“荷载与结构设计方法”课程思政教学探讨

孙岳阳，蔡新江，陈 鑫，姚刚峰

（苏州科技大学 土木工程学院，江苏 苏州 215011）

高等学校人才培养是育人和育才相统一的过程。要全面提高高等教育教学质量，建设适应新时代国家发展需求的高质量人才培养体系，需扎实推进课程思政建设，教育引导学生塑造正确的世界观、人生观、价值观、人才观［1-2］。因此，结合教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》，顺应高校思想政治教学的要求，本文以土木工程专业课程“荷载与结构设计方法”为例，对课程思政教学进行了探讨，深入挖掘了课程教学中蕴含的思想政治教育资源，旨在让学生通过学习后既能丰富学识，又能塑造品格，努力成为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人［3］。

一、课程简介

（一）课程基本概况

2011年，高等学校土木工程学科专业指导委员会编制了《高等学校土木工程本科指导性专业规范》，在“结构基本原理与方法知识领域的核心知识单元、知识点及推荐学时”中强调工程结构荷载和可靠度设计方法的讲授，认为该部分内容应作为土木工程专业本科学生必备的基础知识，是后续学习各种结构设计课程的重要基本理论方法。“荷载与结构设计方法”课程分为两大部分，第一部分介绍了工程结构荷载与作用，其中荷载计算是结构设计的关键，涉及的荷载种类以及相关学科较多；第二部分介绍的工程结构可靠度设计原理与方法，是后续专业课程的理论基础。该课程虽然是土木工程专业学生最早学习的一门基础性课程，但要求实践性、理论性及创新性紧密结合，才能达到新工科背景下的人才培养要求。此外，该课程适合将思政元素融入学习中，培养学生的职业道德，引导其学习大国工匠精神，提升其社会责任感。

（二）课程目标和毕业要求

“荷载与结构设计方法”教学目标主要针对专业能力培养，其教学目标主要包括以下两点。

1.掌握工程结构可能承受的各种荷载以及工程结构的概率可靠度设计原理和背景知识；能够将相关知识和模型用于土木工程结构设计施工中的复杂问题。

2.能够应用掌握的各种主要工程荷载的分析模型、计算方法以及工程结构可靠度设计原理和方法，针对工程结构设计、施工中的复杂问题，进行推演和分析。

对应的毕业要求为：掌握土木工程专业所需的工程基础知识，能够将相关知识和模型用于推演和分析土木工程专业的复杂工程问题中。

二、课程思政映射点建设

“荷载与结构设计方法”课程思政设计应与上述专业培养目标和教学目标有机融合，挖掘课程中的思政元素，在润物无声中达到思想政治育人效果。本课程中每一章节的思政映射点建设如下［4］。

（一）第一章《绪论》

教学内容：结构上的作用及其分类、荷载类型。教学重点：结构上作用（荷载）的分类。教学目标：了解课程性质、内容及其与其他课程的关系；了解课程要求和考核方式；掌握结构上的作用及其分类；掌握作用与荷载的关系；掌握作用（荷载）的类型。思政映射点：引入工程实例，向学生讲解荷载和作用的区别，如发生地震时，地壳对其上方的结构物产生的是作用，而不是荷载，初步建立学生的工程设计思维和创新意识。思想政治育人目标：培养学生的职业道德和责任意识，激发学生投身工程建造领域的家国情怀和使命担当，弘扬我国铸就超级工程的大国工匠精神。

（二）第二章《重力作用》

教学内容：结构自重、土的自重、雪荷载、车辆重力、楼（屋）面活荷载。教学重点：雪荷载、车辆重力、楼（屋）面活荷载计算。教学难点：雪荷载的分布规律、车辆荷载与车道荷载。教学目标：掌握结构自重、土的自重、雪荷载、车辆重力、楼（屋）面活荷载等作用的产生、特点及计算方法；掌握上述荷载的概率定义、概率模型和分布规律以及实际与理论的差异。思政映射点：（1）以具体的结构为例，介绍结构自重的计算方法与楼（屋）面活荷载计算案例。重点介绍土的自重应力计算，分为不含水土层及含水土层的自重应力的计算。结合相关工程事故，讲述问题的产生机理，并警示学生筑牢安全意识和职业道德底线。（2）以2008年我国南方特大雪灾为背景，介绍雪荷载的概念、分布规律及影响因素，以近几年发生的路桥垮塌事故为背景介绍车辆荷载和车道荷载的概念及规范查询，结合雪灾及坍塌事故造成的重大经济损失和人员伤亡，初步建立学生的基本工程伦理，使学生意识到荷载计算是建筑结构安全的关键要素。思想政治育人目标：培养学生的职业道德和责任意识，激发学生投身工程建造领域的家国情怀和使命担当，弘扬我国铸就超级工程的大国工匠精神。

