“結構力學”教學中思政元素融合的實踐與探索

許峙峰，吳玉順

（武漢工程大學 土木工程與建筑學院，湖北 武漢 430074）

引言

新時代中國特色社會主義建設對工程人才培養提出了更高層次的需求。教育部自2017年來，不斷推進新工科建設，就是為了培育德學兼修、德才兼備的高素質工程人才。黨的二十大報告中更是明確提出落實立德樹人根本任務［1］。“北京指南”指出工程人才須具有的人文意識——家國情懷、國際視野、法治意識、生態意識和工程倫理意識。這恰好是高校思政工作理想的切入點和落腳點。在加入《華盛頓協議》組織的時代背景下［2］，吸收國際工程教育理念，積極把思政教育與理論教育有機結合，補齊我國傳統工程教育中重理論輕人文的短板，探索具有新時代中國特色的工程教育課程，是新工科建設的應有之義和內在之實。

在新時代背景和新興工科專業的浪潮沖擊下，傳統工程教育模式培養的學生越發難以適應新興的社會生產模式，乃至學生產生專業焦慮感和擇業抵觸感。這是傳統工科在當下必須面對也必須解決的難題。要解決這一普遍性的難題，一方面要靠國家積極引導行業改革，使現有傳統工程生產體系適應新的社會需求；另一方面，高校傳統工程教育必須拓寬教學的延性和廣度，一是圍繞“一帶一路”倡議，樹立“走出去”的國際工程意識，培養國際普遍性認可的工程人才，這就要求學生有扎實的理論基礎和深厚的人文素養，二是積極與其他專業相融合，培育“連起來”的新型專業視野，提高學生尋找不同學科特別是新興學科與傳統工程教育關系的能力。只有培育出符合新時代發展形勢的新型工程人才，才能倒逼乃至升級現有的工程生產體系結構，為新形勢下我國的工程建設事業提供強有力的人力資源支撐。

在偏向專業性的工科的傳統教育模式下，課程思政教育不成體系，也沒有明確的方向，但這并不意味著思政教育在傳統工程教育領域中缺席了。傳統工程教育中的思政教育集中體現于教師在教授專業知識的過程中的一言一行，如春風化雨，潤物無聲，正是許多優秀的教師在日常教學行為中自然流露的專業態度和人文關懷，從日常教學和科研中的點點滴滴匯起，幫助學生樹立良好的世界觀、價值觀、人生觀與專業觀，正所謂“桃李不言，下自成蹊”。然而，這種傳統的近乎“道法自然”的人文思政教育對教師和學生都有很高的要求，一方面，不僅僅要求教師要有深厚的品德積淀，恰如孟子所言“吾善養浩然正氣”那樣的大師風范，而這并非一朝一夕之功，對教師提出了很高的要求；另一方面，學生也要有“心有猛虎，細嗅薔薇”般的見微知著的觀察力，不僅僅要掌握專業知識，更要在此基礎上多一份心去體會、理解與感悟，做課堂上的有心人和思考者。這種情況下的思政教育顯然不能滿足新時代立德樹人的迫切需求，我們結合課程實際，在土木工程專業基礎課程之一的“結構力學”課程中進行了一定的探索與實踐，通過把家國情懷、自然辯證法和力學基本思想與課程設計進行一定的融合，重新構建新的教學體系和反饋機制，希望能引導學生用聯系的觀點看待工程問題，用人文的關懷思考工程實踐。從而在一定程度上提升學生理論基礎的寬厚性、工程素養的人文性、學科融合的自覺性。

一、課程總體設計中的辯證法探索

（一）傳統的“結構力學”授課流程

當前國內主要的“結構力學”課程主要包含結構幾何構造性分析、影響線、靜定結構求解、超靜定結構求解、結構動力學及結構穩定性分析這幾大模塊。考慮到內容時長和課時原因，很多高校把結構動力學和結構穩定分析作為選修內容。傳統的教授內容都是按照教材的內容順序，從結構的幾何分析樹立結構的概念，到求解靜定結構樹立更高層次的力學直覺，學習基于能量法的虛力原理求解位移為力法打基礎，然后在力法基礎上學習位移法，介紹傳統工程常用的漸近法，最后講解為電算化而廣泛應用的矩陣位移法。在知識層次上，這種體系遞進合理，思維邏輯嚴謹，也是國內主流的授課模式。但是美中不足的是各個模塊的邏輯順暢性通常也只建立在學完全部的課程之后總結思考回顧的基礎上，其實在實際教授中學生普遍反映各個模塊間的割裂性還是很強的［3］，像一座座課程孤島，學生在此間跳來跳去，會有一種“我是誰，我在哪，我要做什么？”的困惑感。如何引導學生用聯系的觀點來思考，把各個分塊的理論串聯，形成總體的觀念，逐步使學生建立起對整個結構力學體系更深層次的內聯體會，是我們當前的著力點和發力點。

