“結(jié)構(gòu)力學(xué)”教學(xué)中思政元素融合的實(shí)踐與探索

許峙峰，吳玉順

（武漢工程大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢 430074）

引言

新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義建設(shè)對(duì)工程人才培養(yǎng)提出了更高層次的需求。教育部自2017年來(lái)，不斷推進(jìn)新工科建設(shè)，就是為了培育德學(xué)兼修、德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)工程人才。黨的二十大報(bào)告中更是明確提出落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)［1］?！氨本┲改稀敝赋龉こ倘瞬彭毦哂械娜宋囊庾R(shí)——家國(guó)情懷、國(guó)際視野、法治意識(shí)、生態(tài)意識(shí)和工程倫理意識(shí)。這恰好是高校思政工作理想的切入點(diǎn)和落腳點(diǎn)。在加入《華盛頓協(xié)議》組織的時(shí)代背景下［2］，吸收國(guó)際工程教育理念，積極把思政教育與理論教育有機(jī)結(jié)合，補(bǔ)齊我國(guó)傳統(tǒng)工程教育中重理論輕人文的短板，探索具有新時(shí)代中國(guó)特色的工程教育課程，是新工科建設(shè)的應(yīng)有之義和內(nèi)在之實(shí)。

在新時(shí)代背景和新興工科專(zhuān)業(yè)的浪潮沖擊下，傳統(tǒng)工程教育模式培養(yǎng)的學(xué)生越發(fā)難以適應(yīng)新興的社會(huì)生產(chǎn)模式，乃至學(xué)生產(chǎn)生專(zhuān)業(yè)焦慮感和擇業(yè)抵觸感。這是傳統(tǒng)工科在當(dāng)下必須面對(duì)也必須解決的難題。要解決這一普遍性的難題，一方面要靠國(guó)家積極引導(dǎo)行業(yè)改革，使現(xiàn)有傳統(tǒng)工程生產(chǎn)體系適應(yīng)新的社會(huì)需求；另一方面，高校傳統(tǒng)工程教育必須拓寬教學(xué)的延性和廣度，一是圍繞“一帶一路”倡議，樹(shù)立“走出去”的國(guó)際工程意識(shí)，培養(yǎng)國(guó)際普遍性認(rèn)可的工程人才，這就要求學(xué)生有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和深厚的人文素養(yǎng)，二是積極與其他專(zhuān)業(yè)相融合，培育“連起來(lái)”的新型專(zhuān)業(yè)視野，提高學(xué)生尋找不同學(xué)科特別是新興學(xué)科與傳統(tǒng)工程教育關(guān)系的能力。只有培育出符合新時(shí)代發(fā)展形勢(shì)的新型工程人才，才能倒逼乃至升級(jí)現(xiàn)有的工程生產(chǎn)體系結(jié)構(gòu)，為新形勢(shì)下我國(guó)的工程建設(shè)事業(yè)提供強(qiáng)有力的人力資源支撐。

在偏向?qū)I(yè)性的工科的傳統(tǒng)教育模式下，課程思政教育不成體系，也沒(méi)有明確的方向，但這并不意味著思政教育在傳統(tǒng)工程教育領(lǐng)域中缺席了。傳統(tǒng)工程教育中的思政教育集中體現(xiàn)于教師在教授專(zhuān)業(yè)知識(shí)的過(guò)程中的一言一行，如春風(fēng)化雨，潤(rùn)物無(wú)聲，正是許多優(yōu)秀的教師在日常教學(xué)行為中自然流露的專(zhuān)業(yè)態(tài)度和人文關(guān)懷，從日常教學(xué)和科研中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴匯起，幫助學(xué)生樹(shù)立良好的世界觀(guān)、價(jià)值觀(guān)、人生觀(guān)與專(zhuān)業(yè)觀(guān)，正所謂“桃李不言，下自成蹊”。然而，這種傳統(tǒng)的近乎“道法自然”的人文思政教育對(duì)教師和學(xué)生都有很高的要求，一方面，不僅僅要求教師要有深厚的品德積淀，恰如孟子所言“吾善養(yǎng)浩然正氣”那樣的大師風(fēng)范，而這并非一朝一夕之功，對(duì)教師提出了很高的要求；另一方面，學(xué)生也要有“心有猛虎，細(xì)嗅薔薇”般的見(jiàn)微知著的觀(guān)察力，不僅僅要掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)，更要在此基礎(chǔ)上多一份心去體會(huì)、理解與感悟，做課堂上的有心人和思考者。這種情況下的思政教育顯然不能滿(mǎn)足新時(shí)代立德樹(shù)人的迫切需求，我們結(jié)合課程實(shí)際，在土木工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之一的“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程中進(jìn)行了一定的探索與實(shí)踐，通過(guò)把家國(guó)情懷、自然辯證法和力學(xué)基本思想與課程設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的融合，重新構(gòu)建新的教學(xué)體系和反饋機(jī)制，希望能引導(dǎo)學(xué)生用聯(lián)系的觀(guān)點(diǎn)看待工程問(wèn)題，用人文的關(guān)懷思考工程實(shí)踐。從而在一定程度上提升學(xué)生理論基礎(chǔ)的寬厚性、工程素養(yǎng)的人文性、學(xué)科融合的自覺(jué)性。

