工程倫理元素融入“結構設計原理”課程的思政協(xié)同路徑與實踐

摘 要 為改變工程倫理課程與專業(yè)課程“兩張皮”的現(xiàn)象，文章探索了“工程倫理學”與“結構設計原理”課程的協(xié)同教學策略與元素融入路徑。抓住兩門課程在同學期教學的契機，在“結構設計原理”課程相關知識點中融入工程倫理元素，強化學生的工程實踐責任與倫理意識，提高學生的工程倫理實踐能力和專業(yè)素養(yǎng)，為其他專業(yè)課程與工程倫理的融合提供參考。

關鍵詞 工程倫理；結構設計原理；協(xié)同教學路徑；課程思政

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.36.044

Path and Practice of Ideological and Political Collaboration by Integrating

Engineering Ethics Elements into \"Principle of Structural Design\"

WANG Dapeng， CHEN Jianbing， ZHANG Ziyang

（School of Civil Engineering， Suzhou University of Science and Technology， Suzhou， Jiangsu 215011）

Abstract To change the phenomenon of \"two skins\" between engineering ethics courses and professional courses， this article explores the collaborative teaching strategies and element integration paths of \"engineering ethics\" and \"structural design principles\" courses. Seizing the opportunity of teaching two courses during the same period， we integrated engineering ethics elements into the relevant knowledge points of the \"Structural Design Principles\" course， strengthened students' engineering practice responsibility and ethical awareness， improved their engineering ethics practice ability and professional literacy， and provided reference for the integration of other professional courses and engineering ethics.

Keywords engineering ethics; principle of structural design; collaborative teaching path; curriculum-based ideological and political education

課程思政建設是落實立德樹人根本任務的重要舉措。教育部印發(fā)的《高等學校課程思政建設指導綱要》，明確要求科學設計課程思政教學體系，在專業(yè)教育課程中深度挖掘提煉專業(yè)知識體系中所蘊含的思想價值和精神內(nèi)涵，工學類專業(yè)課程要注重強化學生工程倫理教育[1]。

土木工程是滿足社會基本建設需求的工學類專業(yè)，工程倫理問題貫穿土木工程規(guī)劃、設計、建造、使用和結束的整個環(huán)節(jié)。住房和城鄉(xiāng)建設部頒發(fā)的《高等學校土木工程專業(yè)評估（認證）標準》中，多個畢業(yè)要求指標點強調(diào)了工程倫理教育的重要性，如“能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素”[2]，契合了工程師踐行職業(yè)倫理“運用自己的知識和技能促進人類的福祉”這一基本價值準則[3]。工程倫理教育內(nèi)容必須有學理依據(jù)，應從不同的維度對其內(nèi)容進行劃分和組織[4]，如在橋梁工程課程教學內(nèi)容中，融入包含設計和施工隱患的安全倫理[5]；土木工程BIM" 技術引入應用過程潛在的工程信息維護等大數(shù)據(jù)管理倫理[6]；結合倫理責任的“事前”預防特征和法律責任的“事后”懲戒屬性，雙向引導提升學生學習建設工程法規(guī)的興趣[7]。

以“一體化”戰(zhàn)略推進工學類課程與思政課程協(xié)同[8]，將工程倫理融入專業(yè)課程，在理論、實踐和拓展層面上形成從基礎課程到專業(yè)課程的深度融合[9]，能夠發(fā)揮協(xié)同效應，拓展專業(yè)課程的廣度和深度，提升學生綜合能力。本文作者同時承擔蘇州科技大學土木工程專業(yè)本科生“工程倫理學”和道橋方向“結構設計原理”課程教學任務，在多年的教學實踐中，以“工程倫理學”理論知識為驅動，挖掘“結構設計原理”課程思政元素，實現(xiàn)從工程倫理到專業(yè)課程思政的知識遷移和深度融合。

1" 工程倫理與專業(yè)課程的協(xié)同策略

1.1" 理論層面協(xié)同的“天時”契機

“工程倫理學”作為土木工程專業(yè)的必修課，于第5學期的第1―8周開設，課程學時為16學時，學分為1學分。選用教材為李正風等編著的《工程倫理（第2版）》。

“結構設計原理”是土木工程專業(yè)（道橋方向）本科生的專業(yè)限選課，于第5學期的第1―14周開設，課程總學時為56學時，含理論學時52學時和實驗學時4學時，學分為3.5學分，選用教材為葉見曙主編的《結構設計原理（第5版）》。

