下的“工程力學(xué)”一流本科課程建設(shè)

蘇曉星 稅國雙

［摘 要］ 在為國家培養(yǎng)面向未來高科技創(chuàng)新的專業(yè)人才與領(lǐng)軍人才的戰(zhàn)略性需求的推動下，全國范圍內(nèi)各級各類高校都在開展新工科建設(shè)，工程力學(xué)作為傳統(tǒng)學(xué)科及工科專業(yè)的基礎(chǔ)，也應(yīng)積極進(jìn)行教學(xué)改革創(chuàng)新探索，以更好地服務(wù)高等教育變革。以新工科建設(shè)為背景，介紹北京交通大學(xué)“工程力學(xué)”本科專業(yè)課程的基本情況，詳細(xì)介紹了“工程力學(xué)”課程在課程體系、教師隊伍、教學(xué)方法與教學(xué)手段以及課程思政建設(shè)方面的具體經(jīng)驗和思路，以期為一流本科課程建設(shè)提供參考。

［關(guān)鍵詞］ 新工科；工程力學(xué)；課程建設(shè)；課程思政

［基金項目］ 2022年度北京交通大學(xué)教改項目“‘工程力學(xué)一流本科課程建設(shè)”

［作者簡介］ 蘇曉星（1978—），男，安徽安慶人，博士，北京交通大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院力學(xué)系副教授，主要從事彈性波動力學(xué)研究；稅國雙（1971—），男，四川射洪人，博士，北京交通大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院力學(xué)系教授，主要從事超聲檢測及波動力學(xué)研究。

［中圖分類號］ G642.3 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）26-0001-05［收稿日期］ 2023-01-17

引言

進(jìn)入新時代，全世界正在經(jīng)歷以全面智能化和信息化為特征，以基因工程、量子信息、新材料、新能源、移動互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)為代表的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，促進(jìn)幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域全方位的變革和創(chuàng)新，在短時間內(nèi)極大地改變了人們的生產(chǎn)和生活方式。另外，在科技突飛猛進(jìn)發(fā)展的同時，人們還需面對資源與能源危機(jī)、環(huán)境污染、全球變暖、公共衛(wèi)生危機(jī)等，亟須產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化升級。教育是科技的基礎(chǔ)，科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與升級必然影響教育方式、內(nèi)容及理念的變革，特別是與技術(shù)人才培養(yǎng)聯(lián)系最為緊密的工科教育。近幾年來，教育部積極推進(jìn)作為“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”升級版的新工科建設(shè)，主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，為創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家重大戰(zhàn)略提供服務(wù)支撐。從“復(fù)旦共識”到“天大行動”，再到“北京指南”，新工科建設(shè)的內(nèi)涵和外延逐漸清晰，全國范圍內(nèi)的各類高校都在結(jié)合自身特點和優(yōu)勢如火如荼地開展新工科建設(shè)，打造新形勢下領(lǐng)先世界工程教育的中國模式，為全世界工程教育進(jìn)步貢獻(xiàn)中國經(jīng)驗，為新時代的科教興國和高等教育強(qiáng)國建設(shè)貢獻(xiàn)力量［1-2］。

