土木工程專業結構力學課程思政建設的探索與實踐

吳忠鐵，范萍萍，李守華，王曉琴

摘? 要：結構力學是土木工程專業的一門核心課程，課程思政建設是立德樹人對其發展的必然要求。文章以結構力學專業知識為載體，以生動的案例為依托，充分挖掘結構力學課程的思政元素，積極探索和開展結構力學課程思政建設。通過相關知識點的融合和映射，激發學生的民族自信和愛國情懷，培養學生的社會責任和使命感，有助于樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀，達到協同育人的目的。

關鍵詞：結構力學;課程思政;立德樹人

中圖分類號：G641 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）07-0084-05

Abstract： Structural Mechanics is a Key Course in Civil Engineering. Construction of "curriculum ideology and politics" of Structural Mechanics was the inevitable requirement of cultivating morality and cultivating people. Based on its professional knowledge and vivid cases， this paper fully explored the ideological and political elements of structural mechanics course， and actively explored and developed the construction of "curriculum ideology and politics" of Structural Mechanics course. Through the integration and mapping of relevant knowledge， it stimulated students' National Confidence and Patriotism and cultivated students' sense of social responsibility and mission. It helped to establish its correct outlook on life， world outlook and values to achieve the purpose of collaborative education.

Keywords： Structural Mechanics; curriculum ideology and politics; cultivating morality and cultivating people

高校作為把青年大學生培養成為社會主義事業建設者和接班人的關鍵陣地，始終要把握問題導向，要積極回答“初心三問”，即“培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人”，并為了實現這三個目標而不斷銳意改革和努力奮斗。全面推進課程思政建設是落實立德樹人根本任務的戰略舉措。深刻領悟立德樹人和新工科建設的重要內涵，在高校教育教學過程中積極開展思政課建設有利于學生了解國情、黨情、社情和民情，有利于學生堅定信仰，增強學生的社會責任感和使命感，激發學生的“四個自信”和愛國情懷，對解決“初心三問”問題有重要的意義。因此，開展課程思政建設是立德樹人的關鍵環節，是解決“培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人”的重要保障。力學類課程是工科專業廣泛開設的專業基礎必修課程。通過力學類課程的學習，使學生全面系統地了解構件、結構的受力變形及破壞規律;掌握構件、結構的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、創新的設計精神。但是，力學類課程涉及大量的概念、抽象的內容、繁復的公式，再加上對學生前期儲備的數學及物理知識要求較高，因此，學生學習過程普遍較為吃力。根據這一現狀，結合力學課程特點，積極挖掘課程內所蘊含的思政元素，并將其融入課程教學的相關環節，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。力學課程內容具有自身的特點，其知識體系具有理論性和邏輯性相對較強特點，其課程思政建設相對其他課程而言難度較大。但國內高校的教師還是好好地抓住了這一塊思想教育的陣地，也對力學課程的課程思政建設進行了廣泛的嘗試和探索，并獲得了有意義的成果。

牛智勇等[1]人采用案例、小組討論、人文故事以及思維實驗等教學方法開展了土力學課程思政建設，將思政元素引進課堂，將專業課程與思想政治教育有機結合起來，形成協同育人效應。閆小康等[2]人在工程流體力學中探討了教學內容中思政教育素材的分類提煉，思政元素與專業知識之間的有機融合，潛移默化地對學生進行理想信念層面的精神指引。李娜等[3]人主要通過材料力學課程中挖掘課程的思政元素，提煉出厚植愛國情懷、培養責任擔當精神、增強人文素養和加強職業教育等四條主線，形成了系統的教學案例，實現了知識傳授、能力培養和價值塑造三者有機結合的人才培養目標。王安強等[4]人深入挖掘材料力學課程包含的思政元素，利用經典故事、典型案例等高度凝練和融合思政元素形成了系統的思政教學案例，積極開展了材料力學思政課程建設。這些力學思政課程的建設都取得了較好的思政育人效果。

