應用型本科工程力學融入課程思政的教學探索

摘 要：根據應用型本科院校對人才培養要求，工程力學教學過程中，積極挖掘思政元素，通過結合具體的工程案例、實踐環節中的思政教育來進行課程思政，采用多樣化的教學方法和手段來提高學生的興趣和參與度，從而更有效地傳遞力學原理與思政教育內容，積極提升學生的綜合素質和正確價值觀的培養。

關鍵詞：工程案例 實踐 教學方法 課程思政

工程力學課程為新能源汽車工程、智能車輛工程、物流工程等專業必修的學科基礎課，是基礎課和專業課的橋梁，也是一門理論與實踐緊密相關、實用性很強的課程。課程主要包含靜力學和材料力學兩大部分內容，具體為表1所示。

通過本門課程的學習，要求學生掌握靜力學（含靜力學公理、物體的受力分析、平面力系、空間力系和摩擦等）構件的平衡，桿件的強度、剛度和穩定性問題具有明確的基本概念，必要的基礎理論知識、初步的計算能力，從而使學生能夠對簡單工程問題進行定性分析和合理的計算，為學習有關的后繼課程打下初步基礎。由于本課程的內容及眾多公式具有一定程序及規律，為了系統地學習、研究其內在規律，對整個課程的教學設想是刪繁就簡，強調“三基”，突出重點，培養學生分析問題和解決問題的能力。

同時，課程受學時限制，復雜應力狀態分析、疲勞等知識點沒有列入課程教學內容中，但在材料力學的桿件軸向拉壓、剪切、扭轉和彎曲的知識點探討中，積累的學習方法、知識點間的邏輯關系和學習能力等，學生在后期的進階學習和工作中進行自學并應用。

汽車相關專業的工程力學課程教學堅持以學生發展為中心，激發學生學習興趣，提高學生自主學習能力，培養良好的學習習慣和思考問題的方法。將教學思想與觀念改革、課程內容與體系改革、教學手段與方法改革融為一體，統一進行。用面向新世紀力學學科的新思想和新觀點，來審視、精選、強化、濃縮和重新組織經典內容，更加滿足機械原理、零件和力學等后續課程對于工程力學基礎知識的需求；適當增加新內容，目的是為當代力學的先進成果和思想開辟窗口和開設接口。工程力學課程教學內容不僅涉及力學的基本原理和應用，還可以通過融入思政教育元素，實現對學生綜合素質的培養。一般課程中思政元素實現主要方式[1]如表2所示。

工程力學在近幾年的課程教學過程中，努力挖掘思政元素[2]，更好地融入課程，提升教學效果，實現教學目標。

1 挖掘工程力學中的思政元素

在工程力學課程中，可以挖掘出許多與思政相關的元素[3-4]，并將其融入教學[5]，是提升學生綜合素質、培養正確價值觀的有效途徑。以下是在工程力學中挖掘思政元素的一些具體案例。

1.1 低碳鋼拉伸曲線與人才培養的類比

低碳鋼在拉伸時會表現出彈性階段、屈服流動、強化階段和頸縮階段四個典型特征。這四個階段可以類比為人才培養中的可塑性表現，從而引導學生理解自身成長的過程和規律。

彈性階段：學生學習知識初期，如同材料處于彈性階段，需要教師的引導和外部力的作用才能產生變形（學習進步）。這一階段強調“致用”，即讓學生明白所學知識的實用性，激發其學習興趣。

屈服流動：當學生開始產生一定興趣后，進入塑形流動階段，對教師的依賴相對減弱，可以自主學習。這一階段如同人才培養中的“興趣階段”，鼓勵學生深入探索，培養自學能力。

強化階段：隨著學習難度的增加，學生可能出現厭學情緒。此時，教師需要付出更多耐心進行引導和鼓勵，幫助學生度過“厭學階段”，進入強化階段。這一階段強調堅韌不拔的精神和持續努力的重要性。