發(fā)展新工科專業(yè)和改造升級傳統(tǒng)專業(yè)是新工科建設(shè)的兩個主要方面。新工科專業(yè)一般指與新興產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的專業(yè)，比如區(qū)塊鏈、云計算、大數(shù)據(jù)等以工業(yè)智能和互聯(lián)網(wǎng)為核心的專業(yè)，新能源科學(xué)與工程等以解決資源與環(huán)境問題為目標(biāo)的專業(yè)，智能材料與結(jié)構(gòu)等以發(fā)展新材料為目標(biāo)的專業(yè)。學(xué)科交叉融合和產(chǎn)學(xué)研一體化培養(yǎng)模式是新工科專業(yè)的兩個主要特征，為探索孵化和發(fā)展新興專業(yè)的新模式。2020年5月，第一批未來技術(shù)學(xué)院被教育部批準(zhǔn)在12所領(lǐng)軍高校予以建設(shè)。除了積極培育新工科專業(yè)外，改造升級傳統(tǒng)工科專業(yè)同樣重要，各行各業(yè)皆已被新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命全面滲透，傳統(tǒng)學(xué)科為適應(yīng)新發(fā)展也需要做出調(diào)整。作為一門傳統(tǒng)學(xué)科，力學(xué)的歷史久遠(yuǎn)，是自然科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)支撐。楊衛(wèi)院士指出：“力學(xué)源于工程且高于工程，旨在發(fā)掘蘊含在工程中的基本規(guī)律和定量設(shè)計準(zhǔn)則，為航空、航天、船舶、機(jī)械、材料、土木、水利、能源、化工、電子、信息、生物醫(yī)學(xué)工程等發(fā)展提供解決關(guān)鍵技術(shù)問題的理論和方法?！保?］在國家現(xiàn)代工程和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，力學(xué)大有用武之地，力學(xué)也因新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展而不斷出現(xiàn)新生長點，比如力學(xué)與醫(yī)學(xué)、太陽能電池、人工智能等領(lǐng)域的交叉，因此人們不斷地從外延與內(nèi)涵上對傳統(tǒng)力學(xué)進(jìn)行升級和改造。另外，由于創(chuàng)新型多元化的人才培養(yǎng)目標(biāo)、工程教育新理念及教學(xué)技術(shù)信息化的普及，促使我們必須進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)教學(xué)改革。對此，本文在課程內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法、實驗實習(xí)、課程思政等諸多環(huán)節(jié)進(jìn)行改革創(chuàng)新，從而更好地為新工科建設(shè)服務(wù)，對“工程力學(xué)”這門作為眾多工科專業(yè)的必修基礎(chǔ)課來說，是當(dāng)下的緊迫任務(wù)［4］。

一、“工程力學(xué)”課程基本情況

“工程力學(xué)”系列課程是北京交通大學(xué)力學(xué)系為交通運輸工程、機(jī)械工程、土木工程以及環(huán)境工程等工科本科專業(yè)開設(shè)的必修基礎(chǔ)課。盡管不同專業(yè)在該課程的教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點和學(xué)時安排上有所不同，但教學(xué)目的基本相同，都是使學(xué)生掌握靜力學(xué)的基本概念、理論及物體受力分析和求解物體平衡問題的一般方法；掌握運動學(xué)、動力學(xué)的基本概念和理論及對質(zhì)點和剛體進(jìn)行運動分析的一般方法；掌握材料力學(xué)的基本概念和理論及構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析與計算的一般方法。另外，還結(jié)合了主要針對材料力學(xué)基本變形部分的實驗教學(xué)，使學(xué)生加深對材料力學(xué)理論知識的理解。學(xué)生通過對該課程的理論學(xué)習(xí)與實驗訓(xùn)練，奠定了較為扎實的力學(xué)知識基礎(chǔ)，有利于較為全面地培養(yǎng)學(xué)生的計算分析能力、綜合運用力學(xué)知識解決實際工程問題的能力及動手實驗?zāi)芰?。目前，北京交通大學(xué)力學(xué)系教學(xué)團(tuán)隊在“工程力學(xué)”系列課程建設(shè)中取得了較為豐碩的成果，“工程力學(xué)”課程被評為國家級精品資源共享課程，出版了北京市精品教材《工程力學(xué)》［5］及北京市高等教育精品立項教材《靜力學(xué)》［6］《運動學(xué)與動力學(xué)》［7］和《材料力學(xué)》［8］，“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”在線課程在愛課程平臺上線并推薦參評第二批國家級精品在線開放課程。

二、“工程力學(xué)”課程建設(shè)內(nèi)容

（一）課程體系建設(shè)

工科專業(yè)分門別類、數(shù)目眾多，為對課程體系進(jìn)行優(yōu)化，從而實現(xiàn)高水平課程平臺的構(gòu)建，我們以各授課專業(yè)的人才培養(yǎng)體系為依據(jù)，追蹤其在工程教育認(rèn)證和參與新工科建設(shè)進(jìn)行改造升級的更新情況，對教學(xué)內(nèi)容不斷進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，從而實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、實用性、前沿性等方面的統(tǒng)一。除了教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排有所不同，我們依據(jù)授課專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)及后續(xù)課程需求，對不同授課專業(yè)的課程側(cè)重點進(jìn)行了不同的設(shè)置。我們開設(shè)的“工程力學(xué)”系列課程具體細(xì)分為A、B、C、D四類，分別對應(yīng)土木工程、機(jī)電工程、環(huán)境工程及交通運輸工程等專業(yè)。其中，A類“工程力學(xué)”課程在靜力學(xué)部分投入較多學(xué)時，對材料力學(xué)中的偏心壓縮、截面核心等內(nèi)容有所強(qiáng)調(diào)；B類“工程力學(xué)”課程在運動學(xué)和動力學(xué)部分有所加強(qiáng)，強(qiáng)調(diào)材料力學(xué)中的彎扭組合等內(nèi)容；C類“工程力學(xué)”課程則將重點放在靜力平衡分析和材料力學(xué)基本變形及組合變形上；D類“工程力學(xué)”課程旨在使學(xué)生學(xué)習(xí)基本的工程力學(xué)知識，從而具備一定的工程素質(zhì)，側(cè)重靜力學(xué)及材料力學(xué)基本變形中的基本內(nèi)容。

