《材料力學》思政元素的挖掘融合與實踐探索

曹 惠

（中國石油大學勝利學院，山東 東營 257061）

0 引言

2020 年5 月教育部印發(fā) 《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知。通知指出：要緊緊抓住教師隊伍“主力軍”、課程建設“主戰(zhàn)場”、課堂教學“主渠道”，讓所有課程都承擔好育人責任，守好一段渠，種好責任田，使各類課程與思政課程同向同行，將顯性教育與隱性教育相統(tǒng)一，形成協(xié)同效應[1]。

課程思政是一種教育理念，強調(diào)“育人”與“教書”并重，是落實立德樹人根本任務的戰(zhàn)略舉措。 各類課程都要深入挖掘?qū)I(yè)知識、教學方法中與思想政治教育相關聯(lián)的內(nèi)容，并將思想政治教育融合于知識傳授的過程中，最終實現(xiàn)價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三位一體。

《材料力學》 是工科院校廣泛開設的專業(yè)基礎必修課程。 通過本課程的學習，使學生全面系統(tǒng)地了解構件的受力變形及破壞規(guī)律；掌握構件設計計算的基本概念、基本理論、基本方法及其在工程中的應用；樹立正確的設計思想、創(chuàng)新的設計精神。 但是，《材料力學》由于涉及大量的概念、抽象的內(nèi)容、繁復的公式，再加上對學生前期儲備的數(shù)學及物理知識要求較高，因此，學生學習過程普遍較為吃力。根據(jù)這一現(xiàn)狀，結合《材料力學》課程特點，積極挖掘課程內(nèi)所蘊含的思政元素，并將其融入課程教學的相關環(huán)節(jié)，在打破課堂沉默、提升學習動力、促進自主學習、堅定理想信念方面起到了積極作用。

1 材料力學中思政元素的挖掘及與教學的融合

1.1 材料力學體現(xiàn)了馬克思主義唯物辯證法中的規(guī)律

材料力學的任務體現(xiàn)了辯證與統(tǒng)一的規(guī)律。課程開篇緒論中講到材料力學的任務：設計構件時，在滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，盡可能合理選用材料、降低材料的消耗量，以節(jié)約資金或減輕構件的自重，為了合理解決這一矛盾，材料力學為此提供了理論基礎。 為了保證構件承載力的三大要求，就需要使用較多的材料；然而如果一味地增加材料或者使用優(yōu)質(zhì)材料，將會導致構件自重及成本的增加，可見這兩者之間是對立的。 材料力學合理地解決了這一對矛盾，通過建立強度條件、剛度條件及穩(wěn)定性條件將構件的設計統(tǒng)一起來，在不斷解決新矛盾的同時，也促進了學科的不斷向前發(fā)展。

材料力學的基本假設體現(xiàn)了主要矛盾與次要矛盾的辯證規(guī)律。 材料力學的研究對象是可變形固體，即考慮構件受力后發(fā)生的變形。相對于理論力學的研究對象剛體而言， 變形體顯然更貼近工程問題的實際。 然而在進行承載力計算時，還是需要略去次要因素，將它們抽象轉化成理想的材料，材料力學的基本假設主要有五個，分別是：連續(xù)性假設、均勻性假設、各向同性假設、線彈性假設、小變形假設。這些假設都體現(xiàn)了在錯綜復雜的矛盾中，主要矛盾是居支配地位的，起主導和決定作用；次要矛盾是處于從屬地位的，起次要作用。 處理問題時，應抓住主要矛盾。

以小變形假設為例說明如何體現(xiàn)主要矛盾與次要矛盾的辯證規(guī)律。 教學中常舉例兩桿桁架，在節(jié)點A 受集中力作用，如圖1 所示，已知桿長、截面尺寸及材料彈性模量。 求節(jié)點A 處的位移。

一般來說求位移，要已知桿的變形，兩桿變形滿足協(xié)調(diào)條件， 節(jié)點由原位置移動至新的平衡位置，如圖2 虛線所示。若要求變形，則必已知內(nèi)力。若要求內(nèi)力，則必要已知桿在受力之后的位置，以便獲得平衡方程中力投影的角度。而桿變形后的平衡位置又是所要求解的。 如此往復循環(huán)，題目不可解。 求內(nèi)力時，由桿件變形導致的投影角度變化是次要矛盾，通常忽略不計，按照剛體思想求解平衡問題。當軸力確定后，再由胡克定律及兩桿的變形協(xié)調(diào)條件， 求解節(jié)點的位移。 問題迎刃而解。