頸縮階段：經過厭學階段的突破，學生實現被動學習向主動學習的轉變，進入頸縮階段（雖然材料在此階段會斷裂，但類比中強調的是學生的成長和突破）。這一階段如同人才培養中的“主動學習階段”，學生具備自主學習和解決問題的能力。

通過這個類比，可以引導學生理解自己心智的發展歷程，遵循學習狀態的轉變規律，在不同階段做出合理的調整。

1.2 應力集中與人生哲理的結合

應力集中是材料力學中的一個重要概念，指構件在局部變化位置（如溝槽、孔和圓角等）而引起局部應力急劇增大的現象，且構件的形狀尺寸變化越急劇、角越尖、孔越小，應力集中的程度越嚴重。應力集中一無是處嗎？可以利用應力集中達到構件較易斷裂的目的。例如：食品或藥品包裝袋上的V 型孔；布匹剪斷時常常先剪一個小口，再用力撕開……但應力集中現象還可以引申到人生哲理中：

裂紋與“怨”：應力集中往往由裂紋等缺陷引起，導致構件強度降低。同樣，人生中的“怨”也如同裂紋，如果不及時防范和化解，會不斷積累并導致人生“強度”的降低，提醒學生要注意防范自身的“怨”和“恨”。

防范與應對：正如工程中需要采取措施來防范應力集中帶來的危害，人生中也需要學會防范和化解“怨”，保持積極向上的心態和健康的心理狀態。

通過這個結合，可以引導學生認識到人生中的挑戰和困難，并學會積極應對和化解。

1.3 工程力學與車輛安全性能

在工程力學課程中，教師講解強度和剛度知識點時，結合車輛工程中的車輛安全性能設計的重要性，包括碰撞安全性、穩定性等方面的知識[6]。

社會責任：強調車輛安全性能設計對于保障人民生命財產安全的重要性，培養學生的社會責任感和使命感，進而強調構件的強度和剛度知識的重要性。

嚴謹態度：通過講解車輛安全性能測試的方法和標準，引導學生樹立嚴謹求實的科學態度，確保車輛安全性能符合國家標準和用戶需求。

1.4 創新與工程力學的發展

創新是推動工程力學發展的關鍵因素之一。在工程力學領域中，不斷涌現出新的理論、方法和技術。

新型材料：隨著科技的發展，出現了許多新型材料（如高強度鋼材、碳纖維復合材料等），這些材料具有更好的力學性能和更廣泛的應用前景。

新型結構：在車輛、橋梁、建筑等領域中，出現了許多新型結構形式（如懸索橋、斜拉橋、膜結構等），這些結構形式具有更好的受力性能和更美觀的外觀。

通過介紹這些創新成果，可以激發學生的創新意識和創新精神，鼓勵他們敢于嘗試新思路、新方法。

綜上所述，工程力學中蘊含著豐富的思政元素。通過深入挖掘這些元素并將其融入教學之中，可以有效地提升學生的綜合素質和正確價值觀的培養。

2 工程力學課程中結合工程案例進行思政教育

工程力學課程中，可以通過結合具體的工程案例來進行思政教育。不僅能夠幫助學生加深學生對力學知識的理解，還能培養他們的職業素養、社會責任感和工程倫理，激發他們的愛國熱情和自豪感。下是一些具體的例子，展示了如何將工程案例與思政教育相結合。

2.1 例1：橋梁加固與團隊協作

工程案例：選取橋梁加固作為工程力學課程中的一個實踐案例，通過運用正應力強度條件公式進行設計和計算。

思政教育：在橋梁加固的設計和實施過程中，強調團隊協作的重要性。教師可以引導學生認識到，橋梁加固是一個復雜的工程任務，需要工程師、施工人員、監理人員等多方面的協作。通過分工合作、溝通協調，團隊成員可以共同完成任務，確保橋梁的安全和穩定。這有助于培養學生的集體意識、溝通能力和團隊協作精神。

