中華優秀傳統文化與工科基礎力學課程的融合教學

【摘" " 要】文章從新工科人才培養視角，分析中華優秀傳統文化在新工科人才培養中的意義，并以工科基礎力學課程為例，從傳統科技典籍中的力學應用、古典詩詞語境下的力學概念、古建筑與傳統界畫中的力學模型3方面挖掘中華優秀傳統文化在教學中的融入點，以期在中華優秀傳統文化的各種形式中對力學知識尋古問今，進而使學生樹立文化自信，提升人文素養，激發創新熱情，開展文化傳承、立德樹人與力學素養的融合教育。

【關鍵詞】中華優秀傳統文化;基礎力學課程;文化自信;創新能力;人文素養

【引用格式】張麗華，趙桐.中華優秀傳統文化與工科基礎力學課程的融合教學[J].黑龍江教育（理論與實踐），2025，79（1）：85-87.

【中圖分類號】G640;O341" " " " " " " 【文獻標識碼】A" " " " " " " 【文章編號】1002-4107（2025）01-0085-03

一、引言

新工科背景下的教育教學以立德樹人為引領，強調科學、人文及工程的多元融合。工科基礎力學兼具理論性與應用性，馬克思曾說：“力學是大工業的真正科學的基礎”[1]。力學幾乎與所有的基礎學科和工程學科都有交叉，力學理論在解決高新科技領域發展突出問題時往往起著關鍵性作用。如何幫助學生夯實基礎學科的能力素養，提高原始創新能力，是我國力學教育迫切需要解決的問題[2]。著名科學家錢學森曾說過：“一個有科學創新能力的人不但要有科學知識，還要有文化藝術修養?！盵3]錢學森的這一主張強調了人文素養是培養創新型人才不可或缺的重要組成部分。中華優秀傳統文化有著燦爛的文明成就，蘊含了豐富的人文精神，匯聚多樣的美學追求。結合力學課程對中華優秀傳統文化再發現與再認識，構建力學知識與思政元素共融的教學案例，生動展現力學知識的實際應用場景，促進專業素養和人文素養交互提升，在對中華優秀傳統文化的繼承與轉化中提高創新能力意義重大。

二、中華優秀傳統文化融入工科基礎力學課程的意義

工科基礎力學課程主要包括“理論力學”“材料力學”“結構力學”等課程，專業覆蓋面廣，且力學課程和學生接觸的時間往往從大學一年級開始并持續兩三個學期，因此其具有學分多、學時長的特點。工科高校培養的工程師，其工程行為無不與力學息息相關，因此，力學教育對工科學生知識與能力的建構、基本科學素養和工程意識的培養有著深刻的影響。

（一）架設文理橋梁，改變工科基礎力學課程學生畏學的現狀

工科基礎力學課程內容以抽象的力學模型、嚴謹表述的概念、復雜的數學公式和邏輯性強的推導為主，傳統教學多關注概念表述的認知、公式理論的推導和計算能力的培養。由于文理分科，學生對工科知識所蘊含的精神價值不夠重視，在面對一個個以西方科學家名字命名的力學術語與公式時，如泊松比、楊氏模量、歐拉公式等，往往忽視了我國在力學學科發展上的探索與貢獻;學生對力學的應用性認同感不強，課堂上師生的雙向互動與情感交流難以展開，在被動學習中缺乏對現實的關注及創新實踐的意愿;受短視頻等碎片化信息影響，學生存在理想情操不高、文化積淀不夠、審美品位從眾的現象;由于缺乏人文知識的滋養與人文精神的熏陶，學生心理上常處于焦慮、緊張狀態[4]。

因此，需要在教學中尋找師生雙方都熟知并有情感認同感的內容，以激活課堂教學。中華優秀傳統文化作為師生共同的文化體驗，歷史悠久、內蘊深厚，為人文教育提供了豐富的精神文化資源，易于架構基礎力學課程與人文藝術間的橋梁;同時，中華優秀傳統文化還是一種慣性力量[5]，其作為文化母體的強大活力融入教學中，可開拓人文視野，打破文理知識壁壘，賦予基礎力學課程更多的科學價值和人文內涵，提升學生人文素養。

