工程力學課程思政教學實踐*
——以“摩擦自鎖”為例

王菊線

(安徽職業技術學院，安徽 合肥 230000)

2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調：“高校立身之本在于立德樹人。要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人”[1]。要實現立德樹人根本任務，構建“三全育人”體系，全面推動課程思政建設，就必須將價值塑造、知識傳授及能力培養三者融為一體、有機統一，將正確地世界觀、人身觀、價值觀貫穿于課程教學全過程，這是人才培養的應有之義，更是必備內容[2]。要靈活結合不同學科專業特色，完善人才培養方案，拓展課程維度，深度挖掘知識內涵，提煉精神元素，科學合理地進行教學設計，從課程所涉及的專業、行業、歷史、前景等各個角度，增加課程的知識性、人文性，提升引領性、時代性和開放性。針對理工科類專業課程，要注重培養學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力，注重培養與崗位所匹配的職業素養，把馬克思主義立場觀點與科學技術結合起來，強化學生工程倫理教育，激發創新意識，塑造嚴謹細致的科學習慣和精益求精的大國工匠精神，培育濃厚的愛國情感和民族自豪感，提高人才培養質量，適應我國制造業高質量發展對人才的需求[3]。在“課程思政”的教學背景下，各個學科課程在教學過程中也應當發揮出其自身價值，滲透思想政治教育相關內容，與思想政治理論課程形成協同效應，促進知識傳授和價值觀的引領相融合，幫助學生獲得更好的發展[4]。

一、工程力學課程思政分析

1.課程教學現狀分析

工程力學是機械、土木、機電等理工科專業的一門核心基礎課程，受眾人數較多，也是工程機械設計制造的理論基礎，具有理論性強、知識抽象、內容繁瑣的特點。該課程內容抽象、公式多、分析難，對于高校學生來說，學習起來往往感到枯燥乏味、難以理解。因此在進行工程力學教學過程中，既要綜合培養學生知識能力、明辨思維、價值判斷、審美情趣、人文情懷、科學精神、國際視野、責任意識等[5],又要讓學生通過課程的學習，從科學經典中求“真”，哲學經典中求“善”，藝術經典中見“美”，從而陶冶情操，提升境界，達到“腹有詩書氣自華”的效果[6-7]，這應是力學課程思政教學應達到的要求。

2.課程思政內容分析

(1)發現力學之美，激發學習興趣

工程力學課程理論知識所占課時比例較大且內容抽象繁瑣，學生在學習過程中常常感到枯燥吃力、乏味難懂。因此在導入課程時要引古納今，可以通過介紹古今中外著名建筑，如埃菲爾鐵塔、趙州橋、東方明珠及鳥巢、水立方等完美利用力學結構的建筑藝術品，使學生視覺受到強烈的沖擊，心靈得到巨大的震撼，進而引出每個建筑背后的工程力學原理以及蘊含的歷史文化背景，大大激發學生對本課程的學習興趣。

(2)培養科學意識，養成嚴謹學習習慣

工程力學是工程技術實施的基礎科學，實際工程系統中大量采用力學原理，教師在講授過程中可以結合工程案例事故引起學生重視，培養嚴謹細致的科學態度，可以是飛機失事、橋梁坍塌、起重機側翻或機床零部件失效等。比如可以引用同學們都熟知的美國“泰坦尼克號”撞擊冰山而沉入海底的著名海難事故，事故發生時，除了船速過快以外，船殼收到冰山擠壓時，殼體鋼板間鉚釘承受極大的剪切應力，這些鉚釘由于質量不達標造成在零度以下的破壞應力要遠低于室溫下的破壞應力，導致鉚釘承受高剪切應力而造成船體開裂，最終沉入大西洋。用實際發生過的著名事故告誡學生在學習科學文化知識時，一定要養成一絲不茍的習慣，切忌馬馬虎虎、囫圇吞棗；特別是在進行科學研究及實際運用時，一定要嚴謹細致、實事求是，細節決定成敗，一個小小的失誤可能會造成無法挽救的損失，甚至危害生命。

(3)學習工匠精神，激發愛國主義情感

我國制造業目前面臨轉型升級，由制造大國向制造強國邁進，要實現21世紀制造強國戰略目標，背后離不開千千萬萬大國工匠的努力與奉獻。“工匠精神”一直以來就是耐心、專注、堅持、嚴謹、一絲不茍、精益求精等一系列優異品質的代名詞。教師可以借助大國工匠案例向學生傳遞正能量，進而激發強烈的愛國主義情感和民族自豪感。例如2019年大國工匠年度人物崔蘊，天津航天長征火箭制造有限公司總裝車間副主任，為了保證每個零件之間配合達到最優，他大量閱讀資料，從力學到化學、從金屬材料到化工研究，潛心鉆研，同時崔蘊時刻提醒所帶的團隊成員要精益求精、團結合作。他曾將說過：“作為一名中國航天人，既要有為國奉獻的精神，更要有在一個崗位上持之以恒、潛心鉆研、默默耕耘的情懷。”通過榜樣人物的感染，潛移默化地將工匠精神及愛國情感注入學生心靈，進而生根發芽。

