“理論力學”課程思政實踐與探索

浦玉學 許海燕 胡宗軍

[摘 要] 為實現“理論力學”課程思政中專業知識傳授與思想政治教育雙重功能的有機融合，培養具有社會主義核心價值觀的力學人才，結合“理論力學”的課程特征，從哲學、邏輯方法、工程、人物故事等方面著重研究如何進行“理論力學”課程思政元素設計，總結課程思政實施一般流程。針對“理論力學”課程思政，進行了有益的探索和實踐。

[關鍵詞] 理論力學;思政教育;課程思政

[基金項目] 2019年度合肥工業大學教學質量與教學改革工程項目“慕課背景下《理論力學》課程設計研究”（JYQN1904）; 2019年度“課程思政”教學改革示范課程項目“理論力學”（107-033068）

[作者簡介] 浦玉學（1987—），男，安徽蚌埠人，工學博士，合肥工業大學土木與水利工程學院講師（通信作者），主要從事工程力學、結構動力學研究;許海燕（1964—），女，安徽廬江人，工學碩士，合肥工業大學土木與水利工程學院副教授，主要從事工程力學研究;胡宗軍（1975—），男，山東日照人，工學博士，合肥工業大學土木與水利工程學院副教授，主要從事工程力學研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）02-0105-04? ? [收稿日期] 2020-04-16

“理論力學”是工科類專業一門重要的基礎專業課程，其獨特的概念、原理、定律等構成了嚴格的邏輯知識體系。其理論知識可以應用在交通機械、土木建筑、航空航天工程等諸多行業及領域中。因此將“理論力學”課程與思想政治教育相結合，對培養具有社會主義核心價值觀的科技人才，實現我國科技強國戰略具有十分重要的意義[1]。為實現將“理論力學”課程思政中傳授專業知識及思想政治教育雙重功能的有機融合，培養具有社會主義核心價值觀的科技人才，本文結合“理論力學”的課程特點，著重研究如何在“理論力學”課程中進行思政元素的發掘與設計。

一、學習“理論力學”課程學生的認知結構特征

“理論力學”課程授課對象大多數為工科專業本科一年級或二年級學生，他們在學習過程中存在如下認知結構特征。

1.“理論力學”課程分為靜力學、運動學和動力學三個獨立篇章，知識體系和邏輯結構各不相同，導致學生在這個階段對“理論力學”課程的認知是割裂的、分散的。動力學篇章，是對前兩篇章知識內容的統一，是將質點系運動和受力進行統一，辯證地詮釋力與運動之間的因果關系，這樣的課程邏輯結構致使相當比例的學生很難掌握。

2.學生處于力學課程的入門階段，樸素的力學觀念與科學的力學概念存在較大偏差，學生的知識體系建構、邏輯思維形成存在較大困難，固有觀念及思維模式嚴重制約嚴謹邏輯體系的形成。因此，我們必須合理利用學生邏輯思維方式和科學邏輯方法加以引導運用，使學生進行認知結構優化調整，改造并建立科學的力學概念。

二、“理論力學”課程思政教育目標

除了教授學生實現“理論力學”課程教學目標之外，還要使他們達到必要的思政教育目標，包括：培養學生具有社會主義核心價值觀、民族復興使命感的科技人才;培養具有高尚道德情操，正確人生觀、價值觀的高素質人才;培養具有科學的認識論和方法論的創新型人才。

三、“理論力學”課程思政素材設計

課程思政素材的設計是有效推進思想政治課程開展的前提和關鍵，應從以下四個方面進行。

1.哲學元素：樹立正確的人生觀。力學的發展根植于哲學思想的進步，力學的發展正是哲學思想在自然科學中的具化[2]。牛頓三大定律和萬有引力定律的提出正是牛頓對自然哲學的數學表達[3]，從而開啟了近代科學的大門。作為經典力學的入門課程，“理論力學”是通過用數學方法描述機械運動規律，為唯物主義哲學奠定了科學基礎。

理論力學研究的對象包括“點”“質點”“剛體”，這些均是理想化的物理模型，是對事物觀察分析的基礎上，通過假設、推理，分析表象與本質間的必定聯系，由抽象到具化的過程。在實踐應用中簡化的物理模型可以幫助研究者撥繁從簡，抓住本質。比如靜力學理想化模型是剛體，運動學理想化模型是質點，通過理想化的模型來研究物體機械運動的規律，才能認清機械運動的特性，完全遵循實踐—理論—實踐這一認識規律。