（二）踐行立德樹人，推動基礎力學專業教育與思想政治教育相融合

縱觀力學的發展歷程，其研究內容源于自然現象、生活勞動和工程實踐，理論體系中蘊含著大量的自然規律、哲學道理和創新創造。無論是古代的生產、交通工具，還是建筑、水利、橋梁，無不體現當時能工巧匠的力學智慧與生活哲學，將這些人類在文明演進中的創新創造引入基礎力學課程中進行詮釋，可提供超越書本的實踐指導，使學生認識到中華文明在人類文明中做出的重大貢獻;浩如煙海的史書古籍、出土文物記載著眾多力學的原理與應用，蘊含著先賢革故鼎新的創新精神、崇尚形神兼備的美學追求。中華優秀傳統文化中的自強不息、厚德載物的精神底蘊，以民為本、天下為公的價值觀念，“天下興亡、匹夫有責”的擔當意識，與思想政治教育所強調的價值規范具有一致性[6]，將其融入基礎力學課程教學中，既可以提升工科學生的人文素養，又有助于強化學生的責任擔當和家國情懷。由此可見，中華優秀傳統文化可為基礎力學課程思政提供豐富的思政素材補給，進而將專業教育與思想政治教育有機融合起來。

三、中華優秀傳統文化在工科基礎力學課程中的融入點挖掘

中華優秀傳統文化包含經典古籍、詩歌戲曲、文學名著、建筑文物、圖畫音樂等多種形式，工科基礎力學課程內容中從來不缺少中華優秀傳統文化的成分，只是缺少對兩者契合點的認識，以及將兩者融合的教學設計。在具體的力學教學情境中融入與之契合的中華優秀傳統文化，學生將發現所學內容的不凡與價值，并從這些發現和感受中體會創新創造的魅力乃至找到靈感。

（一）傳統科技典籍中的力學應用，樹立文化自信

自人類文明開始，力學就在人類觀察自然、改善自身生存與生活條件的實踐中發展。伴隨著力學在不同領域的應用，相關的記載也出現在一些具有科學技術價值的古籍中。例如，編撰于戰國初期的《考工記》是我國現存記述古代手工業技術的最早的典籍，總序中“天有時，地有氣，材有美，工有巧。合此四者，然后可以為良”是中國古代造物思想的重要原則之一[7]，其可以在“材料力學”課程中用于解釋“材美——材料質地品性優良，具有良好的強度、剛度、韌性等力學性能”“工巧——充分發揮各材料的性能和功用以成良器”等概念。在《輿人為車》一節中還有“凡居材，大與小無并，大倚小則摧，引之則絕”的表述，意思是強度大小不同的材料裝配在一起使用會令車體崩壞斷裂，即小材大用會造成強度不足。教師可以此讓學生認識到，在團隊合作中各方要齊頭并進，否則失效總是出現在強度較弱的那一方，如同木桶的盛水量由最短的那塊木板決定。

明代宋應星所著的《天工開物》是世界上第一部關于農業和手工業的科學性著作，書中的一些實例記載了結構和構件的設計制作與材料性能的關系。例如，解釋古劍的工藝配比“刀劍絕美者……若非鋼表鐵里，則勁力斫施，即成折斷”，描述了鋼與鐵2種不同力學性能的材料，以及如何根據劍各部位受力特點來鑄出一把剛柔相濟的寶劍。由此，教師引出“好鋼用在刀刃上”的原理，再解釋“恨鐵不成鋼”的力學原理。古人認為，青銅淬火前是既硬且脆的，水淬后便去掉“脆”性，獨存“硬性”。煉鋼、淬火的一熱一冷極具畫面感，易于激發學生去探究其中的力學智慧，也啟發學生明白在成長中必然要經歷打磨與淬火才能成就過硬本領。