1.2 融入力學發(fā)展史、國家建設工程，使學生增長見識，增強民族自豪感

東漢時期的鄭玄在《考工記·馬人》中為“量其力，有三鈞”做注解時寫道：“假令弓力勝三石，引之中三尺，馳其弦，以繩緩擐之，每加物一石，則張一尺。 ”他的觀點表明弓的彈力與弓的形變量成正比[2]。 被認為是關于彈性定律的最早描述，比英國科學家胡克發(fā)表論述早1500 多年。建于隋代的空腹式拱橋趙州橋，因其橋體全部使用抗壓性能好的磚石材料建造，故能歷時1400 多年，經(jīng)歷無數(shù)次洪水沖擊、數(shù)次地震考驗，仍完好無損。 又如建于宋代的四川安瀾竹索橋，以木排石墩承托，用粗如碗口的竹纜橫飛江面，這是利用了竹材抗拉性能好的力學特性[3]。 在講授提高梁強度的措施時，其中措施之一是截面的合理高寬比。 早在1100 年，我國宋代工匠李誡在其建筑學著作《營造法式》一書中提出，矩形截面梁的合理高寬比為1.5。 英國科學家托馬斯·楊在1807 年于所著的《自然哲學與機械技術講義》一書中提出，矩形考慮強度的合理高寬比為考慮剛度的合理高寬比為。 這一數(shù)據(jù)比我國提出時間晚了700 年。課堂上講到這些凝結了古代工匠智慧結晶的設計與發(fā)現(xiàn)，不僅開拓學生的知識面，更是一劑增強中華民族自豪感的強心劑。

簡單超靜定梁教學過程中，以南京長江大橋引橋和港珠澳大橋為引例， 通過對比兩種結構的差異，引出超靜定結構。 自1968 年我國第一座自行設計建造的南京長江大橋竣工到50 年后被譽為 “橋梁界的珠穆朗瑪峰”的港珠澳大橋的順利竣工通車，我國的科技發(fā)展日新月異。 在教學過程中，滲透了大國工匠精神，使學生受到精神的震感與教育。

1.3 以工程事故為警鐘，樹立學生的職業(yè)精神、責任感

材料力學是與工程結合緊密的科學，隨著工程問題日趨復雜，材料力學也在不斷發(fā)展。 在壓桿穩(wěn)定問題的研究中， 文藝復興時期的達·芬奇做出了開拓性的工作。 1744 年數(shù)學家歐拉提出了壓桿的臨界力公式，命名為歐拉公式。 1826 年納維指出歐拉公式的適用范圍為細長壓桿。 在自然科學的領域，壓桿穩(wěn)定性問題形成了體系。 但在工程領域，真正重視到穩(wěn)定問題是在1907 年加拿大圣勞倫斯河上的魁北克大橋的坍塌。 這座大橋造成19 000 t 鋼材變?yōu)閺U鐵，75 人遇難。事后，加拿大七大工程院將事故殘骸全部買下，打造成一枚枚戒指，發(fā)給畢業(yè)生，作為一種警示。在教學中增加工程事故的講解，潛移默化中為學生堅定了責任感，增強了嚴謹求實的職業(yè)精神。

圖1 兩桿桁架受力圖

圖2 兩桿桁架變形圖

2 課程思政建設中的問題及解決方法

課程思政不是靠一朝一夕、一蹴而就建成的。 課程中蘊含的思政元素需要教師在教學過程中不斷挖掘、逐漸積累、并融合當下熱點焦點，最終形成。 思政元素與教學內(nèi)容契合度要高， 實現(xiàn)對學生精神的推動，而不是生硬地說教。

2.1 打破思想壁壘，積極行動

較多的專業(yè)基礎課及專業(yè)課教師認為思想政治教育是思政類課程教師的職責所在，同時還認為自己的課程與思政無聯(lián)系， 無法進行這方面的教育引導。其實這一想法是錯的。 在教學研究中發(fā)現(xiàn)，只要教師潛心研究， 就一定會發(fā)現(xiàn)所授課程中蘊含的思政元素。 因此，廣大專業(yè)課教師要轉變思想，克服困難，積極行動，將對學生價值觀的引導融于知識傳授和能力培養(yǎng)中來。

2.2 更新教學資源，深挖思政元素

關注學科前沿，及時補充學科最新的研究成果到教學中，科學合理地拓展課程的廣度、深度和溫度。將教學中典型公式的由來、重要參數(shù)的發(fā)現(xiàn)、重大事故的原因整理成教學資源，學生在課下通過掃描二維碼學習，使學生豐富學識，增長見識。

2.3 潤物細無聲，切忌生硬說教

德國哲學家卡爾·西奧多·雅斯貝爾斯說過，“教育的本質(zhì)是：一棵樹搖動另一棵樹，一朵云推動另一朵云，一個靈魂喚醒另一個靈魂。 ”思政教育更是如此。當代大學生具有個性鮮明、思想獨立的特征，他們對于生硬的說教往往充耳不聞。教師要發(fā)揮課堂主戰(zhàn)場的作用，巧妙地將思政元素與教學內(nèi)容結合，將正能量、職業(yè)精神、科學素養(yǎng)不動聲色地傳遞給學生。不漏痕跡地教育是最有效的教育。

3 結語

教書育人的根本是立德樹人，立德樹人的根本是課程思政。 在各課程教學過程中，把思政元素巧妙融合，不僅能夠豐富教學內(nèi)容、激發(fā)學生學習興趣，還能使學生在潛移默化中受到思想的啟迪[4]。在新時代下，大學生不僅需要有廣博扎實的專業(yè)素養(yǎng)，還要具備較高的責任感、職業(yè)精神、不怕吃苦勇于拼搏的大國工匠精神。 在材料力學教學過程中，將思政點巧妙地融合于教學過程， 有助于幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，助力學生成長成才。