“后疫情时代”下材料力学课程思政教学实践探讨

王淼　张博　王迪

摘  要：“后疫情时代”下，结合疫情防控的时事热点，不断推进课程思政教学实践是当前高校落实立德树人根本使命的有效途径。文章以材料力学课程的课程思政教学实践为基础，深入挖掘材料力学课程中的关键思政元素，使之与以新冠肺炎疫情为主题的思政教育相结合。同时，以“梁的弯曲正应力”教学内容为范本，设计材料力学课程思政教学实施案例，为其他专业基础课和工程类学科的课程在“后疫情时代”下的课程思政教学实践提供思路。

关键词：材料力学;课程思政;后疫情时代;教学案例

中图分类号：G641      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）10-0017-04

Abstract： In "post-epidemic era"， combining with the current event hot spot of epidemic situation controlling，the continuous progress of ideological and political education is an effective way to implement the fundamental task of high moral values establishment and people cultivation for current universities. In the present study， the key ideological and political elements are dug deeply to combine with the theme of COVID-19 based on the practice of ideological and political education in Mechanics of Materials. Taking the section of "normal stresses in beams" as the example， the practice of ideological and political education is designed for course of Mechanics of Materials. The present study may provide some inspirations for the practice of ideological and political education in other professional basic or engineering courses in "post-epidemic era".

Keywords： Mechanics of Materials; curriculum politics; post-epidemic era; teaching case

当前，新冠肺炎疫情已成为当前全球性最大的公共卫生安全危机，全世界累计超过一亿人感染新冠病毒。目前，我国新冠肺炎疫情已基本得到控制，但“外防输入，内防反弹”仍然是疫情防控的首要任务，抗击新冠肺炎进入了常态化的“后疫情时代”[1]。

通过这次疫情，我们深刻地认识到，只有将全国各族人民的思想统一到国家意志，形成合力，才能凝聚成在抗击疫情过程中所体现出的强大执行力。党的十八大报告中明确指出，高等学校的根本使命在于立德树人。在“后疫情时代”，广大青年学生感受到了前所未有的国家凝聚力，这是高等学校培养具有正确价值观、扎实专业基础、创新精神以及浓厚爱国情怀的社会主义事业接班人的重要契机。习近平总书记在全国高校思政工作会议中多次强调，要使各类课程与思想政治理论课同向同行;要坚持把立德树人作为中心环节[2]。因此，在“后疫情时代”，结合抗击新冠肺炎疫情的时事热点，深入挖掘专业课中的思政元素，并将这些思政元素潜移默化地引入专业课课堂，不断推进“课程思政”教学实践，是当前高校落实立德树人根本任务的有效途径[3]。

材料力学是众多理工类学科的核心专业基础课之一，其基础理论和基本原理已被广泛地运用于各类工程实践中。与其他课程相比，材料力学课程在培育新时代青年学生的科学人文素养、职业道德与社会责任方面，具有得天独厚的优势[4]。本文结合当前新冠肺炎疫情防控形势以及青年学生的心理特征和认知特点，挖掘材料力学课程中的重要思政元素，依托互联网+的优势，设计线上线下相呼应的材料力学课程思政案例，探讨在“后疫情时代”下，材料力学课程思政教学实践。本文将为“后疫情时代”下的高校思政教育工作提供指导，所设计的思政课程案例亦为其他专业基础课和工程类学科的课程思政教学实践提供思路。

一、“后疫情时代”下，材料力学课程中的关键思政元素

当前，高校中的“00后”青年大学生正处于价值观念和思想观念形成的关键时期，且容易受到外部宏观环境的影响。一方面，随着国内新冠肺炎疫情防控取得初步成效，疫情防控工作已由初期的突击性防控转變为常规性防控，且这样常规性防控将会持续相当长的一段时间，而疫情防控的长期性要求高校必须对广大青年学生进行长期的以“抗疫”为主题的思政教育。另一方面，随着全球疫情形势不断加剧，以美国为首的西方国家多次抹黑并甩锅中国，在政治、经济、文化和科技等多个方面污蔑诋毁中国。在这样的宏观环境下，必定会对广大青年学生的认知和情绪产生强大的冲击。因此，本文结合当前“后疫情时代”的宏观形势和当代青年大学生的认知特点，深入挖掘下述重要思政元素。