按照教學進度安排，“工程倫理學”課程講授至第6章“土木工程的倫理問題”時，“結構設計原理”課程教學內(nèi)容涵蓋了構件在壓、彎、剪和扭四種受力狀態(tài)下的承載力計算，學生已經(jīng)對承載能力極限狀態(tài)，即結構安全有了深入理解。同步教學為倫理課程與專業(yè)課程的融合提供了“天時”契機。

1.2" 實踐層面協(xié)同的“地利”場景

工程倫理課程與專業(yè)教育課程屬于兩個不同的領域，很多高校由不同的院系負責開設。為了更好地實現(xiàn)工程倫理與專業(yè)課程的銜接，蘇州科技大學土木工程學院由具有工程實踐背景的專任教師組成教學團隊，在接受倫理類課程教學培訓后，開展與專業(yè)課程相同的小班教學實踐。同師教學將工程元素滲透至倫理課程，為倫理課程與專業(yè)課程的融合創(chuàng)建了“地利”場景。

1.3" 拓展層面協(xié)同的“人和”共情

承擔“工程倫理學”授課的教師團隊還負責“結構設計原理”課程之外的多門專業(yè)課程和實踐教學，實現(xiàn)了工程倫理貫穿專業(yè)課程的“連續(xù)劇”式“演繹”模式。

這種教學模式，需要專業(yè)教師不斷提升對工程倫理的理解，使工程倫理與不同專業(yè)的知識實現(xiàn)動態(tài)契合與拓展。同行教學為倫理課程與專業(yè)課程的融合激發(fā)了“人和”共情。

2" “工程倫理學”與“結構設計原理”課程的協(xié)同路徑與實踐

“結構設計原理”課程教學內(nèi)容通過顯式“植入”和隱式“嵌入”工程倫理元素，進行浸潤式思政教學，讓學生體會工程倫理知識的“學以致用”。“工程倫理學”課程中，工程建設相關案例多為“不遵守規(guī)范、規(guī)程和條例進行工程實踐活動超出預期后果”的工程事故教訓，因此在“結構設計原理”課程教學中，教師應結合案例引導，挖掘工程倫理元素，倡導學生應運用知識技能“自愿向善”。

2.1" 材料性能

引導案例：某在建小區(qū)的混凝土強度設計標號為C35，實際檢測標號只達到C15，高層樓房存在嚴重安全問題，無法進行加固，只能拆除部分樓層。

元素一：材料是實現(xiàn)工程建設成果“物化”的載體，材料性能在設計和建造兩個工程實踐環(huán)節(jié)中體現(xiàn)材料的工具價值，使工程設計理念付諸實踐。

元素二：混凝土材料和鋼筋材料各有優(yōu)缺點，兩種材料的組合是在尋求一種平衡和優(yōu)化，需要通過科學設計來“揚長避短”“物盡其用”。

2.2" 概率極限狀態(tài)設計方法

引導案例：建筑結構構件的可靠指標3.7和4.7對應的失效概率分別為1€？0-4和1€？0-6，體現(xiàn)了不同類型結構的安全需求。

元素一：以分項系數(shù)表達的近似概率設計方法，是“可靠概率”理論，體現(xiàn)了“預防為主”的倫理評估原則，分項系數(shù)的取值與工程經(jīng)濟性等倫理因素密切相關。

元素二：設計方法是工程建設活動所用科學知識的物化形態(tài)，以規(guī)范的形式進行應用是學生未來遵守“勝任”“責任”等職業(yè)倫理的行為準則。

2.3" 承載能力極限狀態(tài)計算

引導案例：阪神地震中，阪神高速Fukae處600多米共18跨獨柱圓形橋墩全部傾覆，橋墩塑性鉸區(qū)域箍筋崩開，縱筋屈曲，混凝土壓潰，橋梁設計依據(jù)的規(guī)范中對抗剪設計缺乏全面的考慮。

元素一：承載能力極限狀態(tài)直觀地反映了對結構功能的安全性要求。承載力計算公式是界定安全等級的實體表達式，呼應了工程師職業(yè)倫理“將公眾的安全、健康和福祉放在首位”的首要準則。

元素二：承載力計算公式的應用是有條件的，依據(jù)相應破壞形態(tài)發(fā)生時的受力特征和試驗資料來確定，閾值在一定意義上表征的是不同破壞時“工程風險的可接受性”。

2.4" 正常使用極限狀態(tài)計算

引導案例：國內(nèi)某連續(xù)梁跨江大橋，投入使用不到10年，已出現(xiàn)橋梁整體剛度下降、跨中撓度較大、箱梁裂縫等問題。其中最大撓度累計超過30cm，箱梁中0.1mm以上裂縫超過6800條，最大裂縫寬度達到3mm，局部箱梁底板混凝土破裂，對橋梁的安全性造成較大影響。