根據結構力學課程教學內容的特點，作者進行了結構力學課程思政的建設。在課程思政實踐過程中使學生在掌握專業知識的同時獲得思想道德上的引導和啟發，通過各個知識點與思政元素的講解，使學生更深刻地理解“四個自信”、中國力量、科技創新、同心同德和團結等思政元素，培養學生的民族自信、文化自信和工匠精神;培養土木工程專業學生的職業道德和愛國敬業的價值觀，使專業教育與思政教育同向而行，形成協同育人效應。

一、結構力學課程思政建設的目標

（一）課程教學目標

課程目標1：認識結構力學的基本任務，了解不同類型結構的特點，掌握實際結構的結構模型簡化方法，能夠對結構布置進行合理性判斷。

課程目標2：了解靜定結構的受力特性，熟練地掌握梁和剛架內力與桁架內力的計算方法，并能夠熟練繪制內力圖;掌握靜定組合結構和拱的內力計算方法，具有對各種靜定結構進行計算的能力;了解虛功原理，掌握靜定結構的位移計算方法及應用。

課程目標3：熟悉影響線的基本概念和繪制方法，掌握靜力法和機動法繪制影響線的過程，掌握利用影響線計算結構內力和確定移動載荷的最不利位置。

課程目標4：了解超靜定結構的力學特性，掌握力法、位移法、漸進法、矩陣位移法的基本原理，能利用相應方法對結構模型進行簡化，并進行超靜定結構的內力和位移計算。

課程目標5：熟悉結構動力學的基本理論，掌握結構模型的基本分析方法和計算過程，能夠對實際模型進行簡化計算和分析。

（二）課程育人目標

本課程以結構力學的專業知識為載體，以生動的典型工程案例為依托，結合結構工程中具體的數據、豐富的建筑結構圖片和施工建造過程視頻資料等，通過課程中相關知識點的融合和映射，使學生理解“四個自信”、民族共同體意識、中國力量、科技創新、同心同德和社會團結;培養學生的民族自信、文化自信和工匠精神;培養學生土木工程專業的職業道德和社會主義愛國敬業價值觀。

二、結構力學課程思政建設的基本教學思路

結構力學課程思政建設的基本教學思路如圖1所示，其詳細的教學思路和方法如下。

（1）采用案例嵌入式思路進行課程思政。例如在講解結構工程概念背景時，嵌入中國古建筑案例和建筑工程魯班獎案例;在講解結構簡化過程時，嵌入工程事故分析案例，通過形象生動的案例，達到課程思政的目標。

（2）采用隱性滲透式思路進行課程思政。例如在講解結構體系時隱性滲透56個民族是一家，共同發展，共同富裕，同呼吸共命運的理念，培養學生的民族共同體意識;在講解鉸結三角形基本規律時隱性滲透出沒有規矩不成方圓，青年學生要遵守大學生守則。

（3）通過畫龍點睛式思路進行課程思政。例如在講解漸近法的過程中，提出精確解和近似解的相關性，運用畫龍點睛式方式恰當地提出理想目標的實現要從實踐出發，日積月累、堅持不懈、持之以恒的思政點，將專業課知識點與思政點進行融合，做到寓道于教、寓德于教、寓教于樂。

三、結構力學課程思政建設的主要教學手段和途徑

為了能夠將專業知識與思想教育很好的結合，在結構力學課程思政的建設過程中采用了幾種主要的教學手段和途徑。

（一）優質合理的教材

本課程選用龍馭球教授主編、高等教育出版社出版的《結構力學》一書作為本課程的教材，該教材是“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材、面向21世紀課程教材。該教材符合我校土木工程專業建筑工程方向的培養計劃，也符合本課程的教學大綱，教材講解深入詳細，能較好地兼顧我校學生的實際知識水平和接受能力。

（二）典型的工程案例

由于本課程具有理論性和邏輯性強、與工程聯系緊密度的特點，本課程講授中將引進一些實際的工程案例。主要包括古建筑、近代的著名工程等穿插在各個知識點和思政點的講解中，通過理論聯系實踐，提高學生的學習興趣，培養學生的社會責任感和使命感，幫助學生建立愛國敬業的價值觀。