為使拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式在北京交通大學(xué)落地生根，2020年7月，我校以實體學(xué)院的形式成立了智慧交通未來技術(shù)學(xué)院（即詹天佑學(xué)院）。為全面達(dá)到新興專業(yè)對人才的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的要求，詹天佑學(xué)院力爭在實施基本新工科人才綜合素質(zhì)培養(yǎng)模式（即強(qiáng)化目標(biāo)導(dǎo)向、“五育”并舉貫穿、統(tǒng)籌資源配置、平臺項目導(dǎo)入）的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)教學(xué)培養(yǎng)的實驗及實踐性環(huán)節(jié)。“工程力學(xué)”作為該學(xué)院的基礎(chǔ)必修課程，更要注重在教學(xué)內(nèi)容的深度、廣度和前沿性上進(jìn)行必要調(diào)整。在基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置方面，在學(xué)生已扎實掌握力學(xué)的基本概念和原理的基礎(chǔ)上，著力培養(yǎng)學(xué)生在工程實際中運用數(shù)學(xué)方法及建模工具實現(xiàn)對力學(xué)問題的定性和定量描述的能力。為加強(qiáng)對未來技術(shù)人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在教學(xué)中應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生挖掘具體的工程問題中蘊含的科學(xué)原理，培養(yǎng)其透過問題看本質(zhì)、化繁為簡的能力及抽象思維，具備在未來各種工程應(yīng)用場景中熟練建立數(shù)學(xué)物理模型的能力，在分析問題和解決問題的過程中實現(xiàn)突破創(chuàng)新。另外，基于對未來人才實驗實踐能力的培養(yǎng)要求，我們會在現(xiàn)有教學(xué)活動中介紹許多有關(guān)工程實際問題的力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計案例，引導(dǎo)學(xué)生對一些有記錄的工程災(zāi)難事故進(jìn)行力學(xué)破壞機(jī)理分析，增設(shè)一些開放式的實驗教學(xué)項目，進(jìn)一步拓寬學(xué)生的專業(yè)視野，提升學(xué)生對“基礎(chǔ)力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)熱情和積極性。

（二）教師隊伍建設(shè)

