哈爾濱工業大學力學中的數學方法課程思政教學研究

基金項目：哈爾濱工業大學研究生課程思政教學改革項目“力學中的數學方法”（XYSZ2022033）；哈爾濱工業大學研究生教育教學改革研究項目“碩博共選課程《力學中的數學方法》教學改革研究”（22MS001）；哈爾濱工業大學研究生精品課程培育項目“力學中的數學方法”（JPPY-2023057）；黑龍江省自然科學基金項目優秀青年基金“非均質復合材料熱-力耦合問題的非線性跨尺度方法研究”（YQ2021A005）

第一作者簡介：楊志強（1984-），男，漢族，黑龍江齊齊哈爾人，博士，副教授，博士研究生導師。研究方向為復合材料多尺度計算。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.22.010

摘 要：習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上發表的重要講話明確指出，高校立身之本在于立德樹人。因此，高校要堅持把立德樹人作為中心環節，將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，努力開創我國高等教育事業發展新局面。力學中的數學方法課程涉及固體力學、流體力學等多個領域，具備基礎性強、覆蓋面廣、課時較長等特點，有利于從知識結構、思想教育方面對學生進行教育。該文針對力學中的數學方法課程所蘊含的思政要素和德育功能進行挖掘、提煉，從教學內容、教學設計、教學方法等方面進行構思設計，旨在通過該課程推進人才全面培養，助力一流學科建設。

關鍵詞：力學中的數學方法；課程思政；教學內容；教學設計；人才全面培養

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）22-0044-05

Abstract： President Xi Jinping clearly pointed out at the National Conference on Ideological and Political Work in Colleges and Universities that the foundation of colleges and universities is to establish morality and cultivate people. Therefore， the universities should adhere to the central link of establishing morality and cultivating people， run the ideological and political work through the whole process of education and teaching， realize the whole process and all-round education and strive to create a new situation for the development of China's higher education. The course Mathematical Methods in Mechanics involves solid mechanics， fluid mechanics and other fields. It has the characteristics of strong foundation， wide coverage， long class hours， etc.， and is conducive to educating students in terms of knowledge structure and ideological education. This paper explores and refines the ideological and political elements and moral education functions contained in the course Mathematical Methods in Mechanics， and designs the ideas from the aspects of teaching content， teaching design， syllabus， etc.， aiming to promote the comprehensive cultivation of talents through this course and help the construction of first-class disciplines.

Keywords： Mathematical Methods in Mechanics; curriculum ideology and politics; content of courses; teaching design; comprehensive training of talents

力學是一門歷史非常悠久的學科，也是現代科學的開端。國內外力學家創造性地將數學方法應用到力學學科中，已經取得了豐碩的成果。進入21世紀，各種數學方法和理論，如變分原理、攝動法、辛幾何和動力系統等，已經滲透到固體力學、流體力學、一般力學和工程力學等領域，極大地促進了力學學科的發展。目前，力學中的數學方法是高校重要的基礎課程，因此本文選擇該課程作為開展思政教育的載體。

黨的二十大明確提出：教育是國之大計、黨之大計。培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人是教育的根本問題。育人的根本在于立德。全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。立德樹人，加強思政教育已經成為高校教育的重要組成部分，直接關系到高校的人才培養。

面對世界“新科技革命”競爭態勢，我國高等工程教育界針對課程思政研究面臨空前的機遇和挑戰。郎振紅[1]從理工類學科建設課程思政的意義著手，系統歸納了課程思政建設的邏輯架構并提出了具體的實施措施。王軼卿等[2]從兩方面將課程思政融入教學改革當中，初步構建了新工科建設中的中國理論體系。鄒君等[3]以理論力學為例將教學內容與課程歷史、人文素材、民航案例等相結合，有效地將價值觀引導融入課堂教學。郭林等[4]以博士課程材料力學行為為例通過引入歷史文化等四個方面來深入挖掘課程思政元素，開闊博士生們的視野，培養家國情懷使他們能更好地成為實現中華民族偉大復興的中堅力量。孟麗巖等[5]以結構抗震設計課程為例，對課程中的思政元素進行了深入研究，這也為落實課程思政實踐提供了一些依據。各高校均在不同課程中開展思政教學，但針對力學中的數學方法課程的思政教學研究還很少。

綜上，針對力學中的數學方法開展思政教學方法研究，是課程改革的發展方向，更是高校人才培養的迫切需求。

一 高校思政教育現狀及存在問題

要想結合課程思政[6]建設好“雙一流”大學力學中的數學方法這門課，需要先了解并分析我國一流高校在課程內容教授中的現狀，以期提出適用于國內力學中的數學方法的改革措施。近年來，我國高校紛紛開展思政課程建設，發展速度快、成效顯著，但通過分析、調研，發現部分高校仍存在一些問題。