（二）并行的結構力學多向引導

設計以龍馭球院士所著的《結構力學》為范本，大膽突破既有定式，引入新的授課流程，把辯證的對立統一思想貫穿教學的始終。其實辯證法在結構力學的專業范疇中隨處可見，在《結構幾何構造性分析》這一章里，結構和機構就是自然辯證法中動與靜的范疇；而真正可以說是結構力學兩大核心的便是位移和力，這兩者看似對立，實則統一于功，并且能相互轉化。例如，在靜定結構的影響線的機動法求解中，僅僅用結構的剛體位移就可以表示結構在某一點的荷載影響線，這正是兩個對立的范疇位移向荷載轉化的實例。再例如，利用虛力原理求解結構的位移本質是求一個關于內力的積分，這恰恰也是荷載向位移轉化的實例。所以，只有抓住這種固有的聯系，深入把握位移與力這兩種的對立與統一的辯證關系，才能對結構力學有系統的深刻認知。于是我們嘗試在原來的教學順序上插入虛功原理，并且在位移計算、影響線、力法以及位移法的教學過程中不斷重復、引申，突破常規的線性敘課，努力構造雙線程并發的課程模式。當然值得注意的是，我們這里強調的雙線程并非雙線共進，而是將虛功原理作為授課的一條紅線，引導學生從感性認知到理性認知，用辯證的、聯系的觀點去審度力法和位移法之間的對立統一關系，逐步用聯系的觀點串起虛位移原理和虛力原理的對立統一于虛功原理的這種固有關系，從而使學生對馬克思主義唯物辯證法的抽象的、思政性的認知與專業的認知形成一定的對接，從專業的角度去了解唯物辯證法的對立統一規律，讓學生對“歸根到底是因為馬克思主義行！”產生實踐上的體會和理解，與思政課程形成合力，增強學生對思政課程必要性在認知上的認同感和參與感。

二、課程局部細節里的人文性探索

（一）工程與思政的密切聯系

僅僅從課程總體設計中加入自然辯證法還是遠遠不夠的。一方面，傳統的工科教育普遍缺乏人文性的滲透，然而工程教育作為來源于人類工程實踐的需要而被高度抽象化的理論，顯然天然具備與客觀存在互補的優勢基因，任何理論脫離實踐與歷史都是站不住腳的。另一方面，偉大的中華民族的工程史就是一部奮斗史、創新史，是偉大創造精神、偉大奮斗精神、偉大團結精神與偉大夢想精神的集中展現和有機融合。千萬先輩用汗水和血肉筑成的一座座宏偉工程不是木訥無聲的客觀存在，而是生動鮮活的精神圖騰。到工程歷史中做思政，去工程實踐中找人文。為了進一步提高學生的文化自信與家國情懷，我們嘗試在日常課程中加入結構歷史教育，選取我國歷史上著名的與結構概念息息相關的工程實例，引導學生把抽象的、高度概括化的力學結構同形象的、具象化的富有愛國主義情懷的客觀存在聯系起來，既加強對學生力學工程直覺的培養，又提高學生對民族文化的認同。

（二）理論與工程的前呼后應

在授課內容上，我們并非直接講解論述這些栩栩如生的實例，而是采用“一前一后兩中心”的引導式模式。所謂“一前”指在上課前學生以小論文的方式提交對于一個問題的思考，即“工程實例在其歷史階段中出現的必然性的啟示”，我們提出這個問題，是為了強化學生的唯物史觀，為了讓學生明白任何工程都不是孤立存在的，而是理論基礎和政治、經濟、文化社會文明發展到一定階段的附屬產物，透過對我國歷史上著名的工程實例的深入思考，了解我國輝煌的工程文明，從而增強民族自信心、提高文化認同感以及培育家國情懷。而所謂的“一后”則是在課程后基本掌握理論要點的基礎上回答“工程理論在工程實例中的體現及其啟示”，提出這個問題是希望學生將抽象的知識具象到實際中，對實際工程朝理論方向溯源，立足原理追尋實際從而展望未來。可以看到，以上兩個問題都緊緊圍繞著工程實例與工程理論這兩個重點來展開，這也就是所謂的“兩中心”。

