摘" 要:文章根據(jù)彈性理論基礎課程特點,提出構(gòu)建課程教學大綱的修訂及課程體系,從不同方面進行教學方法的改進,挖掘了課程內(nèi)容中的一些思政元素,探索和實踐把“立德樹人”融入課程教育中,激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生的綜合能力,樹立正確的“三觀”,提高學習效果,實現(xiàn)知識傳授、能力提升和價值引領融為一體的教書育人目標。
關鍵詞:課程體系;教學方法;思政元素
2016年12月,習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào):“各門課程都要守好一段渠、種好責任田,使各類課程與思想政治理論課同向同行,形成協(xié)同效應。”[1]明確了各門課程都應該根據(jù)自身具有的特點,結(jié)合思想政治教育,實現(xiàn)立德德樹人的根本任務。而且,根據(jù)當下社會對人才的要求,專業(yè)知識和個人修養(yǎng)具有同等重要的地位。在某些情況下,個人修養(yǎng)在特定行業(yè)中甚至比專業(yè)知識更重要。而個人修養(yǎng),根據(jù)所從事的專業(yè)領域,需要在學習的專業(yè)課程教學中開展思想政治教育,即進行課程思政,從而培養(yǎng)人文素養(yǎng)、科學素養(yǎng)和思想素養(yǎng)。
2020年5月,教育部印發(fā)的《高等學校課程思政建設指導綱要》中指出結(jié)合專業(yè)特點分類全面全方位推進課程思政建設,要抓住教師隊伍、課程建設和課堂教學這些因素,承擔好育人的責任,將專業(yè)教育和思想教育相統(tǒng)一,協(xié)同構(gòu)建全方位育人的大格局。[2]因此,課程思政以構(gòu)建全員、全方位和全課程育人格局的形式,探索把知識傳授與價值引領相結(jié)合,將專業(yè)課程與思想政治理論課相結(jié)合,形成協(xié)同效應,培養(yǎng)具有專業(yè)能力、創(chuàng)新能力及個人修養(yǎng)的應用型人才。[3]但是,如何把思想政治工作有機融入專業(yè)教育教學的全過程,這是面臨的一個重要挑戰(zhàn),而且具有非常重要的意義。
彈性理論基礎課程是機械工程、土建工程、地質(zhì)工程、交通工程和材料工程等工科專業(yè)碩士研究生的一門重要基礎課,是固體力學中的一門基礎學科。在學習該門課程之前,學生已經(jīng)修完“理論力學”和“材料力學”這兩門力學課程。彈性理論基礎課程的目的和任務是讓學生了解彈性力學的基本概念,熟練掌握彈性力學中的平衡方程、幾何方程、本構(gòu)方程等,能靈活應用彈性力學中一些典型問題的解答方法和解題思路。在理解熟悉彈性體的應力理論、應變理論及本構(gòu)關系等基礎上,能夠建立彈性體力學模型,并進行分析,把理論準確應用在實際結(jié)構(gòu)中,培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)與解決工程實際問題的綜合能力。該課程和數(shù)學聯(lián)系非常密切,系統(tǒng)性和理論性較強,學生學習起來較難,并且枯燥單調(diào)乏味,抽象難懂。傳統(tǒng)的教學模式和教學方法吸引力不足,學生學習效率低下,影響課堂教學效果。教師在教學過程中可以適當?shù)厝谌胨枷胝卧?,如一句話、一個簡短的故事、一張照片、一個問題或一個現(xiàn)象等,使教學過程豐富多樣,教學內(nèi)容更加充實,更具吸引力,對學生能產(chǎn)生積極影響,凸顯教書育人的效果,達到培養(yǎng)人才的目標。
一、教學大綱的修訂及課程體系的合理構(gòu)建
