劉洋 李哲 夏成宇 侯作富 繆鵬程

1 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 湖北荊州 434023 2 廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣州 510430

0 引言

當(dāng)今世界科技創(chuàng)新方興未艾，而科技創(chuàng)新需要一批批大學(xué)生的積極參與和奉獻(xiàn)，因此，高校不僅要向大學(xué)生傳授知識(shí)和技能，更肩負(fù)著培養(yǎng)大學(xué)生世界觀、人生觀和價(jià)值觀的重?fù)?dān)，以便在未來工作中更好服務(wù)科技創(chuàng)新。思政元素是各類學(xué)科教育的關(guān)鍵元素，尤其是工科基礎(chǔ)課程，例如，工程力學(xué)更需要在課程教學(xué)中融入思政元素。隨著時(shí)代的進(jìn)步和教學(xué)改革的推進(jìn)，由于常規(guī)教學(xué)模式自身特點(diǎn)的限制，常規(guī)教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，抑制了學(xué)生的創(chuàng)造力，不利于開展啟發(fā)式和探究式教學(xué)，這些缺點(diǎn)嚴(yán)重影響了教學(xué)效率。在教學(xué)過程引入思政元素，采用以課程思政案例為切入點(diǎn)的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的理論基礎(chǔ)的同時(shí)，引入老一輩科技工作者的奉獻(xiàn)精神案例，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工匠精神的深刻認(rèn)知，激發(fā)學(xué)生對(duì)未來學(xué)習(xí)和科研工作的熱情和興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自信心和成就感，進(jìn)而升華對(duì)社會(huì)的奉獻(xiàn)和對(duì)國(guó)家的熱愛。在常規(guī)理論課程教學(xué)過程中引入思政元素，有利于提高課堂教學(xué)的生動(dòng)性，克服常規(guī)教學(xué)枯燥無味、生硬難懂的缺點(diǎn)，是一種改善課堂教學(xué)的有效方法。

1 現(xiàn)階段工程力學(xué)課程教學(xué)存在的不足

工程力學(xué)為專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要采用理論教學(xué)、課堂練習(xí)、課后練習(xí)等相結(jié)合的教學(xué)方式，使學(xué)生掌握工程力學(xué)基本理論和計(jì)算方法。這些傳統(tǒng)的教學(xué)方式不能引起學(xué)生的興趣和好奇心，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性降低。

以長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械學(xué)院工程力學(xué)為例，該課程主要針對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)和環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)偏向美術(shù)或藝術(shù)類專業(yè)，而環(huán)境工程主要偏向化學(xué)專業(yè)，這兩個(gè)專業(yè)課程大綱中高等數(shù)學(xué)、畫法幾何以及理論力學(xué)課程學(xué)時(shí)較短，造成學(xué)生對(duì)工程力學(xué)學(xué)習(xí)不夠深入，學(xué)生認(rèn)為該課程難度較大。課程內(nèi)容涉及力學(xué)建模和公式推導(dǎo)，對(duì)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)讓學(xué)生感到枯燥乏味，而且部分內(nèi)容難以理解，導(dǎo)致學(xué)生逐漸失去對(duì)該課程的興趣，從教學(xué)過程來看，工程力學(xué)教學(xué)過程主要存在以下幾點(diǎn)不足。

1.1 不利于啟發(fā)式和討論式教學(xué)模式的實(shí)施

在高等教育改革過程中，許多傳統(tǒng)學(xué)科不可避免地要減少學(xué)時(shí)，工程力學(xué)也不例外。課時(shí)量急劇減少，導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)所需的教學(xué)內(nèi)容大大增加。在教學(xué)中，如果啟發(fā)學(xué)生思考、討論問題的時(shí)間較長(zhǎng)，就不能保證教學(xué)任務(wù)的完成。

1.2 不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力

在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師以教材為中心，知識(shí)單向傳遞給學(xué)生，學(xué)生只能被動(dòng)地接受內(nèi)容，不利于自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，抑制學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