（三）第三章《侧压力》

教学内容：土的侧压力、水压力及流水压力、波浪荷载、冻胀力、冰压力。教学重点：静止土压力、主动土压力和被动土压力的基本原理及计算方法。教学难点：土压力基本原理和计算方法。教学目标：掌握土的侧压力、水压力的基本概念、特点、分类及计算方法；了解波浪荷载、冻胀力、冰压力的基本概念、特点、分类及计算取值方法；掌握上述荷载的概率定义、概率模型和分布规律以及实际与理论的差异。思政映射点：我国关于“土”和“水”的成语和谚语博大精深，如“山不让尘，川不辞盈”“积土为山，积水为海”“千里之堤，溃于蚁穴”“九层之台，起于累土”“无风不起浪，无鱼水不深”等。关于“波浪”的成语有“波涛汹涌”“波浪滔天”“排山倒海”“波峰浪谷”等。引用成语和谚语中描绘的“土”“水”和“浪”的现象，有助于帮助学生更好地理解和掌握知识点，激发学生的学习兴趣，领悟丰富的人生哲理。思想政治育人目标：提高学生的人文素养，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，培养学生的民族自豪感，激发学生的爱国主义情怀。

（四）第四章《风荷载》

教学内容：风的相关知识、风压、结构抗风计算等重要概念，顺风向结构效应、横风向结构风效应。教学重点：基本风压确定方法、顺风向结构风效应、横风向结构风效应的计算。教学难点：基本风压与速度的关系、顺风向脉动风效应、横风向振动。教学目标：了解风的形成、两类性质的大风、我国风气候总况、风级的相关知识；掌握风压的概念、风压与风速的关系、基本风压的概念、非标准条件下的风速或风压计算、结构的风力与风效应、顺风向平均风与风效应、横风向风振、顺风向平均风效应、顺风向脉动风效应、顺风向总风效应、结构横风向风力、结构横风向风效应、结构总风效应、结构横风向弛振等基本概念、特点、分类及计算取值方法；掌握风荷载的概率定义、概率模型和分布规律以及实际与理论的差异。思政映射点：（1）以2018年的超强台风“山竹”为例，介绍风的有关知识，引出结构抗风设计的重要性，同时要指出“台风虽然是一种灾害天气，但可以平衡地球的温度，带来降水，增加捕鱼量”，指导学生用辩证的观点看待问题。（2）以港珠澳大桥、上海金茂大厦等典型工程的防风对策启发学生学习风荷载的计算以及分析问题的思路，同时进一步加强土木工程师社会责任意识教育。思想政治育人目标：发展学生的辩证思维能力，培养学生的职业道德和责任意识，促进学生的全面发展。

（五）第五章《其他作用》

教学内容：温度作用、变形作用、爆炸作用、浮力作用、制动力、离心力、预加力。教学重点：温度作用和变形作用的计算。教学目标：掌握温度作用、变形作用的基本概念、特点、分类及计算取值方法；了解爆炸作用、浮力作用、制动力、离心力、预加力的基本概念、特点及计算取值方法；掌握上述荷载的概率定义、概率模型和分布规律以及实际与理论的差异。思政映射点：（1）用“温度作用对混凝土坝的影响、建筑结构中变形缝的设置、建筑结构爆炸事故案例”来介绍温度作用、变形作用和爆炸作用的概念，以事故造成的后果启迪学生的安全意识和社会责任意识。（2）以古人采用环箍对木片施加预压应力制成不漏水的木桶为例，引入预应力技术，当梁的跨度逐渐加大时，裂缝和挠度控制就越困难，这时则需要采用预应力技术来解决，量变引起质变，启发学生理解唯物辩证法中量变和质变的辩证统一，同时，借助预应力结构发挥了混凝土抗压和钢材抗拉的优越性能，引导学生取长补短，全面发展。思想政治育人目标：增强学生的责任担当意识，提高学生的学习能力，以实现自身的全面发展。

（六）第六章《荷载的统计分析》

教学内容：荷载的概率模型、荷载的各种代表值、荷载效应及荷载效应组合。教学重点：荷载的概率模型、荷载的各种代表值、荷载效应组合；教学难点：荷载的概率模型。教学目标：掌握上述荷载的概率定义、概率模型和分布规律以及实际与理论的差异；掌握荷载的各种代表值定义；掌握荷载效应及荷载效应组合知识。思政映射点：将概率论中一些重要的概念（如随机变量、正态分布、统计参数、特征值等）灵活穿插于本章的学习中，以图、表、举例等形式生动地唤起学生对相关数学知识的回忆，使学生在理解的基础上掌握荷载的概率模型、各种代表值和效应组合，增强学生对课程学习的主动性和兴趣度，激发学生的探索意识。思想政治育人目标：提高学生的学习主动性，激发学生的创新性。