（三）豐富的圖片和視頻

在本課程的課程思政改革中將使用豐富的實際工程圖片，并在課后要求學生觀看《建設者》和《超級工程》等與課程知識相關的視頻，以豐富的圖片和視頻作為載體，提高學生的學習興趣，培養學生的職業道德，增強學生的民族自信、文化自信，培育學生的工匠精神。

（四）合理使用多媒體課件

本課程的教學將采用多媒體教學與傳統板書相結合的方式，通過傳統板書進行理論推導和計算分析，通過多媒體課件展示生動的案例和豐富的圖片、視頻，從而提高本課程的教學效果，加深學生對思政點的印象和理解。

（五）多種教學方式融合

在整個思政課的建設過程中根據不同的章節內容和特點，采用啟發式、探討式和案例式等多種教學方式聯合應用。其目的是有效地吸引學生的注意力，提升學生的學習興趣和主動性，增加課堂的互動效果，達到教授專業知識，啟迪思想，培養獨立思考、創新思維和自主學習的能力。

四、結構力學課程思政建設的專業知識與思想教育的融入點

在結構力學思政課程建設過程中，其專業知識與思政元素有效結合才能達到協同育人的效果，因此恰當地分析和選擇合理的教材是挖掘思政元素的重要環節。在實際的教學過程中，本文所選用的教材為高等教育出版社出版的龍馭球等人編著的《結構力學I-基本教程》。通過幾輪的教學分析和討論，總結和凝練出各個章節基本的融入點。

（一）第1章? 緒論

（1）結構概念：以工程結構概念為切入點，以著名的工程建筑為背景，采用多媒體等形式介紹國內外各種建筑形式，重點引入趙州橋、長城、應縣木塔、鳥巢和港珠澳大橋等中國著名建筑，培養學生的民族自信、文化自信、魯班精神和工匠精神。

（2）結構體系概念：以桿系結構體系概念為切入點，介紹剛體、單桿和結構體系等相關課程研究對象，滲透民族與國家、個人與集體關系意識，56個民族是一家、共同發展、共同富裕、同呼吸共命運，培養學生的中華民族共同體意識。

（3）計算簡圖實例：以實際工程和計算簡圖為切入點，以實際工程為背景，采用現實生活中的工程案例，建筑倒塌等地震災害的現場狀態反映作為工程技術人員的責任和義務，建立起學生的社會責任感與專業使命感。

（二）第2章? 幾何構造分析

鉸結三角形規律：以鉸結三角形規律為切入點，結構體系遵循合理的基本組成規律，才能夠構成穩定的整體;融合“無規矩不成方圓”的古訓，要融入班級、融入學院學校、融入社會就要遵守相應的法律等規則，遵守大學生守則，滲透規則意識，傳遞紀律理念。

（三）第3章? 靜定結構的內力分析

結構優化布置：以梁支座的合理布置為切入點，優化結構體系，可以降低梁的材料;融合倡導節能環保，以節約現有能源消耗量，提倡環保型新能源開發，滲透建筑結構的節能環保理念，培養學生的節能環保意識。

（四）第4章? 影響線

結點承載方式下梁的內力影響線：以結點承載方式下梁的內力影響線為切入點，主要是上部的分配梁承擔了荷載，表達每一部分構件都有它存在的意義和價值，在結構中發揮作用;融合感恩、責任與擔當，學生要掌握扎實的基本理論，將來在自己的崗位上負起自己的責任，要有自己的擔當。

（五）第6章? 超靜定結構-力法

超靜定結構：以超靜定結構為切入點，闡述一次超靜定梁的內力分析，說明每個元素都可以發揮重要的作用，可以為整體提供重要的支持;在集體里每個個體團結協作才能發揮出更大的作用。

（六）第7章? 超靜定結構-位移法

位移法基本思路：以位移法基本思路的講解，闡述多個桿件共同承擔荷載，每個桿件承擔的荷載相對較少;每個人是社會和國家的基本單元，建設國家需要每個人的奉獻，滲透團結協作意識和奉獻精神。

（七）第8章? 漸近法

漸近法：漸近法的相關概念講解和剖析，通過具體案例分析，聯系個人理想與目標，傳遞持之以恒、堅持不懈的精神;融合理想與目標的實現，不積跬步無以至千里，不積小流無以成江海，滲透為目標和理想努力奮斗的精神。

