“三全育人”背景下“材料力學”課程教學設計與改革*

葉 卉，汪中厚，錢 煒

（上海理工大學機械工程學院，上海 200093）

2017年2月27 日，中共中央、國務院印發(fā)了《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》，提出了堅持全員全過程全方位育人（簡稱“三全育人”）的要求[1]。“三全育人”改革是加強改進新形勢下高校思想政治工作，全面落實立德樹人根本任務的戰(zhàn)略舉措[2]。

“材料力學”課程作為理工科專業(yè)學生直接面向工程設計和應用的專業(yè)基礎課程，理論性較強，涉及知識面廣[3-5]。在“三全育人”背景下，將思政教育內(nèi)容以案例形式融入“材料力學”課程，并引導學生思考和分析案例中包含的力學問題，形成涉及課前、課中和課后各環(huán)節(jié)的“三步法”思政教學設計。同時，優(yōu)化“材料力學”課程評價模式，并構建數(shù)字化思政案例庫。在教學全過程中踐行“三全育人”理念，構建高校專業(yè)基礎課程的全程、全方位育人體系，不但提升了學生的思政素養(yǎng)，同時有利于培養(yǎng)理工科人才發(fā)現(xiàn)、分析、解決工程問題的能力。

1 “三步法”思政教學設計

目前，“材料力學”課程普遍存在的問題包括：教學過程過于注重公式推導和習題解答，但知識點與工程實際結合不夠充分，使工程應用變成“紙上談兵”；相關知識缺乏拓展和延伸，老師講什么，學生就學什么，學生主動探索的精神需要進一步激發(fā)。因此，在“三全育人”背景下，提出包含課前導入、課中分析、課后延伸的“三步法”思政教學設計，將理工科專業(yè)基礎課變成有情懷、有溫度、有深度的課[6]。具體步驟如下。

1）在課程開始前，將與課程知識有關的中國古代經(jīng)典建筑、傳統(tǒng)詩詞歌賦或保家衛(wèi)國事跡等思政案例以故事或藝術鑒賞的形式向學生娓娓道來，結合小視頻、動圖等素材講好中國故事，傳播中國文化，弘揚中國精神，在課程開始前充分吸引學生的注意力，引起學生興趣，進而對該案例所涉及的知識模塊進行深入課堂教學。

2）在課堂教學中，除了傳統(tǒng)教學所包含的公式說明和習題求解（公式應用）外，特別增加了案例解析，即用所講授的知識來分析課前思政案例中所包含的力學問題，加深學生對思政精神和工程知識的理解。同時，在公式說明部分，改變以往大量公式推導的枯燥過程，依托計算機模擬技術獲得構件變形動圖和應力應變分布云圖，讓學生直觀地了解構件的受力和變形特點，再進一步說明求解應力應變的邏輯思路和關鍵公式。公式推導的詳細過程作為附錄讓學生課后自行學習，課堂上的寶貴時間主要用于知識點的內(nèi)化和應用。

3）在每一知識模塊講完后，都安排相應的課后延伸與討論。主題一般是因設計或施工缺陷引發(fā)事故的反面思政案例，要求學生以小組為單位，利用課外時間查閱資料、交流討論，用力學知識分析事故發(fā)生的原因，并從中領悟工程技術人員的責任、擔當和嚴謹細致作風的重要性。此部分案例來源于近期的熱點新聞事件或國際上有重大影響力的歷史事件，容易引起學生關注和共鳴，學生會帶著興趣去深入探索和挖掘。

通過“三步法”教學設計，將思政內(nèi)容貫穿于“材料力學”教學全過程，做到思政精神與專業(yè)知識的融會貫通，引導學生領悟思政、延伸知識，實現(xiàn)時時處處育人。

2 “三步法”思政教學實踐

“材料力學”作為研究構件強度、剛度和穩(wěn)定性的學科，涉及拉壓、扭轉、彎曲變形及組合變形形式。因此，實際教學中將課程主要內(nèi)容分為“拉伸與壓縮”“剪切與擠壓”“圓周扭轉”“彎曲”和“壓桿穩(wěn)定”五大知識模塊，每一模塊的教學內(nèi)容都融入相應的思政案例，如表1所示。

表1 各模塊知識及相應“三步法”思政案例

以其中的“剪切和擠壓”知識模塊為例，說明“三步法”思政教學的具體實施過程。課程開始前，通過圖片向學生講述中華智慧和工匠精神的凝結——故宮恢弘建筑及歷史，如圖1所示，利用故宮模型的抗震測試小視頻和故宮結構動圖點明故宮建筑靈魂在于榫卯連接，同時在課上展示榫卯連接的孔明鎖，如圖2所示，將其作為教具讓學生近距離體會榫卯的智慧與魅力。以榫卯連接為切入點引出課程知識模塊——“剪切與擠壓”，講解包含榫接頭、鉚釘、螺栓、鍵等連接件的受力與變形特點、剪切（應）力與擠壓（應）力計算以及剪切面與擠壓面位置及尺寸，講解相關習題，進而以簡化的模型分析故宮建筑中涉及的榫接頭剪切與擠壓問題，與課前思政實例呼應。課后延伸討論案例為“泰坦尼克號沉船事故與48顆鉚釘?shù)年P系”，讓學生查閱資料，從力學角度說明沉船悲劇發(fā)生的原因并思考如何能夠避免該事故。

圖1 故宮木構建筑群

圖2 孔明鎖展示

3 全面的課程評價模式

在“三步法”思政課程實踐模式下，課程考核模式隨之創(chuàng)新。除了包含出勤、課后作業(yè)和期末考試外，新的課程評價模式增加了以小組為單位的課程思政和工程能力考查。學生5～8人為一組，每組抽取表1中知識模塊的一個課后思政案例進行討論與交流，在下一次課上由該組學生代表用5 min～10 min對案例進行分析和講解，考查小組學生對事故案例中思政含義和專業(yè)知識的理解深度，講完后由其他組同學打分，各組平均分作為該小組的最后得分。通過學生自主案例解析，既完成了對上節(jié)課關鍵知識的復習，又實現(xiàn)了全員育人的思政浸潤。

4 數(shù)字化思政案例庫建設

2020年3 月，上海理工大學全面啟用了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術的教學互動平臺——超星課程門戶，并基于該平臺構建包含課堂案例和學生搜集案例的數(shù)字化思政案例庫，方便學生反復學習、觀看。一方面，教師將課前、課中及課后涉及的思政案例進行整理后，以視頻結合課件或文檔的形式傳至互動平臺；另一方面，教師定期在網(wǎng)絡互動平臺上發(fā)布搜集的思政案例素材，鼓勵學生多留意身邊點滴、關注實時熱點新聞、在生活中尋找“材料力學”課程思政元素，然后教師從中遴選優(yōu)秀案例傳至互動平臺，定期對案例庫內(nèi)素材進行補充和更新。最終，各知識模塊都有充足的思政內(nèi)容支撐，思政案例庫在未來的教學中能夠被借鑒使用并保持動態(tài)優(yōu)化。

5 總結

“三全育人”背景下，將豐富的思政教育內(nèi)容與材料力學專業(yè)知識無縫結合，寓教于樂，寓學于趣。教師認真挖掘中華文化元素，關注國內(nèi)外工程技術發(fā)展，利用正面案例弘揚大國工匠精神，樹立學生的文化自信；通過反面案例增強學生的社會責任感和使命感。通過課前引導、課中分析、課后延伸的“三步法”教學設計以及全面的課程評價模式與數(shù)字化思政案例庫，將思政元素貫穿教育教學全過程，為中華民族崛起和騰飛培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞膬?yōu)秀人才。