(4)圍繞哲學思想，樹立唯物辯證思維

工程力學是人們在工程實踐中經過長期探索總結發現地基本理論和規律，其中蘊含許多哲學思想。例如作用力與反作用力、約束與被約束、經濟性與可靠性之間普遍存在著對立與統一、普遍與特殊、絕對與相對的馬克思主義唯物辯證思想。例如壓桿穩定中當桿件所受壓力逐漸增大并達到一定數值時，桿件會突然產生失穩現象，這也體現了唯物辯證法中的由量變到質變、量變引起質變的原理。

(5)鍛煉崗位能力，提高職業素養

結合人才培養方案，匹配相關職業崗位能力，在課程教學過程中注重培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，善于將工程實際事例轉化為力學模型進行分析解決，同時通過運用豐富多樣的教學方法培養學生職業素養和人際交往能力。例如在進行軸向拉伸實驗教學時，采用項目任務式分組教學，每組由組長1名和若干組員組構成，教師發布小組任務，任務實施過程中監督輔導，任務結束后進行小組評選。整個教學基于工作過程展開，學生在完成任務中，相互溝通交流、團結合作，既鍛煉了實踐操作能力，又培養了責任心，提高了職業素養。

基于工程力學課程思政示范課省級質量工程項目研究，經過團隊反復研討探索，初步構建了系統的工程力學課程思政教學案例，本文以摩擦自鎖內容的一次課堂教學過程為例，展示課程教學中如何通過思政課程和課程思政的協同共振，形成教學合力，引發學生興趣和共鳴，使學生不僅能汲取知識，增長智慧，同時堅定理想信念，體會哲學思想，感悟人生歷程，實現價值引領、能力培養和知識傳授的有機統一，最終達到潛移默化、潤物細無聲的教學效果[8]。

二、課堂教學設計

1.構建三維教學目標

結合所講授教學內容及學情特點，從知識、能力、價值觀出發，制定全方位三維立體式育人目標(圖1)。不僅讓學生掌握摩擦角和自鎖現象相關理論知識，達到能運用摩擦自鎖知識解決工程實際問題的能力，同時確定客觀全面、辯證統一的科學態度，體會“量變引起質變”、“勿以惡小而為之”等哲學思想，提升愛國精神和民族自豪感，樹立奉獻意識，學習大國工匠精神，培養嚴謹細致的學習習慣，真正實現“傳道、授業、解惑”。

圖1 三維立體式教學目標

2.教學過程案例實施

課程教學內容主要分為三大模塊(圖2)，分別為摩擦概述、庫侖摩擦定律、摩擦角與自鎖。教師組織學生參與教學體驗，情感認識依次推進，由淺入深、由表及里逐步引導。同時每個模塊穿插案例教學，使學生在學習知識的同時深入體會知識中所蘊含的力學之美、哲學思想、工匠精神、愛國情感等。

圖2 教學案例實施過程

3.啟發式教學方法

本次授課內容主要分為三個任務，摩擦概述、庫侖摩擦定律、摩擦角與自鎖。結合啟發式教學法，借助在線教學云平臺，引導學生由淺入深逐步掌握知識。課前任務讓學生思考摩擦現象及應用，課中通過案例講解探索摩擦曲線及自鎖現象，由此逐步引出摩擦角概念及自鎖條件，課后完成拓展訓練提升能力，教學任務層層推進，學生主動參與學習，教學效果良好。

4.教學考核多元評價

借助于信息化線上教學平臺，采用全過程、多元化考核方式，覆蓋課前、課中、課后三部分，涉及預習情況、課堂參與度、測試作業、思想認識總結等，全面反饋教學效果。整個考核評價體系過程化、德育化、合理化，整體考核分數滲透思政評價成分。

三、課堂教學思政元素切入

在“摩擦自鎖”教學講授過程中，按照知識邏輯順序，采用線上線下混合式教學模式開展，課程思政元素主要從以下幾個方面切入。

1.課程導入

課前，利用云平臺發布在線任務，課堂開始時，展示課前預習問題討論的結果。學生理解并列舉摩擦在實際生活和工程中的應用，歸納總結摩擦作用：既有有利的一面，例如用于傳動、制動、調速等；沒有摩擦，人不能走路，車不能行駛；同時也有有害的一面：例如給機械帶來多余阻力，使機械發熱，引起零件磨損，降低壽命，消耗能量，世界上使用的能源大約有1/3～1/2消耗于摩擦。教師將上述結論與哲學思想結合，引導學生看待問題時要客觀全面，辯證統一，不能以偏概全。

