《材料力學》思政元素的挖掘融合與實踐探索

曹 惠

（中國石油大學勝利學院，山東 東營 257061）

0 引言

2020 年5 月教育部印發 《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知。通知指出：要緊緊抓住教師隊伍“主力軍”、課程建設“主戰場”、課堂教學“主渠道”，讓所有課程都承擔好育人責任，守好一段渠，種好責任田，使各類課程與思政課程同向同行，將顯性教育與隱性教育相統一，形成協同效應[1]。

課程思政是一種教育理念，強調“育人”與“教書”并重，是落實立德樹人根本任務的戰略舉措。 各類課程都要深入挖掘專業知識、教學方法中與思想政治教育相關聯的內容，并將思想政治教育融合于知識傳授的過程中，最終實現價值塑造、知識傳授和能力培養三位一體。

《材料力學》 是工科院校廣泛開設的專業基礎必修課程。 通過本課程的學習，使學生全面系統地了解構件的受力變形及破壞規律；掌握構件設計計算的基本概念、基本理論、基本方法及其在工程中的應用；樹立正確的設計思想、創新的設計精神。 但是，《材料力學》由于涉及大量的概念、抽象的內容、繁復的公式，再加上對學生前期儲備的數學及物理知識要求較高，因此，學生學習過程普遍較為吃力。根據這一現狀，結合《材料力學》課程特點，積極挖掘課程內所蘊含的思政元素，并將其融入課程教學的相關環節，在打破課堂沉默、提升學習動力、促進自主學習、堅定理想信念方面起到了積極作用。

1 材料力學中思政元素的挖掘及與教學的融合

1.1 材料力學體現了馬克思主義唯物辯證法中的規律

材料力學的任務體現了辯證與統一的規律。課程開篇緒論中講到材料力學的任務：設計構件時，在滿足強度、剛度和穩定性的要求下，盡可能合理選用材料、降低材料的消耗量，以節約資金或減輕構件的自重，為了合理解決這一矛盾，材料力學為此提供了理論基礎。 為了保證構件承載力的三大要求，就需要使用較多的材料；然而如果一味地增加材料或者使用優質材料，將會導致構件自重及成本的增加，可見這兩者之間是對立的。 材料力學合理地解決了這一對矛盾，通過建立強度條件、剛度條件及穩定性條件將構件的設計統一起來，在不斷解決新矛盾的同時，也促進了學科的不斷向前發展。

材料力學的基本假設體現了主要矛盾與次要矛盾的辯證規律。 材料力學的研究對象是可變形固體，即考慮構件受力后發生的變形。相對于理論力學的研究對象剛體而言， 變形體顯然更貼近工程問題的實際。 然而在進行承載力計算時，還是需要略去次要因素，將它們抽象轉化成理想的材料，材料力學的基本假設主要有五個，分別是：連續性假設、均勻性假設、各向同性假設、線彈性假設、小變形假設。這些假設都體現了在錯綜復雜的矛盾中，主要矛盾是居支配地位的，起主導和決定作用；次要矛盾是處于從屬地位的，起次要作用。 處理問題時，應抓住主要矛盾。

以小變形假設為例說明如何體現主要矛盾與次要矛盾的辯證規律。 教學中常舉例兩桿桁架，在節點A 受集中力作用，如圖1 所示，已知桿長、截面尺寸及材料彈性模量。 求節點A 處的位移。

一般來說求位移，要已知桿的變形，兩桿變形滿足協調條件， 節點由原位置移動至新的平衡位置，如圖2 虛線所示。若要求變形，則必已知內力。若要求內力，則必要已知桿在受力之后的位置，以便獲得平衡方程中力投影的角度。而桿變形后的平衡位置又是所要求解的。 如此往復循環，題目不可解。 求內力時，由桿件變形導致的投影角度變化是次要矛盾，通常忽略不計，按照剛體思想求解平衡問題。當軸力確定后，再由胡克定律及兩桿的變形協調條件， 求解節點的位移。 問題迎刃而解。

