新工科《工程力學》課程思政教學改革研究

趙曉山，楊 磊，李艷聰，付善燦

（天津農學院機械工程系，天津 300384）

工程力學課程是一門重要的專業技術基礎課程，是為我校工程技術學院、水利工程學院、動物科學與工程學院、食品科學與工程學院、水產科學與工程學院、高職學院等各專業學生開設，在大學二年級第三或第四學期講授，32-60學時不等。課程涉及的專業面很廣，并且學生人數眾多，每年授課學生數大約500余名，是工科學生最重要的專業基礎課之一，也是后續專業課程學習的基礎。

當前課程思政的時代背景下，團隊老師針對多數學院工程力學課程調整為僅48學時這一現實問題,及時更新教學內容，對傳統的工程力學教學內容進行凝練，在教學中既講授力學知識，正確進行結構受力分析和力學計算，培養學生工程意識和能力，也非常重視學生的素養培養。與時俱進，跟進時代發展，重新構建課程體系，聘請馬克思主義學院老師加入團隊，集體備課，共同研討、深入挖掘蘊含在力學課程中的思政元素，重新修訂工程力學教學大綱，撰寫教學方案及PPT課件，將思政巧妙地應用于課堂，以達到潤物細無聲的課程育人教學目標。培養學生責任感、使命感，培養工程意識、安全意識，增強文化自信，遵守職業道德，培養科學及團隊精神。

這幾年的教學實踐，筆者對目前我校非機械類專業工程力學進行了改革嘗試，現總結出來與同行、專家共同探討：

1 重構課程內容體系，謀劃基于課程思政的建設方案

基于我校都市型農業大學培養高素質創新人才的辦學理念，依據理工科本科學生專業培養方案要求，團隊教師梳理并撰寫了融入思政元素的“三位一體”的教學大綱、力學教案及PPT課件等。靈活采用教學方法，以學生為中心，教師為主導，采用項目化教學，以任務為驅動，以學生職業能力培養為主線，從學科知識點出發深度挖掘蘊含在力學課程中的思政元素，精心設計該課程思政教學案例，將人文精神、科學精神、創新意識、科學素養教育等核心內容融入課堂教學，激發學生愛國熱情和努力奮斗精神，培養嚴謹的科學態度，增強責任心，弘揚大國工匠精神。

2 靈活施教，課程育人潤物細無聲

工程力學概念、定理、公式較多，內容較為枯燥，純粹的理論講解會引起學生的枯燥乏味，采用案例教學，選取身邊的實例，將深奧枯燥的理論知識融入實例中展現給學生，讓學生既容易接受又可直觀感受到知識的重要性和實用性，從而提高學習的趣味性，激發他們的學習動力。力學就在我們身邊，鼓勵學生多觀察生活，多實踐，培養觀察力。如在靜力學中講解力向一點簡化時，引入生活中單槳劃船的例子，為使船直線行駛，劃船者需要通過船槳施加給水一個反方向的力組成力偶防止船頭轉彎。還有就是乒乓球比賽中的削球手，發出的球既旋轉又飄對手很難接，其削球也是這個力學原理。講解材料力學性能時，用一支粉筆代表脆性材料，演示拉、扭都很容易斷開，但用手指施加壓力，一般人很難把它捏碎，進而引出脆性材料的抗壓性強這個特點，同時讓同學們觀察扭斷的粉筆的斷口形狀為與軸線成45°的螺旋面，這就是典型的脆性材料扭轉破壞的斷面形狀,并引導學生分析其斷裂面方位。還有很多這樣的實例，引入課堂后教學效果非常好。

規范嚴謹、一絲不茍是一名工程師必須具備的工程素養，工程力學的學習中，無論畫受力和內力圖、求解計算、分析驗證和結論都必須規范嚴謹，團隊教師都充分認識到了這一點，其并非一朝一夕的功夫，需從平時一點一滴做起。為此，我們精心設計編寫了學生學習筆記活頁，每次課前在智慧樹平臺隨預習視頻資源發布給學生，要求學生打印出來聽課備用，內容涵蓋了本次教學難點、重點、學習任務目標、教學內容導引圖、基本公式、例題原圖、解題指南、思考題和作業題等，甚至嵌入拓展資源和課程思政二維碼等，需記筆記的地方留有空擋便于學生記錄課堂筆記和隨記學習體會，培養學生養成良好的記錄筆記的習慣。

團隊教師根據各專業學生的興趣，組建了力學興趣小組，結合工程實際需求完成創意設計，在實踐中培養創新能力。

3 思政元素在力學教學內容中的嵌入

3.1 緒論課的教學，作為開學第一課，非常重要

在緒論中除介紹力學史還增加了我國老一代力學工作者的貢獻，特別是著名大家耳熟能詳的錢學森、錢偉長、郭永懷等等一大批老一代的力學工作者，為中國的科技和教育事業作出了卓越貢獻。增強學生的愛國熱情和學習動力，培養家國情懷，激發時代責任感。

