“材料力學”課程思政改革與實踐

［摘 要］ “材料力學”是高校工科類專業的一門專業基礎課程，在本科人才培養體系中具有承前啟后的作用。在“材料力學”課程教學過程中，有機融入具有思政元素的工程實例，培養學生的愛國主義精神、社會責任感和職業精神；將科研融入教學，提高學生的創新能力和解決工程實際問題的能力；積極承辦學科競賽，搭建學科競賽平臺，提高學生動手實踐能力；將學科競賽、工程實踐、課程思政等融入教學，推動專業升級和優化，提升教師教學研究能力，為工科類專業課實現課程思政提供參考。

［關鍵詞］ 材料力學；思政元素；教學設計

［基金項目］ 2023年度寧夏回族自治區一流基層教學組織建設項目“巖土和力學教研室”（寧教辦函〔2023〕103號）；2022年度寧夏回族自治區課程思政示范課項目“混凝土結構設計原理”（NXSZ20220203）；2020年度寧夏大學教學改革項目課程思政專項“材料力學”（NXDXJG202071）

［作者簡介］ 劉海峰（1975—），男，寧夏中寧人，博士，寧夏大學土木與水利工程學院教授，主要從事土木工程研究；白俊英（1979—），女（回族），寧夏同心人，碩士，寧夏大學土木與水利工程學院副教授，主要從事水工結構研究；車佳玲（1985—），女，寧夏銀川人，博士，寧夏大學土木與水利工程學院副教授，主要從事韌性防災研究。

［中圖分類號］ G641 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）27-0073-04 ［收稿日期］ 2023-08-02

“材料力學”是土木與水利工程學院土木工程、交通工程、水利水電工程、農業水利工程和工程管理專業的專業基礎課程。課程的特點是知識點多、邏輯嚴謹、概念多、公式多，對數學、物理等知識要求較高，學生學起來具有一定難度。隨著教學改革的推進，課程教學學時逐漸減少。采用傳統的教學方式和手段進行課堂教學，在有限的學時內很難完成教學大綱規定的教學任務，學生掌握程度較差。同時，工科類專業學生普遍具有邏輯思維強、專業知識扎實、專業技術過硬的優點，也存在綜合思維和語言表達較差的缺點，還有部分學生缺乏社會責任感、職業精神和創新精神。

課程思政的目的就是充分發揮教師的育人意識和育人能力，將專業知識和專業技能與思政元素有機融合，把育人與育才相結合，培養社會主義事業的合格建設者和可靠接班人［1］。“材料力學”課程內容與思政元素融合過程中必須堅持課程教學的主體為材料力學知識的傳授，不能過于突顯思政育人內容與環節。如果能夠充分挖掘出“材料力學”課程中蘊含的思政元素，將其融入課堂教學中，不僅能調節課堂氣氛，還能提升學生的學習興趣，達到立德樹人的育人目的。

一、工程實例與課程思政有機融合，培養學生的民族自豪感

“材料力學”課程理論來自工程實際，又被用于指導工程實踐。將思政元素與“材料力學”課程專業知識相結合，加上工程實例的輔證，教學效果往往比單純的思政教育效果要好。在緒論部分，列舉隋代李春設計建造的趙州橋。趙州橋橋身全長64.4米，是世界上保存最完整的單孔坦弧敞肩石拱橋，歷經1 400多年，經過多次洪水災害和地震，依然保持完好。趙州橋選址科學，其基址選在粗砂之地，以粗砂為根基提升橋梁的承重力度，確保石橋穩定性。在世界橋梁史上首創“敞肩拱”結構形式，通過拱形結構，充分發揮石料耐壓特性，極大減小橫截面上拉應力，減輕了石橋自重，增大了泄洪能力。

講授彎曲和壓桿穩定時，以山西境內公元491年建成的懸空寺為例，介紹木材力學性能，木梁構件彎曲變形和強度、剛度計算以及支撐柱的壓桿穩定分析，說明懸空寺為何“懸而不倒”，激發學生的學習興趣。