這些記錄我國古代科技文明與創新成果的專業典籍，字里行間流露出格物致知、經世致用的科學態度，同時，古文特有的語言韻味和文采辭藻營造出的濃厚文學氣息讓學生眼前一亮，對古代先賢的敬畏之心油然而生。我國古代科技成就蘊含的現代科學方法體系，為工科教育改革打下了堅實的基礎[8]。尤其隨著考古工作與科技史研究的新進展，類似的史料越來越豐富，需要教師挖掘、鑒別、整理后引入到力學課堂。同時，建議學生在各地博物館參觀時，面對不同時代的文明成就，可尋著前人的足跡探索古代科技的發展，進而思索自己將為后人留下什么。

（二）古典詩詞語境下的力學概念，體會中文之美

古詩詞可以說是融入中國人血液中的傳統文化形式，是最容易感同身受的文化載體。古詩詞借景抒情、托物言志，與基礎力學課程內容看似壁壘分明，但如果教師關注并熱愛古詩詞，也不難發現其中有一些對力學研究對象與現象的描述。例如，唐代杜牧的《阿房宮賦》中寫道：使負棟之柱，多于南畝之農夫;架梁之椽，多于機上之工女;釘頭磷磷，多于在庾之粟?！渲?，便描述了壓縮的柱、彎曲的棟與梁、連接件的釘等幾種力學桿件。教師用專業術語講解力學概念的科學性與規范性時，若再用詩歌語境中的詞匯描繪出與力學概念形象相一致的力學之美，可觸發學生以往的知識積累，使學生在力學概念的理性與詩歌語境的感性之間形成聯想的張力，進而實現知識遷移，激發新的靈感。

在選取含有力學概念的古典詩詞時，應注意詩詞中文字符號本身的意義、內涵象征與力學概念本質是否具有高度契合性，不可牽強附會、斷章取義。例如，教師在課堂教學中講授幾個常見的力學概念時引用了唐代詩人白居易的詩句（表1）。詩句的感染力易于喚醒學生的人文感知，使學生在情知交融中感受中文的豐富性與審美意象的多樣性，以拓展知識的邊界。當學生在競爭中遇到挫折時，可創設與力學教學內容相適應的情景，用杜甫的“古來材大難為用”、陸游的“大材小用古所嘆，管仲蕭何實流亞”等詩句與之共情，再用李白的“天生我材必有用”詩句來鼓勵學生。這樣的人文關懷能夠將具體知識點與學生的實際相聯系，新奇的視角、靈活的取材、韻味深遠的表達必然被學生久久銘記。課后還可以給學生布置閱讀任務：發現古文中的力學描述，并作為過程性評價作業之一。

（三）古建筑與傳統界畫中的力學模型，感受工匠精神

古建筑是中華優秀傳統文化和民族特色最直觀的傳承載體，也是工程技術與人文藝術有機結合的體現，而力學則是工程技術的有力支撐。無論是整體結構形式，還是局部構件的梁、柱、臺基等，學生在教材中看到的都是理想化、近似化后的力學模型，而古建筑實物則提供了認知抽象模型的具體情境。例如，斗拱作為中國古建筑的代表性符號，它以榫卯結合形成了多樣的種類，位于立柱和橫梁交接處，承托梁架并出挑屋檐，像彈簧一樣起著變形消能、緩解地震的作用;宮殿和廟宇建筑中使用的木柱給人雄渾莊嚴的美感，細究圓柱高度與截面直徑之比，符合壓桿穩定中長細比的合理設計;而從棟梁之材中學生可領會到梁在建筑結構中的重要性，在欣賞雕梁畫棟上的精美裝飾時，聯想到抬梁式結構的力學原理，從而明晰自身在競爭中如何知重負重、挑大梁，而這也是很好的融合點。