3.2 靜力學部分

在這里有一個概念“約束”，對于工程結構，受到一定約束才是安全的。唯有各方都遵守規范去操作，秉承職業操守和底線，工程才能順利竣工。做人和做事也是如此，我們每個人都要自覺養成講規矩、守紀律的意識和習慣。在講解力矩和力偶時，引入案例：敢“撬起整個地球的”的阿基米德。激勵當代大學生應多思多想，科學質疑，大膽創新，敢于挑戰。

3.3 材料力學部分，這是我們這門課程的教學重點和難點

（1）本章緒論部分，我們主要講授構件的承載能力，一個合理的構件設計，不但應滿足強度、剛度、穩定性三方面要求以保證構件安全可靠，還應盡可能選用合適的材料并減少材料用量，以降低成本和減輕構件自重。即構件除了滿足安全性要求外，還應力求實現經濟性的目的。安全與經濟的矛盾，促進了本學科的發展。這里我們引入一個工程案例：2007年8月13日，湖南湘西自治州鳳凰縣堤溪沱江大橋在建成拆架時全部垮塌，造成重大人員傷亡事故。經調查得知事故原因為拱橋上部構造施工工序不合理，主拱圈砌筑質量差，砌體的強度降低，致使大橋主拱圈砌筑材料強度未滿足規范和設計要求。隨著拱上施工荷載的不斷增加，砌體強度達到破壞極限而坍塌，受連拱效應影響，整個大橋迅速垮塌。工程材料的強度與結構的安全使用息息相關，不滿足設計強度的結構往往會造成災難性的后果，因此啟發我們學生要加強職業素養的培養，心系國計民生，以保障人民生命和財產的安全為己任。

（2）講授材料軸向拉伸與壓縮時，多結合生活或工程中的實例講授，教學效果會更好，比如，包裝袋上的易撕口，玻璃店裁玻璃，公交車上的錘擊玻璃等等，都是應用應力集中的原理。講授材料的力學性能時，教學內容中涉及塑性和脆性這兩種材料良好的力學性能，我們把材料良好的力學性能和人應該具備的品質相類比。如：低碳鋼的拉伸分為四個階段，為了讓學生更好地理解和掌握各階段的特點，將低碳鋼受力變形直至破壞過程與人類遇到挫折與困難的過程進行對比，找到共同的特點，讓學生明白遇到困難不要畏縮，要勇于與困難作斗爭，才能最終取得成功。趙州橋歷經漫長歲月打磨，結構依然完好，其結構非常符合現代力學原理，采用筒式結構和各種斗拱，充分利用了石料的抗壓性能。啟發學生領略中國古代人民的智慧，增強學生的民族自尊心和自豪感。

（3）講授剪切與擠壓時，我們引入北京故宮的榫卯結構，激發學生的學習熱情、創新意識和科學探索精神。這部分還涉及連接件上的小螺釘、銷釘和鉚釘的剪切和擠壓，螺釘、銷釘雖小，但作用重大，告誡學生細節決定成敗。“功成不必在我，功成必定有我”。我們都知道雷鋒，他“干一行，愛一行，鉆一行”的“螺絲釘精神”值得我們每個人學習。

（4）梁的彎曲部分，引入工程案例：長春某小區一棟七層樓一側陽臺坍塌，事故原因是施工單位疏忽釀成，陽臺可以簡化為一個懸臂梁，發生彎曲變形，受拉鋼筋應當放置于陽臺上部。因而，培養學生工作中應當要秉持嚴謹務實、規范施工的職業素養。

（5）壓桿穩定性部分，介紹山西境內一個修建在懸崖上的寺院——懸空寺，依靠單一的木材就能巧妙地在懸崖上建造房屋，在石壁上鑿孔并安裝帶有開口和楔塊端的木梁，古人早已用到了現代的“膨脹螺釘”。體現了我國古人的聰明才智，培養學生必須理論聯系實際、創新思維和不懼艱難的職業操守。

4 搭建線上教學平臺，融入課程思政，實現過程考核評價

互聯網+教學模式能使學生主動求知，激發創新。我們利用學校開放的校園網，搭建了智慧樹線上教學平臺，我們把精心設計的課程微課、PPT、動畫、視頻、二維碼拓展資源、自測題庫等上傳到平臺上，學生可以利用“碎片化”的時間學習鞏固，還可反復觀看錄屏回放，借助QQ群、微信群和老師同學討論交流，可有效提高學生的自主學習能力。我們還把一些課程思政話題發布到平臺上，鼓勵學生積極交流討論。智慧樹學習平臺可以自動記錄學習時長、資源下載情況、作業考試完成情況、課程討論參與度等，能夠實現客觀的過程考核評價。

5 融入思政的工程力學教學效果

在工程力學課程中融入思政，保證了課程的順利開展，更重要的是學生學習力學興趣的提高，責任意識、安全意識的增強，工程素質的提高。

以上是我們團隊教師幾年來力學教學改革的幾點體會。融入思政的工程力學教學改革是一個循序漸進系統工程，我們會持續跟進改革措施，與時俱進，注重學生能力和素質培養，為社會輸送更多高技能創新型人才。