例如，在桁架結構課程之前，我們對學生提出以下問題：“武漢長江大橋、南京長江大橋在其歷史階段中出現的必然性的啟示”。由于學校身處武漢腹地，武漢長江大橋又是著名的城市景點，很多學生都登臨遠眺過，所以學生對此問題的研究熱情十分高漲，提出的各式觀點也讓人耳目一新。有的同學從政治方面著手，考察中蘇關系在兩座橋梁中的體現，發出“蘇聯對我國建國初期的友好援助不能忘，但聯系到當下國際形勢，為了防止被人‘卡脖子’，中國工程人還是要走自主創新自力更生的路子！”的感慨。有的同學從經濟視角切入，著重分析第一個五年計劃的深刻影響：“社會主義的工業化為大橋的修建提供了強有力的經濟支撐，大橋的建設充分體現了社會主義的優越性——集中力量辦大事。”有的同學從歷史人文角度回顧了大橋背后悲欣交集的歷史：“20世紀初晚清的次次上書，到民國時的諄諄念想，為了打通京漢、粵漢兩條鐵路，多少仁人志士盡白頭！半個世紀的夢想與企望，半個世紀的屈辱和無奈。天塹變通途，舊的歷史從此結束，新的歷史開始起航！”讓人欣慰的是也有同學從專業角度出發：“桁架結構較實腹梁輕盈，并且在20世紀50年代已經較為成熟，加上工業化帶來的煉鋼技術的支持，在那個時間點上，無疑是最好的選擇。”

再例如，在拱橋結構課程結束之后，學生們又回答了“拱結構原理在趙州橋中的體現及其啟示”。學生們比較標準的回答都集中于拱結構變彎是充分利用石材的抗壓性能的理論基礎，但表現形式各有不同。有的同學通過在網絡上收集到的趙州橋的圖片，從而擬合計算出其橋型符合的二次拋物線；有的同學利用趙州橋的悠久歷史結合地質條件闡明在合適材料和堅實基礎之上的拱的結構穩定性和耐久性；有的同學重讀小學時學過的茅以升先生的《中國石拱橋》，堅定了對民族文化的自信；有的同學援引國際工程界的評價——“國際土木工程里程碑”來表明趙州橋的影響力；更有同學列舉了當代許多拱橋的美學設計中的趙州橋的影子。這也說明了學生把對課本上抽象的理論基礎同客觀存在建立起了良好的聯系，甚至能在此基礎上開拓自己新的視野和建立更深的人文體會。

三、小結與展望

本次課程實踐雖然只是一次簡單的思政探索，但受益的不僅僅是學生，作為教授者的我們同樣也感受到了年輕學生身上洋溢的種種可能。也深深地感悟到，教育的本質核心絕非灌輸，而是引領。在新世紀成長起來的新一代大學生正經歷前所未有的信息爆炸的沖擊，萬物互聯的時代，種種思潮席卷而來，如何正確引領學生的思想認知，培育德才兼備的現代化人才？正如前文所述，我們不過是給了學生一個方向，但學生們卻自發地帶回了滿天星光。同時，作為課程設計者的我們，肩上的重擔顯得愈加沉重。一方面，急需提高自己的思政知識水平，并建立起常態化的同傳統工科的內在聯系的思考，希望能在未來建立起更自然生動的專業課程體系，給學生搭建更順暢的內容吸收與消化的知識平臺。另一方面，如何豐富課程內容，在不失嚴謹的課程教育中調動起學生活潑樂觀主動的求知態度，讓學生真正學有所思、學有所得、學有所向，是接下來應當不斷追求的目標。結合教學實踐中的反饋，我們提出以下幾點展望。

（一）新的思政與理論結合的教材

把思政和工程理論聯系起來，讓理論變得鮮活起來，使思政具有現實意義的物質載體必然要落實到一本匯聚人文氣息而又不失嚴謹的教材之上，目前具備中國文化特色的理論教材仍在缺席。新時代呼喚新的教材建設，但顯然這種教材的建設不能僅限于工科課程專家小圈子的交流，而是需要更多的思政歷史學科專家打破課程壁壘，共同協力。

（二）新的思政與理論課程的聯合

僅僅搞“一言堂”的思政教育是無法真正立住腳跟的，正所謂“兩手都要抓，兩手都要硬”。如何在專業的課程思政中引入與專業相適應的工程人文教育，從而與理論教學形成最大合力，給予學生濃厚的德才培育氛圍，是今后工程教育體系的一個重要組成部分，就像一把刀，兩面都鋒利，才能真正做到“恢恢乎其于游刃必有余地矣”。

（三）新的思政與理論校外的實踐

實踐是檢驗真理的唯一標準，正所謂“耳聽終為虛，眼見方為實”。積極把思政教育融入到課程實踐中，引領學生去實地考察，在任何能彪炳史冊的工程建筑面前，任何一個自然人都會覺得渺小，通過這種實踐的認知往往會起到更具本能性的內省和反思，從而進一步加深對工程理論和人文性的認知。