馮文杰 劉靈靈

［摘 要］ “基礎力學”是理工科院校的必修課之一，不僅傳授專業(yè)知識，而且擔負思政育人功能。深入挖掘課程中蘊含的思想政治教育資源，是高素質人才培養(yǎng)不可或缺的重要一環(huán)。石家莊鐵道大學工程力學系基礎力學教學團隊在長期教學實踐中，深入挖掘“基礎力學”課程的思政元素，從科學精神、家國情懷和職業(yè)素養(yǎng)三個層面入手，努力將專業(yè)知識傳授與思想政治教育有機融合，力爭實現(xiàn)知識傳授與價值觀引領的同頻共振。課程思政元素的引入，不僅提升了教學效果和學生的職業(yè)素養(yǎng)，而且增強了學生的民族自豪感和科技報國的家國情懷，實現(xiàn)了育人與育才的相互促進。

［關鍵詞］ 基礎力學；課程思政；工程倫理；工匠精神；職業(yè)精神

［基金項目］ 2020年度河北省高等教育教學改革研究與實踐項目“面向工程基于創(chuàng)新能力與思政素質提升的基礎力學教學改革與實踐”（2020GJJG170）；2021年度河北省高等教育教學改革研究與實踐項目“融入科學精神價值引領的基礎力學課程教學改革與實踐”（2021GJJG233）；2022年度河北省研究生示范課程“彈性理論”（KCJSX2022075）

［作者簡介］ 馮文杰（1967—），男，河北滄州人，工學博士，石家莊鐵道大學工程力學系教授，博士生導師，主要從事智能材料結構斷裂力學及彈性波動力學研究；劉靈靈（1979—），女，河北石家莊人，工學博士，石家莊鐵道大學工程力學系副教授，主要從事智能材料的斷裂力學問題研究。

［中圖分類號］ G641 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）10-0165-04 ［收稿日期］ 2022-05-09

引言

國學經(jīng)典《大學》開篇第一句寫道：“大學之道，在明明德，在親民，在止于至善”，這一論述充分強調了人才培養(yǎng)過程中德育先行的重要性。2020年5月，教育部頒發(fā)的《高等學校課程思政建設指導綱要》提出，課程思政建設是全面提高人才培養(yǎng)質量的重要任務。針對理工類課程，綱要指出要把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學精神的培養(yǎng)結合起來……注重科學思維方法的訓練和科學倫理的教育，培養(yǎng)學生探索未知、追求真理、勇攀高峰的責任感和使命感，注重強化學生工程倫理教育，培養(yǎng)學生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當［1］。

“基礎力學”課程作為工科專業(yè)學生的必修課，具有普及面廣、邏輯性強、與工程實際聯(lián)系緊密等特點。新形勢下將專業(yè)課與思政元素相結合，使專業(yè)教學和思政教育同向而行，已成為大學教育的重要方向。挖掘課程中蘊含的思政元素，是高素質人才培養(yǎng)不可或缺的一環(huán)。針對基礎力學課程，近幾年全國多所高校開展了課程思政建設的探討與嘗試，已取得一些效果［2-6］。但在思政課程建設中仍存在“傳道”與“授業(yè)”相分離、“德育”與“智育”相脫節(jié)的現(xiàn)象，部分教師對思想政治建設僅停留在認知層面，形式大于內容，有違思政建設的初衷［7］。為此，深入挖掘“基礎力學”課程中的思政元素，與專業(yè)知識深度融合，同時做到潤物無聲，是對思政建設提出的新要求。本文擬從科學精神、家國情懷和職業(yè)素養(yǎng)三個層面對課程思政元素的挖掘與實踐進行初步探討。

一、引入力學學科發(fā)展史，堅定理想信念，培養(yǎng)學生的科學探索精神

結合力學學科發(fā)展史開展課堂教學，使學生了解力學學科的發(fā)展過程，認識到力學發(fā)展同技術發(fā)展、社會進步的關系，同時培養(yǎng)了學生追求真理、探索未知、勇攀科學高峰的責任感和使命感，激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識和追求真理的熱忱。

