礦山流體力學課程思政建設初探

粟登峰　陳星明　朱強

［摘 要］在高校工科類專業課程體系中，專業基礎類課程往往發揮著承上啟下的關鍵作用，開展專業基礎課程思政建設對于推進高校課程思政建設、培養新時代社會主義建設接班人具有非常重要的意義。文章在分析礦山流體力學課程教學內容及課程教學特點的基礎上，結合采礦工程專業特點深入挖掘了礦山流體力學課程思政元素，并制訂了課程思政教學實施方式，可為同專業類似工程基礎類力學課程思政建設提供參考與借鑒。

［關鍵詞］采礦工程；礦山流體力學；工程基礎類課程；課程思政

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）09-0116-04

2019年10月，教育部印發了《深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》，指出要將課程思政建設作為落實立德樹人根本任務的關鍵環節，充分挖掘各類課程和教學方式中蘊含的思想政治教育資源[1-3]，高校課程思政建設與教學改革工作勢在必行。相關研究調查結果表明[4]，在我國高等教育實施過程中，大學生所修課程中專業課程所占比例約為80%，同時，絕大部分學生均認為自己在大學求學和將來的工作發展中專業課程知識和專業課程授課教師的影響是最深遠的。其中，專業基礎類課程在高校工科類專業課程體系中往往發揮著承上啟下的關鍵作用。然而，由于該課程絕大部分內容是全新的內容，并且部分內容較抽象，因此往往被學生認為“難學、難懂”。因此，專業基礎課程思政建設是培養新時代“德智體美勞”全面發展創新型人才和社會主義建設者、接班人的關鍵切入點，對于推進高校思政建設具有非常重要的意義。

一、礦山流體力學課程內容及特點

（一）課程內容

礦山流體力學是采礦工程專業的一門工程基礎類必修課程，是采礦工程核心專業課程井通風與安全、礦山機械（礦山流體機械部分）的先修基礎力學類課程，它與理論力學、結構力學和彈性力學一樣，是采礦工程基礎課與專業核心課程銜接的橋梁與紐帶，發揮著“承上啟下”的作用，在專業課程體系中具有舉足輕重的地位。

礦山流體力學核心教學內容包括流體靜力學、流體運動學和流體動力學基礎、黏性流體運動及其阻力計算、相似原理及量綱分析四大部分[5]。通過本門課程的學習，要求學生具備四項能力：第一，掌握流體力學基本知識與理論，具備流體力學問題求解的解析計算能力；第二，具備將某些類型采礦工程問題簡化為流體力學模型的分析和判別能力；第三，具備將流體力學理論應用于解決和處理某些類型采礦工程問題的能力；第四，通過流體力學基本理論的學習，具有操作實驗儀器、解釋流體力學現象的能力。

（二）課程特點

礦山流體力學是采礦工程專業公認的“教師難教、學生難學”的課程之一。在筆者近幾年的教學實踐中發現礦山流體力學課程具有以下兩個特點：第一，從授課對象上來說，與其他“高薪專業”相比，采礦工程專業是公認的艱苦專業，近年來專業招生第一志愿報考率非常低，同時申請轉專業的學生比例相對較大，因此，采礦工程專業學生生源質量相對較差，并且部分學生有較強的“專業情緒”，學習的主動性相對較差。第二，從課程內容上來說，礦山流體力學課程內容具有理論性極強、概念抽象、公式推導多、與物理數學知識聯系緊密等特點。礦山流體力學課程面向的學生主要是采礦工程專業大學三年級的學生，與學生之前所學習的研究對象為受力后不變形的絕對剛體的理論力學和研究對象為受力后產生微小變形的固體的固體力學不同，流體力學的研究對象是受力后產生大變形的流體，因此，對于學生而言，礦山流體力學是一門全新的力學課程，概念、原理較為抽象，同時，公式推導較多且晦澀難懂，學生學習積極性較低。因此，礦山流體力學課程教學改革實踐需要遵循“順勢誘導、化難為易”的原則，首先消除學生的厭學、畏難情緒，再通過優化課程教學設計提升課堂教學效果，最終提升學生的學習效果。

