基于育人導(dǎo)向的材料力學(xué)教學(xué)探索與實(shí)踐

摘要：力學(xué)是工科的專業(yè)基礎(chǔ)課，在自然科學(xué)與工程之間發(fā)揮著橋梁作用，因此堅(jiān)持立德與樹人相結(jié)合、教書和育人相結(jié)合的工作方式，將德育元素融入教學(xué)內(nèi)容，通過課程知識(shí)與社會(huì)聯(lián)系，推進(jìn)全員全過程全方位育人。本文以材料力學(xué)課程為例，結(jié)合我校學(xué)科特點(diǎn)，以行業(yè)需求為導(dǎo)向，基于人物榜樣、超級(jí)工程案例、工程倫理教育挖掘思政元素；并采用啟發(fā)式、案例式、研討式以及延伸式等多種教學(xué)方法把思政元素與專業(yè)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)融合。教學(xué)實(shí)踐表明，將思政融入課程，學(xué)生的積極性和參與度得以改善，有效提高了課程的德育效果。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué);課程思政;教學(xué)改革;案例教學(xué)

中圖分類號(hào)：G643

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

2020年教育部發(fā)布了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》[1]，旨在將思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系和全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用。二十大報(bào)告中指出“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。”以學(xué)生學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，聚焦培養(yǎng)具有國際視野和可持續(xù)發(fā)展理念、較強(qiáng)工程實(shí)踐和創(chuàng)新研究能力的德智體美勞全面發(fā)展的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。堅(jiān)持立德與樹人相結(jié)合、教書和育人相結(jié)合、德育與智育相結(jié)合的工作方式；將“四個(gè)自信”融入教學(xué)內(nèi)容之中，通過課程知識(shí)與科技、人文、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)聯(lián)系，把追求科學(xué)真理精神、弘揚(yáng)大國工匠精神、傳承科技報(bào)國情懷等思政元素融入專業(yè)教育中，推進(jìn)全員全過程全方位育人。因此，只有做好課程建設(shè)，才能有效提高本科教育質(zhì)量。結(jié)合我校“致力于人的全面發(fā)展，服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)進(jìn)步”的辦學(xué)宗旨和機(jī)械工程學(xué)科特點(diǎn)，深入挖掘教學(xué)環(huán)節(jié)中家國情懷、社會(huì)責(zé)任、法治意識(shí)、人文精神等思政元素，把思想政治教育工作貫穿于教學(xué)全過程，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的中國特色社會(huì)主義事業(yè)合格建設(shè)者和可靠接班人。

1材料力學(xué)課程簡(jiǎn)介及培養(yǎng)目標(biāo)

力學(xué)是工科專業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科，是自然科學(xué)與工程技術(shù)之間的橋梁，是航空航天、機(jī)械工程、土木工程等諸多工程技術(shù)的基礎(chǔ)[2]。《材料力學(xué)》作為專業(yè)基礎(chǔ)課，是連接基礎(chǔ)課與專業(yè)課的紐帶，通過本課程學(xué)習(xí)可達(dá)到以下培養(yǎng)目標(biāo)。

知識(shí)方面要求能夠掌握材料力學(xué)強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性基本理論，運(yùn)用材料力學(xué)方法完成桿件的強(qiáng)度剛度校核、截面設(shè)計(jì)、許可載荷的計(jì)算等任務(wù)，解決工程結(jié)構(gòu)中的安全問題。

能力方面要求能夠采用力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法對(duì)實(shí)際工程問題開展實(shí)驗(yàn)研究，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析及撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告來培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力；并能夠運(yùn)用相關(guān)力學(xué)有限元軟件如ANSYS，ABAQUS等對(duì)復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析計(jì)算[3]，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度及理論應(yīng)用于實(shí)際的能力。

素養(yǎng)方面引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己的興趣愛好和職業(yè)規(guī)劃，把力學(xué)知識(shí)和不同行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相結(jié)合進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)與實(shí)踐。培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、邏輯思維及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，鼓勵(lì)學(xué)生將自身發(fā)展和國家發(fā)展與民族復(fù)興結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)，建立起良好的科學(xué)精神、職業(yè)素養(yǎng)及社會(huì)責(zé)任感。

