基于混合式教學的工程力學課程思政設(shè)計與實踐

陳 璐，黎 陽

（貴州師范大學 材料與建筑工程學院，貴州 貴陽 550014）

教育部在關(guān)于印發(fā)《高等學校課程思政建設(shè)指導綱要》的通知中指出，全面推進課程思政建設(shè)是落實立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措。要堅持知識傳授與價值引領(lǐng)相統(tǒng)一，顯性教育與隱性教育相統(tǒng)一。要科學設(shè)計課程思政教學體系，結(jié)合專業(yè)特點分類推進課程思政建設(shè)，課程思政要融入課堂教學建設(shè)，作為課程設(shè)置、教學大綱核準和教案評價的重要內(nèi)容，落實到課程目標設(shè)計、教學大綱修訂、教材編審選用、教案課件編寫各方面，貫穿于課堂授課、教學研討、實驗實訓、作業(yè)論文各環(huán)節(jié)。

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，要用好課堂教學這個主渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應[1-3]。工程力學課程是工科各專業(yè)重要的專業(yè)核心課程，主要研究物體的機械運動規(guī)律以及構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性等計算原理。是學生工程實踐能力和科研創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)，課程在基礎(chǔ)到創(chuàng)新，理論到實踐的培養(yǎng)體系中，起到重要的橋梁作用。由于工科專業(yè)的學科特點與專業(yè)性質(zhì)，我們往往更重視知識的傳授、技能的培育，忽略了工科教學中的德育功能。另外由于新型冠狀病毒感染(COVID-19)帶來的疫情反復的影響，全國高校開展了線上教學、線下教學和線上線下混合式教學的多樣化教學模式[4]。為了保障教學質(zhì)量與教學效果，我們與思政課程同向同行，在工程力學教學中全面開展了基于混合式教學的課程思政設(shè)計與探索。

《工程力學》課程研究的內(nèi)容源于自然現(xiàn)象、生活實際和工程實踐，是學生看得見、摸得著的實際問題的抽象，課程的理論體系中也蘊含著大量的自然規(guī)律和哲學道理。在教學實踐過程中，既要結(jié)合本課程的內(nèi)容和課程思政的要點，重新設(shè)計本課程的教學目標，發(fā)掘工程力學課程在培養(yǎng)學生的科學思維、科學方法、科學精神及責任意識等方面的優(yōu)勢；又要在教學過程中將思政元素與力學知識巧妙融合，優(yōu)化課程思政內(nèi)容供給，在引導學生思考力學問題的同時，也將高水平科技自主自強、大國工匠精神、人文素養(yǎng)、思想政治元素、科學的價值和愛國主義教育融入課堂，強化課程育人導向，引導價值追求，培育學術(shù)精神。使學生在潛移默化中領(lǐng)悟力學發(fā)展對科技發(fā)展的作用、體會科學家們的科學精神和中華文明為人類文明所作出的偉大貢獻，激發(fā)學生的愛國熱情，培養(yǎng)學生的社會責任感。

一、線上線下混合式教學全過程融入課程思政

課程目標是通過工程力學知識的傳授，不但要啟迪學生智慧，更要培養(yǎng)學生的健全人格。因此，課程思政建設(shè)貫徹“全過程育人”理念[5]，按照課程項目教學的實施過程，遵循教育教學和學生的成長規(guī)律，不同的階段側(cè)重點有所不同，并將育人貫穿課堂教學“線上、線下”“課前、課中、課后”全過程。促進教學內(nèi)容與思政的融入，從“專人”育人轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭巳藭r時事事”育人。

（一）“線上+課前”——案例故事喚醒學生

講故事能拉近講述者和受眾之間的情感距離，激發(fā)探索興趣。課前，結(jié)合力學史、新聞報道等，從知識點出發(fā)，挖掘故事并融入相應思政元素，借助超星學習通教學平臺，發(fā)布任務(wù)，設(shè)置閱讀材料或討論話題，喚醒學生進行探索的興趣，對即將開展的教學內(nèi)容進行啟發(fā)引導。