二、礦山流體力學課程思政設計

（一）課程思政設計原則

課程思政是課程教學育人目標達成不可或缺的部分，在礦山流體力學課程教學中實施課程思政，既可讓學生學習到流體力學知識，又可將課程中蘊涵的思政教育精髓傳遞給學生，使學生在學習過程中接受無形的思想政治教育，從而實現正確價值觀引領，校正和夯實人生取向[6]。然而，如何在專業類課程教學中引入課程思政元素一直是一個難點。部分課程在進行教學改革實踐中忽略了原來的專業知識講授而過分地強調課程思政，最終出現“重德育、偏知識”的現象。而部分課程在進行教學改革實踐中則忽略了課程知識與課程思政元素之間的有機融合，既沒有實現知識的傳授，也沒有將課程中蘊涵的思政教育精髓傳遞給學生，這樣則可能使得課程思政變成了“生硬說教”[7]。以上現象均不是實施課程思政的目的，在課程教學中應盡可能避免。關于課程思政有一個非常形象的比喻，即將思政之“鹽”融入課程之“湯”[8]。這一句話至少應包含以下幾層含義：第一，專業課程中必須融入思政元素才能實現課程育人目標；第二，課程思政元素不宜過多，否則易出現喧賓奪主的情況；第三，專業課程融入思政元素必須“順暢”，需要講究時機，不能浮于表面，更不能生硬地加入，應力求潛移默化、育人無痕、潤物無聲。

根據礦山流體力學課程教學內容及課程特點，同時結合采礦工程專業性質及特點，本文確定礦山流體力學課程思政教學設計應遵循如下五個原則：第一，課程思政教學應符合馬克思列寧主義世界觀和方法論、社會主義核心價值觀和習近平新時代中國特色社會主義思想；第二，課程思政教學內容要適應國家發展理念，適應采礦工程行業發展理念；第三，課程思政教學應堅持礦山流體力學知識教育優先原則；第四，課程思政教學應大力弘揚中華優秀傳統文化；第五，課程思政教學應傳承和發揚采礦工程專業精神，引導學生自覺履行行業職業素養，引領行業發展。

（二）課程思政實施方式

課程思政的實施必須與專業知識教學緊密聯系才能發揮“隱形思政”的作用，最終與“顯性思政”——思政課程共同構建全課程育人格局[9]。基于此，礦山流體力學主要從以下幾個方面實施課程思政，見圖1。

1.厚植愛國情懷，提升民族自豪感和民族復興使命感，增強學生的學習主動性

在礦山流體力學課程教學中，需始終堅持“四個自信”，增強學生的家國情懷、民族自豪感、責任感及使命感，消除學生的厭學情緒，激發學生的學習主動性，引導學生樹立正確的學習觀。

在礦山流體力學課程緒論部分為學生講授我國古代流體力學方面取得的成就時，引入春秋戰國時代李冰父子修建的舉世聞名的無壩取水工程——都江堰水利工程這一經典案例。都江堰水利工程利用流體力學原理將引水、分洪、排沙功能有機地結合在一起，并從河水流動的整體運動規律出發，重自然調節而非人工強加控制，以簡單應對復雜，使得不同功能在水、沙運動中得到平衡和統一，體現了古代勞動人民超高的智慧。

在講授我國在現代流體力學研究方面的工作時，為學生講解我國老一輩科學家（如著名的空氣動力學專家錢學森和我國近代力學事業的奠基人郭永懷等）在國外完成學業并取得一定的成就時，放棄國外優厚的待遇和極高的地位，甚至在受到百般阻撓的情況下毅然決然地回到祖國，為新中國科學發展貢獻出了自己的智慧甚至是生命，這種愛國主義情懷值得每一名新時代大學生學習和弘揚。