（一）辩证唯物主义哲学观：帮助学生树立正确的价值观

辩证唯物主义思想是建设中国特色社会主义必须遵循的价值观与方法论。把辩证唯物主义的哲学观点引入材料力学的教学过程中，能够帮助学生在快速高效地掌握知识的同时，提升学生的理论思维能力，树立正确的人生观和价值观。

将辩证唯物主义思想的基本观点引入材料力学课程中从来都不是牵强附会的。事实上，材料力学课程中处处包含着辩证唯物主义思想[5]。首先，材料力学课程中所揭示的一维构件在拉弯扭等基本变形形式下的力学行为规律，是无数先辈们不断认识世界和改造世界的过程，是人们在生产实践中观察、总结，通过反复的演绎归纳建立理论模型，并指导生产实践而形成的智慧结晶，这与辩证唯物主义中揭示的“实践-理论-实践”的认识规律相一致。例如在讲梁弯曲形变时，通常会引入的悬臂梁模型，分析悬臂梁的强度问题。这一问题最早由伽利略于1638年在其著作《关于两门新科学的对话》中进行了详细阐述，然而伽利略在讨论悬臂梁强度时，提出了两个错误假设，即他认为悬臂梁根部的拉应力是均匀分布的，且将梁中性层取在梁的下端。在伽利略之后，胡克、伯努利等人继续完善梁的理论研究，最终形成了能够指导工程实践的梁强度理论。同样，人类对新型冠状病毒的认知过程也是循序渐进的。目前，科学界对新型冠状病毒已有一定的认知，但在病毒起源、如何实现动物到人的跨物种传播、临床治疗以及变异病毒和疫苗研制等诸多方面还存在着更多的未知，而对这些“未知”的探讨仍然遵循辩证唯物主义认识论的一般规律。此外，从科学的角度而非所谓的政治目的认识病毒， 能够帮助全人类尽早战胜病毒，并避免类似流行病再次危害全人类。

其次，材料力学中的基本原理和力学规律之所以能够用于解决实际工程实践中遇到的各种复杂问题，是因为在材料力学中，我们通常注重抓主要矛盾去分析解决问题。例如，在静力学部分，由于物体的微小变形对其平衡状态影响很小，因此为了简化分析，忽略物体的变形，将其抽象为刚体。而在研究构件的承载力时，变形成为主要因素，因此必须把构件视作可变形固体，同时为了简化计算，通常会忽略一些局部的、次要的因素，而抓住主要矛盾引入四大基本假设，将其抽象为理想化模型，这样使得建立的理论模型充分简化，同时具有足够的精度来指导实践。再如，由于剪应力对细长梁的强度影响十分有限可忽略不计，因此我们在探究平面弯曲梁的正应力时，先以纯弯曲梁为例推导正应力计算公式，再推广到横力弯曲的一般条件下。同样，我们之所以能够在短时间内控制住疫情，正是因为我们把握了疫情防控的主要矛盾，即要把人民群众生命安全和身体健康放在首要位置，而对经济社会发展按下了暂停键。此外，在材料力学课程中还包含了“量变引起质变”以及“对立统一规律”等辩证唯物主义哲学观，而这些观点在疫情防控中也有所体现，在此就不再一一赘述。

（二）工程实践与应用：培养学生的社会责任感与专业认同

材料力学作为工程类学科的专业基础课，除专业知识讲授外，其另一个重要作用在于通过挖掘课程中的工程元素，培养学生的社会责任感和专业认同感，促使学生日后成长为知理论、懂技术、负责任、有担当的工程师。一方面，授课教师可选择把材料力学原理用于国家重大工程实践的现实案例，让学生清楚地认识我们在学校中学到的专业基础知识并不是虚无缥缈毫无意义的，这些理论知识可以直接被运用于日后的工程实践中。例如，在讲材料力学课程中的绪论章节时，可引入港珠澳大桥的力学应用案例，科学家和工程师们在进行港珠澳大桥的设计论证时，不仅要考虑地形、水运以及海洋动植物保护等诸多因素，更要考虑大桥的安全性、可靠性和经济性。最终选择以建造人工岛和分段建造海底隧道的方式实现港珠澳大桥的建设，然而如何实现多节管节的海底沉降、连接及安装，保持大桥的安全性与稳定性，这需要进行复杂的有限元分析模拟，而有限元法所用到的基本原理来源于材料力学。再比如，在新冠肺炎疫情爆发初期，我们仅用短短十天的时间建成方舱医院，为大量新冠肺炎患者提供了医疗救治场所，并且具备负压病房模块化组件的大规模出口能力，这体现了中国速度与中国质量，是我们每个中国人的骄傲。为了保证方舱具有足够的承载力，在设计阶段需要对方舱骨架各关键部位进行大量的力学分析并校核其强度。

