《理論力學(xué)》課程思政中哲學(xué)與邏輯方法元素設(shè)計(jì)

浦玉學(xué)，程長(zhǎng)征

(合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥)

一 引言

馬克思主義哲學(xué)是辨證法、認(rèn)識(shí)論、邏輯學(xué)的統(tǒng)一，其具體的哲學(xué)思想和認(rèn)識(shí)論在《理論力學(xué)》知識(shí)體系中無處不見，科學(xué)的辨證分析法和方法論貫穿《理論力學(xué)》整個(gè)教學(xué)過程，是《理論力學(xué)》進(jìn)行課程思政的巨大寶庫(kù)。把辨證唯物主義哲學(xué)思想和方法論貫穿滲透到專業(yè)課教學(xué)中，將《理論力學(xué)》課程與思想政治教育相結(jié)合，對(duì)培養(yǎng)具有社會(huì)主義核心價(jià)值觀的科技人才，實(shí)現(xiàn)我國(guó)科技強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略具有十分重要的意義[1]。

二 《理論力學(xué)》課程思政元素設(shè)計(jì)難點(diǎn)

思政元素設(shè)計(jì)是有效推進(jìn)專業(yè)課程思政教育建設(shè)的前提和關(guān)鍵[2]，然而《理論力學(xué)》課程思政元素設(shè)計(jì)還存在以下難點(diǎn)。

（一）思政元素挖掘難

《理論力學(xué)》是工科專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，以其獨(dú)特的概念、原理、規(guī)律等構(gòu)成了嚴(yán)格的邏輯知識(shí)體系[2,3]，與泛義上的思想政治教育知識(shí)內(nèi)容有著鮮明的區(qū)別，使得相關(guān)思政元素的挖掘存在很大的困難。

（二）思政元素體系建立難

現(xiàn)階段思政元素與《理論力學(xué)》課程融入的實(shí)現(xiàn)方式，多采取點(diǎn)位式融合，思政元素呈現(xiàn)零散化、片面化、不成體系的特點(diǎn)，思政效果依賴于任課教師的個(gè)人發(fā)揮。使得學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的理解和對(duì)思政元素的認(rèn)可大打折扣。

三 哲學(xué)思政元素設(shè)計(jì)

力學(xué)的發(fā)展蘊(yùn)含著哲學(xué)思想[4]，二者相互促進(jìn)、相互影響。哲學(xué)思想為力學(xué)的發(fā)展開辟了可能性，力學(xué)的發(fā)展則建立在哲學(xué)與邏輯學(xué)這些思維工具發(fā)展的基礎(chǔ)上，反過來為哲學(xué)的發(fā)展奠定現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。愛因斯坦對(duì)自己評(píng)價(jià)說：“與其說我是物理學(xué)家,不如說我是哲學(xué)家”[5]。《理論力學(xué)》用數(shù)學(xué)方法描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為唯物主義哲學(xué)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。

學(xué)習(xí)和掌握《理論力學(xué)》的理論與研究方法的過程本身就是在踐行辨證唯物主義認(rèn)識(shí)論。因?yàn)椤独碚摿W(xué)》理論的形成就是遵循著辨證唯物主義的認(rèn)識(shí)論的規(guī)律進(jìn)行研究與發(fā)展。首先，力學(xué)中最基本的規(guī)律如杠桿原理、二力平衡、摩擦定律、牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律等是建立在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上形成的；其次，在對(duì)事物的觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過抽象化建立力學(xué)模型，形成基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)演繹、邏輯推理，建立理論體系；最后，將理論應(yīng)用于實(shí)踐，并在實(shí)踐中不斷得到驗(yàn)證與發(fā)展。因此，學(xué)習(xí)《理論力學(xué)》的研究方法，不僅可以深入地掌握這門學(xué)科，更有助于培養(yǎng)辨證唯物主義世界觀，培養(yǎng)正確的分析問題、解決問題的能力。

