“荷載與結構設計方法”課程思政教學探討

孫岳陽，蔡新江，陳 鑫，姚剛峰

（蘇州科技大學 土木工程學院，江蘇 蘇州 215011）

高等學校人才培養是育人和育才相統一的過程。要全面提高高等教育教學質量，建設適應新時代國家發展需求的高質量人才培養體系，需扎實推進課程思政建設，教育引導學生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀、人才觀［1-2］。因此，結合教育部《高等學校課程思政建設指導綱要》，順應高校思想政治教學的要求，本文以土木工程專業課程“荷載與結構設計方法”為例，對課程思政教學進行了探討，深入挖掘了課程教學中蘊含的思想政治教育資源，旨在讓學生通過學習后既能豐富學識，又能塑造品格，努力成為德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人［3］。

一、課程簡介

（一）課程基本概況

2011年，高等學校土木工程學科專業指導委員會編制了《高等學校土木工程本科指導性專業規范》，在“結構基本原理與方法知識領域的核心知識單元、知識點及推薦學時”中強調工程結構荷載和可靠度設計方法的講授，認為該部分內容應作為土木工程專業本科學生必備的基礎知識，是后續學習各種結構設計課程的重要基本理論方法。“荷載與結構設計方法”課程分為兩大部分，第一部分介紹了工程結構荷載與作用，其中荷載計算是結構設計的關鍵，涉及的荷載種類以及相關學科較多；第二部分介紹的工程結構可靠度設計原理與方法，是后續專業課程的理論基礎。該課程雖然是土木工程專業學生最早學習的一門基礎性課程，但要求實踐性、理論性及創新性緊密結合，才能達到新工科背景下的人才培養要求。此外，該課程適合將思政元素融入學習中，培養學生的職業道德，引導其學習大國工匠精神，提升其社會責任感。

（二）課程目標和畢業要求

“荷載與結構設計方法”教學目標主要針對專業能力培養，其教學目標主要包括以下兩點。

1.掌握工程結構可能承受的各種荷載以及工程結構的概率可靠度設計原理和背景知識；能夠將相關知識和模型用于土木工程結構設計施工中的復雜問題。

2.能夠應用掌握的各種主要工程荷載的分析模型、計算方法以及工程結構可靠度設計原理和方法，針對工程結構設計、施工中的復雜問題，進行推演和分析。

對應的畢業要求為：掌握土木工程專業所需的工程基礎知識，能夠將相關知識和模型用于推演和分析土木工程專業的復雜工程問題中。

二、課程思政映射點建設

“荷載與結構設計方法”課程思政設計應與上述專業培養目標和教學目標有機融合，挖掘課程中的思政元素，在潤物無聲中達到思想政治育人效果。本課程中每一章節的思政映射點建設如下［4］。

（一）第一章《緒論》

教學內容：結構上的作用及其分類、荷載類型。教學重點：結構上作用（荷載）的分類。教學目標：了解課程性質、內容及其與其他課程的關系；了解課程要求和考核方式；掌握結構上的作用及其分類；掌握作用與荷載的關系；掌握作用（荷載）的類型。思政映射點：引入工程實例，向學生講解荷載和作用的區別，如發生地震時，地殼對其上方的結構物產生的是作用，而不是荷載，初步建立學生的工程設計思維和創新意識。思想政治育人目標：培養學生的職業道德和責任意識，激發學生投身工程建造領域的家國情懷和使命擔當，弘揚我國鑄就超級工程的大國工匠精神。

（二）第二章《重力作用》

教學內容：結構自重、土的自重、雪荷載、車輛重力、樓（屋）面活荷載。教學重點：雪荷載、車輛重力、樓（屋）面活荷載計算。教學難點：雪荷載的分布規律、車輛荷載與車道荷載。教學目標：掌握結構自重、土的自重、雪荷載、車輛重力、樓（屋）面活荷載等作用的產生、特點及計算方法；掌握上述荷載的概率定義、概率模型和分布規律以及實際與理論的差異。思政映射點：（1）以具體的結構為例，介紹結構自重的計算方法與樓（屋）面活荷載計算案例。重點介紹土的自重應力計算，分為不含水土層及含水土層的自重應力的計算。結合相關工程事故，講述問題的產生機理，并警示學生筑牢安全意識和職業道德底線。（2）以2008年我國南方特大雪災為背景，介紹雪荷載的概念、分布規律及影響因素，以近幾年發生的路橋垮塌事故為背景介紹車輛荷載和車道荷載的概念及規范查詢，結合雪災及坍塌事故造成的重大經濟損失和人員傷亡，初步建立學生的基本工程倫理，使學生意識到荷載計算是建筑結構安全的關鍵要素。思想政治育人目標：培養學生的職業道德和責任意識，激發學生投身工程建造領域的家國情懷和使命擔當，弘揚我國鑄就超級工程的大國工匠精神。