1.3 不利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力

按照常規(guī)教學(xué)模式，雖然教師在課堂上引入工程實(shí)例會(huì)引起學(xué)生的好奇心，但難以進(jìn)一步分析這些工程案例。因此，不利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力[1-2]。

1.4 不利于培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐結(jié)合的能力

將工程力學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，需要組織學(xué)生參與實(shí)踐活動(dòng)，傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)方式不利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用的能力。

2 思政實(shí)例融入工程力學(xué)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

2.1 使學(xué)生成為課堂的主人

利用思政元素與實(shí)際案例結(jié)合的方式可以克服現(xiàn)階段學(xué)時(shí)減少、學(xué)生缺乏工程背景等諸多負(fù)面因素的影響，幫助教師運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)方式討論探究，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)的思維和方法解決實(shí)際工程問題的能力，使學(xué)生真正成為課堂的主人。以工程實(shí)踐案例為核心，提前對(duì)工程力學(xué)課程的教學(xué)案例進(jìn)行分析研究。學(xué)生完成案例分析會(huì)對(duì)相關(guān)問題有一定了解。因此，教師不像以前那樣忙于教學(xué)任務(wù)，有足夠的時(shí)間讓學(xué)生探究教學(xué)的重難點(diǎn)內(nèi)容。

例如，講授靜力學(xué)的5個(gè)公理，在其中一個(gè)加減平衡力系的公理中，如果只按照課本內(nèi)容講解，學(xué)生無法有效理解公理概念和知識(shí)點(diǎn)，不利于對(duì)公理的掌握和記憶，有經(jīng)驗(yàn)的教師會(huì)列舉實(shí)際案例，包括該知識(shí)點(diǎn)的誕生由來，公理的應(yīng)用等，可以用拔河比賽的例子講解加減平衡公理，如此講解讓學(xué)生更加清晰理解知識(shí)點(diǎn)，而且便于對(duì)公理的記憶。

2.2 提高和調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

思政案例作為工程力學(xué)教學(xué)過程的核心元素，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)解決方案，使學(xué)生有“沉浸式”的感覺，能夠理解“學(xué)習(xí)”，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的興趣和求知欲。

2.3 有利于提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力

思政案例是真實(shí)發(fā)生的事件，思政案例作為工程力學(xué)的核心內(nèi)容，通過學(xué)生對(duì)思政案例的合理分析，運(yùn)用科學(xué)思維方式才能有效解決問題[3]，將有利于提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。

2.4 有效減少教學(xué)時(shí)間，以克服不利影響

思政元素融入工程力學(xué)教學(xué)過程，需要學(xué)生在課前對(duì)案例做充分的理解和準(zhǔn)備，教師在課堂上只需關(guān)注學(xué)生掌握不好的地方，這樣可以減少教師在課堂的講述時(shí)間，學(xué)生有更多時(shí)間延伸到課外活動(dòng)中，提高課堂效率的同時(shí)，有利于促進(jìn)教學(xué)任務(wù)的順利完成。除了引入課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在今后的課程教學(xué)中還需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)學(xué)生抽象能力和計(jì)算能力的培養(yǎng)，為后續(xù)相關(guān)機(jī)械專業(yè)課學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

2.5 利于學(xué)生對(duì)科技創(chuàng)新和工匠精神的認(rèn)知

將杰出科學(xué)家攻堅(jiān)克難、執(zhí)著追求的事跡以適當(dāng)?shù)姆绞揭胝n堂教學(xué)，利用榜樣的力量激發(fā)學(xué)生勇于探究、刻苦鉆研的內(nèi)在動(dòng)力，利于學(xué)生對(duì)科技創(chuàng)新和工匠精神的認(rèn)知。