在學(xué)習(xí)物體系平衡時(shí)，物體系整體的平衡并不意味著系統(tǒng)內(nèi)的絕對(duì)靜止。同一個(gè)物體系不同平衡狀態(tài)包含著系統(tǒng)內(nèi)力情況千差萬別，但所受力系本質(zhì)上均為平衡力系。靜止是相對(duì)的，運(yùn)動(dòng)是永恒的，但二者并不矛盾，靜止可以看成一種特殊的運(yùn)動(dòng)形式，虛位移原理為我們提供了一種將靜力學(xué)問題轉(zhuǎn)化為動(dòng)力學(xué)問題的分析方法，而靜力平衡優(yōu)勢(shì)簡(jiǎn)潔的，達(dá)朗貝爾原理為我們提供了將動(dòng)力學(xué)問題轉(zhuǎn)化為靜力學(xué)問題的方法。運(yùn)動(dòng)和平衡是對(duì)立統(tǒng)一的，動(dòng)態(tài)的平衡體現(xiàn)著協(xié)調(diào)發(fā)展的理念。大到宇宙星體，小到菌群細(xì)胞，平衡是天地自然的一種境界，如果自然失去平衡，生命便會(huì)遭到災(zāi)難，生理失去平衡，便會(huì)健康惡化；而我們生活的家園與我們生命的誕生，同樣是無數(shù)個(gè)平衡的奇跡。而事物能發(fā)展、運(yùn)行、前進(jìn)，一個(gè)重要原因就是保持了動(dòng)態(tài)平衡。

在學(xué)習(xí)靜力學(xué)公理中“力的平行四邊形法則”時(shí)，我們知道兩個(gè)力的合力不一定會(huì)比每一個(gè)力都大，這是因?yàn)榉较虻膯栴}。那么從哲學(xué)的角度，人的社會(huì)性決定了人不能脫離群體而生存，每一項(xiàng)社會(huì)事業(yè)的完成，或多或少?gòu)哪撤N意義上都需要借助他人的力量，但是不一定這種力量是幫助我們的，至少是在影響我們，可以是好的影響，也可能是壞的影響。其次從平面匯交力系的角度，當(dāng)然空間也是如此，外界的力量也可以有很多股，有些人從一個(gè)方向推，有些人卻將你向另一個(gè)方向拉，這便與匯交力系的等效類似，人作為一個(gè)整體，總會(huì)有一個(gè)最后的方向，這便是“合力”的方向，也是一個(gè)人、一件事物發(fā)展的方向。

在學(xué)習(xí)“作用力與反作用力”知識(shí)點(diǎn)時(shí)，二者大小相等，方向相反，這是對(duì)立的一面；而二者合力為零，合力系平衡，這是統(tǒng)一的一面；二者如果一個(gè)消失，另一個(gè)也會(huì)消失，這體現(xiàn)矛盾的相互依存性；而在實(shí)際的力學(xué)計(jì)算中，求解相互作用力時(shí)，只需要知道其中的一個(gè)力就可以把這一對(duì)力求解出來，這就是矛盾相互依存的具體應(yīng)用。強(qiáng)調(diào)受力物體與施力物體的相互對(duì)立、相互依存。施力與受力同時(shí)存在、同時(shí)消失，對(duì)立且統(tǒng)一。在工程中合理應(yīng)用和處理好它們的關(guān)系，依據(jù)它們之間的對(duì)立與統(tǒng)一規(guī)律，能有效指導(dǎo)我們的生產(chǎn)實(shí)踐，更好地為人類服務(wù)。

在學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)時(shí)，可根據(jù)辨證唯物主義哲學(xué)中，運(yùn)動(dòng)是永恒的，靜止是相對(duì)的哲學(xué)觀念加以解釋。絕對(duì)的運(yùn)動(dòng)與相對(duì)的平衡構(gòu)成了對(duì)立與統(tǒng)一的關(guān)系，在特定的條件下二者可以相互轉(zhuǎn)換。在不同的參考系中描述統(tǒng)一物體的運(yùn)動(dòng)，往往會(huì)得到不同的描述結(jié)果，或加速、或減速、或勻速、或靜止，不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于所選取不同的參考系。正如一切事物發(fā)展、狀態(tài)的演化都處于不斷變化中，如社會(huì)生活、人生道路上，不同的際遇與經(jīng)歷，亦好亦劣，取決于不同的視角和不同的階段，需要采用辨證的、統(tǒng)一的思路去理解體會(huì)，具體問題具體分析，一分為二地處理問題，從這個(gè)思路去引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)辨證唯物主義認(rèn)識(shí)論，樹立正確的人生觀。