能量守恒定律是力學三大守恒定律之一，它的發(fā)現(xiàn)歷經(jīng)了近200年時間，其雛形源自1686年萊布尼茲提出的活力守恒。由于人們對熱的本質了解不夠，守恒定律的研究在萊布尼茲之后100多年幾乎停滯不前［8］。1807年托馬斯·楊引進能量的概念，1841年德國物理學家邁爾提出了熱功當量的概念，并通過實驗提出了能量守恒的概念，但當時他的結論并沒有被社會接受。1847年亥姆霍茲用公理化結構作了題為《論力的守恒》的報告，其結論與焦耳熱功當量的實驗結果一致。至此，能量守恒在普遍意義上才被接受?？梢娨粋€理論的形成往往不是一帆風順的，其中蘊含著無數(shù)科學家孜孜以求的科學探索精神。課堂上通過融入該發(fā)展歷程的介紹，學生了解到定律的發(fā)現(xiàn)是科學家們對真理執(zhí)著追求的結果，只有堅定理想信念、不懈奮斗，才能到達光明的未來。

早在1620年，荷蘭力學家比克門就提出了中性層的概念，但沒有具體討論中性軸的位置［9］。1638年，伽利略在其出版的《兩門新科學的對話》中，對梁的強度問題做了詳細研究，也沒有涉及中性軸，并錯誤認為梁橫截面上只有均布拉應力。1686年，法國學者馬略特在其大作《論水和其他流體的運動》中指出應力沿梁的高度線性分布，中性軸在橫截面的下部。從1694年到1705年，雅各布·伯努利經(jīng)過長期研究，得出“中性軸的位置無關緊要”的錯誤結論。1713年，法國學者帕倫認為中性層處于梁的中間某個位置，但最終也沒有給出正確結果。1826年，法國力學家納維在其出版的《力學在機械與結構方面的應用》一書中，才準確指出：當材料服從胡克定律時，中性軸通過橫截面的形心。經(jīng)過多位科學家的不斷實踐和修正錯誤，歷時200多年，中性軸位置才得以確定。通過這一問題解決過程的介紹，引導學生堅持批判精神，要勤于思考、勇于創(chuàng)新、敢于實踐，以正確的方法、持之以恒的態(tài)度追求真理。

工程結構承受復雜載荷作用時，其失效形式是多樣的。如何從眾多失效現(xiàn)象中找到失效規(guī)律，是力學家和工程師們十分關心的問題。人們?yōu)榱私忉尣牧掀茐牡脑?，幾百年來提出了上百種學說，即強度理論。較著名的理論有最大拉應力理論、最大伸長線應變理論、最大剪應力理論、最大形狀改變能密度理論，以及以莫爾圓為基礎的莫爾強度理論，還有20世紀60年代我國學者俞茂宏提出的雙剪應力強度理論等［10］。這些理論的建立充分體現(xiàn)了馬克思主義哲學中“透過現(xiàn)象看本質”這一辯證唯物主義認識論思想。授課過程中教師應加強對學生思維方式的培養(yǎng)，讓學生明白學習的主要目的是對問題本質的探究。

課堂上通過講解力學發(fā)展史，一方面，使學生受到科學家畢生為科學事業(yè)獻身精神的熏陶，培養(yǎng)學生熱愛科學、追求真理、勇于探索的精神以及科學的思維方式；另一方面，使學生用發(fā)展的眼光把握知識，全面審視自己所學專業(yè)在學科發(fā)展史上的地位，進而使學習成為一種由內而外的訴求，提高學習的積極性。

二、發(fā)掘力學發(fā)展的中國元素，增強文化自信，培養(yǎng)學生的家國情懷

我國是歷史悠久的文明古國，人們在長期的生產實踐中積累了大量的力學知識。在課程中適時引入與力學知識相關的古代文明成果和中國特色社會主義建設所取得的成就，不僅增加了課堂的趣味性，開闊了學生的視野，提高了學生的學習興趣，而且增強了學生的民族自豪感，培養(yǎng)了學生的文化自信，激發(fā)了學生的愛國情懷。