2.2 例2：嫦娥五號登月與愛國情懷

工程案例：嫦娥五號是中國首個實施無人月面取樣返回的月球探測器，其成功發射和著陸涉及了多個力學知識點，如約束、力系平衡、重心、拉壓變形等。

思政教育：通過嫦娥五號登月的工程案例，激發學生的愛國情懷和民族自豪感。教師可以講述中國航天人的奮斗歷程和無私奉獻精神，以及嫦娥五號在登月過程中所面臨的挑戰和解決方案。這有助于學生認識到科學技術對于國家發展的重要性，培養他們的愛國精神和科技強國意識。

2.3 例3：汽車碰撞安全與責任擔當

工程案例：汽車碰撞安全是工程力學中的一個重要應用領域，涉及車身結構的設計、材料的選擇以及碰撞試驗等方面。

思政教育：在汽車碰撞安全的案例中，強調責任擔當的重要性。教師可以引導學生認識到，汽車碰撞安全直接關系到乘客的生命安全，因此工程師在設計汽車時需要充分考慮各種因素，確保汽車的安全性。同時，也需要強調駕駛員在行車過程中的責任擔當，遵守交通規則、保持車距、避免疲勞駕駛等。這有助于培養學生的社會責任感和安全意識。

2.4 例4：車輛結構設計中的工匠精神

工程案例：在汽車車身結構設計中，工程師需要運用工程力學原理進行結構分析和設計，確保穩定性和安全性。

思政教育：通過汽車車身結構設計的案例，培養學生的工匠精神。教師可以講述優秀車輛設計師在設計過程中追求卓越、精益求精的故事，以及他們在面對復雜問題時所展現出的創新思維和解決問題的能力。這有助于學生認識到工匠精神對于個人成長和職業發展的重要性，培養他們的敬業精神、創新精神和質量意識。

這些例子展示了如何將工程力學課程中的工程案例與思政教育相結合，通過具體的工程實踐來培養學生的思政素養和道德品質。這種教學方式不僅有助于增強學生的專業知識和實踐能力，還能夠促進他們的全面發展。

3 注重實踐環節中的思政教育

在工程力學課程中，實踐環節是不可或缺的一部分。通過實踐操作，學生可以更好地理解和掌握力學原理，并培養解決實際問題的能力。同時，在實踐環節中也可以融入思政教育元素。例如，在橋梁加固項目中，教師可以引導學生思考如何通過加固設計來提高橋梁的承載能力，并強調安全意識和社會責任感。這樣的實踐環節不僅可以提高學生的專業素養，還可以培養他們的職業道德和社會責任感。

在工程力學課程中，實踐環節是理論知識的應用和延伸，同時也是融入思政教育的重要載體。以下是一個關于橋梁加固項目的實踐環節思政教育案例與分析：

案例背景：某高校在工程力學課程中設置了一個橋梁加固項目的實踐環節。該項目旨在通過實踐操作，使學生更好地理解和掌握橋梁加固的力學原理，同時培養他們的專業素養和職業道德。

實踐內容：在實踐環節中，學生被分為若干小組，每個小組負責一個具體的橋梁加固設計任務。任務包括：對橋梁現狀進行評估，確定加固方案，進行力學計算，設計加固結構，并制作加固模型。

思政教育切入點：對于安全意識培養，在實踐開始前，教師強調安全操作的重要性，要求學生嚴格遵守實驗室安全規定，確保人身安全和設備安全。通過案例分析，讓學生認識到橋梁加固中安全意識的缺失可能導致的嚴重后果，培養他們的安全責任感。

社會責任感教育：引導學生思考橋梁加固的社會意義，強調工程師在保障公共安全方面的責任。通過討論橋梁加固對社會經濟的影響，讓學生認識到自己的工作不僅關乎個人發展，更關乎社會福祉。

團隊合作與溝通：在實踐過程中，鼓勵學生進行小組討論和協作，培養他們的團隊合作精神和溝通能力。通過團隊合作完成任務，讓學生認識到個人努力與團隊協作的重要性，以及如何在團隊中發揮自己的優勢。