講授梁的合理截面時，引入《營造法式》中“凡梁之大小，各隨其廣分為三分，以二分為厚”的描述，說明矩形截面木梁合理的高寬比為3︰2。1807年，托馬斯·楊指出矩形木梁強度最大時，合理高寬比為︰1；剛度最大時，合理高寬比為︰1。雖然我國北宋時期沒有完整的現代數學分析方法和力學體系，但是通過實踐能夠得出這樣合理的比值關系，充分反映了我國古代工匠的聰明智慧［2-3］。

講授胡克定律時，以我國春秋戰國時期關于測試弓力試驗的記載“量其力，有三均，均者三，謂之九和”為例，說明力與變形滿足線性關系，比胡克的彈簧試驗要早兩千多年［4］。

講授構件強度、剛度和穩定性概念時，列舉港珠澳大橋的例子。考慮生態保護、地形地質以及安全要求，采用了“橋、島、隧”一體的建筑形式，全長55千米，是世界上最長的跨海大橋，主橋為三座大跨度鋼結構斜拉橋，主跨為雙塔式斜拉結構，通過鋼索將橋梁荷載傳遞到主塔來承重。港珠澳大橋的建成通車，標志著我國由橋梁大國邁向了橋梁強國，激發了學生對祖國快速發展的自豪感，引導學生堅定制度自信［5］。

二、科研成果與課程思政有機融合，提高學生的創新能力和解決工程實際問題的能力

教師將科研反哺教學，積極將科研項目延伸到大學生創新創業訓練項目、大學生挑戰杯和專業競賽等，用前沿知識引領學生，引導學生主動參與、自主探究、學以致用、提升挑戰度和創新性。與“十三五”相比，“十四五”期間土木與水利工程學院科研項目不管是項目級別，還是立項科研經費，均有大幅度增加。立項的科研項目均來自工程實際或具有很強的工程背景。通過實施“學科前沿性實驗”課程建設，每年組織具有高級職稱或博士學位且承擔國家級或自治區級重大（重點）研發項目的教師進行前沿性實驗課程的申報，將最新科研成果融入教學，不僅擴展了學生的知識面，將學生引入更深的專業領域，還激發了學生學習專業知識的興趣，提高了學生解決工程實際問題的能力。

為了促進土木與水利工程學院學生創新能力的提高，成立了“大學生科技創新中心”，制定了《土木與水利工程學院學生創新精神和創新能力培養實施細則》，鼓勵教師積極參與創新實驗、前沿性實驗的指導工作。大學生創新項目不論是數量還是質量逐年得到提升，近三年來，我院本科生主持獲批大學生創新實驗項目國家級7項、自治區級20項、校級144項、院級320項，學生創新能力得到進一步提高。

三、學科競賽與課程思政有機融合，提高學生的動手實踐能力

目前，學科競賽的選題大多來自工程實踐，選題的工程性、系統性和實踐操作性非常強。學科競賽的過程就是參賽團隊成員相互配合，不斷探索、不斷動手實踐、不斷查找問題、不斷總結的研究學習過程。經過高強度、不間斷的訓練，提高學生的動手實踐能力和團隊協作能力。

同時，競賽項目突出知識和能力的綜合交叉，競賽內容緊貼學科發展前沿，既有理論設計又有設計制作和答辯匯報環節，讓學生在競賽過程中得到啟迪和培養。由于競賽項目具有知識和能力綜合交叉的特點，因此結構設計競賽、基礎力學競賽及測繪技能競賽都已經列入寧夏區級學科競賽。

為了鼓勵教師積極指導學生參加專業學科競賽，學校和學院在職稱晉升、崗位聘任、評優評先等方面都有相應政策對指導教師的工作進行肯定。強調教師在競賽中的引導作用，營造“教師傾心指導、學生用心參與”的氛圍。教師把立德樹人作為根本任務，把思想價值引領貫穿學科競賽各環節，形成實踐育人有效機制。

四年來，土木與水利工程學院先后代表學校承辦了兩屆寧夏大學生結構設計競賽和大學生測繪技能競賽，承辦了四屆校級大學生結構設計競賽、三屆校級大學生測繪技能競賽、兩屆全國水利類大學生創新設計大賽、全國大學生農業水利工程及全國大學生農業建筑環境與能源工程相關專業創新創業競賽寧夏大學選拔賽；協辦了四屆寧夏大學生力學競賽，發揮學科優勢，致力于為學生搭建拓展思維、增長才干的舞臺，提高學生的創新能力和實踐動手能力。