2課程建設(shè)思路

在專業(yè)課程中融入思政元素，既要體現(xiàn)出與思想政治理論課的差異，又要顯示出思政教育的內(nèi)涵[4]。材料力學(xué)對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí)有較高的要求，它是一門內(nèi)容抽象、需要嚴(yán)謹(jǐn)計(jì)算的課程，其研究?jī)?nèi)容源于自然現(xiàn)象、生活實(shí)際和工程實(shí)踐，體現(xiàn)社會(huì)主義核心價(jià)值觀、文化自信、科學(xué)思維、科學(xué)方法、科技創(chuàng)新等核心內(nèi)容[5]，根據(jù)我校機(jī)械工程學(xué)科特點(diǎn)，對(duì)材料力學(xué)課程思政元素進(jìn)行了挖掘，如表1所示。

通過優(yōu)化課程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)手段，突出思政教育元素，在知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，加大能力和素養(yǎng)的培養(yǎng)，設(shè)計(jì)思路如下：

2.1以行業(yè)需求為導(dǎo)向

課程團(tuán)隊(duì)借鑒工程教育專業(yè)認(rèn)證中“課程內(nèi)容要能支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成”這一核心思路，對(duì)標(biāo)畢業(yè)要求支撐矩陣，挖掘課程德育目標(biāo)。團(tuán)隊(duì)以行業(yè)需求為導(dǎo)向，積極開展企業(yè)調(diào)研，從崗位的職業(yè)素養(yǎng)、企業(yè)要求、畢業(yè)生案例等各個(gè)方面獲取與行業(yè)密切相關(guān)的思政資料。

2.2以人物事跡為學(xué)習(xí)榜樣

力學(xué)的發(fā)展代表了人類從經(jīng)驗(yàn)技術(shù)上升到科學(xué)研究的歷史，強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法的提煉，重溫先輩的科學(xué)研究方法，在我國科技發(fā)展過程中，廣大科技工作者迎難而上、接續(xù)奮斗，創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)非凡業(yè)績(jī)[6，7]。“兩彈一星”精神、載人航天精神、探月精神、新時(shí)代北斗精神等，激勵(lì)著科技工作者不斷攀登新的高峰。例如：在講述材料力學(xué)發(fā)展史時(shí)以兩彈一星之父錢學(xué)森先生為例，介紹其研究原子彈、氫彈的科研之路，推動(dòng)中國航天事業(yè)發(fā)展，是吾輩之榜樣。在講授材料胡克定律時(shí)，介紹英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)彈性原理的貢獻(xiàn)，激發(fā)學(xué)生不忘初心，自強(qiáng)不息，爆發(fā)力量。

2.3引入超級(jí)工程案例培養(yǎng)學(xué)生民族自豪感

課程中引入豐富多彩的工程案例，古有都江堰、趙州橋等，今有新中國現(xiàn)代意義上的“超級(jí)”工程如最長(zhǎng)的跨海大橋—港珠澳大橋、最高的輸電鐵塔群-、最長(zhǎng)的斜拉橋-北盤江大橋。建于1400年前的河北正定隆興寺，它的斗拱、架梁結(jié)構(gòu)非常符合現(xiàn)代力學(xué)原理，而當(dāng)時(shí)在我國并沒有完整的力學(xué)知識(shí)體系，這反映了我國古代工匠的智慧，增強(qiáng)學(xué)生的民族自尊心與自豪感。在講述彎曲變形內(nèi)容時(shí)，介紹世界最高大橋-北盤江大橋在大跨距梁上的技術(shù)突破，培養(yǎng)學(xué)生勇于攀登的創(chuàng)新能力。

2.4基于工程倫理教育培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)及社會(huì)責(zé)任感

工程結(jié)構(gòu)能否安全、可靠地工作，與力學(xué)計(jì)算密不可分。因此，在課程教學(xué)中適當(dāng)引入工程倫理教育，要始終讓學(xué)生理解應(yīng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，樹立學(xué)生在今后工作中的工程意識(shí)和工程職業(yè)道德。例如在講授壓桿穩(wěn)定[8]內(nèi)容時(shí)，以加拿大圣勞倫斯河上的魁北克大橋（QuebecBridge）為例，設(shè)計(jì)師因過度降低建筑橋墩基礎(chǔ)成本而導(dǎo)致發(fā)生事故，促使學(xué)生明白無論從事何種工作，強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)與安全需同時(shí)兼顧的重要性，要對(duì)生命充滿敬畏感，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、樹立工程倫理觀，以及良好的職業(yè)道德和職業(yè)素養(yǎng)。

3教學(xué)方法

采用啟發(fā)式教學(xué)、案例式教學(xué)、研討式教學(xué)以及延伸式教學(xué)等多種教學(xué)方法把思政元素與專業(yè)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)融合。具體方法如下：

3.1啟發(fā)式教學(xué)