再如，推動(dòng)汽車前進(jìn)的動(dòng)力實(shí)際上是地面的摩擦力。汽車行進(jìn)時(shí)驅(qū)動(dòng)輪在發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)力矩的作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)，粗糙的地面施加給驅(qū)動(dòng)輪的摩擦力沿車輛行進(jìn)方向，推動(dòng)車身向前運(yùn)動(dòng)。摩擦力阻礙車輪滑動(dòng)、幫助其滾動(dòng)。與此同時(shí)，而對(duì)從動(dòng)輪開始有向前滑動(dòng)的趨勢(shì)，摩擦力阻止從動(dòng)輪向前滑動(dòng)。摩擦力可以成為阻礙汽車運(yùn)動(dòng)的阻力，亦可以成為推動(dòng)汽車前進(jìn)的動(dòng)力。正如工作生活中遇到的挫折與失敗，既可以成為前進(jìn)路上的絆腳石，也可以成為墊腳石，失敗是成功之母，取決于如何看待、如何利用，變被動(dòng)為主動(dòng)，將壓力轉(zhuǎn)換成動(dòng)力。

總之，《理論力學(xué)》這門課程的理論體系始終貫穿了辨證唯物主義的思想。在教學(xué)中有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)和運(yùn)用辨證唯物主義的認(rèn)識(shí)論，樹立正確的世界觀、人生觀，將使學(xué)生受益終生。

四 邏輯方法元素設(shè)計(jì)

在《理論力學(xué)》授課過程中，充分運(yùn)用自然辨證法、方法論進(jìn)行問題的分析和解決。

（一）類比分析法

總結(jié)《理論力學(xué)》知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，將具有關(guān)聯(lián)性的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸類分析，將不同的類型的問題進(jìn)行對(duì)比分析，將形式類似、方法類似的知識(shí)點(diǎn)類比化，強(qiáng)化學(xué)生的印象。例如，力對(duì)點(diǎn)的矩與力對(duì)軸的矩的關(guān)系類比動(dòng)量對(duì)定點(diǎn)的矩與動(dòng)量對(duì)定軸的矩之間的關(guān)系。又如，在學(xué)習(xí)動(dòng)力學(xué)普遍定理時(shí)，無論是動(dòng)量定理、動(dòng)量矩定理還是動(dòng)能定理均是在牛頓第二定律的基礎(chǔ)上進(jìn)行推導(dǎo)演繹得到。它們從不同側(cè)面揭示了質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系總體的運(yùn)動(dòng)變化與其受力之間的關(guān)系，均是揭示機(jī)械運(yùn)動(dòng)的度量與力的作用的度量?jī)烧咧g的因果聯(lián)系的動(dòng)力學(xué)的普遍定理。在推導(dǎo)演繹及應(yīng)用這些定理時(shí)，采用類比的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，如表1 所示，強(qiáng)調(diào)不同的定理的應(yīng)用具有類同性。

表1 動(dòng)力學(xué)普遍定理類比

（二）歸納分析法

所謂歸納分析法，是指將《理論力學(xué)》學(xué)習(xí)過程中遇到的問題、解決方案進(jìn)行分類總結(jié)的方法[7,8]。例如，由課程中典型的例題歸納出解題的一般方法，并用于解決同類型的其他問題。采用這種邏輯方法可以訓(xùn)練學(xué)生們的綜合思維能力和解決問題的能力。

例如在靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)講授過程中，不斷地歸納和總結(jié)一般解題方法和解題步驟。如圖1 所示，動(dòng)力學(xué)一般解題步驟相較于靜力學(xué)多了研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)分析這一環(huán)節(jié)，也就是說動(dòng)力學(xué)問題不僅要進(jìn)行受力分析，還要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，從而建立研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)與受力的方程式。通過達(dá)朗貝爾原理，動(dòng)力學(xué)問題又可以轉(zhuǎn)化為靜力學(xué)形式的問題，采用靜力學(xué)問題一般解題步驟進(jìn)行解決。通過圖1 清晰地厘清了靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及達(dá)朗貝爾原理的邏輯關(guān)系以及具體的解題思路。

除此以外，例如突然解除約束類型問題、純滾動(dòng)問題、碰撞問題等都可以不斷引導(dǎo)學(xué)生整理思路、歸納一般化方法，并引申擴(kuò)展可解問題范圍，進(jìn)一步完善一般化方法。這對(duì)突破學(xué)生普遍存在的“聽得懂、不會(huì)解”現(xiàn)象、提高學(xué)生創(chuàng)新思維和解決問題的能力具有十分重要的意義。