另一方面，在材料力学的教学过程中必须重视工程伦理教育，培养学生的责任感[6]。我们可以引入国内外重大工程事故，引起学生的重视和思考。例如，在讲强度条件和刚度条件的时候，我们可以引入近年来国内外发生的由于载荷超标而造成的工程结构坍塌事故，如福建武夷山中承式拱桥垮塌事故、清华附中工地脚手架倒塌事故、以及泉州隔离酒店的坍塌事故等。告知学生要从这些工程事故中吸取教训，在载荷设计方面要提供充足的冗余度，同时要不断提升自己的专业素养和社会责任感，因为小细节上的差错往往会酿成重大的失误，对他人的生命财产安全造成不必要的伤害。

（三）力学先驱的奋斗史：树立榜样力量，培育学生的工匠精神

如上文所述，材料力学中所蕴涵的基本思想和基本理论并不是在短期内轻而易举得出的，而是经过无数数学家、力学家的不断挑战与不断创新才逐步形成的。材料力学起源于伽利略《关于两门新科学的对话》这一专著的出版，后经过惠更斯、库克、欧拉、伯努利叔侄三人等科学家的不断探索，才形成今日能够用于各类工程实践的材料力学基本理论。例如，力学家欧拉和双眼先后失明，但仍孜孜不倦，首次推导得到了弹性受压细长杆在失稳后的挠曲线方程，求得了细长杆的欧拉临界载荷。将这些力学先驱们的奋斗史引入材料力学课堂，有助于发挥榜样力量的作用，培养学生不怕挫折、开拓进取、勇于创新的工匠精神。同样，在抗击新冠肺炎疫情期间，正是由于广大科研工作者在疫情防控、临床实践和疫苗研制等各方面的努力，在实战中取得许多重大科研成果，为疫情防控提供了强有力的科技支持。这些榜样的力量无不教育青年学生要勇于探索，追求真理，涵养匠心。

（四）中国智慧与民族精神：提升学生的文化自信和爱国情怀

首先，材料力学课程是让学生了解我国古代精湛的工艺和智慧结晶的良好平台。公元前四世纪，墨子提出提出“力，刑（形）之所以奋也”，即力是物体加速运动的原因，虽然这里“加速运动”与“运动状态的改变”仍有较大区别，但这已经是一个巨大的进步，领先西方近两千年。早在力學成为一独立专业学科之前，我国古代劳动人民就已经将现代力学理论运用于房屋建造、桥梁设计等重大工程实践中，这体现了我们中华民族的创造力和创新性。例如，在讲弯曲变形和压杆稳定等知识点时，可以引入悬空寺的建造案例，介绍古人如何运用单一木材（梁）在悬崖上建造房屋及其中的力学原理，激发学生的兴趣。再如，建于1400余年前的赵州石拱桥是世界上第一个敞肩拱桥，用现代理论分析，石拱桥外形已很接近拓扑优化设计的结果。又如，宋代《营造法式》中记载用圆木加工的矩形截面梁，合理的高宽比是3∶2，这与材料力学中经典梁理论得到的结果基本一致[7]。基于这些案例，帮助学生建立文化自信，使他们认识到，我们中华民族自古以来都是一个富有创新性的民族，创新是推动我们不断进步的动力与源泉。反观当前的疫情防控，正是由于广大科研工作者在疫情防控中的合力攻关，设计了诸如“健康二维码”等先进的病毒防控技术手段，我们的疫情防控工作才会取得初步成功。