一流的課程教學(xué)是一流本科教育的核心所在，而一流的教學(xué)團(tuán)隊又是一流課程教學(xué)的必要支撐。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)的新時代，任何一門課程的教學(xué)都面臨諸多問題和挑戰(zhàn)，團(tuán)隊建設(shè)的理念和機(jī)制對課程教學(xué)至關(guān)重要，加強(qiáng)隊伍建設(shè)是保證一流課程質(zhì)量的不可或缺的條件，一流的教學(xué)團(tuán)隊必須具備面向未來、與國際接軌的一流的教學(xué)創(chuàng)新和研究能力。新工科建設(shè)對未來創(chuàng)新型人才培養(yǎng)所提出的基本要求，是我們加強(qiáng)隊伍建設(shè)的依據(jù)。北京交通大學(xué)力學(xué)系教師的第一學(xué)歷背景較為多樣化，除力學(xué)專業(yè)以外，還有土木、材料、機(jī)械、航空航天、物理等多種專業(yè)，因此，在教學(xué)團(tuán)隊中如何搭配第一學(xué)歷專業(yè)不同的教師，是我們在進(jìn)行隊伍建設(shè)時應(yīng)予以考慮的重要問題，以實現(xiàn)在教學(xué)中拓展學(xué)生的知識面，優(yōu)化學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)。課程團(tuán)隊的教師基本具有至少為期一年的國外訪學(xué)經(jīng)歷或留學(xué)經(jīng)歷，這無疑有助于拓寬學(xué)生的國際視野；注重在教師隊伍中形成老中青教師結(jié)合的傳幫帶機(jī)制，既能彰顯青年教師思維活躍的特點，又能傳承老教師的豐富經(jīng)驗，同時發(fā)揮中年教師的中堅支撐作用和帶頭作用；注重加強(qiáng)教師對復(fù)雜工程實際問題進(jìn)行力學(xué)簡化分析和處理的能力，使其在課堂教學(xué)中盡量將復(fù)雜問題簡單化、抽象問題形象化，理論基礎(chǔ)知識與實驗實踐活動相互協(xié)調(diào)和配合，能夠改善課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；注重教師加強(qiáng)自身有機(jī)整合和綜合利用數(shù)學(xué)分析、力學(xué)原理、力學(xué)簡化模型及實驗設(shè)計的能力，使其在深刻領(lǐng)悟課堂教學(xué)中力學(xué)基本原理的基礎(chǔ)上，能夠清楚地向?qū)W生呈現(xiàn)所講授知識點之間的復(fù)雜的內(nèi)在聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生自己逐漸將其組合成可解決各種復(fù)雜的工程力學(xué)問題的一整套獨特有效的分析和處理方法。堅持因材施教的原則和教學(xué)相長的目的，教師和學(xué)生在教學(xué)互動中都應(yīng)努力扮演好各自的角色，促進(jìn)各自的成長和進(jìn)步。關(guān)于教師素質(zhì)的加強(qiáng)，高校教師處理好教學(xué)與科研的關(guān)系是非常關(guān)鍵的。高質(zhì)量的教學(xué)可有效推進(jìn)教師的科研工作，科研成果又能很好地用于教學(xué)指導(dǎo)，增強(qiáng)教師的教學(xué)前瞻性，在研究型大學(xué)中兩者相輔相成，缺一不可。教師將相關(guān)的科研成果和工程實踐經(jīng)驗融入理論教學(xué)，有助于拓展教師對基本理論知識點的講解深度，使教師講授的內(nèi)容不拘泥于書本知識，課堂的新穎性、前沿性、實踐性、趣味性得到大幅提升，可通過一些工程案例模擬或虛擬仿真實驗輔助教學(xué)，以取得更好的教學(xué)效果。按照學(xué)校加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科和新興交叉學(xué)科建設(shè)的發(fā)展戰(zhàn)略，我校力學(xué)系與物理系等單位于2022年初合并為北京交通大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院，這為面向國際科學(xué)前沿和國家重大戰(zhàn)略需求、堅持基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究相結(jié)合、促進(jìn)學(xué)科交叉融合、加強(qiáng)教師隊伍建設(shè)等打下了堅實的基礎(chǔ)。

（三）教學(xué)方法與教學(xué)手段建設(shè)

學(xué)生工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高離不開教學(xué)方法和教學(xué)手段的持續(xù)改進(jìn)。在新工科視野下，必須將新一輪產(chǎn)業(yè)和科技革命所需要的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型工程人才作為人才培養(yǎng)的宗旨和目標(biāo)，使傳統(tǒng)、陳舊的“灌輸式”教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榍靶l(wèi)、新穎的啟發(fā)式及任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)。同時，在教學(xué)模式上，由傳統(tǒng)的以教師為中心過渡到以學(xué)生為中心，實現(xiàn)三個方面（理論與實踐、課堂與工程及課內(nèi)與課外）的緊密結(jié)合，從而使學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力得到實質(zhì)性和全面性的提高。在啟發(fā)式教學(xué)中，通過讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，而在任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)中，學(xué)生不僅能學(xué)習(xí)到專業(yè)知識，還能在完成具體任務(wù)的過程中提高實操能力，將理論知識內(nèi)化于與之緊密聯(lián)系的操作實踐中。通過強(qiáng)化師生互動，引導(dǎo)學(xué)生更加細(xì)致地考慮問題，提升教學(xué)效果。此外，教師不僅要“授之以魚”，更要“授之以漁”，即這門課不僅要傳授知識及解決具體工程問題的方法，還要注重兼顧和平衡對學(xué)生知識、能力及素質(zhì)結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)，在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維、研究型思維和批判思維。

