中国智慧：思政课程与课程思政融合的教学研究成果

1.课程内容简介

绪论是一门课程的引言，具有承前启后的作用。它承接“学生已有的知识体系”，开启“本门课程的理论脉络”，即简明扼要、深入浅出地引导并回答了三大问题：工程力学是什么，为什么学？学什么？怎么学？故主要通过联系工程实际及具体举例分析向学生介绍以下内容。

第一，工程力学涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术领域，是一门理论性较强、与工程技术联系极为密切的技术基础学科。工程力学的定理、定律和结论广泛应用于各行各业的工程技术中，是解决工程实际问题的重要基础。

第二，力学是研究物体机械运动的科学。工程力学主要涵盖了原有“理论力学”和“材料力学”中的大部分内容，包含静力学、变形体相关知识和强度理论、运动学和动力学基础知识，其主要任务为：保证工程结构足够的强度、刚度、稳定性，合理选择材料和构件尺寸，实现安全、实用、经济；通过对工程结构受力与变形的研究，为结构设计提供经济又安全的设计理论和计算方法。

第三，各部分内容联系紧密，学习时要循序渐进，不仅要注重总结、训练，而且要讲究方法，注重逻辑推理和科学思维培养。

2.课程设计思路

第一，课程的引入。首先联系工程实际，列举多个工程领域的案例，阐述工程力学在生活中无所不在，即以问题为导向激发学生的学习兴趣。这里所列举的工程实例既是工程进步史，也是力学发展史，从中可延伸出中国文化、中国人的奋斗精神，并可通过著名工程学家茅以升的成长小故事激发学生的斗志，培养学生的家国情怀。

接着以两个简单问题提问，让学生认识到已有力学知识储备还远远不够，启发学生虚心听讲、认真学习，同时要敢于并善于针对身边的力学问题多问几个“为什么”，培养科学思维。

第二，课程的深入。在简单讲解完工程力学主要学习内容和任务后，则向学生论证概念、定理、例题、习题如何有效进行知识串接，最终实现知识内化，即掌握这门课程的学习方法（如图2-3所示）。以此让学生领略力学思维之美、科学思维方式之妙。

图2-3　学习方法

第三，课程的升华。在介绍完绪论部分三大内容后，再次通过详述史上著名的“塔科马大桥”这一失败案例，说明力学知识的重要性、严谨治学的必要性，培养学生的工匠精神和责任担当。并通过交大著名教授罗忠忱先生的相关生平事迹，让学生了解交大双严传统的来源，激发学生爱校爱国的热情。

3.具体实施方案

第一，课程内容导入。以土木工程、机械工程、船舶工程、水利工程、航空航天等实例（如图2-4所示）说明力学问题无处不在，强调力学知识的重要性，启发学生思考“为什么学习工程力学”。

图2-4　工程实例(www.xing528.com)

第二，课程内容讲解。

授课环节1：结合学校的轨道交通研究，具体以高铁发展为例，简述高速列车运行中需研究的动力学问题（如图2-5）。此处可延伸出高铁发展对我国人民生活及我国经济的推动作用：从“四纵四横”到“八纵八横”，极大地满足了日益增长的客运需求，使天南海北不再遥远，精彩世界就在眼前；进入“高铁时代”的城市，一个个紧贴市场需求的发展项目接连落地，润泽经济与民生的方方面面，如新疆开通棉花集装箱“特需专列”不到一年时间，高铁快运在全国多地开花，成为从“传统流通”向“智能流通”转型的代表，高铁延伸到哪里，就会给哪里带来人流提升、资源整合、信息互通的增速，就会开拓经济共同发展的新格局。以事实证明，技术进步与国家发展始终节奏同频，让学生领略中国高铁文化，为技术的进步、中国人的奋斗、国家的发展而骄傲和自豪，充分培养学生的家国情怀。

图2-5　高铁中的力学问题框图

其次，介绍世界及中国桥梁建筑的发展史，使学生在获得知识的同时，欣赏结构之美和力学之美。隋代石匠李春建造的赵州桥，历经千年不倒，其利用扶拱敞肩的结构调整荷载分布，使恒载压力线和大拱的轴线极为接近，从而使主拱材料产生极小的拉应力，充分利用了石材抗压不抗拉的特性。建于宋代以前的安澜索桥，以木排为桥面，石墩为柱，以慈竹拧成的缆绳横架岷江江面，充分利用了竹材的拉伸强度，是世界索桥建筑的典范。这些凝结在古代匠人设计中的智慧和巧妙，让人感到震撼。在讲到中国铁路桥梁史上的重要里程碑——钱塘江大桥时，讲述被誉为“最美奋斗者”的茅以升先生的励志成长史，让学生感悟中国第一座现代化大型桥梁——钱塘江大桥的来之不易，充分激发他们的斗志和民族自豪感。

图2-6　钱塘江大桥

授课环节2：以“梯子的摆放”为例，循序渐进引导学生思考：为什么能摆放？能否定量分析梯子静平衡时与地面的夹角？人爬到最高时梯子都能保持平衡，摆放角度多大？角度一定时，人能爬多高？让学生在认识到已有力学知识储备不足之余，更深切体会到一个小小的实际问题可以从不同角度思考，发出很多问题，以此激发学生对知识的补给与完善，从而对问题进行系统分析求解。科学思维的培养正是由这样的点滴做起。

图2-7　梯子的摆放

在讲解学习方法时，首先阐述要从复杂的工程实践中抓住事物的本质，提炼成力学模型；再采用合理的数学工具，掌握规律，提出解决工程技术问题的方案。

再以简单实例向学生论证概念、定理、例题、习题如何有效进行知识串接（如图2-3所示），从而让学生再次感悟科学思维方式培养的重要性。

授课环节3：学生只了解学习这门课程的必要性和重要性还不够，基础力学课程不仅要传道，还要授业，故必须通过力学思维之严密、计算之严格、分析之严谨，引领工匠精神的培养。因此，在绪论课的最后，引入声名狼藉的“塔科马大桥”的故事。此桥是由金门大桥设计师和顾问工程师设计，采用较窄的钢板梁替代原方案，尽管观赏性更强，且初步根据弹性理论认为如此设计可以使主缆刚度相应增大，从而更好地将能量传递到桥塔和锚定，同时降低成本，但由于缺乏严格的数学分析和空气动力学分析，该桥建成后便摆动较大，由此被称为“舞动的格蒂”。最终在一次弱风载荷下便钢缆断裂，最后桥面承受不住重量而彻底倒塌。而后通过罗忠忱教授在我校的力学教学经历“要求计算结果准确到三位有效数字，否则该题即判给零分”，说明我校双严传统的由来。罗忠忱先生说：“错误的性质不能一概而论，小数点错了在工程中则会造成事故。”他以严于律己也严格要求学生闻名于校内外，对唐山交大一代学风的形成贡献极大，影响深远。

以上两个故事在绪论课最后是点睛之笔，引导学生感悟：这门课不仅要认真学，学有所成、学以致用，而且要在课程中严格要求，塑造工程师的使命感和责任感，激励自己励志、求真、力行。

4.教学效果和反思

绪论中的教学内容在之前的教学中也是同样执行的，只是课程思政的教学设计对思政元素进行了凝练，将思政知识点由整体到局部进行了规划，在授课环节中循序渐进地展开。从教学的效果看，学生上课更有兴趣了，由于穿插了很多工程案例和人物故事，学生不再觉得绪论课说教意味重；老师对思政元素一两句话的概括提炼引发学生更多的感悟，将育人的种子自然植入。