古代有許多杰出的建筑結構，設計過程中會遇到矩形截面梁合理高寬比的問題。借助現(xiàn)代力學知識，18世紀初法國學者帕倫指出當高寬比為 ?∶1時，強度最大；19世紀初英國科學家托馬斯·楊給出高寬比為 ?∶1時剛度最大。其實早在1100年，李誡在其所編纂的《營造法式》一書中就已經(jīng)給出了精辟的論述：“凡梁之大小，各隨其廣分為三分，以二分為厚”，即矩形木梁的高寬比取1.5時，結構更為合理。這一比值恰好在 ? ?和 ? ?之間，兼顧了強度和剛度要求。同時，該論述暗含高度尺寸對梁的強度影響更大，直到近代科學發(fā)展的初期，伽利略才對這一問題有了同樣的認識，比李誡晚了500年之久［12］。

始建于1008年的浙江寧波保國寺，是有許多特色的木結構建筑，其中大殿中的立柱為九根木料拼成的八瓣形柱子［10］。這種設計不僅美觀，解決了大木料來源上的困難，同時提高了立柱的承載能力。那么承載能力能提高多少呢？借助材料力學知識，經(jīng)簡單計算可得其承載能力大約是單根木柱的23.6倍。九根木材“團結協(xié)作”，使截面形成穩(wěn)固的耗散結構，起到了1+1＞2的效果。借助該實例，學生們深受啟發(fā)，認識到個人力量的渺小，只有把個人融入集體中，團結協(xié)作，才能成就更偉大的事業(yè)。

當代中國在工程建設上也取得了舉世矚目的重大成就，許多工程項目的順利開展離不開相關的力學知識。例如，我國具有完全自主知識產權的C919大飛機，國內眾多高校參與了產品的設計與研發(fā)，大連理工大學承擔了C919加筋壁板結構、垂尾盒段結構以及尾翼前緣抗鳥撞結構的承載能力檢測和力學性能計算評估等課題。哈爾濱工業(yè)大學在飛機中央翼復合材料后梁大開口補強設計等方面做出了重要貢獻。清華大學、上海交通大學、北京航空航天大學在結構強度設計與分析等方面做了大量工作。航空航天工程屬系統(tǒng)工程，需要依靠不同部門、領域、專業(yè)人才的通力合作，成就的取得不僅是社會主義制度優(yōu)越性的體現(xiàn)，更是全體參與人員無私奉獻、團結協(xié)作的成果，是集體主義精神的重大勝利。授課過程中，告訴學生只有現(xiàn)在學好力學，將來才有機會參與到國家重大工程項目建設中，不僅激發(fā)了學生樹立投身建設世界科技強國的遠大志向，而且培養(yǎng)了學生的愛國情懷和社會責任感。

課堂上講解古代和當代中國所取得的偉大成就，一是弘揚了中華文明的博大精深，增強了學生的文化自信；二是激發(fā)了學生們強烈的民族自豪感和愛國主義情感；三是在對房屋建筑、飛機、橋梁等代表作的分析品鑒中，引導學生厚植“敬業(yè)、精益、專注、創(chuàng)新”的大國工匠精神。

三、結合工程災難事故，增強工程倫理責任意識，培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)

“基礎力學”課程中許多知識點可結合工程災難事故進行講解，通過反面工程案例分析，使學生認識到工程中“安全操作規(guī)程”里所蘊含的力學原理，培養(yǎng)學生的職業(yè)道德，為學生將來在工作崗位建功立業(yè)打下堅實的基礎。

19世紀末20世紀初歐美發(fā)生過一系列橋梁的破壞事件，比如加拿大圣勞倫斯河上的魁北克大橋坍塌事故。該橋由美國著名橋梁設計師奧多羅·庫帕主持設計，為了追求“最長、最省”的設計理念，主跨擅自由487.7米增加到548.6米。1907年8月29日，魁北克大橋在即將竣工時發(fā)生了垮塌，造成75人喪生。由于庫帕的盲目自信，忽略了對橋梁承載能力的精確計算，導致了這場悲劇。這是一座命運多舛的大橋，1916年該橋在重新建造時，由于中間最長橋段支撐柱的鑄鐵底座發(fā)生脆斷，悲劇再次重演，造成13名工人死亡。這是一起典型的違背工程倫理的案例，設計者為了極致的追求，忽略了所擔負的對人類生命安全的責任。該事故從一個側面反映了西方文化的個人主義以及對生命的不尊重。