觀察生活中某種自然現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)象提出基本假設(shè)，繼而引出深層的機(jī)理。例如：講授廣義虎克定律時(shí)通過觀察表面變形現(xiàn)象引出本節(jié)課的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

3.2案例式教學(xué)

根據(jù)學(xué)生的專業(yè)背景，以恰當(dāng)?shù)墓こ虇栴}的展開，引入要學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容，并著重介紹課程內(nèi)容在工程問題中的應(yīng)用。之后選擇合適的工程案例，指導(dǎo)學(xué)生使用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題。例如：在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)講解過程中引入彎扭組合變形的工程案例，激發(fā)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維。

3.3研究式教學(xué)

以小組為單位布置研究任務(wù)，開展主題討論、翻轉(zhuǎn)課堂等課堂活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三，觸類旁通，靈活運(yùn)用理論知識(shí)解決具體工程問題的能力。

3.4延伸式教學(xué)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)在國家級(jí)和省級(jí)力學(xué)競(jìng)賽、機(jī)器人大賽和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等材料力學(xué)相關(guān)研究領(lǐng)域，指導(dǎo)多名機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)本科生開展多項(xiàng)競(jìng)賽實(shí)踐項(xiàng)目，并取得優(yōu)異成績(jī)，本專業(yè)學(xué)生的分析和解決實(shí)際問題的能力得以訓(xùn)練和提升，達(dá)到以賽促教、以研促教的目的，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新能力。

4課程思政教學(xué)實(shí)踐探索

以“提高梁彎曲強(qiáng)度”章節(jié)為例，本小節(jié)掌握提高梁彎曲強(qiáng)度的方法，能夠使用梁彎曲強(qiáng)度條件對(duì)梁彎曲進(jìn)行強(qiáng)度校核、截面設(shè)計(jì)和確定許可載荷，通過介紹工程案例激發(fā)學(xué)生的愛國情懷和民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神及社會(huì)責(zé)任感。

5教學(xué)手段

5.1開展多維度和多環(huán)節(jié)課程思政建設(shè)

思政教育理念作為材料力學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)、課程內(nèi)容的一部分，體現(xiàn)在專業(yè)培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱、課程的教案和課件中，并落實(shí)到課程設(shè)計(jì)、課堂授課、師生討論、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等環(huán)節(jié)，將思政教育元素作為課程評(píng)價(jià)和授課考核的重要內(nèi)容，讓教師與學(xué)生都參與其中，提高學(xué)生主動(dòng)參與的熱情，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)探索意識(shí)和求知樂趣。

5.2運(yùn)用課堂主題討論提升學(xué)生的課程思政參與度

定期開展思政主題的翻轉(zhuǎn)課堂活動(dòng)，學(xué)生根據(jù)討論主題自由分組，以小組為單位開展研究活動(dòng)，要求學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)、討論、制作PPT并進(jìn)行課堂分享，重點(diǎn)闡述從案例中學(xué)到的科學(xué)家精神或者品質(zhì)，獲得的正能量，既激發(fā)學(xué)生對(duì)力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，又提升學(xué)生課堂活動(dòng)的參與度，引發(fā)師生共情，拓展力學(xué)課程思政建設(shè)方法和途徑。

5.3推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)在課程思政教學(xué)中的應(yīng)用

通過現(xiàn)代信息技術(shù)創(chuàng)新課程思政教學(xué)方法與手段，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，提高課程思政內(nèi)涵融入課堂教學(xué)水平。將含有課程思政元素的視頻、文字、圖片等內(nèi)容融入課件中。借助學(xué)習(xí)通APP，中國大學(xué)MOOC（慕課）在線平臺(tái)推送國家精品課程資源；利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)的討論、選人、考試、分組討論等功能開展課堂教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂的積極性、活躍課堂氣氛。借助于融智云考試平臺(tái)開展階段性考核，促進(jìn)教考分離。

結(jié)語

本文以材料力學(xué)課程為例，結(jié)合我校學(xué)科特點(diǎn)，以行業(yè)需求為導(dǎo)向，基于人物榜樣、超級(jí)工程案例、工程倫理教育挖掘思政元素；采用啟發(fā)式、案例式、研討式以及延伸式等多種教學(xué)方法把思政元素與專業(yè)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)融合，并以“提高梁彎曲強(qiáng)度”章節(jié)為例進(jìn)行思政教學(xué)探索，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神及社會(huì)責(zé)任感，從而實(shí)現(xiàn)潤(rùn)物細(xì)無聲的育人目標(biāo)。

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