為實現(xiàn)課程專業(yè)培養(yǎng)目標與思想政治育人的雙重目標,將思想政治教育元素與專業(yè)內(nèi)容有機融合,與時俱進,在教學大綱中加入課程思政的內(nèi)容,在相關的章節(jié)中融入恰當?shù)乃颊睾退颊咐龑W生塑造正確的世界觀、人生觀和價值觀,樹立堅定的理想和信念,培養(yǎng)學生不怕困難、不怕吃苦、樂于鉆研、樂于奉獻、自強不息的精神,能夠抵御外界的干擾和誘惑,不忘自己的初心,提高個人素養(yǎng),牢記科技興國的使命。但由于課時限制,專業(yè)知識的講授仍占主導地位,思想政治教育不能占用過多的時間,要充分考慮課程思政教學內(nèi)容與章節(jié)內(nèi)容的一致性與協(xié)調(diào)性,合理地融入課堂教學。在課程的考核方面,不以期末的卷面筆試為最終成績,減少筆試的比重,適當增加過程性考核,把學生的出勤、作業(yè)、課堂互動參與程度、課程學習報告及思政內(nèi)容的理解等納入最后的總評成績中,真正考查學生對這門課程的掌握程度和學習效果。
考慮機械類行業(yè)特色及彈性理論基礎課程的應用特點,應根據(jù)本門專業(yè)課程的內(nèi)容層次,建立模塊化彈性理論基礎課程教學體系,實現(xiàn)相關模塊的融合和貫通,以滿足課程思政教學的需要。本課程涉及彈性力學的基本概念、幾類基本方程、一些典型問題的基本解答及分析等模塊,供不同專業(yè)學生學習。通過對這門課程的學習,既為其他課程學習打下堅實基礎,又為實際工程中彈性力學問題的分析應用提供依據(jù)。彈性理論基礎的課程思政建設不是要開設一門新課程,而是在原有課程教學中,抓住核心環(huán)節(jié),恰當挖掘育人元素融入教學。從課程整體出發(fā),依托課程宏觀內(nèi)容,根據(jù)側(cè)重點的不同并結(jié)合實際應用,合理設計不同的小任務,學生根據(jù)所學的理論知識和自己的科研方向,在查閱資料、自己分析請教和分組討論的基礎上來完成這些任務,構(gòu)建以教師引導、學生學習為中心的教學體系,通過理論與實踐相結(jié)合的小任務的練習,激發(fā)學生的學習興趣和學習積極主動性,提高學生分析問題和解決問題的綜合能力,培養(yǎng)學生的科學創(chuàng)新和創(chuàng)造精神,以及團隊的合作意識。因此,課程體系的合理構(gòu)建,分模塊內(nèi)容進行課程教學,要注重理論教學與實踐教學的合理結(jié)合,根據(jù)各單元各模塊間的相互關系,合理融入思政元素,構(gòu)建宏微觀的一體化育人課程知識體系,實現(xiàn)育人與教學的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
二、教學方法的改進
彈性理論基礎課程是一門理工科課程,在本身課時緊張的情況下,如何實現(xiàn)課程思政,讓思政內(nèi)容潤物細無聲地融入教學中,達到立德樹人的效果,教學方法就顯得特別重要。
在教學手段上,采用信息化教學工具,并輔助傳統(tǒng)的板書。采用多媒體教學手段,將思政內(nèi)容以圖片和視頻的形式穿插到多媒體課件中,可以使教學內(nèi)容更豐滿充實,更具有可視性和吸引力,讓學生在潛移默化中接受思想政治教育。但是,彈性理論基礎這門課程涉及的公式比較多,而且比較煩瑣。如果上課只采用多媒體教學,雖然速度會快一些,但有些重要公式學生來不及思考和推演,影響聽課效果。在課堂上輔助適當板書,可以緩解教學中緊張的氣氛,增加學生的思考時間,使其對公式印象更深刻,記得更加牢固。當然了課堂時間有限,只能選擇性地進行板書演示。通過將現(xiàn)代教育技術(shù)手段與傳統(tǒng)板書相結(jié)合,可以提高課堂的教學信息量,增強教學的直觀性和時效性,引起學生的興趣,提高課堂教學效果。
教學方式上,改變傳統(tǒng)的“填鴨子”教學模式,采用問題啟發(fā)式、學生演講式、課堂討論式、案例分析式等多元化的教學方式。增加教學過程中的靈活性和趣味性,有機融合專業(yè)知識點和相關的思政元素,如通過一個簡短的小故事或一句話,增強課堂教學效果,同時使學生在無形中接受思想政治教育。如講授圣維南原理時,先拋出一個應力集中問題,讓學生舉例描述日常生活中見到的應力集中問題。[4]通過問題或案例的引導,啟發(fā)學生認真思考,讓學生積極參與課堂教學,加強教師與學生之間的交流互動和信息溝通,激發(fā)學生的學習興趣和求知欲,培養(yǎng)學生獨立思考的能力和樂于探索的精神,增強團隊協(xié)作的意識。通過教師講授和學生參與相結(jié)合,培養(yǎng)學生正確高效學習的方法和能力,潛移默化地把知識傳授和價值引領相統(tǒng)一,真正做到專業(yè)知識理論與思政元素的相互融合和相互促進,培養(yǎng)綜合素質(zhì)強的專業(yè)人才。