一、課程總體設(shè)計(jì)中的辯證法探索

（一）傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)力學(xué)”授課流程

當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要的“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程主要包含結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)造性分析、影響線(xiàn)、靜定結(jié)構(gòu)求解、超靜定結(jié)構(gòu)求解、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析這幾大模塊。考慮到內(nèi)容時(shí)長(zhǎng)和課時(shí)原因，很多高校把結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析作為選修內(nèi)容。傳統(tǒng)的教授內(nèi)容都是按照教材的內(nèi)容順序，從結(jié)構(gòu)的幾何分析樹(shù)立結(jié)構(gòu)的概念，到求解靜定結(jié)構(gòu)樹(shù)立更高層次的力學(xué)直覺(jué)，學(xué)習(xí)基于能量法的虛力原理求解位移為力法打基礎(chǔ)，然后在力法基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)位移法，介紹傳統(tǒng)工程常用的漸近法，最后講解為電算化而廣泛應(yīng)用的矩陣位移法。在知識(shí)層次上，這種體系遞進(jìn)合理，思維邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，也是國(guó)內(nèi)主流的授課模式。但是美中不足的是各個(gè)模塊的邏輯順暢性通常也只建立在學(xué)完全部的課程之后總結(jié)思考回顧的基礎(chǔ)上，其實(shí)在實(shí)際教授中學(xué)生普遍反映各個(gè)模塊間的割裂性還是很強(qiáng)的［3］，像一座座課程孤島，學(xué)生在此間跳來(lái)跳去，會(huì)有一種“我是誰(shuí)，我在哪，我要做什么？”的困惑感。如何引導(dǎo)學(xué)生用聯(lián)系的觀(guān)點(diǎn)來(lái)思考，把各個(gè)分塊的理論串聯(lián)，形成總體的觀(guān)念，逐步使學(xué)生建立起對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)力學(xué)體系更深層次的內(nèi)聯(lián)體會(huì)，是我們當(dāng)前的著力點(diǎn)和發(fā)力點(diǎn)。

（二）并行的結(jié)構(gòu)力學(xué)多向引導(dǎo)