2020年3月7日晚，位于福建泉州的欣佳酒店發(fā)生坍塌事故，造成29人死亡，國務院事故調查組認定這是一起因違規(guī)建設導致建筑物坍塌的重大生產安全責任事故。該建筑原始設計為四層鋼結構，跨度大、樓層高，后經(jīng)非法改造，增加了酒店功能，在不改變樓高的情況下，內部增加了三層。坍塌前大樓一樓正在裝修改造，一根柱子發(fā)生嚴重變形，最終發(fā)生了慘烈事故。事故原因很簡單：建筑層數(shù)增加近一倍，墻體和樓面增重約3 000噸，同時一樓的裝修敲掉了幾面墻體，所有重量僅由幾根柱子承受，大大超出了其承載能力，最終因頭重腳輕導致結構全面垮塌。如此慘痛的教訓暴露了設計施工人員對力學知識的淺薄，在血淋淋的教訓面前學生會得到深刻的教育。

將力學理論知識和工程災難事故分析結合，既讓學生明白工程安全無小事，必須嚴格遵守行業(yè)規(guī)范，又培養(yǎng)了嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，提高了職業(yè)素養(yǎng)。通過課堂講解，引導學生理解工程倫理的要求，培養(yǎng)他們愛崗敬業(yè)的職業(yè)信念、精益求精的大國工匠精神、科技報國的家國情懷和使命擔當。

四、“基礎力學”課程思政建設成效反饋

為了檢驗思政元素融入基礎力學課程教學中的教學效果，我們針對2020級某教學班（共132人）進行了問卷調查，調查結果如下：針對“教師選取的課程思政案例是否滿意”的問題，滿意率高達96.4%；針對“課程思政元素的引入是否提升了你學習力學課程的興趣”的問題，滿意率為93.6%；針對“課程思政元素的引入是否促進了你對課堂知識的理解與掌握”的問題，回答有促進作用的學生比例為92.6%。根據(jù)上述問卷調查結果可以發(fā)現(xiàn)，學生對思政元素加入課堂教學中是愿意接受的。借助思政元素，學生不僅學到了知識，而且弘揚了正能量，學到了很多做人做事的道理。

結語

本文從科學精神、家國情懷和職業(yè)素養(yǎng)三個層面入手，結合具體基礎力學知識點開展了課程思政元素的挖掘與實踐，把知識傳授與學生的價值塑造緊密聯(lián)系起來。一方面培養(yǎng)了學生熱愛科學、勇于探索的科學精神，另一方面激發(fā)了學生的愛國熱情，增強了民族自豪感和文化自信。同時借助工程災難事故分析，增強了學生的職業(yè)責任感。但要注意課程思政不能弱化課程的難度與深度，與知識點融合的思政元素要避免說教，滲透到課堂的思政元素要達到潤物無聲的效果，使學生在自主思考中理解其深意，最終幫助學生樹立正確的“三觀”，把學生培養(yǎng)成人格健全的高素質的專業(yè)人才。

參考文獻

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Exploration and Practice of Ideological and Political Elements in the Teaching of Basic

Mechanics Course

FENG Wen-jie， LIU Ling-ling

（Department of Engineering Mechanics， Shijiazhuang Tiedao University， Shijiazhuang，

Hebei 050043， China）

Abstract： Basic Mechanics course is a compulsory course in colleges of science and engineering， which not only imparts professional knowledge， but also plays the role of ideological and political education. Deeply exploring the ideological and political education resources contained in the course is an indispensable part of high-quality talent cultivation. In the long-term teaching practice， the course teaching team of Department of Engineering Mechanics in Shijiazhuang Tiedao University deeply explores the ideological and political elements in the course， makes efforts to organically integrate the teaching of professional knowledge with the ideological and political education from the aspects of scientific spirit， national feelings and professional quality， and strives to achieve the same frequency resonance between the teaching of knowledge and the guidance of values. This initiative not only improves the teaching effect and students professional quality， but also enhances students national pride and the feeling of serving the country through science and technology， realizing the mutual promotion of education and talent cultivation.

Key words： Basic Mechanics; curriculum ideology and politics; engineering ethics; craftsman spirit; professional spirit