古建筑的一梁一柱、一榫一卯集古韻之美，凝結了歷代匠師精益求精、嚴謹執著的工匠精神。教師可在課堂上引導學生借助圖片、視頻等介紹家鄉傳統建筑，并分析其中的力學原理，進而深化學生對地域文化和建筑特征的認知，引導學生思考如何用現代化手段對身邊的物質文化遺產進行保護;同時，還可以在實踐中布置模型制作任務，引導學生通過應用材料力學、結構力學等知識設計出不同凡響的結構體系，為維護和加固古建筑提供理論基礎。

一些傳統建筑在歷史的云煙中已灰飛煙滅，而傳統繪畫中界畫的存在則可以帶領人們穿越時空感受當時的歷史風貌。界畫以描繪亭臺樓閣、橋梁舟車等建筑結構為主要題材，作畫時要使用界尺引線，橫平豎直、準確逼真、合乎實物比例，堪比現代的“施工圖”。傳世名畫《清明上河圖》便采用了界畫的手法，張擇端以寫實的手法，合乎透視的原理，畫出一座高大的跨汴河木制拱橋，清晰顯示了幾何、力、材料等要素之間的關系。這種由直木縱橫疊架而成的拱橋是中國特有的橋梁形式。畫中寫實的畫法為橋梁結構設計與施工提供了有價值的實用素材。界畫講究規矩準繩又具有藝術美感，給學生提供了別開生面的作圖示范，其藝術審美體驗有利于調動學生的直覺性和形象性思維，喚醒學生日積月累的力學經驗，并從藝術感悟與科學理性中獲得求知的成就感，從而產生無限的想象力。

四、結束語

中華優秀傳統文化對于提升學生的人文素養與創新能力有著獨一無二的作用。深入挖掘工科基礎力學課程中蘊含的中華優秀傳統文化元素，既是文化傳承，也是創新性教學，可使學生在專業學習中自然接受文化精髓與精神的滋養，達到課程思政“如鹽溶水”的育人效果;從傳統文化角度理解與領悟工科基礎力學理論的實用性、交叉性與綜合性，可改變力學課堂沉悶的現狀，激活學生創新創造的熱情，引導學生在實踐中主動參與傳統文化的傳承與創造，成長為兼具深厚民族文化底蘊、德才兼備的新工科人才。在工科基礎力學課程中挖掘和闡述中華優秀傳統文化，對教師也提出了更高的要求，不僅需要教師具備扎實的學術功底，而且要對中華優秀傳統文化有深厚的積淀，更要有與學生共享這種美感的熱情。因此，育人者先育，提高教師自身的人文素養、設計多層次的融入途徑是今后工科基礎力學課程教學要進一步探索的內容。

【參" "考" "文" "獻】

[1]" 馬克思恩格斯全集：第26卷[M].北京：人民出版社，1973：116.

[2]" 胡海巖.力學教育的幾個問題及其對策[J].力學與實踐，2020，42（5）：598-602.

[3]" 李斌.親切的交談[N].光明日報，2005-07-31（3）.

[4]" 華吉俊.科學教育人文化的內涵、價值與實現路徑[J].當代教育與文化，2023，15（5）：89-95.

[5]" 尚潔.中華優秀傳統文化與高校思想政治教育融合探析[J].黑龍江教育（理論與實踐），2022，76（8）：16-19.

[6]" 王曉輝.中華優秀傳統文化與高校思政課育人的融合創新[J].黑龍江教育（理論與實踐），2024，78（1）：18-20.

[7]" 鄒其昌，許王旭宇.《考工記》先秦工匠設計思想的當代建構[J].創意與設計，2022（4）：88-93.

[8]" 鄒慧君，梁慶華.工科教育改革需要文化自信[J].機械設計與研究，2022，38（1）：1-3.

編輯∕王力

【收稿日期】2024-02-17" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 【修回日期】2024-03-27

【作者簡介】張麗華，女，副教授，研究方向為基礎力學;趙桐，女，講師，研究方向為結構力學。

【基金項目】南京工業大學2023年教改“基于工科大學生創新實踐能力培養的‘材料力學’教學改革研究與實踐”（2023227）