學習和掌握理論力學的理論與研究方法的過程本身，就是在踐行辯證唯物主義認識論。因為理論力學理論的形成就是遵循著辯證唯物主義的認識論的規律進行研究和發展的。力學中最基本的規律，如杠桿原理、二力平衡、萬有引力定律等，都是通過觀察生活和生產實踐中的各種現象，經過多次的科學實驗及分析、綜合、歸納而形成的。基于研究試驗、歸納演繹，形成基本規律的基礎上，經過嚴謹的數學演繹、邏輯推理，建立理論體系。因此，理論力學的學習和研究方法，不僅可以服務本學科及后續課程，加強學生解決實際工程問題的能力，對學生形成科學的辯證唯物主義認識論和方法論同樣具有十分重要的意義。

辯證唯物主義認識論中任務事物具有普遍性和特殊性。理論力學的研究對象是普遍的，研究方法是在針對特殊情況建立，并推廣到普遍情況。一般意義上，課程中所研究的力系都屬于空間一般力系，均可得6個平衡方程，也就是說從力系的性質看，這一特征具有普遍性。但根據實際情況，必然存在特殊的情形。例如，力系中所有力的作用線均平行，那么空間任意力系就退化為空間平行力系、平面平行力系甚至共線力系，平衡方程分別為3個、2個甚至1個，即為空間一般力系的特殊情形。除此之外，空間匯交力系、空間力偶系、平面匯交力系、平面力偶系等，都是空間一般力系的特殊情況，即具有特殊性。在具體解決問題過程中，普遍性的方法適用于特殊情況，但特殊性的方法并不適用于普遍情況，這一點需要向學生重點強調。

2.邏輯方法元素：建立科學的方法論。在“理論力學”授課過程中，充分運用自然辯證法、方法論進行問題的分析和解決。總結“理論力學”知識結構體系，將具有關聯性的知識點進行歸類分析，將不同的類型的問題進行對比分析，將形式與方法類似的知識點進行類比分析，強化學生的印象。比如，在學習動力學普遍定理時，無論是動量定理、動量矩定理還是動能定理均是在牛頓第二定律的基礎上進行推導演繹的，只是從不同的方面進行描述，但卻在不同的應用場景中起到非常重要的作用。在推導演繹及應用這些定理時，采用類比的方法進行學習，強調不同的定理的應用具有類同性。

在學習“理論力學”課程中，引導學生體會、運用辯證唯物主義認識論中的矛盾分析法，區分主要矛盾與次要矛盾。如：物體受外力作用時，外力的作用為主要的矛盾，其內部的受力狀態則為次要矛盾，而物體內部受力由外力引起。再如，“理論力學”的研究對象就是忽略一般物體微小變形的剛體模型，這種抽象化的模型既簡化了問題的研究，也更深刻地反映出物體運動與其所受力的內在關系。而當分析物體內部受力時，則必須考慮其內部變形效應，建立彈性體模型。剛體和變形體是相對的概念，處理方法是簡化與全面的關系，是主要矛盾和次要矛盾的體現，具體處理一定要把握各類要素的關系，力圖抓住主要矛盾，突出重點。

在學習“理論力學”課程中，引導學生領會運用分析綜合法。所謂分析法就是把事物分層次進行分解，了解各部分特性及其在整體中的作用。而綜合就是把事物的屬性、部分、方面結合起來。該方法運用在力學上：先分過程—找知識點—然后綜合起來解決問題。分析綜合法是分析與綜合的結合，不僅是對知識內容本身，也是對處理問題的方法，兩個層面都要強調，都要把握。一題多解法、一題多定理綜合法就是分析綜合的具體體現。就拿靜力學的受力分析來說，可以先將整體分解，以銷釘為節點，成為單個構件，逐步分析，最后整體分析。在求解未知力時，如果整體分析，無法求出未知力，需要將整體分解然后將各個構件進行受力分析，尋找突破口，運用遞推，將各個構件的力逐一求出，整體的未知量也就會求出。分析綜合法對培養學生的綜合處理能力十分重要，課堂教學過程中務必加以引導和鍛煉。