（三）第三章《側壓力》

教學內容：土的側壓力、水壓力及流水壓力、波浪荷載、凍脹力、冰壓力。教學重點：靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力的基本原理及計算方法。教學難點：土壓力基本原理和計算方法。教學目標：掌握土的側壓力、水壓力的基本概念、特點、分類及計算方法；了解波浪荷載、凍脹力、冰壓力的基本概念、特點、分類及計算取值方法；掌握上述荷載的概率定義、概率模型和分布規律以及實際與理論的差異。思政映射點：我國關于“土”和“水”的成語和諺語博大精深，如“山不讓塵，川不辭盈”“積土為山，積水為海”“千里之堤，潰于蟻穴”“九層之臺，起于累土”“無風不起浪，無魚水不深”等。關于“波浪”的成語有“波濤洶涌”“波浪滔天”“排山倒海”“波峰浪谷”等。引用成語和諺語中描繪的“土”“水”和“浪”的現象，有助于幫助學生更好地理解和掌握知識點，激發學生的學習興趣，領悟豐富的人生哲理。思想政治育人目標：提高學生的人文素養，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養學生的民族自豪感，激發學生的愛國主義情懷。

（四）第四章《風荷載》

教學內容：風的相關知識、風壓、結構抗風計算等重要概念，順風向結構效應、橫風向結構風效應。教學重點：基本風壓確定方法、順風向結構風效應、橫風向結構風效應的計算。教學難點：基本風壓與速度的關系、順風向脈動風效應、橫風向振動。教學目標：了解風的形成、兩類性質的大風、我國風氣候總況、風級的相關知識；掌握風壓的概念、風壓與風速的關系、基本風壓的概念、非標準條件下的風速或風壓計算、結構的風力與風效應、順風向平均風與風效應、橫風向風振、順風向平均風效應、順風向脈動風效應、順風向總風效應、結構橫風向風力、結構橫風向風效應、結構總風效應、結構橫風向弛振等基本概念、特點、分類及計算取值方法；掌握風荷載的概率定義、概率模型和分布規律以及實際與理論的差異。思政映射點：（1）以2018年的超強臺風“山竹”為例，介紹風的有關知識，引出結構抗風設計的重要性，同時要指出“臺風雖然是一種災害天氣，但可以平衡地球的溫度，帶來降水，增加捕魚量”，指導學生用辯證的觀點看待問題。（2）以港珠澳大橋、上海金茂大廈等典型工程的防風對策啟發學生學習風荷載的計算以及分析問題的思路，同時進一步加強土木工程師社會責任意識教育。思想政治育人目標：發展學生的辯證思維能力，培養學生的職業道德和責任意識，促進學生的全面發展。

（五）第五章《其他作用》

教學內容：溫度作用、變形作用、爆炸作用、浮力作用、制動力、離心力、預加力。教學重點：溫度作用和變形作用的計算。教學目標：掌握溫度作用、變形作用的基本概念、特點、分類及計算取值方法；了解爆炸作用、浮力作用、制動力、離心力、預加力的基本概念、特點及計算取值方法；掌握上述荷載的概率定義、概率模型和分布規律以及實際與理論的差異。思政映射點：（1）用“溫度作用對混凝土壩的影響、建筑結構中變形縫的設置、建筑結構爆炸事故案例”來介紹溫度作用、變形作用和爆炸作用的概念，以事故造成的后果啟迪學生的安全意識和社會責任意識。（2）以古人采用環箍對木片施加預壓應力制成不漏水的木桶為例，引入預應力技術，當梁的跨度逐漸加大時，裂縫和撓度控制就越困難，這時則需要采用預應力技術來解決，量變引起質變，啟發學生理解唯物辯證法中量變和質變的辯證統一，同時，借助預應力結構發揮了混凝土抗壓和鋼材抗拉的優越性能，引導學生取長補短，全面發展。思想政治育人目標：增強學生的責任擔當意識，提高學生的學習能力，以實現自身的全面發展。