（一） 任課教師對思政教育的重視程度有待提高

思政教育對學生的人生觀、世界觀和價值觀都有著非常重要的積極引導作用，老師作為思政教育的主導者，必須充分重視思政教育的作用和意義，才能從主觀上認真設計課程內容、有計劃地開展教學。而目前，很多高校教師雖然開展了思政教育，但對思政教育缺乏重視，教學環節缺少思政教育的精心設計，講解生硬無趣、教學手段單一、內容枯燥乏味，對學生缺少吸引力，教學效果自然不會理想。因此，思政教育順利開展的第一步，就需要任課教師對思政教育高度重視，課程設計可以多樣化，運用新聞、視頻等方式，豐富教學手段，結合時事分析，鼓勵學生發言、討論，從而引導學生自發進行價值塑造，強化思政教育效果。

（二） 政治性與學理性缺乏統一

政治引導是思政課的基本功能。而政治引導不是政治宣傳，部分高校的思政教育以政治宣傳為主，沒有用透徹的學理分析、回應學生的問題，強行灌輸理論，缺少思維引導，不能以有力的思想理論說服學生，使得思政教育略顯空洞、流于形式，無法引導、激發學生從根本上提升認識。高校思政教育應該以分析代替宣傳，由淺入深、層層遞進，通過案例闡釋理論，將思政教育的政治性與學理性相統一，引起學生共鳴，激發學生的主觀能動性，鼓勵學生思考。

（三） 需要將課程的價值性和知識性融合

思想政治教育貫穿于整個教學中，價值觀依托于知識點。既不能空洞說教，忽視知識講解，也不能一味強調知識，不注重引導學生。目前，高校思政教育與課堂知識之間缺乏自然聯系，不能充分融合，出現課堂知識內容與思政教育脫節的情況。知識是載體，價值是目的，因此需要教師在課程知識點講解清晰明確的基礎上，恰當引入思政教育，將價值觀融入知識傳授之中，做到“潤物細無聲”。

針對以上問題，結合力學中的數學方法課程本身分析：課程傳統內容基本上由理論推導和抽象的數學分析構成[7-8]，該部分內容難度系數較高，概念太過抽象，非常不易掌握，純粹的黑板板書講解無法促進學生對該部分內容的掌握和靈活運用，對教師的知識講解能力要求較高。同時，由于更多的數學方法在力學研究過程中得到發展，許多新的理論與技術需要擴充到課程內容中來。因此，亟需對本課程的知識進行優化，分析并合理加入思政內容，緊跟時代步伐改革教學內容，應用以現代計算工具為平臺包括交互式圖形界面等新型的教學工具作為新式的教學手段，旨在打造完整的知識結構體系和全面的思想教育架構。另外，目前的試卷考核方式并不能真實地反映出學生對該課程的掌握程度，應進一步改善，鼓勵學生將該課程運用于解決實際問題。

二 研究內容

力學中的數學方法是利用數學的理論知識分析和計算力學在實際工程中的應用。其是對復雜、大型工程結構進行嚴密和精確的強度、剛度和穩定性分析必備的基礎理論。可以從專業課知識點和社會熱點中發掘思政元素。

（一） 進行愛國主義教育，傳承哈工大精神

結合多尺度方法在熱力耦合問題應用，講述我國近幾十年在航空航天探月工程中的探索歷程、取得的優異成績，增強學生的民族自豪感和自信心；進一步介紹哈爾濱工業大學（以下簡稱“哈工大”）在我國航天領域的卓越貢獻，培養學生愛國、愛校，增強作為哈工大一員的自豪感。高階多尺度方法能夠給出更高的求解精度，由此引導學生在科研、學習和工作中，要做到精益求精，無論做人做事都要高標準嚴要求，規格嚴格，功夫到家，傳承哈工大精神。

在舉例講解有限差分、無網格、有限體積邊界元等數值方法時，需要提到相應的軟件。由此展開，講述我國工業軟件的現狀和困境，并分析現在的國際形勢——以美國為首的西方對我國進行制裁，哈爾濱工業大學稱MATLAB軟件也被列入制裁名單，以此切入進行剖析，讓學生更深刻地認識到學習的緊迫性和科技強國的重要性等，增強學生為國家振興貢獻力量的責任感和使命感。

（二） 發揮榜樣力量，樹立遠大理想

中華人民共和國成立初期，我國數值求解彈性力學領域的開拓者馮康院士在艱苦條件下建立了有限元方法，教學過程中將通過講述老一輩科學家篳路藍縷、艱苦奮斗的科研歷程，教育學生要堅定科研信念，珍惜現在的美好生活和國家提供的優越的科研環境，努力學習、克難攻堅。