對于“工程力學(xué)”課程，一般比較注重兩種教學(xué)方法的運用：一是善于進(jìn)行復(fù)雜模型的簡化，即化繁為簡。在工程力學(xué)中，我們一般根據(jù)構(gòu)件的受力特征，將其抽象為桿、軸、梁三種模型，從而實現(xiàn)基于簡化的模型對復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。例如，在對構(gòu)件進(jìn)行約束力分析時，一般將實際中較為復(fù)雜的約束結(jié)構(gòu)簡化為固定鉸支座、滾動支座、固定端約束、球鉸鏈支座等，而在對各種類型的構(gòu)件（如框架結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、懸臂梁、簡支梁等）進(jìn)行主動力分析時，實際中復(fù)雜的外載荷在受力構(gòu)件模型化后可被簡化為集中力、分布力、彎矩、扭矩等各種類型，這種簡化處理方式使實際工程問題變得較為容易處理。二是融會貫通。物體的狀態(tài)變化和運動信息在工程力學(xué)的知識體系中皆由數(shù)學(xué)物理方程嚴(yán)格控制。例如，靜力學(xué)的剛體平衡方程、運動學(xué)的運動方程與動力學(xué)方程、材料力學(xué)中描述梁彎曲的撓曲線方程等。工程需要培養(yǎng)學(xué)生直觀的想象力，而數(shù)學(xué)推導(dǎo)需要的是抽象思維。對力學(xué)問題的分析處理通常分為三個步驟：首先要求學(xué)生將數(shù)學(xué)模型從工程問題中抽象出來，進(jìn)而建立控制方程并采用合適的數(shù)學(xué)或數(shù)值方法求解，最后對求解獲得的結(jié)果進(jìn)行討論和分析，以指導(dǎo)進(jìn)一步的實驗設(shè)計或與已有實驗結(jié)果進(jìn)行比較?！肮こ塘W(xué)”課程教學(xué)中的關(guān)鍵是有機(jī)整合和簡化力學(xué)模型、數(shù)學(xué)推導(dǎo)、力學(xué)分析、實驗研究等分散的知識點，從而形成解決各類實際工程問題的系統(tǒng)方法。教師在講課過程中要注重對知識點進(jìn)行重組歸納，對于工程領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，應(yīng)融入微積分、線性代數(shù)、解析幾何、數(shù)理方程、數(shù)理統(tǒng)計等知識點。

在教學(xué)方法及教學(xué)手段方面，注重對學(xué)生普遍反映的工程力學(xué)難度較大的問題提出應(yīng)對策略。筆者經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，總結(jié)可能導(dǎo)致該課程教學(xué)效果不佳的原因：（1）學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的倦怠感。由于先修課程是“大學(xué)物理”，很多學(xué)生會誤認(rèn)為“工程力學(xué)”課程是物理中力學(xué)的重復(fù)，尤其是理論力學(xué)部分。（2）學(xué)習(xí)內(nèi)容抽象乏味。力學(xué)本身就具有此特點，工程力學(xué)雖然與工程實際聯(lián)系緊密，但研究對象仍然是實際工程構(gòu)件的抽象模型，解題需要扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。（3）學(xué)習(xí)內(nèi)容過多。特別是對于土木、機(jī)械等專業(yè)，在有限的學(xué)時內(nèi)學(xué)習(xí)理論力學(xué)與材料力學(xué)幾乎所有的知識點，對于教與學(xué)都是一個挑戰(zhàn)。對此，我們可以采取一些能明顯改善教學(xué)效果的應(yīng)對措施：第一，要上好前幾節(jié)課，強(qiáng)調(diào)與“大學(xué)物理”課程中相關(guān)內(nèi)容的區(qū)別；第二，理論聯(lián)系實際，結(jié)合工程案例提升課堂的趣味性，比如講運動學(xué)時，可以列舉與汽車行駛有關(guān)的實例；第三，在仔細(xì)和深入講授重點、難點的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)一部分拓展性的內(nèi)容，提醒學(xué)生充分利用MOOC資源進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固；第四，通過測驗和期中考試加強(qiáng)對教學(xué)效果的及時監(jiān)測。

（四）課程思政建設(shè)