創新精神與批判性思維：鼓勵學生提出創新的加固方案，培養他們的創新意識和解決問題的能力。通過對比不同方案的優缺點，引導學生學會批判性思維，選擇最優方案。

因此，通過實踐環節，學生不僅掌握了橋梁加固的力學原理，還學會了如何運用所學知識解決實際問題。學生在實踐中培養了安全意識、社會責任感、團隊合作精神和創新精神，這些素養對他們的未來發展具有重要意義。在未來的實踐環節中，可以進一步豐富思政教育內容，如引入工程倫理、可持續發展等話題。同時，可以加強對學生實踐成果的評估和反饋，以便更好地了解他們的學習情況和思政素養的提升情況。

4 采用多樣化的教學方法和手段

在工程力學課程思政教學中，可以采用多樣化的教學方法和手段來提高學生的興趣和參與度，從而更有效地傳遞力學原理與思政教育內容。例如，采用討論法、案例教學法、多媒體教學法等，通過引導學生積極參與課堂討論和案例分析，激發他們的思維活力和創造力。同時，也可以利用動畫展示、自制模型等信息化資源來輔助教學，使課程內容更加生動直觀。以下是幾種常用教學方法和手段。

4.1 討論法

討論法能夠激發學生的思維活力，促進他們主動思考。在工程力學課程中，教師可以設計一些與課程內容相關的討論話題，如“如何平衡工程安全與經濟效益？”“工程師在環境保護中的角色和責任是什么？”等。通過分組討論或全班討論的形式，讓學生充分發表意見，培養他們的批判性思維和口頭表達能力。

4.2 案例教學法

案例教學法通過具體案例的分析，使學生能夠將理論知識與實際應用相結合。在工程力學課程中，可以選擇一些具有思政教育意義的工程案例，如橋梁倒塌事故、建筑抗震設計等。通過分析案例中的力學原理、工程倫理和社會責任等元素，引導學生深入思考，培養他們的專業素養和職業道德。

4.3 多媒體教學法

多媒體教學法利用圖像、動畫、視頻等多媒體資源，使課程內容更加生動直觀。在工程力學課程中，可以利用多媒體展示復雜的力學原理、實驗過程和工程案例。例如，通過動畫展示橋梁受力過程，使學生更加直觀地理解力學原理；通過視頻展示工程實踐中的安全措施和團隊協作，培養學生的安全意識和團隊精神。

4.4 信息化資源輔助教學

信息化資源如在線課程、虛擬實驗室、自制模型等，可以為學生提供更加靈活多樣的學習方式。在工程力學課程中，可以利用在線課程提供預習和復習材料，幫助學生鞏固知識；利用虛擬實驗室進行模擬實驗，提高學生的實踐能力；通過自制模型展示力學原理，使學生更加直觀地理解課程內容。

4.5 實踐教學法

實踐教學法強調理論與實踐相結合，通過實際操作來加深學生對理論知識的理解。在工程力學課程中，可以設置實驗課、課程設計等實踐環節，讓學生親自動手進行力學實驗和工程設計。通過實踐操作，學生可以更加深入地理解力學原理，同時培養實踐能力和創新思維。

4.6 互動式學習法

互動式學習法通過師生之間的互動來激發學生的學習興趣和參與度。在工程力學課程中，可以采用問答、小組討論、角色扮演等互動形式，讓學生積極參與課堂。通過互動式學習，教師可以及時了解學生的學習情況，并根據反饋調整教學策略。

5 結語

綜上所述，工程力學課程思政的應用是多方面的、全方位的。通過深入挖掘思政元素、結合工程案例、注重實踐環節、采用多樣化的教學方法和手段等措施，以有效地實現工程力學課程的思政育人目標。另外，在工程力學課程思政教學中，還應該注重培養學生的職業精神和人文素養。例如，可以引導學生樹立精益求精、追求卓越的工作態度，培養他們不畏困難、勇于探索的科研精神。同時，也可以通過講解力學史上的重要事件和人物故事，來激發學生的學習興趣和人文情懷。

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