1.2 融入力學發展史、國家建設工程，使學生增長見識，增強民族自豪感

東漢時期的鄭玄在《考工記·馬人》中為“量其力，有三鈞”做注解時寫道：“假令弓力勝三石，引之中三尺，馳其弦，以繩緩擐之，每加物一石，則張一尺。 ”他的觀點表明弓的彈力與弓的形變量成正比[2]。 被認為是關于彈性定律的最早描述，比英國科學家胡克發表論述早1500 多年。建于隋代的空腹式拱橋趙州橋，因其橋體全部使用抗壓性能好的磚石材料建造，故能歷時1400 多年，經歷無數次洪水沖擊、數次地震考驗，仍完好無損。 又如建于宋代的四川安瀾竹索橋，以木排石墩承托，用粗如碗口的竹纜橫飛江面，這是利用了竹材抗拉性能好的力學特性[3]。 在講授提高梁強度的措施時，其中措施之一是截面的合理高寬比。 早在1100 年，我國宋代工匠李誡在其建筑學著作《營造法式》一書中提出，矩形截面梁的合理高寬比為1.5。 英國科學家托馬斯·楊在1807 年于所著的《自然哲學與機械技術講義》一書中提出，矩形考慮強度的合理高寬比為考慮剛度的合理高寬比為。 這一數據比我國提出時間晚了700 年。課堂上講到這些凝結了古代工匠智慧結晶的設計與發現，不僅開拓學生的知識面，更是一劑增強中華民族自豪感的強心劑。

簡單超靜定梁教學過程中，以南京長江大橋引橋和港珠澳大橋為引例， 通過對比兩種結構的差異，引出超靜定結構。 自1968 年我國第一座自行設計建造的南京長江大橋竣工到50 年后被譽為 “橋梁界的珠穆朗瑪峰”的港珠澳大橋的順利竣工通車，我國的科技發展日新月異。 在教學過程中，滲透了大國工匠精神，使學生受到精神的震感與教育。

1.3 以工程事故為警鐘，樹立學生的職業精神、責任感

材料力學是與工程結合緊密的科學，隨著工程問題日趨復雜，材料力學也在不斷發展。 在壓桿穩定問題的研究中， 文藝復興時期的達·芬奇做出了開拓性的工作。 1744 年數學家歐拉提出了壓桿的臨界力公式，命名為歐拉公式。 1826 年納維指出歐拉公式的適用范圍為細長壓桿。 在自然科學的領域，壓桿穩定性問題形成了體系。 但在工程領域，真正重視到穩定問題是在1907 年加拿大圣勞倫斯河上的魁北克大橋的坍塌。 這座大橋造成19 000 t 鋼材變為廢鐵，75 人遇難。事后，加拿大七大工程院將事故殘骸全部買下，打造成一枚枚戒指，發給畢業生，作為一種警示。在教學中增加工程事故的講解，潛移默化中為學生堅定了責任感，增強了嚴謹求實的職業精神。

圖1 兩桿桁架受力圖

圖2 兩桿桁架變形圖

2 課程思政建設中的問題及解決方法

課程思政不是靠一朝一夕、一蹴而就建成的。 課程中蘊含的思政元素需要教師在教學過程中不斷挖掘、逐漸積累、并融合當下熱點焦點，最終形成。 思政元素與教學內容契合度要高， 實現對學生精神的推動，而不是生硬地說教。

2.1 打破思想壁壘，積極行動

較多的專業基礎課及專業課教師認為思想政治教育是思政類課程教師的職責所在，同時還認為自己的課程與思政無聯系， 無法進行這方面的教育引導。其實這一想法是錯的。 在教學研究中發現，只要教師潛心研究， 就一定會發現所授課程中蘊含的思政元素。 因此，廣大專業課教師要轉變思想，克服困難，積極行動，將對學生價值觀的引導融于知識傳授和能力培養中來。

2.2 更新教學資源，深挖思政元素

關注學科前沿，及時補充學科最新的研究成果到教學中，科學合理地拓展課程的廣度、深度和溫度。將教學中典型公式的由來、重要參數的發現、重大事故的原因整理成教學資源，學生在課下通過掃描二維碼學習，使學生豐富學識，增長見識。

2.3 潤物細無聲，切忌生硬說教

德國哲學家卡爾·西奧多·雅斯貝爾斯說過，“教育的本質是：一棵樹搖動另一棵樹，一朵云推動另一朵云，一個靈魂喚醒另一個靈魂。 ”思政教育更是如此。當代大學生具有個性鮮明、思想獨立的特征，他們對于生硬的說教往往充耳不聞。教師要發揮課堂主戰場的作用，巧妙地將思政元素與教學內容結合，將正能量、職業精神、科學素養不動聲色地傳遞給學生。不漏痕跡地教育是最有效的教育。

3 結語

教書育人的根本是立德樹人，立德樹人的根本是課程思政。 在各課程教學過程中，把思政元素巧妙融合，不僅能夠豐富教學內容、激發學生學習興趣，還能使學生在潛移默化中受到思想的啟迪[4]。在新時代下，大學生不僅需要有廣博扎實的專業素養，還要具備較高的責任感、職業精神、不怕吃苦勇于拼搏的大國工匠精神。 在材料力學教學過程中，將思政點巧妙地融合于教學過程， 有助于幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，助力學生成長成才。