例如加拿大工程師的象征物，一枚“世界上最昂貴的戒指”，這枚戒指被視作“最昂貴”，用的材質(zhì)卻不是真金白銀，這時學生的興趣已經(jīng)被激發(fā)。通過故事的展開，發(fā)現(xiàn)這枚戒指是由兩度坍塌毀損，88 人因此喪命的魁北克大橋[6]被打撈起來的廢棄鋼材制成。而這個慘案的發(fā)生，只因負責人沒有工程師的責任心，對即將發(fā)生的危險熟視無睹。工科專業(yè)主要是為行業(yè)培養(yǎng)懂技術(shù)、有理想、有擔當?shù)膶ｉT人才，工科學生作為未來的專業(yè)技術(shù)人才，必須遵紀守法、具備良好的職業(yè)道德和敬業(yè)精神。寓理于事，用故事喚醒學生，促進學生自然而然地理解故事中蘊含的道理。并對引起魁北克大橋坍塌的主要原因“壓桿失穩(wěn)”這一知識點產(chǎn)生探索興趣。

（二）“線下+課中”——情境案例打動學生

情境式案例有助于激發(fā)學生的情感，使學生感到輕松愉快，用思政促進學生學習。課中，采用問題導向或項目化教學方法，詳細設(shè)計知識點或技能點所蘊含的思政元素，搜集典型素材，設(shè)計課程思政的實施途徑，將價值塑造潛移默化地融入教學。用有趣的案例把抽象的哲理生活化，把深奧的道理通俗化，把直白的觀點情感化，把枯燥的說教生動化。

1.設(shè)置專業(yè)課程思政目標，重組教學設(shè)計

設(shè)置專業(yè)課程思政目標，重組教學設(shè)計，對專業(yè)課程內(nèi)容進行選擇和拓展，發(fā)掘其中蘊含的思政元素，建成思政案例。與知識點融合，融入古今中外力學家的故事，培養(yǎng)學生科學探索的精神；結(jié)合力學史，貫穿愛國主義教育，增強學生的民族自豪感和自信心；聚焦高水平科技自主自強，讓學生感受大國工匠精神，鼓勵學生艱苦奮斗，勇攀高峰；以工程事故為著眼點，培養(yǎng)學生的責任心；結(jié)合身邊發(fā)生的生活時事，潤物無聲融入思政教育。每個案例從知識點出發(fā)，確立育人目標，拓展課程教學內(nèi)容、挖掘并有機融入思政元素，最后選擇合適的教學方法、合適的時機呈現(xiàn)[7]。

本課程的知識點、對應的思政目標和采用的思政素材（如表1所示）。

表1 工程力學課程思政情境式案例

2.工農(nóng)文醫(yī)交匯，打破學科壁壘

教師巧用學科交匯，讓工農(nóng)文醫(yī)相融。如：植物，竹子，是大自然造就的等強度梁（工科和農(nóng)科相融合）；人的關(guān)節(jié)就是球鉸[8]（工科和醫(yī)科相融合）；詩歌常常可以賦予力學知識點以美（工科和文科相融合）。在“提高壓桿穩(wěn)定的措施”一節(jié)中，介紹“抗倒伏”的水稻和小麥[9]。水稻或小麥的莖稈可以看作細長桿，麥穗或稻穗就是加在細長桿上的軸向載荷。在生長過程中，遇到風、雨、澇等惡劣環(huán)境時，在很小的水平力作用下，植物的莖稈就有可能發(fā)生過度彎曲而折斷（失穩(wěn)）。農(nóng)作物如果成片發(fā)生歪斜，甚至全株匍匐在地，產(chǎn)量和質(zhì)量會大幅度降低。于是具有防失穩(wěn)的力學特征的“抗倒伏”水稻、小麥品種被研發(fā)出來，這些特征包括：植株矮化（減小桿長）；粗壯、根須興旺（增強約束）等，這些都是工程力學中提高壓桿穩(wěn)定性的措施。

3.力學貼近生活，抽象問題形象化

本課程一共有20個核心知識點，教師已經(jīng)找到每個知識點平均對應的兩個生活案例。同時每學期讓學生以小組為單位，找出知識點相對應的身邊案例。師生共同積累，建設(shè)生活中工程力學知識點的案例庫。在這個過程中，既使抽象的問題形象化，使學生更容易理解問題；也培養(yǎng)了學生從生活情境（表象）中找出力學實質(zhì)的能力和科學思維的方式。

例如學生在尋找春蘭的葉子葉脈為什么在背面的原因時，發(fā)現(xiàn)當葉片因自重而下垂時，其朝陽面的纖維受拉而背面的纖維受壓。若葉脈長在朝陽面，易因受拉而出現(xiàn)裂紋，拉力會促使裂紋迅速擴展直至斷裂，所以類似春蘭的植物葉子葉脈都在背面使其受壓。這也與“材料在拉伸和壓縮時的力學性能”一節(jié)中脆性材料抗壓能力遠強于抗拉能力的知識點相符。學生也進一步感受到在需要抗拉的時候，使用脆性材料不能起到良好的作用并且很有可能造成斷裂的嚴重后果；在需要抗壓的時候，脆性材料卻能勝任并且在經(jīng)濟方面也有優(yōu)勢。學生在此過程中自己就能領(lǐng)悟到個人的力量有限，但只要找準方向，照樣能做出巨大的貢獻。