任何一門課實際上都具有知識傳授、能力培養(yǎng)及作為思想政治教育載體的功能。“工程力學(xué)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課，同樣承擔(dān)著為大學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀的責(zé)任。為使學(xué)生堅定理想信念、掌握科學(xué)觀和方法論、增長智慧、健全人格，我們需要在教學(xué)中不斷深入挖掘課程思政元素，凝聚協(xié)同育人的教學(xué)合力。對于“工程力學(xué)”課程來說，由于其基礎(chǔ)課程的屬性，選修學(xué)生多、覆蓋專業(yè)面廣，因此利用其作為載體開展課程思政建設(shè)尤為重要。將學(xué)生的思維集中于知識體系，學(xué)生可以體會基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)研究的理論之美、創(chuàng)新之妙和力量之堅。通過概念的精確性，揭示基礎(chǔ)理論和科學(xué)精神的普遍性；通過對知識內(nèi)在原理的分析，洞見理論的深刻性；通過理論、公式和結(jié)論的外在表現(xiàn)，感受和欣賞形式的簡單和美感；通過定理和理論的推演過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和辯證思維。實際上，每門課程的課程思政素材都存在于其歷史發(fā)展過程、著名科學(xué)家逸事、特殊的思維方式、廣泛的工程應(yīng)用等內(nèi)容中。課堂教學(xué)既是課程思政的主要途徑，也是思想政治教育的主要渠道。對課程知識中的思政元素進(jìn)行深入挖掘，例如，我們可以結(jié)合課程知識點，講述與之相關(guān)的學(xué)科前沿或者科學(xué)家的貢獻(xiàn)，潛移默化地激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣和學(xué)習(xí)動力。筆者所在課程組在“工程力學(xué)”課程教學(xué)中挖掘了大量思想政治案例：（1）課程簡介。介紹我國力學(xué)領(lǐng)域先驅(qū)（如錢學(xué)森、周培源、郭永懷等）的光輝事跡，號召學(xué)生學(xué)習(xí)這些先驅(qū)為國家和科學(xué)事業(yè)無私奉獻(xiàn)的偉大精神。（2）剛體系統(tǒng)靜力學(xué)。在講解整體分析與隔離體分析相結(jié)合時，類比個人與社會、國家的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)個人行為對整個社會的影響，培養(yǎng)學(xué)生的集體思想、愛國精神及人類命運共同體思想意識。（3）點的加速度合成分析。講解科氏力是造成河床沖刷的原因，由此聯(lián)系我國自然災(zāi)害頻發(fā)的事實，加強(qiáng)學(xué)生居安思危的憂患意識，讓學(xué)生體會學(xué)好工程力學(xué)對分析與預(yù)防自然災(zāi)害的重要意義。（4）達(dá)朗貝爾原理。在講解定軸轉(zhuǎn)動剛體對軸承的動壓力分析時，引申到工業(yè)生產(chǎn)過程中的安全問題，加強(qiáng)學(xué)生對國家財產(chǎn)和人民群眾生命、財產(chǎn)的愛惜和保護(hù)意識。（5）材料力學(xué)。在講解各種強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性校核問題時，強(qiáng)調(diào)工程設(shè)計中的安全意識，在講解構(gòu)件的尺寸和材料設(shè)計時，強(qiáng)調(diào)減少材料損耗，為國家降低產(chǎn)能消耗，培養(yǎng)精益求精的工匠精神，進(jìn)而聯(lián)系當(dāng)前低碳環(huán)保的全球大計。

結(jié)語

本文首先介紹了新工科建設(shè)背景下北京交通大學(xué)“工程力學(xué)”本科專業(yè)課程的基本情況，然后詳細(xì)介紹了該課程在課程體系、教師隊伍、教學(xué)方法與教學(xué)手段、課程思政建設(shè)方面的具體經(jīng)驗和思路。筆者所在課程組多年的教學(xué)實踐表明，本文所述的經(jīng)驗和思路能使“工程力學(xué)”課程更好地服務(wù)傳統(tǒng)工科專業(yè)的改造和升級，促進(jìn)新興工科專業(yè)的培育發(fā)展，從而成為融入研究型工科大學(xué)新工科建設(shè)的一支重要力量。

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Construction of First-Class Undergraduate Courses of Engineering Mechanics in the Context of Emerging Engineering Education

SU Xiao-xing， SHUI Guo-shuang

（School of Physical Science and Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China）

Abstract： At present， driven by the strategic demand for the country to cultivate professionals and leading talents for future high-tech innovation， all kinds of colleges and universities at all levels across the country are in full swing to carry out the construction of emerging engineering education. Therefore， engineering mechanics， as a traditional discipline and the foundation of many engineering majors， should also actively carry out teaching reform and innovation exploration to better serve this higher education reform. After introducing the background of the construction of the new engineering discipline and the basic situation of the undergraduate course of “Engineering Mechanics” of Beijing Jiaotong University， we introduce in detail the specific experience and ideas of the course in terms of curriculum system， teaching team， teaching methods and ideological and political construction of the course.

Key words： emerging engineering education; Engineering Mechanics; course construction; curriculum ideology and politics