2.摩擦概述

講述摩擦現象及理論的發展過程，我國在春秋時期就已認識到摩擦，并用動物脂肪來潤滑車軸，但很長時間摩擦學的研究進展緩慢，經過科學家長期堅持不懈的探索，直到15世紀意大利達芬奇才開始把摩擦學引入理論研究的途經。通過展現摩擦現象及理論的歷史發展過程，讓學生認識到每一個真理的出現都是一次偉大且長期堅持的結果，都是科學的一次偉大創造，很好的說明了科學發現必備的精神，同時使學生對這部分內容產生興趣，而且將人文知識自然地融入到專業課程中，提升了文化素養。

3.庫倫摩擦定律

通過展示摩擦力的規律曲線，引導學生探索曲線變化規律。當物體靜止時，靜摩擦力與作用力相等并隨作用力的增大而增大；當作用力增加到某一臨界值時，摩擦力達到最大值，物塊開始沿作用力方向滑動，與此同時，最大靜摩擦力突變至動摩擦力，從而量變引起質變。通過靜摩擦到動摩擦的變化過程，讓學生理解見微知著的道理，結合當今社會正經歷百年未有之大變局，國家各個方面都在與時俱進地發生變化，而作為未來國家棟梁的學生要思考怎樣應對這種巨大地變化并做好準備。每一個微小變化地積累最終會帶來質的飛躍，教育學生不能忽視每一份努力，今天所做的每一次積累總有一天會帶來質變，收獲成功的喜悅。

4.摩擦角與自鎖

給出實際物塊受力案例，通過受力分析引入全約束力和摩擦角的概念，引導學生運用幾何法分析證明物塊平衡狀態和運動狀態，得出自鎖的結論。摩擦角是一個臨界值，當主動力合力作用線處于摩擦角范圍內時，無論主動力有多大，物體一定平衡。反之，物體一定不平衡。結合哲學思想“勿以惡小而為之”，如果一個人的行為偏離了正確的范圍，哪怕只是做了微小的事情，都會帶來嚴重的后果，倡導學生日常點滴都要嚴于律己，人生關鍵時刻要做出正確選擇。

5.螺絲實物展示

借助日常生活中常見的起緊固作用的螺絲與螺母讓學生直觀感受兩者的配合作用，作用時螺絲與螺母之間不能發生自動退旋現象，即是在螺母緊固后要讓它們之間產生自鎖現象來防止松動，在此基礎上進一部引導學生思考兩者之間的自鎖條件。小小螺絲釘蘊含大大學問，倡導學生要善于觀察發現身邊現象，主動思考，勤于學習，樂于學習，擴寬知識維度，樹立終身學習意識。

6.工程實例模型

通過展示“雪龍”號極地科考船，講解自鎖知識在科考船上的應用，將工程實例抽象成力學模型，引導學生思考科考船結構上應滿足的條件。由此進一步延伸到我國大型工程和大科學戰略發展情況，激發學生濃厚的愛國情感和民族自豪感，樹立為國家為民族發展努力奉獻的意識。

7.名人名言啟示

科學家錢學森先生曾經說過：“工程力學走過了從工程設計的輔助手段到中心主要手段，不是唱配角而是唱主角了”，體現本課程在工程技術領域的重要性，倡導學生努力學好本課程。同時介紹中國近代力學奠基人周培源院士放棄美國優越的科研和生活條件依然回到祖國懷抱的事跡以及其在工程力學方面所做出的卓越成就，號召學生向偉大科學家學習，尊重科學、相信科學、鍥而不舍，為實現中華民族的偉大復興貢獻自己的一份力量。

四、結語

作為理工科專業的核心基礎課程，工程力學發揮著培養優秀工程技術人才的基礎性作用，同時工程力學課程蘊含了豐富的思政元素。在長期教學探索中，通過組織教學，優化教學設計，倡導以學生為中心，結合案例教學，將正確的世界觀、人生觀和價值觀融入到課堂教學中，選擇恰當的方式將思政元素滲透在課堂中，深化了教學內容，有效緩解了力學課程學習枯燥乏味的現象，讓“堅硬”的專業課變得“柔軟”起來，激發了學生興趣和愛好，增強了科學意識，激發愛國情感，行成了“課程思政”與“思政課程”同頻共振、同向同行的教學新局面。