近四年來，土木與水利工程學院學生參加各類學科競賽團體賽獲得國家級特等獎1項，一等獎4項，二等獎18項，三等獎20項；獲得自治區級一等獎13項，二等獎20項，三等獎17項。參加學科競賽個人賽獲得國家級一等獎1項，二等獎2項，三等獎26項；獲得自治區級一等獎44項，二等獎68項，三等獎49項。據2021年統計，2020屆畢業生參與過學科競賽的人數達到本屆學生的52%左右。

通過競賽，學生從“要我學”到”我要學”再提升到“我愛學”，在離開教師、教材和課堂后也能主動學習、自主管理，學習效果明顯。近年來，土木與水利工程學院有2名學生獲得全國土木工程優秀畢業生稱號，1名學生獲得寶鋼獎學金，8名學生獲得潘家錚水電獎學金，5名學生獲得張光斗獎學金，1名學生獲得“中國大學生自強之星”提名獎，139名畢業生進入國內著名高校攻讀碩士研究生。

四、工程事故與課程思政有機融合，培養學生的社會責任感和職業精神

壓桿穩定是受壓桿件保持其原有平衡狀態的能力。在講授壓桿穩定時，以因壓桿失穩導致的工程質量安全事故為案例，強調科學合理的結構設計及保質保量的工程施工對建筑物安全使用的重要性，培養學生的社會責任感和職業精神，塑造學生“尊重生命、敬畏生命、關愛自然”的價值觀。例如，1907年，在修建加拿大圣勞倫斯河上的魁北克大橋時，由于懸臂桁架中一根壓桿失穩，致使橋梁在施工過程中突然倒塌［6］。1922年，美國尼克爾卜克爾劇院由于大雪導致壓桿超載失穩，造成劇院倒塌，死98人，傷100余人。2000年10月25日，南京電視臺演播中心工地在施工澆筑混凝土中，因腳手架失穩，造成演播廳屋蓋模板倒塌事故，死5人，傷35人［7］。

五、將學科競賽、工程實踐、課程思政等融入教學，推動專業升級和優化，提升教師教學研究能力

在“創新創業導論”“學科前沿性實驗”“材料力學”等課程中開設競賽相關模塊，將競賽內容延伸到課程試驗、課程設計、專業實訓、科研訓練等環節，通過將學科競賽內容和方法融入第一課堂教學中，實現第一和第二課堂的良性互動，推動專業升級和優化，教師教學研究能力逐步提高。土木與水利工程學院教師先后獲得全國結構力學與彈性力學教師講課競賽二等獎1項，全國水利專業青年教師講課競賽一等獎1項、二等獎2項，寶鋼優秀教師1人；獲批國家級一流建設專業（水利水電工程）1個，自治區級一流建設專業（土木工程）1個，自治區級一流建設課程2門（結構力學、材料力學），教育部新工科、協同育人項目3項，自治區級、校級創新創業教育教學改革項目8項，校級黃大年團隊1個，課程思政示范課程2門。土木與水利工程學院獲批自治區級創新創業教育改革試點學院。

為了提高教師的工程實踐能力，建立了教師跟蹤工程實踐鍛煉制度［8］。每年設立教師教學實踐工程跟蹤項目40個，鼓勵教師走出校園，深入生產單位，積極從實踐中尋找課題，求創新。要求教師每年跟蹤一項實際工程，副高職稱以上教師每年不少于15天，副高職稱以下教師每年一個月以上，以提高教師的工程實踐能力并使其追蹤新的工程技術，為更好服務課堂、提升教師自身指導能力奠定良好的基礎，取得了較好的效果。目前土木與水利工程學院與寧夏第一建筑公司第一分公司、銀川市威爾信商品混凝土工程有限公司、寧夏建筑設計研究院有限公司、寧夏路橋工程股份有限公司、寧夏水利水電工程局有限公司等60余家單位簽訂了實習實訓基地協議，為學生的實習實訓和教師的工程跟蹤提供了良好的平臺。學生在這些實習基地進行實習和創新訓練，了解了企業對大學生人才的需求情況，學到了許多書本上無法學到的知識，為今后的就業和深造創造了良好的條件。