介紹劉永坦院士、孫家棟院士等為國家科研事業作出杰出貢獻的優秀校友，充分發揮榜樣的作用，以此激勵學生奮發圖強，為學生樹立成為國之棟梁的遠大理想。

（三） 強調科學嚴謹性，培養學生科研素養

在講授多尺度方法時，以美國哥倫比亞航天飛機墜毀、蘇聯聯盟號飛船太空遇難等案例為例，強調科學研究必須精確嚴謹。通過講解多種原理耦合求解問題等發散性問題，引導學生運用創新思維考慮問題，鼓勵學生在學習科研中要有追求真理和大膽質疑的精神，要做到勤于思考、勇于創新、敢于質疑。

（四） 構建正確世界觀，關注學生思想

例如緒論中，課程通過介紹數學家貝努里家族、歐拉等在變分法建立中所起的作用，闡釋良性競爭能夠推進個人進步，但科學研究更需要的是相互協作和團隊精神，以此引導學生正確對待競爭與協作。

在介紹均勻化方法時，通過諾貝爾獎獲得者在復雜化學體系的多尺度模型所作的貢獻，說明創新就在我們身邊，結合哈工大近兩年在Science和Nature上發表的文章成果，告訴學生科研的道路注定不會是平坦的，可能會遇到困難，可能會感到孤獨，但是只要秉持信念、保持樂觀、積極進取，就一定能克服困難，取得更大的勝利。

（五） 講述名人經歷，激勵學生直面困難

在講解歐拉-拉格朗日定理過程中，為學生講述歐拉的坎坷人生經歷，歐拉經歷了雙目失明、學術成果被燒毀等一系列重創后仍然能夠堅持科學研究，最終成為人類歷史上最偉大的數學家之一。通過歐拉的人生經歷，激勵學生勇于面對困難，解決難題，以堅韌不拔的科研態度、樂觀的人生態度應對生活工作中的問題，幫助培養學生面對困境、走出困境的逆商。

（六） 學習習近平總書記賀信精神，助力中華民族偉大復興

教學中，闡釋數學在力學的基礎性作用，強調夯實基礎對學習研究的重要性。由此引入哈工大“厚基礎、強實踐、嚴過程、求創新”的人才培養特色及《習近平致哈爾濱工業大學建校100周年的賀信》，組織學生學習討論并發言，講述心得體會，鼓勵學生打牢基礎、奮發作為，為實現第二個百年奮斗目標和中華民族偉大復興的中國夢貢獻自己的力。

（七） 領會黨的二十大精神，培養創新型科技人才

黨的二十大提出：教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐。必須堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力，深入實施科教興國戰略、人才強國戰略、創新驅動發展戰略，開辟發展新領域新賽道，不斷塑造發展新動能新優勢。培養創新型科技人才是國家發展、科教興國、人才強國的重要組成部分。因此，課堂教學環節，將針對黨的二十大報告中提出的教育、科技相關內容，進行拓展講解，闡釋創新型人才需要的能力和品質，讓學生對標看齊，引導學生自己進行職業規劃和能力訓練。同時，教學中加強對學生創新能力的培養，提高學生動手能力、思考能力、創新思維。

本課程的主要思政元素包括：愛國主義教育，增強“四個意識”、堅定“四個自信”、做到“兩個維護”，傳承哈工大規格等。目標是培養學生政治自信、文化自信，增強學生對國家、對民族的自豪感；堅守哈工大“規格嚴格、功夫到家”的校訓精神，發揚艱苦奮斗、腳踏實地、一絲不茍的工作作風；鼓勵學生勤于思考、勇于創新，堅持對真理的探索與追求，培養理論聯系實際的科學素養，秉持“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學精神；闡釋創新型人才，引導學生對標，培養創新思維。

三 教學方法、手段和載體

（一） 個性化案例教學

案例教學法主要分為明確教學目標、選編經典案例、設置問題情境、開展案例討論和總結案例結論五個環節。運用案例教學法設計思政教學，首先需要明確教學對象，即充分了解學生的心理特點、年齡特點和思想困惑，針對性地篩選案例。隨后，調研優秀課程思政教學案例，結合自身的教學經驗和學生關注的熱點問題，選定案例。在課堂環節，設置問題情景，組織學生進行討論、發言，引導學生思考，讓學生充分表達自己的想法。最后，形成案例結論，引導教育學生，增強學生的共鳴，激發學生思考。有效的個性化案例教學能夠激發學生思考，提升學生表達能力，更能夠切實提升思政教學質量，達到思政教育的目的。