設(shè)計(jì)以龍馭球院士所著的《結(jié)構(gòu)力學(xué)》為范本，大膽突破既有定式，引入新的授課流程，把辯證的對(duì)立統(tǒng)一思想貫穿教學(xué)的始終。其實(shí)辯證法在結(jié)構(gòu)力學(xué)的專(zhuān)業(yè)范疇中隨處可見(jiàn)，在《結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)造性分析》這一章里，結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)就是自然辯證法中動(dòng)與靜的范疇；而真正可以說(shuō)是結(jié)構(gòu)力學(xué)兩大核心的便是位移和力，這兩者看似對(duì)立，實(shí)則統(tǒng)一于功，并且能相互轉(zhuǎn)化。例如，在靜定結(jié)構(gòu)的影響線(xiàn)的機(jī)動(dòng)法求解中，僅僅用結(jié)構(gòu)的剛體位移就可以表示結(jié)構(gòu)在某一點(diǎn)的荷載影響線(xiàn)，這正是兩個(gè)對(duì)立的范疇位移向荷載轉(zhuǎn)化的實(shí)例。再例如，利用虛力原理求解結(jié)構(gòu)的位移本質(zhì)是求一個(gè)關(guān)于內(nèi)力的積分，這恰恰也是荷載向位移轉(zhuǎn)化的實(shí)例。所以，只有抓住這種固有的聯(lián)系，深入把握位移與力這兩種的對(duì)立與統(tǒng)一的辯證關(guān)系，才能對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)有系統(tǒng)的深刻認(rèn)知。于是我們嘗試在原來(lái)的教學(xué)順序上插入虛功原理，并且在位移計(jì)算、影響線(xiàn)、力法以及位移法的教學(xué)過(guò)程中不斷重復(fù)、引申，突破常規(guī)的線(xiàn)性敘課，努力構(gòu)造雙線(xiàn)程并發(fā)的課程模式。當(dāng)然值得注意的是，我們這里強(qiáng)調(diào)的雙線(xiàn)程并非雙線(xiàn)共進(jìn)，而是將虛功原理作為授課的一條紅線(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生從感性認(rèn)知到理性認(rèn)知，用辯證的、聯(lián)系的觀(guān)點(diǎn)去審度力法和位移法之間的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，逐步用聯(lián)系的觀(guān)點(diǎn)串起虛位移原理和虛力原理的對(duì)立統(tǒng)一于虛功原理的這種固有關(guān)系，從而使學(xué)生對(duì)馬克思主義唯物辯證法的抽象的、思政性的認(rèn)知與專(zhuān)業(yè)的認(rèn)知形成一定的對(duì)接，從專(zhuān)業(yè)的角度去了解唯物辯證法的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律，讓學(xué)生對(duì)“歸根到底是因?yàn)轳R克思主義行！”產(chǎn)生實(shí)踐上的體會(huì)和理解，與思政課程形成合力，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)思政課程必要性在認(rèn)知上的認(rèn)同感和參與感。

二、課程局部細(xì)節(jié)里的人文性探索

（一）工程與思政的密切聯(lián)系

僅僅從課程總體設(shè)計(jì)中加入自然辯證法還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。一方面，傳統(tǒng)的工科教育普遍缺乏人文性的滲透，然而工程教育作為來(lái)源于人類(lèi)工程實(shí)踐的需要而被高度抽象化的理論，顯然天然具備與客觀(guān)存在互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)基因，任何理論脫離實(shí)踐與歷史都是站不住腳的。另一方面，偉大的中華民族的工程史就是一部奮斗史、創(chuàng)新史，是偉大創(chuàng)造精神、偉大奮斗精神、偉大團(tuán)結(jié)精神與偉大夢(mèng)想精神的集中展現(xiàn)和有機(jī)融合。千萬(wàn)先輩用汗水和血肉筑成的一座座宏偉工程不是木訥無(wú)聲的客觀(guān)存在，而是生動(dòng)鮮活的精神圖騰。到工程歷史中做思政，去工程實(shí)踐中找人文。為了進(jìn)一步提高學(xué)生的文化自信與家國(guó)情懷，我們嘗試在日常課程中加入結(jié)構(gòu)歷史教育，選取我國(guó)歷史上著名的與結(jié)構(gòu)概念息息相關(guān)的工程實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生把抽象的、高度概括化的力學(xué)結(jié)構(gòu)同形象的、具象化的富有愛(ài)國(guó)主義情懷的客觀(guān)存在聯(lián)系起來(lái)，既加強(qiáng)對(duì)學(xué)生力學(xué)工程直覺(jué)的培養(yǎng)，又提高學(xué)生對(duì)民族文化的認(rèn)同。

（二）理論與工程的前呼后應(yīng)