為推動土木與水利工程學院教師教學能力的提升，促進青年教師專業成長，將現場教學實踐與教學示范互相融合，通過“傳幫帶”、教學法研討等多種方式，提升青年教師的教學技能及教學質量，為傳承優秀教學成果奠定良好的基礎，學院先后舉辦了“教師教學創新大賽”“青年教師教學基本功大賽”“比對式教學研討會”等。為了提高本科畢業設計質量，我院制定了專業教師指導本科畢業設計項目必須本人首先答辯的規定，督促教師本人熟悉畢業設計內容，提高指導畢業設計能力。特別是對青年教師，要求指導本科畢業設計項目，必須本人親自實踐，親自設計，親自答辯。通過此項措施，進一步提高了青年教師畢業設計指導能力。

為了提升教師的國際化水平和能力，年均選派優勢特色學科帶頭人或教學科研團隊骨干成員5名左右，赴國外大學或科研機構進修訪學，進一步開闊學科領軍人才及其團隊的學術視野；年均選派2名優秀中青年教師赴國（境）外高水平大學或研究機構進行訪學（合作研究）、攻讀博士學位或進行博士后研究工作，較大幅度提高學院具有海外學習工作經歷教師的比例，提升中青年教師隊伍國際化水平。通過與國內外學術專家交流，提高了我院的教學科研水平，擴大了我校和我院的學術影響力。

結語

“材料力學”是高校工科類專業的一門專業基礎課程，在本科人才培養體系中具有承前啟后的作用。在教學過程中，教師必須結合課程內容特點，將思政元素有機融入課堂教學中，培養學生的愛國主義精神、社會責任感和職業精神，提高學生的創新能力和解決工程實際問題的能力，達到立德樹人的育人目的。本文通過古今著名工程實例，培養學生的民族自豪感；科研融入教學，提高學生的創新能力；積極承辦學科競賽，為提高學生動手實踐能力搭建舞臺；將學科競賽內容等融入教學，推動專業升級和優化，提升教師教學研究能力，為工科類專業課實現課程思政提供參考和借鑒。

參考文獻

［1］蘇繼龍.融合型工程案例在“材料力學”課程思政中的應用［J］.黑龍江教育（高教研究與評估），2020（8）：26-27.

［2］史陽光，劉磊.基于課程思政：趣味教學下《材料力學》課程教學實踐探索［J］.廣東化工，2020，47（7）：217-218.

［3］宋秋紅，袁軍亭，張俊，等.《材料力學》課程思政建設實踐探索［J］.課程教育研究，2019（5）：64-65.

［4］武際可.鄭玄的公和胡克的彈簧［J］.力學與實踐，2012（5）：75-77.

［5］孫雙雙，袁向麗，郭建章，等.工程力學課程思政教育教學改革探索與實踐［J］.大學教育，2020（10）：83-85.

［6］張桂民，王貞碩，董紀偉，等.土木工程專業材料力學課程教學典型案例分析［J］.高等建筑教育，2020，29（1）：181-188.

［7］孫訓方，方孝淑，關來泰.材料力學［M］.北京：高等教育出版社，2013：305-309.

［8］劉海峰，毛明杰，白俊英，等.“新工科”背景下土建水利類專業創新型人才培養模式探索［J］.科技創新導報，2019（29）：169-171.

Reform and Practice in Curriculum Ideology and Politics of Material Mechanics

LIU Hai-feng， BAI Jun-ying， CHE Jia-ling， ZHANG Xue-ke

（School of Civil and Hydraulic Engineering， Ningxia University， Yinchuan， Ningxia 750021， China）

Abstract： Material Mechanics is one of major basic courses for engineering majors in colleges and universities， which has the function of connecting in the undergraduate talent training system. Engineering examples with ideological and political elements of curriculum is organically integrated with teaching process of material mechanics to cultivate students’ patriotism， social responsibility and professional dedication. Scientific research is integrated into teaching to improve students’ innovative ability and solve practical engineering problems. Discipline competitions are actively undertook and discipline competition platforms are built to enhance students’ practical ability. At the same time， discipline competitions， engineering practice and curriculum ideology and politics are incorporated to promote professional upgrading and optimization， and improve teachers’ teaching research ability， which provide reference to curriculum ideology and politics.

Key words： Material Mechanics; ideological and political elements; teaching design