（三）矛盾分析法

在學(xué)習(xí)《理論力學(xué)》課程中，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)運(yùn)用辨證唯物主義認(rèn)識(shí)論中的矛盾分析法，區(qū)分主要矛盾與次要矛盾。《理論力學(xué)》的研究對(duì)象為忽略一般物體的微小變形的剛體模型，這種模型既簡(jiǎn)化了問題的研究，也更深刻地反映出運(yùn)動(dòng)和受力的本質(zhì)。而當(dāng)分析物體內(nèi)部受力時(shí)，則必須考慮其內(nèi)部變形效應(yīng)，建立彈性體模型。因此，剛體和變形體是對(duì)立中的統(tǒng)一，正確地應(yīng)用矛盾分析法，善于把握主要矛盾和矛盾的主要方面，突出重點(diǎn)才是關(guān)鍵。

圖1 靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)問題一般解題步驟及關(guān)系

質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)系的模型建立亦是如此。同一個(gè)研究對(duì)象在不同的場(chǎng)合可以被視為質(zhì)點(diǎn)或質(zhì)點(diǎn)系。例如，當(dāng)研究飛行器軌道動(dòng)力學(xué)問題時(shí)，可將飛行器視為質(zhì)點(diǎn)；當(dāng)研究飛行器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)時(shí)，可將其視為剛體系或質(zhì)點(diǎn)系；這是因?yàn)橹饕馨l(fā)生了轉(zhuǎn)變，需要具體問題具體解決。

（四）分析綜合法

尋求解決具體問題時(shí)，有時(shí)從命題的結(jié)論入手，逐步尋找結(jié)論成立的條件，這種邏輯方法叫分析法，是一種逆向推理過程；有時(shí)從已知條件出發(fā)，逐步推理，直至結(jié)論，這種邏輯方法叫綜合法，這是一種正向推理過程。然而《理論力學(xué)》涉及的概念、定理較多，可能遇到的問題紛繁復(fù)雜，單獨(dú)利用分析法或綜合法很難解決問題，常常將兩者綜合起來，加以靈活運(yùn)用。例如，在分析點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，直接在絕對(duì)坐標(biāo)系中通過幾何法可以通過計(jì)算得到點(diǎn)的軌跡方程、速度方程、加速度方程。這是一類單獨(dú)應(yīng)用綜合法的典型情況，處理過程一般比較繁瑣。然而在《理論力學(xué)》課程中通過點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)，將點(diǎn)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)分解牽連運(yùn)動(dòng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成；通過靈活地選擇動(dòng)點(diǎn)、動(dòng)參考系和定參考系，將分別研究點(diǎn)的復(fù)雜決定運(yùn)動(dòng)分解為點(diǎn)相對(duì)于動(dòng)參考系的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)參考系相對(duì)于定參考系的運(yùn)動(dòng)兩種簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的合成。先研究這些簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再綜合起來，即可求得動(dòng)點(diǎn)復(fù)雜的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。

五 結(jié)語

為實(shí)現(xiàn)《理論力學(xué)》思政課程中傳授專業(yè)知識(shí)及思想政治教育雙重功能，將馬克思主義哲學(xué)與《理論力學(xué)》進(jìn)行有機(jī)融合，結(jié)合《理論力學(xué)》的課程特點(diǎn)，充分挖掘其中的哲學(xué)與邏輯方法等思政元素，把辨證唯物主義哲學(xué)思想和方法論貫穿滲透到專業(yè)課程體系中，將科學(xué)的辨證分析法和方法論貫穿整

個(gè)教學(xué)過程，打磨思政元素與《理論力學(xué)》課程的融合方式，實(shí)現(xiàn)二者的有機(jī)銜接和融合。就是將力學(xué)中的一些方法與哲學(xué)思維中的矛盾，也就是對(duì)立統(tǒng)一的觀點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系的結(jié)果，力學(xué)中普遍地存在著哲學(xué)思維，在教授過程中，把馬克思主義哲學(xué)思維及自然辨證邏輯方法具體應(yīng)用在理論力學(xué)課程教學(xué)中，有利于學(xué)生進(jìn)一步地體會(huì)力學(xué)原理的精妙之處，同時(shí)，也會(huì)極大增強(qiáng)對(duì)馬克思主義哲學(xué)及辨證法的獲得感。