3 以思政實(shí)例為核心的工程力學(xué)教學(xué)實(shí)施

3.1 教師的準(zhǔn)備

1）首先，為了保障思政元素有效融入工程力學(xué)課堂教學(xué)，教師必須在課前對(duì)思政案例進(jìn)行精心準(zhǔn)備，選擇思政案例讓學(xué)生感覺真實(shí)，不再是一個(gè)“模糊”事件，這樣才能激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索欲望。其次，設(shè)置學(xué)生需要完成的課程目標(biāo)。例如，對(duì)強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性理論知識(shí)的掌握，能較熟練運(yùn)用材料力學(xué)方法完成桿件結(jié)構(gòu)安全性校核、截面設(shè)計(jì)及安全許可載荷確定等任務(wù)，解決各類工程結(jié)構(gòu)的安全問題。教師需要通過揭示桿件強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等知識(shí)發(fā)生過程，培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力，并以理論分析為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。同時(shí)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生在科研工作方面的能力，包括力學(xué)問題建模、力學(xué)計(jì)算及其工程應(yīng)用方面的能力。拓展學(xué)生專業(yè)知識(shí)和工作學(xué)習(xí)能力，強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生掌握自主學(xué)習(xí)的方法和技能，增強(qiáng)學(xué)生適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的能力，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

2）教師需要引出與力學(xué)相關(guān)的工程案例，而且工程案例中應(yīng)融入思政元素，引導(dǎo)學(xué)生以積極的心態(tài)學(xué)習(xí)力學(xué)課程。關(guān)于列舉工程力學(xué)課程中的思政案例，包括一些與力學(xué)課程相關(guān)的科學(xué)現(xiàn)象，如塔克拉瑪大橋?yàn)槭裁磿?huì)抖動(dòng)，鉆井工程為什么會(huì)發(fā)生重大井噴事故，這些事故與工程力學(xué)的研究有較大的關(guān)聯(lián)性，而這些難題為什么一直沒有完全攻克，需要青年學(xué)生發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，燃燒自我、奉獻(xiàn)社會(huì)，實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值的提升。除了這些國(guó)家工程實(shí)例外，教師還需要引入和力學(xué)課程相關(guān)的先驅(qū)人物事例，例如，一代力學(xué)宗師徐芝綸教授90歲高齡依然堅(jiān)守課堂教學(xué)，徐芝綸教授在固體力學(xué)研究上做了大量的前期工作，取得了國(guó)家一流課程教學(xué)成果，卻一直堅(jiān)守在工程力學(xué)的教學(xué)第一線為國(guó)家培養(yǎng)力學(xué)專業(yè)人才。他曾先后教授過應(yīng)用力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、水力發(fā)電工程等十多門課程。還有航天英雄楊利偉神五飛天對(duì)國(guó)防科技的影響，錢學(xué)森等老一輩科學(xué)家的執(zhí)著與愛國(guó)精神，這些思政案例在課堂中對(duì)學(xué)生產(chǎn)生“潤(rùn)物細(xì)無聲”的影響，體現(xiàn)了思政元素在課堂教學(xué)中的重要性。

3）教師在講解工程力學(xué)材料力學(xué)部分內(nèi)容時(shí)，需要分清楚內(nèi)力和外力的關(guān)系，因?yàn)槲镔|(zhì)在受力過程中既有內(nèi)因還有外因的綜合影響，便于學(xué)生對(duì)材料力學(xué)和理論力學(xué)的區(qū)分和掌握，這對(duì)理解后續(xù)課程內(nèi)容奠定基礎(chǔ)，這兩種力學(xué)課程既有聯(lián)系又有區(qū)別，例如，講到拉壓桿件需要向?qū)W生說明外力、拉力（壓力）、軸力、內(nèi)力、應(yīng)力之間的區(qū)別，以及彼此之間的單位形式，往往這些細(xì)節(jié)問題講授不夠深入，會(huì)對(duì)學(xué)生形成很大的困擾[4-5]。同樣的情況，穩(wěn)定性安全系數(shù)要比強(qiáng)度安全系數(shù)大得多，要加強(qiáng)未來工程師的責(zé)任意識(shí)教育。因此，在工程力學(xué)課程教學(xué)中，既要考慮知識(shí)點(diǎn)的準(zhǔn)確性，也要研究講授方法。