在授課內(nèi)容上，我們并非直接講解論述這些栩栩如生的實(shí)例，而是采用“一前一后兩中心”的引導(dǎo)式模式。所謂“一前”指在上課前學(xué)生以小論文的方式提交對(duì)于一個(gè)問(wèn)題的思考，即“工程實(shí)例在其歷史階段中出現(xiàn)的必然性的啟示”，我們提出這個(gè)問(wèn)題，是為了強(qiáng)化學(xué)生的唯物史觀(guān)，為了讓學(xué)生明白任何工程都不是孤立存在的，而是理論基礎(chǔ)和政治、經(jīng)濟(jì)、文化社會(huì)文明發(fā)展到一定階段的附屬產(chǎn)物，透過(guò)對(duì)我國(guó)歷史上著名的工程實(shí)例的深入思考，了解我國(guó)輝煌的工程文明，從而增強(qiáng)民族自信心、提高文化認(rèn)同感以及培育家國(guó)情懷。而所謂的“一后”則是在課程后基本掌握理論要點(diǎn)的基礎(chǔ)上回答“工程理論在工程實(shí)例中的體現(xiàn)及其啟示”，提出這個(gè)問(wèn)題是希望學(xué)生將抽象的知識(shí)具象到實(shí)際中，對(duì)實(shí)際工程朝理論方向溯源，立足原理追尋實(shí)際從而展望未來(lái)?？梢钥吹剑陨蟽蓚€(gè)問(wèn)題都緊緊圍繞著工程實(shí)例與工程理論這兩個(gè)重點(diǎn)來(lái)展開(kāi)，這也就是所謂的“兩中心”。

例如，在桁架結(jié)構(gòu)課程之前，我們對(duì)學(xué)生提出以下問(wèn)題：“武漢長(zhǎng)江大橋、南京長(zhǎng)江大橋在其歷史階段中出現(xiàn)的必然性的啟示”。由于學(xué)校身處武漢腹地，武漢長(zhǎng)江大橋又是著名的城市景點(diǎn)，很多學(xué)生都登臨遠(yuǎn)眺過(guò)，所以學(xué)生對(duì)此問(wèn)題的研究熱情十分高漲，提出的各式觀(guān)點(diǎn)也讓人耳目一新。有的同學(xué)從政治方面著手，考察中蘇關(guān)系在兩座橋梁中的體現(xiàn)，發(fā)出“蘇聯(lián)對(duì)我國(guó)建國(guó)初期的友好援助不能忘，但聯(lián)系到當(dāng)下國(guó)際形勢(shì)，為了防止被人‘卡脖子’，中國(guó)工程人還是要走自主創(chuàng)新自力更生的路子！”的感慨。有的同學(xué)從經(jīng)濟(jì)視角切入，著重分析第一個(gè)五年計(jì)劃的深刻影響：“社會(huì)主義的工業(yè)化為大橋的修建提供了強(qiáng)有力的經(jīng)濟(jì)支撐，大橋的建設(shè)充分體現(xiàn)了社會(huì)主義的優(yōu)越性——集中力量辦大事?！庇械耐瑢W(xué)從歷史人文角度回顧了大橋背后悲欣交集的歷史：“20世紀(jì)初晚清的次次上書(shū)，到民國(guó)時(shí)的諄諄念想，為了打通京漢、粵漢兩條鐵路，多少仁人志士盡白頭！半個(gè)世紀(jì)的夢(mèng)想與企望，半個(gè)世紀(jì)的屈辱和無(wú)奈。天塹變通途，舊的歷史從此結(jié)束，新的歷史開(kāi)始起航！”讓人欣慰的是也有同學(xué)從專(zhuān)業(yè)角度出發(fā)：“桁架結(jié)構(gòu)較實(shí)腹梁輕盈，并且在20世紀(jì)50年代已經(jīng)較為成熟，加上工業(yè)化帶來(lái)的煉鋼技術(shù)的支持，在那個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，無(wú)疑是最好的選擇。”

再例如，在拱橋結(jié)構(gòu)課程結(jié)束之后，學(xué)生們又回答了“拱結(jié)構(gòu)原理在趙州橋中的體現(xiàn)及其啟示”。學(xué)生們比較標(biāo)準(zhǔn)的回答都集中于拱結(jié)構(gòu)變彎是充分利用石材的抗壓性能的理論基礎(chǔ)，但表現(xiàn)形式各有不同。有的同學(xué)通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)上收集到的趙州橋的圖片，從而擬合計(jì)算出其橋型符合的二次拋物線(xiàn)；有的同學(xué)利用趙州橋的悠久歷史結(jié)合地質(zhì)條件闡明在合適材料和堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)之上的拱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性；有的同學(xué)重讀小學(xué)時(shí)學(xué)過(guò)的茅以升先生的《中國(guó)石拱橋》，堅(jiān)定了對(duì)民族文化的自信；有的同學(xué)援引國(guó)際工程界的評(píng)價(jià)——“國(guó)際土木工程里程碑”來(lái)表明趙州橋的影響力；更有同學(xué)列舉了當(dāng)代許多拱橋的美學(xué)設(shè)計(jì)中的趙州橋的影子。這也說(shuō)明了學(xué)生把對(duì)課本上抽象的理論基礎(chǔ)同客觀(guān)存在建立起了良好的聯(lián)系，甚至能在此基礎(chǔ)上開(kāi)拓自己新的視野和建立更深的人文體會(huì)。