3.工程元素：賦予崇高的社會使命感。力學是現代自然科學的基礎學科，也是支撐現代工程發展的重要科學，其本身既具有基礎性，又具有前沿性。“理論力學”課程的學習過程，將力學的在工程界的作用向學生展示，尤其是前沿進展、偉大工程中的力學要素凸顯與引導，對增強學生的社會使命感和責任感往往可以起到立竿見影的效果。例如學習動能定理機械效率時，研究關于減速器的例題時，可以引入減速器的最初設計解決了蒸汽機速度不穩定的難題，成為蒸汽機普及應用的關鍵，進而引發了工業革命。在講到惠更斯擺的時候，可以以鐘表的發明為切入，鐘表為航海及科學研究提供了準確的計時，促進了機械行業大發展。在力學原理的指導下，瓦特發明了蒸汽機調速器之后，才將蒸汽機作為真正的動力，進一步促進第二次工業革命的發展。而近現代航空航天工程的產生和發展，則是在力學指導下產生的，這些方面的思政元素可以隨著機器人、航空、航天工程不斷發展，在整個“理論力學”教學過程中不斷豐富和發展。在“理論力學”課程教學過程中需要教師尋找合適的契機和切入點，引入相關工程案例。當下各種機器人逐漸被廣泛應用，機器人的設計和控制，多學科交叉，力學尤其在其中扮演重要角色。在講授動力學篇章時，可以引入多自由度的工業機器人機構運動分析，引導學生分析單自由度或者雙自由機械臂運動原理，有助于增強學生的學習興趣和對知識內容掌控能力。在這個過程中，同時告訴學生僅使用理論力學進行運動分析是遠遠不夠的，必須結合后續的力學課程解決結構的剛柔耦合問題，結合機電、自動化及自動控制等其他學科，綜合實現機器人的高精度運動控制。

近年來，我國航天重大工程蓬勃發展，航天工程中新的力學問題不斷涌現，開展航天工程力學問題研究在航天技術的發展中起到舉足輕重的作用。例如在講授質點動力學基本方程時，凝練和解釋返回艙著陸過程中的涉及的質點動力學問題，將這一案例貫穿整個教學過程。例如講到動量矩定理時，引入弘揚航天探月的探索精神可以增加教學過程的趣味性和實用性。

縱觀自然科學發展進程，力學在其中扮演著不可替代的作用，力學學科在自身發展和實際應用的驅動下不斷發展，已經成為人類科技進步不可替代的重要學科。從工程元素角度入手可以激發了學生學習熱情，增強學生獲得感，以及激發對我國偉大工程發展的自豪感。

4.人物故事元素：推動榜樣的力量。講授“理論力學”課程時，不僅致力于讓學生掌握科學知識，更希望學生了解人生哲學道理，形成正確的人生觀、世界觀。比如，錢學森突破重重阻力學成歸國，致力于祖國的科技事業，為我國科技發展做出卓越貢獻，成為中國航天科技事業的先驅和杰出代表。他一生傳奇經歷，為國人敬仰，是后輩學習的楷模。研究領域廣泛，被譽為“萬能科學家”的錢偉長，他的經典名句：我沒有專業，祖國的需要就是我的專業。

在學習質點動力學方程時，引入神舟五號載人飛船返回艙成功著陸這一振奮人心的案例進行研究分析，運用質點動力學知識，分析整個著陸過程，強調其中任何一個環節出問題，都無法增大返回艙的阻力系數，宇航員楊利偉的生命安全都會受到嚴重威脅。這一案例的研究至少可以起到三方面的作用：一是理論知識用于實踐分析;二是感受航天工程是一個復雜的系統工程，培養嚴謹的科研精神;三是感受楊利偉作為我國第一位宇航員的奉獻精神。

四、“理論力學”課程思政實施流程

為了不斷豐富思政素材庫，收集符合新時代特征的新理念、新事物，課程組所在黨支部應將提高教師政治素養作為重要任務來抓。教師的思政素養提升，思政能力提升是課程思政的必備前提。授課教師既不能放松知識傳授的基本功，還要加強思政要素與課程知識的融會貫通。樹立思政育人、知識育人相結合的教學理念[4]。課程組集體備課。發揮團隊的集體力量，集思廣益，充分討論反復論證，不打無準備之仗。課程組內部需定期組織多種形式的交流，不僅限于教師之間的交流，教師與學生之間的互動交流也是十分必要的。在上述基礎上，筆者所在課程組總結摸索了完整的“理論力學”課程思政實施流程，具體如下。

1.課程中蘊含的思政元素挖掘。“理論力學”課程要突出培育科學精神、探索創新精神，注重把辯證唯物主義貫穿滲透到專業課教學中。同時注意從偉大工程及人物故事中挖掘價值觀。