注重理論教學與工程實踐的結(jié)合。針對各專業(yè)的特點,將典型的工程案例分析恰當引入課堂,引導學生根據(jù)案例背景,應用彈性理論基礎課程中的基本概念和基本理論,進行彈性體的受力分析、變形分析和計算等,培養(yǎng)學生的綜合分析能力、解決問題的能力和實踐能力等,養(yǎng)成良好的思維方式和方法,讓學生在運用知識中增進對科學技術(shù)和社會需求的認識和理解,形成正確的世界觀、人生觀和價值觀。通過工程案例的分析,對學生進行工程倫理方面的教育,引導學生樹立正確的科學觀和道德觀,培養(yǎng)學生科學創(chuàng)新和創(chuàng)造的精神,精益求精、實事求是的工匠精神,以及嚴謹細致的工作作風,激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。
三、思政元素的挖掘及實踐
課程思政是高校每個教師的基本職責,結(jié)合立德樹人這一根本任務,在課堂教學中融入思政元素,是培養(yǎng)學生思政教育與專業(yè)教育有機融合的一種有效方式,真正體現(xiàn)大學和教育的內(nèi)涵。彈性理論基礎課程思政元素的挖掘應從學科和德育兩個不同的層面著手,堅持實事求是和時效性的原則。
在緒論部分,講述彈性理論的研究對象及任務時,結(jié)合理論力學和材料力學進行說明。理論力學是學生接觸的第一門力學基礎課程,它主要研究作用于物體(包括質(zhì)點、剛體或剛體系)上的力系的簡化理論及力系的平衡條件。材料力學主要研究桿件等在拉、壓、彎、扭等情況下的剛度和強度。而在實際遇到的問題中,如板類、殼類等結(jié)構(gòu)不能簡化為已知的桿件結(jié)構(gòu)怎么辦,彈性力學可以解決這些問題。因此,在講授彈性理論基礎課程時,要特別說明特定力學問題的假設條件和適用條件,并結(jié)合實際列舉相關的工程實例,通過各類問題及思維的引導,使學生加深理解各類力學問題的本質(zhì),厘清不同力學課程之間的聯(lián)系與區(qū)別,學會用對比、聯(lián)系的方法去分析各類問題,明白不同學科之間的統(tǒng)一性與獨立性,培養(yǎng)不同的思維能力。
講授彈性力學的發(fā)展史時,主要介紹彈性力學的四個主要發(fā)展時期。從外國科學家圣維南、柯西、艾瑞、基爾霍夫等到中國科學家錢偉長、胡海昌、錢學森、鐘萬勰、徐芝綸等,介紹他們在彈性力學方面作出的一些重要貢獻,重點講述徐芝綸的彈性力學課程體系和錢偉長在板殼問題方面的一些解答方法。通過這些科學家事跡的闡述,讓學生了解彈性理論的發(fā)展過程是不斷完善和修正的。對學生而言,也要敢于直面自身的不足,不斷發(fā)展和完善自己,使自己得到成長。這些科學家的科學鉆研精神,可以激發(fā)學生對知識的渴望,增加學習的熱情和興趣,提升文化自信,自覺把國家利益放在首位,培養(yǎng)刻苦鉆研的精神和終身學習的能力,更好地實現(xiàn)自己的人生價值。
在應力理論章節(jié),講到不同坐標系下的張量,可以聯(lián)想到蘇軾的《題西林壁》:“橫看成嶺側(cè)成峰,遠近高低各不同?!痹娫~中描述的空間和時間變換帶來的不同景色,接下來開始講應力分量的轉(zhuǎn)換方程。一點的應力狀態(tài)在坐標變換下,可以通過應力張量的不變性和應力張量分量的可變性進行體現(xiàn)。[5]也就是說,要從本質(zhì)上看問題,由此引出詩句“不畏浮云遮望眼,只緣身在最高層”,更好地闡述看事情不能只看表面現(xiàn)象,要分析事物的本質(zhì)。這樣,可以順其自然講授應力不變量知識。學生聽到古詩詞,有一定的親切感,學習的激情一下子被激發(fā)出來,會更加認真專注地聽講,同時有助于理解應力狀態(tài)及應力不變量,提高課堂的教學效果。