（七）第七章《结构构件抗力的统计分析》

教学内容：影响结构抗力的不定性、结构构件材料性能的不定性、结构构件几何参数的不定性、结构构件计算模式的不定性、结构构件抗力的统计特征。教学重点：影响结构抗力不定性的因素、结构抗力的统计分析。教学难点：结构抗力的统计分析。教学目标：掌握影响结构抗力的不定性、结构构件材料性能的不定性、结构构件几何参数的不定性、结构构件计算模式的不定性；掌握结构构件抗力的统计参数、结构构件抗力的分布类型。思政映射点：结构构件的抗力与荷载效应相对应，同样是一个随机变量。在讲述影响结构构件抗力的因素时，引导学生理论联系实际，提高创新意识。思想政治育人目标：引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观，实现自身的全面发展。

（八）第八章《结构可靠度分析》

教学内容：结构可靠度基本概念、结构可靠度分析的实用方法、相关随机向量的结构可靠度计算、结构体系的可靠度。教学重点：结构可靠度的概念及实用分析方法、结构体系的可靠度。教学难点：结构可靠度的实用分析方法及结构体系可靠度。教学目标：掌握结构可靠度的基本概念、结构可靠度分析的实用方法、结构体系的可靠度；能够利用可靠度的概念分析构件、结构体系的可靠度。思政映射点：（1）通过典型的结构或构件破坏实例介绍承载能力极限状态和正常使用极限状态的破坏类型，以及结构破坏后可能造成的重大经济损失和人员伤亡，建立学生的基本工程伦理，帮助学生意识到工程底线的重要性。（2）引导学生将概率论中学到的知识用到本章的学习中，联系初中物理中的串并联电路来理解结构的串联体系、并联体系和串并联体系，引导学生领悟整体与部分的辩证关系原理，使学生进一步意识到土木工程师的重大社会责任。

（九）第九章《结构概率可靠度设计法》

教学内容：结构设计的目标、结构概率可靠度的直接设计法、结构概率可靠度设计的实用表达式（单一系数设计表达式、分项系数设计表达式、规范设计表达式）。教学重点：结构设计目标、结构概率可靠度设计的规范设计表达式。教学难点：结构概率可靠度设计的实用表达式。教学目标：明确掌握结构设计的目标；了解结构概率可靠度的直接设计法；掌握结构概率可靠度设计的实用表达式（单一系数设计表达式、分项系数设计表达式、规范设计表达式）；能够利用概率可靠度设计法进行结构整体方案和施工方案设计，并体现创新意识。思政映射点：通过介绍土木工程结构设计方法的发展历程，提高学生的社会责任感，推荐学生阅读《建筑结构荷载规范》《建筑结构可靠性设计统一标准》等规范，激励学生自觉遵守各种标准规范要求，增强学生的遵纪守法和安全意识。

三、课程思政教学设计

“荷载与结构设计方法”课程共计9个章节，24个学时。为了把课程思政在潜移默化中通过润物无声的方式融入课堂教学中，以职业精神、创新精神和职业道德为主线，综合运用混合式、情景模拟教学和案例教学等多种教学方法，巧妙地将情感和价值观教育融入多样化的课程教学中。在教授自然界中的各类荷载与作用时，引导学生形成良好的科学联系观和自然观，通过了解自然规律，敬畏自然，按客观规律改造世界，培养职业情怀；在讲授各类荷载的计算方法时，培养学生科学的计算思维、求真务实的科学态度和精益求精的工匠精神；在讲授工程结构可靠度设计原理与方法时，结合相关的规范和标准进行讲解，使学生尊重科学，会查规范，具有规范意识、标准意识，以及严格按照规范和标准进行设计的法律意识，塑造学生的职业精神和职业道德。

结语

“荷载与结构设计方法”是土木工程专业学生最早学习的一门基础性专业课程，根据课程性质、特点和内容，结合课程目标和毕业要求，分9章内容挖掘思政映射点，进行课程思政教学设计，使学生建立必要的基本概念和理论准备，为后期的专业课学习打下基础，同时提高学生的职业素养，增强学生的社会责任感，培养学生的创新意识、沟通能力和家国情怀。