2.“理論力學”課程思政教學設計。在“理論力學”課程教學設計，重點從幾個方面開展：力學與哲學的關聯——樹立正確的人生觀;力學與邏輯學的關聯——建立科學的方法論;力學與美學相關聯——培養高雅的情操;力學與工程相關——賦予崇高的社會使命和社會責任感;力學與優秀科學家相關聯——推動榜樣的力量;力學與我國現代工業體系建設相關——增強民族自豪感。

3.思政德育與專業課程的融合方法。重點從力學與哲學及方法論的角度切入，將“理論力學”課程的知識內容進行適當擴展引申，找到其中的共通點和融入點。做到有機融合，是學生自然接受思政要素的前提，切忌機械式的生搬硬套。引起學生的情感共鳴，能夠有效地激勵學生產生學習內動力，能夠有效促進學生對課程知識的理解、掌握、拓展與深化。

4.課程思政評價體系探索。結合“理論力學”課程特征和思政育人的總體目標，探索構建多緯度、多指標的“理論力學”課程思政有效性評價體系。從內及外的引導學生重視課堂延伸擴展，引導學生積極思考探索，并在課程評價體系上體現學習效果。

五、“理論力學”課程思政注意事項

結合“理論力學”課程教學的實施效果，在授課過程中需要在以下三個方面持續改進。

1.思政元素的軟融入方式需要進一步磨合，潤物細無聲，在不知不覺中傳遞思政內容，使得學生在潛移默化下領會思政課堂的精髓。

2.課程思政課堂互動需要進一步加強，課程思政絕對不是老師單方面地宣講灌輸思政內容，必須始終堅持學生為主體的教學理念，進一步鼓勵學生參與課程思政課堂的建構過程。

3.思政元素的進一步挖掘以及與“理論力學”課程進一步融入，如何結合本文提出的四方面思政元素來源，不斷挖掘和更新其中涉及的力學現象和力學問題，為后續的力學課程思政服務，是值得深入研究的方向。

六、小結

在建設“理論力學”課程“課程思政”素材庫的基礎上，應著手進行“課程思政”教學大綱的修訂和“理論力學”課程思政教學設計。結合“理論力學”課程內容特征，打磨思政德育與專業課程的融合方式，注重二者的有機銜接和融合。探索“理論力學”課程思政有效評價模式，探索構建多緯度“理論力學”課程思政有效性評價體系。不斷尋找增加教學過程的趣味性和實用性的方法技巧，激發了學生學習“理論力學”的熱情，增強學生對“理論力學”課程的獲得感，以及對我國航天事業發展自豪感，實現偉大中國夢的使命感。在學生心里播下思政教育和德育的種子，相信有一天終會開出絢爛的花朵，結滿豐碩的果實。

參考文獻

[1]習近平在全國高校思想政治工作會議上強調：把思想政治工作貫穿教育教學全過程 開創我國高等教育事業發展新局面[N].人民日報，2016-12-09.

[2]趙丹.經典力學核心哲學論題的當代發展[J].科學技術哲學研究，2017，34（1）：26-30.

[3]周煥林，牛忠榮.芻議理論力學教學中的三個問題[J].合肥工業大學學報（社科版），2003，17（1）：64-68.

[4]邵廣，鐵振.課程思政與高校教師隊伍建設[J].航海教育研究，2018（2）：109-112.

[5]陳建忠.淺談《工程力學》教學中的哲學思維[J].科技信息，2010（28）：371-372.

Practice and Exploration of? "Curriculum Ideological and Political Education"? in Theoretical Mechanics Course

PU Yu-xue， XU Hai-yan， HU Zong-jun

（School of Civil Engineering， Hefei University of Technology， Hefei， Anhui 230009， China）

Abstract： In order to realize the organic integration of professional education and ideological and political education in Theoretical Mechanics course and cultivate mechanical talents with socialist core values， this paper focuses on how to design the ideological and political elements and summarizes the general implementation process of “curriculum ideological and political education”in Theoretical Mechanics course from the aspects of philosophy， logic method， engineering， character stories etc. combined with the feature of the course. Some beneficial explorations are carried on for the practice of ideological and political education in Theoretical Mechanics course. Aiming at the course of Theoretical Mechanics， this paper makes beneficial exploration and practice.

Key words： Theoretical Mechanics; ideological and political education;"curriculum ideological and political education"