（三）“線下+課后+課中”——實踐活動激活學生

通過課程實驗、建模設(shè)計和小組任務(wù)，引導學生從理論到實踐的轉(zhuǎn)換，在實踐中繼續(xù)學習，用學到的知識和求真務(wù)實的科學精神解決問題，讓學生在完成任務(wù)時更有責任感和成就感。在實踐中激活學生的學習興趣、理性思維、團隊協(xié)作精神、擔當和責任意識，讓課程思政走入學生的心里，師生同頻共振。

1.課程實驗激活學生科學精神

通過改進課程實驗，激活學生的科研興趣。如塑性材料的壓縮，以往只有低碳鋼一種簡單試件。教師通過多樣化試樣（如銅、鋁、塑料……）的穿插引導，低年級本科生對科學研究產(chǎn)生濃厚興趣，積極主動不斷通過實驗探索和嘗試找到不同試件的最大承受能力；討論在萬能試驗機上如何根據(jù)試件的不同來設(shè)定和調(diào)整壓力值；發(fā)現(xiàn)同為塑性材料的不同試件的應力-應變曲線圖的異同之處。在這個過程中，潛移默化培養(yǎng)學生不斷攀登高峰的科學精神，勇于探索的科研精神和求真務(wù)實的科研素養(yǎng)。

2.建模設(shè)計激活學生實踐能力

我們在課程中后期開展了建模設(shè)計，培養(yǎng)學生的實踐和創(chuàng)新能力。（1）讓學生通過建模，將身邊的物品抽象簡化為力學模型并進行簡單的設(shè)計計算。學生在此過程中既是對理論知識的實踐，變“吸收知識”到“運用知識”；也對為什么簡化、如何簡化、簡化的合理性有了清晰的認知。（2）學生通過搭建簡單的房屋結(jié)構(gòu)，了解房屋結(jié)構(gòu)和荷載如何傳遞。

實現(xiàn)學有所用，激活理性思維，提升運用工程力學綜合知識解決實際問題的能力，促進學生全面發(fā)展。并為后續(xù)工程實際問題的設(shè)計計算和畢業(yè)設(shè)計的展開打下基礎(chǔ)。

3.小組任務(wù)激活學生團隊精神

充分利用小組任務(wù)，建立“分組探究、定期匯報研討、開展學術(shù)辯論、教師點評拓展”的教學范式，引導學生開展小組合作探究式學習。合作學習是學習過程中的社交體驗，學生可建立起彼此的信任感，在不同的觀點中更容易形成辯證思維和同理心，有利于使其成長為心理健康、大度包容、視野寬闊的社會公民[10]。

通過同質(zhì)分組，以點帶面，以優(yōu)促差，不同層次的學生在小組任務(wù)中團隊協(xié)作，合作完成思考、討論、查閱文獻資料、制作答辯PPT、開展學術(shù)辯論的任務(wù)。有的學生還根據(jù)小組題目發(fā)揮展現(xiàn)了自己的特長，如《建筑中的力學與美學》課題小組的成員繪制了東方明珠、小蠻腰、學校師表亭的水彩圖；《歌曲中的力學》課題小組的成員為大家演唱了歌曲，并用手風琴伴奏；《張拉整體結(jié)構(gòu)》課題小組的成員用小木棍和繩子自制了張拉整體結(jié)構(gòu)的小模型。小組任務(wù)不僅有利于知識的內(nèi)化和吸收，也讓同學們對力學的興趣大增，還能體現(xiàn)每個小組成員的作用。每組學生在匯報后，其他同學提出問題，在回答過程中你來我往展開學術(shù)辯論，問題討論更加深刻。最后教師提問并進行系統(tǒng)點評，總結(jié)升華。

在開展小組任務(wù)的整個過程中，小組榮譽感明顯提升，小組任務(wù)從前期到中后期，學生無論是PPT 的制作、課題的表達，還是參與的積極性、主動性和問題的答辯都進步明顯。在完成小組任務(wù)的整個過程中，學生不僅可以提升學習興趣、自主學習的能力、研究創(chuàng)新能力、團隊合作精神和溝通表達能力，還能夠在親身體驗中激發(fā)興趣，明理悟道，學以致用。由此可見，在教學中建立師生、生生學習共同體，有利于學生自主學習，團隊協(xié)作，增強學生責任感，還可以達到師生同頻共振的效果。