（八）第9章? 矩陣位移法

矩陣位移法：通過概念和知識的講解，如單元與結構、局部與整體，深入剖析個人與集體、個人與國家、個人與社會的關系，滲透團隊精神，找到自己正確的位置，講解青年大學生的社會擔當和歷史使命，鼓勵學生要成為國家建設和發展的棟梁之才。

五、典型課程案例分析

（一）案例1：港珠澳大橋

港珠澳大橋于2009年12月15日動工至2018年10月24日完工運營，是中國境內一座連接香港、廣東珠海和澳門的橋隧工程。擁有世界上最長的海底隧道，全長6.7 km，因其超大的建筑規模、空前的施工難度和頂尖的建造技術而聞名世界，如圖2所示。該橋全長55 km，是世界最長的跨海大橋，被譽為“新的世界七大奇跡”。其總的設計理念涵蓋了戰略性、創新性、功能性、安全性、環保性、文化性和景觀性。港珠澳大橋工程具有規模大、工期短，技術新、經驗少，工序多、專業廣，要求高、難點多的特點，為全球已建最長跨海大橋。通過上述案例表明中國工程結構的宏偉壯觀，名聲享譽世界，中國的大工程設計和施工走在世界的前列。中國可以建設世界頂級的工程項目，讓學生感受到民族自信和民族自豪感。

在整個項目進行的過程中進行了很多的科技攻關，克服了很多世界性的難題，產生了很多世界領先的科技成果。中國科學家和工程技術人員研發的多種高性能材料滿足了港珠澳大橋高標準的抗震抗腐蝕等要求。其中，以碳低合金鋼的研發和應用最為代表。在港珠澳大橋的設計和工程攻關的過程中，先后攻克了人工島快速成島、深埋沉管結構設計、隧道復合基礎等十余項世界級技術難題。截至2018年10月，所創紀錄包括：港珠澳大橋是世界上里程最長、沉管隧道最長、壽命最長、鋼結構最大、施工難度最大、技術含量最高、科學專利和投資金額最多的跨海大橋。通過上述工程案例分析過程，充分體現了中國專家和科技人員團結協作、堅持不屑地攻克工程技術難題的精神和意志，完成的成果解決了世界難題，合力打造的超級工程創造了眾多世界紀錄，呈現了我國工程技術人員和科學家的工匠精神。

港珠澳大橋是一座圓夢橋、同心橋、自信橋和復興橋，體現了中國綜合國力與自主創新能力，體現了勇創世界一流的民族志氣，進一步堅定了對中國特色社會主義的道路自信、理論自信、制度自信、文化自信。

（二）案例2：鳥巢

“鳥巢”是2008年北京奧運會的主體育場，是地標性的體育建筑和奧運遺產，被譽為“第四代體育館”的偉大建筑作品，占地20.4 hm2，建筑面積25.8萬m2，可容納觀眾9.1萬人，如圖3所示。鳥巢外形結構主要由巨大的門式鋼架組成，共有24根桁架柱。在保持鳥巢建筑風格不變的前提下，設計方案對結構布局、構建截面形式、材料利用率等問題進行了較大幅度的調整與優化。主要進行了三個方面的結構優化布置和設計。第一，總體設計方案的優化和布置;原設計方案中的可開啟屋頂被取消，屋頂開口擴大，并通過鋼結構的優化大大減少了用鋼量。第二，鋼桁架截面的優化設計和布置;主桁架圍繞屋蓋中間的開口放射形布置，有22榀主桁架直通或接近直通。為了避免出現過于復雜的節點，少量主桁架在內環附近截斷。第三，節點的優化設計和布置。優化調整后的方案大大地降低了材料造價，可以確保工程造價控制在22.67億元之內。本部分以鳥巢工程為分析對象，以結構體系的三個優化設計為載體，傳授了結構形式、結構布置、結構優化、受力分析等專業知識，同時，強調工程師的科學精神和設計理念，攻克工程難題的決心，最終達到了降低材料用量、降低成本和造價的目的。滲透了建筑節能環保的理念，增加了學生的節能環保意識。