平面問題的應力、應變及本構(gòu)方程部分,公式推導比較多,這些公式推導和變換方法都與數(shù)學密切相關。推導公式的過程中可以教導學生要認真細致,否則一個符號的錯誤就可能導致整個公式的錯誤,培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W精神和邏輯思維能力。根據(jù)張量知識,可以將彈性力學的基本方程和邊界條件用張量表示,這樣公式簡潔,體現(xiàn)出數(shù)學和力學的和諧美。[6]而且,在學習平面問題的基本理論時,通過應力、應變和位移之間的關系,以及各種本構(gòu)方程,引出彈性力學中的唯物辯證法。如本構(gòu)方程體現(xiàn)了力與變形之間的關系,這反映出事物之間的一種普遍聯(lián)系。而對不同材料類型,本構(gòu)方程的形式是不同的,體現(xiàn)了一般性與特殊性。但本構(gòu)模型與外界無關,只與材料本身的特性有關。這告訴我們不論什么時候都不要忘記自己的初心,要堅守自己的理想,踐行自己的使命。通過邊值問題求解方法的分析,引導學生從發(fā)展、矛盾及聯(lián)系的角度辯證思考科學問題,一些哲學元素的應用,可以培養(yǎng)學生的人文精神。
在講述圣維南原理時,根據(jù)局部影響,結(jié)合材料力學中學習的典型的圓口應力集中,引入目前全世界規(guī)模最大的水利樞紐工程——三峽工程,這是我們的“國之重器”。設計的水電機組可達百萬千瓦,領先世界。三峽大壩是混凝土重力壩,泄洪壩段位于河床的中部,孔洞比較多,而受力又比較復雜。在蓄水運行階段,深孔的孔口將產(chǎn)生較大的拉應力。河海大學工程力學系卓家壽教授帶領團隊通過研究,提出在保證施工及質(zhì)量的基礎上采用橫縫灌漿,這樣可以改善大壩孔口的應力,設計部門在進行孔口設計時可以進行參考。[7]通過三峽工程的講解,孔口應力集中的調(diào)控措施及課程思政點的引入,有利于增強學生的民族和文化自信,提高學生解決問題的能力,培養(yǎng)學生的家國情懷和使命擔當。
彈性理論的基本概念和基本理論學習以后,要注重彈性體的力學模型建立、分析與應用,如板中的彎曲振動、穩(wěn)定性等,引入工程實例,加強課程理論知識和工程實踐應用之間的聯(lián)系,讓學生把學習的理論知識應用到解決實際問題中,而且加深對課程理論的理解。根據(jù)國家近些年提倡的“雙碳”目標,需要對一些起重要作用的裝備結(jié)構(gòu)進行輕量化設計,減少對環(huán)境的影響。結(jié)合學習的彈性理論知識,對裝備結(jié)構(gòu)建立合適的力學模型,分析各個部件在各種可能載荷作用下產(chǎn)生的形變和內(nèi)力。然后再對各個部件進行優(yōu)化設計,有效地減少材料的使用量。學生通過對實際應用中的工程問題進行分析,深入體會和認識這門課程。教師也可以根據(jù)上課講的內(nèi)容布置一些課外作業(yè),讓學生根據(jù)自己的科研方向,結(jié)合所學的彈性力學知識,查閱一些文獻資料,撰寫課程學習報告,強化知識點的應用,同時培養(yǎng)學生自主學習和系統(tǒng)化學習的能力,逐步培養(yǎng)學生的科學觀念和創(chuàng)新精神。
四、結(jié)語
在新形勢下,彈性理論基礎課程教學內(nèi)容應結(jié)合社會對人才的需求,緊緊圍繞立德樹人這一基本歷史使命,進行課程教學大綱、教學方法的改革,將思想政治教育貫穿課程教學的全過程。教師在安排教學時應結(jié)合課程特點,挖掘其中蘊含的思政元素,將其融入教學,激發(fā)學生學習興趣,使得專業(yè)教育與思政教育相得益彰,培養(yǎng)全面發(fā)展的應用型高層次人才。
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(責任編輯:陳華康)
基金項目:北京信息科技大學研究生培養(yǎng)思政建設項目“《彈性理論基礎》課程思政教學探索與實踐”(項目編號:2023PYZD01)。
作者簡介:李鳳蓮(1979—),女,博士,北京信息科技大學機電工程學院副教授,研究方向為機械工程;郝育新(1972—),男,博士,北京信息科技大學機電工程學院教授,研究方向為機械工程。