元素一：作為對應于適用性和耐久性的狀態(tài)邊界條件，超越的后果可能不會立即造成安全性問題，但是超出應力、裂縫和撓度范圍的本質(zhì)是非線性作用，是引發(fā)工程安全事故的重要原因。

元素二：從工程風險的角度來看，如果將工程長期服役環(huán)境看作孕災環(huán)境，那么裂縫超限、撓度過大、耐久性損傷這些就是致災因子，“傷痕累累”的工程結構就成了承災體。

2.5" 特別區(qū)域受力計算

引導案例：某市環(huán)路引橋匝道橋為獨柱墩鋼箱梁橋，4輛超載車輛在120余米長的匝道行駛，在偏心作用下，三跨鋼箱梁發(fā)生整體側向傾覆，鋼箱梁和橋墩強度沒有問題，蓋梁和盆式支座因為鋼箱梁在傾覆過程中的沖擊和局部壓應力過大而破壞。

元素一：局部承壓的典型區(qū)域是后張法預應力構件端部錨固區(qū)、橋梁墩（臺）帽等，深受彎的典型區(qū)域是公路橋梁墩（臺）處的蓋梁，是重要的傳力樞紐，體現(xiàn)了需求性原則，設計中需要慎重對待。

元素二：相比普通梁，深梁在達到抗彎和抗剪承載力前，發(fā)生局部承壓破壞的可能性要大得多。局部承壓區(qū)域和深受彎構件的設計方法與其他構件有較大差異，這種特定知識具有探索性。

2.6" 預應力混凝土結構及受彎構件設計方法

引導案例：某大橋通行車輛限重為15噸，在一輛自重30噸的大貨掛車，載著80噸的水泥通過時，第9孔懸臂端預應力結構發(fā)生脆性斷裂，造成大橋從中間斷裂27米。

元素一：預應力混凝土結構不能創(chuàng)造超越本身材料強度之外的奇跡，科學的設計只能改善結構在正常使用階段的性能。設計時選擇預應力結構，是帶有價值導向的工程實踐。

元素二：預應力混凝土結構充分利用高強材料改善鋼筋混凝土結構的抗裂性能、剛度、耐久性和疲勞性能，是具有創(chuàng)造性的工程思想。

2.7" 圬工結構及承載力計算

案例引導：汶川地震中的“橋堅強”寶盛橋，經(jīng)歷強震、飛石及爆破沖擊后仍然屹立不倒。寶盛橋的堅強展現(xiàn)了建造者的技術能力及責任擔當。

元素一：圬工結構的自重大、施工周期長、機械化程度低、操作主要靠手工方式的特點，決定了建造過程中工程共同體需要主動承擔“對良心負責”的職業(yè)角色。

元素二：圬工結構的特點是易于就地取材、維修養(yǎng)護費用低、施工簡單以及超載能力大，在橋涵結構中被廣泛應用，契合“可持續(xù)發(fā)展”的工程倫理原則。

元素三：很多圬工結構常以造型美觀的砌體形式出現(xiàn)，兼顧了力的高效傳遞、低廉的建造成本和豐富的視覺表達，與自然和諧。體系創(chuàng)新與美學價值的完美結合，應是學生秉承的職業(yè)素養(yǎng)。

3" 結語

“工程倫理學”是一門思政課與工學類專業(yè)課相結合、特色鮮明的專業(yè)基礎課。在“結構設計原理”課程教學內(nèi)容中恰到好處地融合工程倫理元素，從“不遵循工程實踐活動規(guī)律行事的后果”“工程實踐活動的準則”“在準則允許范圍內(nèi)可以做到精益求精”等方面對學生進行教育。協(xié)同路徑與實踐方式為專業(yè)教育和思政教育“兩張皮”的現(xiàn)象提供了改進思路，為工程倫理元素融入其他專業(yè)課程教學提供參考。

基金項目：江蘇高校品牌專業(yè)建設工程三期項目“土木工程”；江蘇高校品牌專業(yè)建設工程三期項目“工程管理”；蘇州市基礎研究項目“智能建造關鍵基礎研究項目”（SJC2023002）；蘇州科技大學研究生優(yōu)質(zhì)課程建設項目“結構損傷識別策略：從模型修正到數(shù)據(jù)驅動”（22JXAL-03）。

參考文獻

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