在講授流體力學未來的發展與應用時，結合采礦工程中流體力學的應用方向，可以為學生介紹我們國家“上天入地”的大國工程。其中，重點介紹“入地”尤其是深地資源開發中涉及的諸多流體力學問題，如深部礦井通風、深部地熱資源開發、礦井地下水的滲流特性與水害防治、巖石應力場與滲流場耦合作用、流體管道輸送特性等等，這一系列重大工程難題都需要靈活運用流體力學理論知識并與其他學科知識交叉融合才能予以解決，而采礦工程專業的學生“主力軍”應當勇挑重任、勇往直前，為實現采礦行業的發展以及中華民族偉大復興貢獻自己的力量。

2.培養辯證唯物主義自然觀，激發學生的科學思維

流體力學是一門自然科學，其相關定律和法則實質是自然界普遍規律的具體表現。其中的內容需要結合物理學、力學和部分采礦工程專業知識進行理解。且本門課程理論推演和公式推導較多，因此，在課程教學中要教會學生“透過現象看本質”，使學生在學習專業知識的同時，更加深刻地理解自然辯證法的唯物主義思想，激發學生的科學思維。

在講解課程緒論部分內容時，首先為學生清晰地講解固體與流體之間的異同，隨后為學生介紹流體力學與固體力學研究方法、研究思維的異同，尤其要強調流體力學與固體力學的相同之處，即都可以基于連續介質力學假說對問題進行分析。因此，采礦工程專業的學生在后續學習過程中可以聯系固體力學的知識來理解流體力學課程內容，這有助于其奠定堅實的力學基礎。在第一部分“流體靜力學”中推導靜止流體平衡微分方程時可將其與固體力學中的相關內容進行對比。而在第二部分“無黏性流體運動微分方程”中，則采用翻轉課堂，讓學生自己對公式進行推導，使其更加深刻地理解兩者的區別與聯系，體會到“學以致用”的快樂，在學習專業知識的同時，提升自己的學習信心。

在講解課程第二部分“流體動力學基礎”中無黏性流體微分方程在特定條件下的伯努利方程時，需要對積分的條件進行限定，即有質量力定常且有勢，流體是不可壓縮的，流體運動是定常的三個條件。但是，在實際工程中運用伯努利方程時，并不一定嚴格要求滿足這三個條件。例如，在講授“小孔出流”問題時，液體從小孔中流出嚴格來說屬于“非定常流動”，但是由于小孔直徑非常小，可以將其看作“準定常流動”，因此，可以運用伯努利方程對孔口出流速度進行計算。此外，在講解課程第一部分“流體靜力學”中流體靜壓強測試部分內容時，當以水銀為介質測量空氣的靜壓強時，相同高度下水銀柱的壓強相對較大，而空氣柱的壓強相對較小，因此，在實際測試過程中，可以將空氣柱所引起的壓強忽略不計。而在課程第四部分“相似理論與量綱分析”中，強調各獨立的相似準則應同時滿足，但是在實際運用過程中卻是難以實現的，因此，往往只能近似相似，即保證對流動起主要作用的力相似即可，這就是模型相似律的選擇原則。這些問題的處理均體現了“抓住主要矛盾、解決關鍵問題、提煉簡化模型”的自然辯證法思維。

3.弘揚新時代采礦工程專業“四特”精神，磨煉學生學習意志

礦業是我國國民經濟的基礎和支柱產業，是推動人類文明與進步的重要因素。隨著科學技術的不斷進步，人類獲取礦產資源的能力將越來越強，空間會越來越大：“往下”將進一步向地球深部進軍，在獲取礦產資源的同時探尋地球深處的奧秘；“向上”則將進一步出現在月球、火星乃至宇宙礦產資源大開發的環境中。