三、小結(jié)與展望

本次課程實(shí)踐雖然只是一次簡(jiǎn)單的思政探索，但受益的不僅僅是學(xué)生，作為教授者的我們同樣也感受到了年輕學(xué)生身上洋溢的種種可能。也深深地感悟到，教育的本質(zhì)核心絕非灌輸，而是引領(lǐng)。在新世紀(jì)成長(zhǎng)起來(lái)的新一代大學(xué)生正經(jīng)歷前所未有的信息爆炸的沖擊，萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，種種思潮席卷而來(lái)，如何正確引領(lǐng)學(xué)生的思想認(rèn)知，培育德才兼?zhèn)涞默F(xiàn)代化人才？正如前文所述，我們不過(guò)是給了學(xué)生一個(gè)方向，但學(xué)生們卻自發(fā)地帶回了滿(mǎn)天星光。同時(shí)，作為課程設(shè)計(jì)者的我們，肩上的重?fù)?dān)顯得愈加沉重。一方面，急需提高自己的思政知識(shí)水平，并建立起常態(tài)化的同傳統(tǒng)工科的內(nèi)在聯(lián)系的思考，希望能在未來(lái)建立起更自然生動(dòng)的專(zhuān)業(yè)課程體系，給學(xué)生搭建更順暢的內(nèi)容吸收與消化的知識(shí)平臺(tái)。另一方面，如何豐富課程內(nèi)容，在不失嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼n程教育中調(diào)動(dòng)起學(xué)生活潑樂(lè)觀(guān)主動(dòng)的求知態(tài)度，讓學(xué)生真正學(xué)有所思、學(xué)有所得、學(xué)有所向，是接下來(lái)應(yīng)當(dāng)不斷追求的目標(biāo)。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐中的反饋，我們提出以下幾點(diǎn)展望。

（一）新的思政與理論結(jié)合的教材

把思政和工程理論聯(lián)系起來(lái)，讓理論變得鮮活起來(lái)，使思政具有現(xiàn)實(shí)意義的物質(zhì)載體必然要落實(shí)到一本匯聚人文氣息而又不失嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕滩闹?，目前具備中?guó)文化特色的理論教材仍在缺席。新時(shí)代呼喚新的教材建設(shè)，但顯然這種教材的建設(shè)不能僅限于工科課程專(zhuān)家小圈子的交流，而是需要更多的思政歷史學(xué)科專(zhuān)家打破課程壁壘，共同協(xié)力。

（二）新的思政與理論課程的聯(lián)合

僅僅搞“一言堂”的思政教育是無(wú)法真正立住腳跟的，正所謂“兩手都要抓，兩手都要硬”。如何在專(zhuān)業(yè)的課程思政中引入與專(zhuān)業(yè)相適應(yīng)的工程人文教育，從而與理論教學(xué)形成最大合力，給予學(xué)生濃厚的德才培育氛圍，是今后工程教育體系的一個(gè)重要組成部分，就像一把刀，兩面都鋒利，才能真正做到“恢恢乎其于游刃必有余地矣”。

（三）新的思政與理論校外的實(shí)踐

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，正所謂“耳聽(tīng)終為虛，眼見(jiàn)方為實(shí)”。積極把思政教育融入到課程實(shí)踐中，引領(lǐng)學(xué)生去實(shí)地考察，在任何能彪炳史冊(cè)的工程建筑面前，任何一個(gè)自然人都會(huì)覺(jué)得渺小，通過(guò)這種實(shí)踐的認(rèn)知往往會(huì)起到更具本能性的內(nèi)省和反思，從而進(jìn)一步加深對(duì)工程理論和人文性的認(rèn)知。