（二） 激發學生潛能

巴班斯基將教學方法分為三大類：組織學習認識活動的方法、激發學習認識活動的方法、檢查學習認識活動的方法。激發學習認識作為教學中的重要環節，直接關系到教學效果。因此，課程教學中要注重對學生學習潛能的激發，據此著重開展教學。在知識講授層面，準確清晰詳細講授后，可以采用提問法、留問法等教學方法，引導學生自主思考、延伸，激發學生學習潛能，加深對知識的理解并能夠應用；在思政教育層面，將新的思政課程理念和元素融入其中，貫穿于課程目標、課程內容等方面，講解的同時，以學生思想困境為切入點，開展引導和教育。例如碩士研究生即將面臨就業，課堂教學中可以融入就業、工作能力培養等內容；博士研究生科研壓力較大，可能面臨科研困境，教學中可對此進行方法指導，關注學生心理健康。通過以上方法，幫助學生明確方向，激發學生的前進動力和潛力。

（三） 傳統教學手段與新媒體相結合

傳統的教學手段以板書、講授教學為主，具備詳盡、直觀的優點，學生能夠清晰看到推演的全過程和重點，同時也給學生思考、反應留下充裕的時間，針對公式推導、理論講解具有很好的教學效果，但同時也存在單一枯燥、缺少趣味性的不足。新媒體教學手段靈活、生動，通過電子課件、互聯網等能夠引起學生興趣，活躍課堂，增加教學的趣味性。因此，課程講授可以將傳統教學和新媒體相結合，充分融合二者優點，在詳盡講授知識的同時，能夠讓學生更直觀地接受思政教育，通過視頻、圖片、網頁等看新聞、講時事，增加課堂趣味性，調動學生參與積極性，提升思政教學效果。

（四） 以熱點及榜樣為載體

榜樣的力量是無窮的，大師的個人成長經歷、科研道路上克難攻堅的經典事例、杰出校友的優秀事跡，都可以成為學生學習、成長道路上的指引和榜樣。因此在教學中，除了層層剖析講解思政理論，從理論上提升學生認識，還需要一個個生動的榜樣事跡，幫助學生理解和思考。本課程思政教育教學主要以“堅持理論性和實踐性相統一、堅持價值性和知識性相統一、堅持主導性和主體性相統一、堅持灌輸性和啟發性相統一”為原則，在教學過程中加入科學家的成長經歷、我國航空航天事業發展歷程、哈工大在航天領域的卓越貢獻和成績、知名校友為國家科技強國貢獻力量的優秀事跡，這些都能加深學生印象，引發學生共鳴，增強學生的自信心、自豪感和責任感，樹立正確三觀。同時，分析我國科研、軟件相關領域的危機困境，增加學生科技報國的使命感和責任心，以榜樣為指引、以熱點為切入點，讓思政教育生動有效，實現立德樹人、潤物無聲。

四 授課與考核方式及方法

博士生考核以學生課堂討論和提交報告的形式進行考核，提交報告主要結合自己的科研方向和課上內容，探討并分析一些開放性未解決的課題。碩士研究生主要以平時成績和期末成績組成（平時成績30%，期末成績70%）的形式進行考核，平時成績包括課堂發言和算例討論，期末考試中增加開放性問題的考核比重，將學生分析問題和解決問題的能力、思維能力與創造能力融入考核范疇。其中，思政教學考核將計入平時成績30%中，通過課堂討論、課后作業等方式進行考核。課堂討論由教師提出問題并組織討論，課后作業主要包括思政相關思考題或學習心得體會，根據學生課堂參與思政教學討論、發言情況及課后作業完成情況進行打分。

哈爾濱工業大學研究生課程力學中的數學方法已經開展了兩年（2021—2023年）的思政教育實踐，共培養學生115人，其中碩士研究生90人，博士研究生25人。課程結束后，對學生進行問卷調查，了解課程思政內容是否豐富、思政內容對學生的影響有哪些，結果如圖1所示。

調查問卷顯示，92%的學生認為思政內容豐富/較多，能夠起到很好的教育作用，能夠對學生的能力培養和樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀起到積極的作用。通過思政教學引導，88%的學生認為通過思政教學使自己注重了科學的嚴謹性，培養了科研素養；76%的學生認為通過思政教學構建了正確的人生觀、價值觀和世界觀；68%的學生認為接受到了愛國主義教育，立志傳承哈工大精神；64%的學生學習了科學家的優秀事跡，樹立了遠大的理想。由此可見，力學中的數學方法課程思政教學成果是顯著的。除此之外，研究生課程首次實行學生評教，評級為優（97.62）。

五 結論

本文通過分析力學中的數學方法課程改革趨勢及思政教育發展方向，明確了研究的重要性和必要性。針對力學中的數學方法課程進行思政教學研究、改革和實踐，充分挖掘課程中的思政教學內容，精心設計切入點和案例事跡，綜合運用多種教學方法和手段，以適應培養創新型人才的需要，為實現育人的核心教學理念，運用“以學生為中心”的教學模式，開展積極的探索和實踐。旨在為高校思政教育研究提供更多途徑和方法，助力學生培養，立德樹人、潤物無聲。

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