設計特點：構件體型大，單體重量重，節點復雜，工期緊，焊接量大，工程組織難度大，安裝精度控制難。為了滿足工程的需求，專家和科技工作者自主創新研發了特種鋼材，集剛強、柔韌于一體，從而保證了鳥巢在承受最大460 MPa的外力后，依然可以恢復到原有形狀。本部分體現了工程需求為導向，科技專家要滿足工程需求的成果，克服工程難關，解決工程技術問題，確保工程的順利進行。

鳥巢外部鋼結構的鋼材用量為4.2萬t，整個工程包括混凝土中的鋼材、螺紋鋼等，總用鋼量達到了11萬t，這些鋼材全部為國產鋼。充分體現了中國的工程科技能力和水平達到了世界領先水平，解決了高性能材料的生產關鍵技術，降低了高性能材料的進口量，降低了造價，展現出了中國科技，中國力量。

（三）案例3：地震工程災害

2008年5月12日四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣發生的里氏8.0級（矩震級達8.3Mw）大地震。最終造成69 227人遇難，374 644人受傷，17 923人失蹤，造成直接經濟損失8 451.4億元，是新中國成立以來破壞性最強、波及范圍最廣、災害損失最嚴重、救災難度最大的一次地震。地震災害引起大面積的房屋倒塌，如圖4所示，是人員傷亡的主要原因，因此，安全可靠的房屋是減少地震災害、人員傷亡的有效手段和途徑。本部分傳授土木工程專業學生對災害、結構與傷亡損失之間的關系最基本的思想認識。闡述建筑結構模型簡化與合理性，計算簡圖對結構設計分析的重要性，精確合理地計算模型是建筑結構安全可靠的保證。作為未來的土木工程師應該要有良好的結構設計理念，要建造安全可靠的房屋，抵抗地震災害，應認清自身的責任和擔當，樹立建筑安全可靠房屋的理想，培養學生正確的人生觀和價值觀。

六、協同育人效果

通過課程思政的建設，有效地將專業知識傳授和中華優秀傳統文化與愛國情懷等良好的價值觀、人生觀和世界觀傳遞相聯系，在專業知識講解的過程中恰當地融合思政元素，既夯實了專業基礎又進行了良好的思想教育。通過多種方式聯合教學，促進了課堂的互動效果和氣氛，提高了課程的教學質量。通過宏偉、高科技的工程案例分析，傳遞了民族自豪感和民族自信等自強理念。通過工程災害案例分析，滲透了個人的責任與擔當，感受到作為土木工程師的使命感。通過理論分析和結構優化，傳遞了嚴謹的科學精神和節能環保意識與理念。像這樣每個部分課程知識點與思政元素的每一次結合都能夠給學生帶來不同的思想啟迪。從課堂效果來看，良好的案例融合很好地吸引了學生的注意力，提高了學生的學習效果，理解和掌握了專業知識，同時也達到了思想教育的作用。從課后的反饋來看，課程思政的建設給學生傳遞了正確的價值觀、人生觀和世界觀，滲透了家國情懷和理念，符合“三全育人”的思想和立德樹人的理念。

七、結束語

結構力學課程思政建設深度挖掘思政元素，將結構力學專業知識與思政元素相互融合，實現專業知識傳授和思想教育的協同育人效果，傳遞了優秀的民族文化和精神，能夠達到知識傳授、能力培養和價值塑造的效果，有助于大學生樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀，助力立德樹人教育目標的達成。

參考文獻：

[1]牛智勇，馮松寶，麻洪蕊，等.新工科背景下土力學課程思政建設研究與實踐——以宿州學院為例[J].河南農業，2021（21）：30-31.

[2]閆小康.高校《工程流體力學》課程教學中的思政建設[J].高教學刊，2020（36）：185-188.

[3]李娜，張乃芳，王璋琦.“點線面”結合構建“材料力學”課程思政體系[J].教育教學論壇，2020（48）：81-83.

[4]王安強，趙彬，陳瑞卿.材料力學課程思政建設與應用[J].教育教學論，2020（25）：93-94.