二、評價貫穿教學全過程，課程思政帶來良好效果

混合式教學模式與課程思政隱性融合，課程思政評價也貫穿了教學評價全過程。不僅使學生學到了知識和學習方法，而且產(chǎn)生了學習情感的共鳴，促進了學生自主學習，形成良性循環(huán)，取得了良好的教學效果。

（一）課程思政評價貫穿教學全過程

專業(yè)課更需要課程思政，更需要活力，更需要思考，更需要讓學生感受到專業(yè)知識的有趣和專業(yè)知識的社會價值。課程思政是一個系統(tǒng)工程，既應體現(xiàn)在教學目標，蘊含于教學內(nèi)容，融于教學方法，也應植于評價方法之中。

我們在實施課程思政的過程中采取了不同的方式來檢測不同的內(nèi)容。在作業(yè)和考試中融入課程思政，如在彎曲強度的試題中融入了科研人員自主研發(fā)的新冠疫情期間出口韓國的展現(xiàn)“中國態(tài)度”與“中國速度”的高強度新材料建造的負壓隔離病房等；也在平時的教學過程中設(shè)置了多主體的課程思政評價標準，讓課程思政評價貫穿教學全過程。評價項目包括小組任務(wù)、課堂表現(xiàn)、科研素養(yǎng)等；評價方法包括態(tài)度的嚴謹認真，反思的內(nèi)容，辯論的發(fā)言提問等等（如表2所示）。

表2 課程思政評價量表

（二）課程思政教學效果

本課程授課對象包括材料、冶金、土木、工程管理、工程造價、新能源等多個工科專業(yè)。每年開課兩次，在混合式教學中融入課程思政，將結(jié)果反饋到下一輪課程思政的教學實踐中，進行優(yōu)化和修正，通過多輪教學實踐，形成了課程思政反饋和優(yōu)化的良好循環(huán)。

圖1 學生在學習通討論區(qū)匿名提交的完成小組任務(wù)對自己的改變

1.學生成績提高

由于課程評價體系多元化，過程性評價貫穿于課前、課中和課后三個教學階段，兼顧表現(xiàn)性評價和結(jié)果性評價，評價指標包含課堂表現(xiàn)、平臺表現(xiàn)、實踐創(chuàng)新、期末考試等多個評價維度，學生主動學習的動力增強。教學中關(guān)心學生的內(nèi)心，用愛喚醒內(nèi)在學習動力，鼓勵學生樹立學習信心；允許學生試錯，讓學生在嘗試中建構(gòu)知識；學生完成后及時給予反饋，幫助學生提高學習效率，有效引導學生積極自主學習。在難度有所提升的情況下，近三輪授課學生期末卷面成績呈逐年提高的趨勢，如圖2所示。

圖2 近三輪授課學生卷面成績優(yōu)秀率和不及格率

2.學生思想和行為轉(zhuǎn)變

問卷調(diào)查顯示絕大多數(shù)學生在學習這門課之前，僅僅是當作一門自己的必修課之一，沒有產(chǎn)生特別的感情。完成課程學習之后，對力學有了更深的了解，并且“學到的不僅僅是知識，更有學習的方法，以及勇于探索的精神”。

通過教師觀察，學生的到課率、課堂活躍度、完成作業(yè)情況、實踐活動積極性和投入度都有很明顯的提升。不僅是從被動學習到主動學習的轉(zhuǎn)變，在小組活動中抒發(fā)自己的見解，甚至學生課間或課后會主動提出“希望老師能再多講一些職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)知識融合的內(nèi)容”“關(guān)注的社會熱點問題如何解讀”等對課程思政內(nèi)容的建議。

三、結(jié)語

通過近五年的教學實踐，課程思政實施有難度，有挑戰(zhàn)。并不能追求統(tǒng)一模式，也無需確定同一指標，更不是新增幾門課程。只有仔細分析學情，與學生共情，才能使思想教育走入學生的心里。課程思政不是在原有課程中簡單加幾個故事，必須注重多樣化、追求個性化、遵循漸進。做好“為誰培養(yǎng)人”“如何培養(yǎng)人”“培養(yǎng)什么樣的人”，課程思政就會成為將知識傳遞、能力培養(yǎng)和理想信念、價值觀念、道德素質(zhì)的教育結(jié)合起來點燃學生學習熱情的助推器。