3.2 學(xué)生的準(zhǔn)備和需要完成的目標(biāo)

準(zhǔn)備好案例，提前1～2周向?qū)W生布置預(yù)習(xí)任務(wù)。案例的敘述需要突出實(shí)際工程背景，課后學(xué)生可以使用參考書、互聯(lián)網(wǎng)、聊天軟件討論并解決問題，真正練就學(xué)以致用的能力。

教師在講授的過程中，將課程目標(biāo)融入學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以結(jié)合相關(guān)工程案例引起學(xué)生的重視。例如，對(duì)于材料拉伸（壓縮）實(shí)驗(yàn)章節(jié)，為什么要做材料試驗(yàn)，需要聯(lián)系材料力學(xué)的幾個(gè)目標(biāo)，對(duì)于任何結(jié)構(gòu)件需要滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性這三個(gè)基本的目標(biāo)，并設(shè)定相應(yīng)的安全因素，工程力學(xué)是將力學(xué)原理應(yīng)用到實(shí)際工程系統(tǒng)的科學(xué)，要求學(xué)生具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與精益求精的工匠精神[6-8]。

再比如，學(xué)習(xí)零件安全系數(shù)部分的內(nèi)容時(shí)，用思政案例來說明安全系數(shù)的重要性，列舉美國(guó)挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)升空十秒發(fā)生爆炸事故。講到應(yīng)力概念，和壓強(qiáng)聯(lián)系起來，壓強(qiáng)和應(yīng)力計(jì)算公式比較類似，而兩者又存在區(qū)別，應(yīng)力由內(nèi)力引起，可列舉氣球爆炸事例。講到強(qiáng)度問題還可以列舉雙殼潛艇艇體，內(nèi)殼是鋼制的耐壓艇體，保證潛艇在水下活動(dòng)時(shí)，能承受與深度相對(duì)應(yīng)的靜水壓力，外殼是鋼制的非耐壓艇體，不承受海水壓力。

學(xué)生需要達(dá)到的課程目標(biāo)要求：解決各類工程結(jié)構(gòu)與設(shè)備中材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全問題，能夠應(yīng)用工程力學(xué)、自然科學(xué)和工程原理識(shí)別和判斷機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、控制和使用過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)，并應(yīng)用于工程實(shí)踐。

4 結(jié)束語

在工程力學(xué)課程中引入思政元素是培育人才的重要手段，人才培養(yǎng)需要注重人文情懷、職業(yè)技能的培養(yǎng)，教師還需要掌握正確方法。例如，講解胡克定律時(shí)要和高中階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容加以區(qū)分，在工程力學(xué)中所學(xué)習(xí)的胡克定律有不同的公式類型，需要進(jìn)行分類分解，整個(gè)課程貫穿胡克定律的范圍，不論是拉（壓）桿、扭轉(zhuǎn)變形還是彎曲變形都離不開胡克定律，因此，胡克定理推廣應(yīng)用非常廣泛，材料力學(xué)課程安排從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，將這些力學(xué)定理串聯(lián)起來，并和實(shí)際案例相結(jié)合，其中穿插一些思政元素，可以有效提高學(xué)生的獨(dú)立思考的能力，使學(xué)生對(duì)價(jià)值觀、人文情懷、職業(yè)素養(yǎng)有更深刻的體會(huì)和認(rèn)識(shí)。在工程力學(xué)課程中引入思政元素是提升學(xué)生技能的重要途徑：工程力學(xué)中彎曲內(nèi)力和彎曲切應(yīng)力是教學(xué)中比較困難的內(nèi)容之一，具有一定的挑戰(zhàn)性，需要探索如何將現(xiàn)行的教學(xué)方法與思政元素結(jié)合起來，結(jié)合實(shí)際案例，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。