在采礦工程專業的發展歷史中，逐漸形成了采礦人共同遵守的核心價值觀和共同的價值取向，即“特別能吃苦、特別能戰斗、特別能奉獻、特別能創新”的“四特”精神[10]。在礦山流體力學課程思政教學中，應大力弘揚采礦工程專業“四特”精神，磨煉采礦工程專業學生的意志，為其今后的學習工作奠定堅實的思想基礎。

在講授課程第三部分“黏性流體運動及其阻力計算”中沿程阻力和局部阻力計算相關內容時，可引入礦井通風中的“井巷通風阻力”，包括摩擦阻力（對應流體力學中的沿程阻力）和局部阻力計算的內容。并通過多媒體音像資料引入礦井通風發展史案例，介紹采礦專業前輩在技術手段極為落后的情況下，憑借自己的責任感克服種種困難，不斷創新，以解決井下通風、地熱和瓦斯問題。同時，著重介紹重慶大學鮮學福院士和中國礦業大學周世寧院士帶領團隊克服千難萬阻、矢志創新，最終攻克礦井通風難題的事跡。通過對以上案例及科學家事跡的介紹，讓學生深刻體會采礦工程專業的“四特”精神，磨煉其學習意志，為其今后的學習工作打下堅實基礎。

4.培養工匠精神和責任擔當意識，引導學生立志引領行業發展

在礦山流體力學課程教學過程中培養學生的工匠精神和責任擔當意識，將極大地提升學生的責任感，引導學生靜心學習，刻苦鉆研，求得真學問，練就真本領，擔當大使命。

在第二部分“流體靜力學”部分講解“靜止流體作用在平面壁/曲面壁上的力”的時候，首先以多媒體視頻資料介紹我國“深海采礦”技術以及“深部巖石原位保真取芯”試驗。隨后，通過翻轉課堂，讓學生在演算深海采礦設備在最大下潛深度時所受的壓強，以及部分精密儀器所受到的作用力大小的時候，切實感受這些大國工程所承受的巨大水壓，培養學生的工匠精神，引導學生牢固樹立將來引領行業發展的決心。

三、結語

青年智，則國智；青年強，則國強。作為實現中華民族偉大復興中堅力量的新時代大學生，淵博的專業理論知識與堅定的理想、高尚的品德相輔相成，缺一不可。本文在分析礦山流體力學課程教學內容及課程教學特點的基礎上，結合采礦工程專業特點深入挖掘了礦山流體力學課程思政元素，并制定了課程思政教學實施方式，以期為同專業類似基礎力學類課程思政建設提供參考與借鑒。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 張爍.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（1）.

[2］ 全國高校思想政治工作會議12月7日至8日在北京召開[EB/OL].（2016-12-08）[2022-10-20].http：//www.gov.cn/xinwen/2016-12/08/content_5145253.htm#1.2021.

[3］ 中華人民共和國教育部高教司.深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7O56/2O191O/t2O191Oll_4O2759.html.2019.

[4］ 王勤香，李歡.專業基礎課程“水力學”思政元素挖掘與教學融入探討[J].黑龍江教育（理論與實踐），2022（3）：40-42.

[5］ 謝振華.工程流體力學[M].4版.北京：冶金工業出版社，2013.

[6］ 于貴波，蘇續軍，袁占杰，等.專業課教學中課程思政建設的要點[J].西部素質教育，2021，7（6）：16-18.

[7］ 程敢，張會菊，張傳祥，等.工程流體力學課程思政元素的挖掘及應用[J].高教學刊，2022，8（25）：171-176.

[8］ 謝昆，代小菊，賴慶軻，等.基于OBE理念的工科專業“課程思政”實施途徑研究[J].三峽高教研究，2020，56（6）：20-23.

[9］ 劉紅敏，田鎮，章學來，等.“流體力學”課程教學中思政元素的有效融入[J].航海教育研究，2022，39（2）：87-92.

[10］ 鄒光華，田多，師皓宇.論采礦精神的內涵及其培養[J].煤炭高等教育，2013，31（4）：5-7.

［責任編輯：雷 艷］