其次，在讲授材料力学时有必要引入近代中国涌现出的力学家的感人事迹及其体现的民族精神，培养学生的爱国情怀。例如，上世纪五十年代，钱学森经受住美国政府的重重施压和巨大的财富诱惑，毅然决然地回到祖国。回国后的钱老学以致用，投身新中国的科技事业，参与我国“两弹一星”的研制，同时在空气动力学和固体力学领域做出许多开创性工作，提出物理力学并将其拓展到原子分子设计的工程实践上。科学是无国籍的，但科学家是有国籍的，钱学森曾经说过：“我的事业在中国，我的成就在中国，我的归宿在中国”。钱老身上所体现出来的爱国情怀值得每个青年大学生学习。

二、案例实施

为了将材料力学中的专业知识与课程思政元素进行有效融合，需要授课教师不断改进教学方法，进行合理的课程设计，将思政元素潜移默化地植入到材料力学课程中。因此，本文选择材料力学中“梁的弯曲正应力”这部分内容为范本，给出課程思政教学设计的教学实践案例。该章节的主要内容是分析梁的正应力在横截面上的力学分布规律，推导弯曲正应力的计算公式，并讨论梁的强度相关问题。该部分内容具有较强的工程应用背景，同时也相对完整地体现了材料力学中分析问题的基本方法和基本思路，在材料力学中具有重要的地位，具体的课程思政教学设计如图1所示。疫情爆发初期学生无法按时返校复课之时，大多数教学任务都需要在线上完成。彼时的线上教学实践为“后疫情时代”下“线上+线下”的课程教学改革提供了技术支撑。因此，本文给出的课程实施案例利用“雨课堂”等线上课程辅助教学工具，实现课前预习、课堂互动和课后总结的全过程，并将课程思政教育与专业基础知识讲授进行有效融合，极大地提升了课程教学的有效性和趣味性。

三、结束语

高等学校的根本使命是立德树人，而课程思政是高校实现立德树人的有效途径。在“后疫情时代”下，疫情防控的长期性要求高校必须进行以“抗疫”为主题的思政教育。材料力学作为众多工程类学科的专业基础课，为“后疫情时代下”课程思政教育提供了良好平台。因此，需要结合当前“后疫情时代”的宏观形势和当代青年大学生的认知特点，巧妙地将课程思政元素融入材料力学课程中的专业知识教学过程。这在帮助学生树立正确的价值观、培养学生的社会责任感与专业认同、培育学生用于探索的工匠精神、提升学生的文化自信、爱国情怀等方面具有重要意义。

参考文献：

[1]郝永佳.“后疫情时代”科研思路与方法课程思政教学的探索与实践[J].广东化工，2020，47（22）：226-227.

[2]习近平在全国高校思想政治工作会议上强调：把思想政治工作贯穿教育教学全过程开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报，2016-12-09

[3]刘汉玉.后疫情时代提升高校思政课育人实效性的策略研究[J].未来与发展，2020，44（11）：31-37.

[4]曹慧.材料力学思政元素的挖掘融合与实践探索[J].科技视界，2020（30）：10-12.

[5]庞显志.运用哲学观点指导材料力学教学[J].高师理科学刊，1996（1）：79-80.

[6]周继磊，张东焕.高校工科类基础类课程思政教育的探索与实

践——以材料力学课程为例[J].教育教学论坛，2020，493（47）：228-229.

[7]高金贺，昌毅，杨凤，等.人文魅力和“共情”心理学在材料力学教学中的结合与实践[J].东华理工大学学报，2015，34（3）：294-297.

基金项目：国家自然科学基金项目“温度梯度下高速旋转叶片的非线性振动特性研究”（11702033）;陕西省自然科学基金项目“考虑温度效应下航空机轮刹车系统非线性摩擦振动研究”（2020JQ-345）;中央高校基本科研业务费专项资金项目“一类具有平方和立方非线性动力系统的内共振行为探究”（300102120106）

作者简介：王淼（1991-），女，汉族，陕西汉中人，博士，副教授，研究方向为高校管理与产学研合作，课程思政教学。

通信作者：张博（1989-），男，汉族，陕西商洛人，博士，讲师，硕士研究生导师，研究方向为非线性振动与控制，材料力学教学。