（六）第六章《荷載的統計分析》

教學內容：荷載的概率模型、荷載的各種代表值、荷載效應及荷載效應組合。教學重點：荷載的概率模型、荷載的各種代表值、荷載效應組合；教學難點：荷載的概率模型。教學目標：掌握上述荷載的概率定義、概率模型和分布規律以及實際與理論的差異；掌握荷載的各種代表值定義；掌握荷載效應及荷載效應組合知識。思政映射點：將概率論中一些重要的概念（如隨機變量、正態分布、統計參數、特征值等）靈活穿插于本章的學習中，以圖、表、舉例等形式生動地喚起學生對相關數學知識的回憶，使學生在理解的基礎上掌握荷載的概率模型、各種代表值和效應組合，增強學生對課程學習的主動性和興趣度，激發學生的探索意識。思想政治育人目標：提高學生的學習主動性，激發學生的創新性。

（七）第七章《結構構件抗力的統計分析》

教學內容：影響結構抗力的不定性、結構構件材料性能的不定性、結構構件幾何參數的不定性、結構構件計算模式的不定性、結構構件抗力的統計特征。教學重點：影響結構抗力不定性的因素、結構抗力的統計分析。教學難點：結構抗力的統計分析。教學目標：掌握影響結構抗力的不定性、結構構件材料性能的不定性、結構構件幾何參數的不定性、結構構件計算模式的不定性；掌握結構構件抗力的統計參數、結構構件抗力的分布類型。思政映射點：結構構件的抗力與荷載效應相對應，同樣是一個隨機變量。在講述影響結構構件抗力的因素時，引導學生理論聯系實際，提高創新意識。思想政治育人目標：引導學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，實現自身的全面發展。

（八）第八章《結構可靠度分析》

教學內容：結構可靠度基本概念、結構可靠度分析的實用方法、相關隨機向量的結構可靠度計算、結構體系的可靠度。教學重點：結構可靠度的概念及實用分析方法、結構體系的可靠度。教學難點：結構可靠度的實用分析方法及結構體系可靠度。教學目標：掌握結構可靠度的基本概念、結構可靠度分析的實用方法、結構體系的可靠度；能夠利用可靠度的概念分析構件、結構體系的可靠度。思政映射點：（1）通過典型的結構或構件破壞實例介紹承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的破壞類型，以及結構破壞后可能造成的重大經濟損失和人員傷亡，建立學生的基本工程倫理，幫助學生意識到工程底線的重要性。（2）引導學生將概率論中學到的知識用到本章的學習中，聯系初中物理中的串并聯電路來理解結構的串聯體系、并聯體系和串并聯體系，引導學生領悟整體與部分的辯證關系原理，使學生進一步意識到土木工程師的重大社會責任。

（九）第九章《結構概率可靠度設計法》

教學內容：結構設計的目標、結構概率可靠度的直接設計法、結構概率可靠度設計的實用表達式（單一系數設計表達式、分項系數設計表達式、規范設計表達式）。教學重點：結構設計目標、結構概率可靠度設計的規范設計表達式。教學難點：結構概率可靠度設計的實用表達式。教學目標：明確掌握結構設計的目標；了解結構概率可靠度的直接設計法；掌握結構概率可靠度設計的實用表達式（單一系數設計表達式、分項系數設計表達式、規范設計表達式）；能夠利用概率可靠度設計法進行結構整體方案和施工方案設計，并體現創新意識。思政映射點：通過介紹土木工程結構設計方法的發展歷程，提高學生的社會責任感，推薦學生閱讀《建筑結構荷載規范》《建筑結構可靠性設計統一標準》等規范，激勵學生自覺遵守各種標準規范要求，增強學生的遵紀守法和安全意識。

三、課程思政教學設計

“荷載與結構設計方法”課程共計9個章節，24個學時。為了把課程思政在潛移默化中通過潤物無聲的方式融入課堂教學中，以職業精神、創新精神和職業道德為主線，綜合運用混合式、情景模擬教學和案例教學等多種教學方法，巧妙地將情感和價值觀教育融入多樣化的課程教學中。在教授自然界中的各類荷載與作用時，引導學生形成良好的科學聯系觀和自然觀，通過了解自然規律，敬畏自然，按客觀規律改造世界，培養職業情懷；在講授各類荷載的計算方法時，培養學生科學的計算思維、求真務實的科學態度和精益求精的工匠精神；在講授工程結構可靠度設計原理與方法時，結合相關的規范和標準進行講解，使學生尊重科學，會查規范，具有規范意識、標準意識，以及嚴格按照規范和標準進行設計的法律意識，塑造學生的職業精神和職業道德。

結語

“荷載與結構設計方法”是土木工程專業學生最早學習的一門基礎性專業課程，根據課程性質、特點和內容，結合課程目標和畢業要求，分9章內容挖掘思政映射點，進行課程思政教學設計，使學生建立必要的基本概念和理論準備，為后期的專業課學習打下基礎，同時提高學生的職業素養，增強學生的社會責任感，培養學生的創新意識、溝通能力和家國情懷。