新时代背景下结构力学课程思政的教学探索
秦本东 蔺新艳 孟海平 王钦亭
[摘 要]在专业课程中融入思政元素，是新时代背景下高等学校本科教育的要求。本研究结合结构力学课程培养目标，归纳总结了该课程所蕴含的爱国情怀、哲学思维、核心价值观、立德树人等思政育人元素，提出了案例教学、实践教学、发现式教学、启发研讨式教学等教学设计方法，并对做好课程思政的教师提出了建议要求。在结构力学中进行课程思政，有助于落实立德树人的根本任务，提高课程的教学效果，这也为实现土木工程专业“三全”育人目标提供了参考。
[关键词]课程思政;爱国情怀;哲学思维;核心价值观;立德树人;教学设计
[中图分类号] G641 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2021）06-0054-04
2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议中曾提出，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程。同时强调，各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[1-2]。2019年3月，习总书记又在高校思想政治理论课教师座谈会上提出，挖掘其他课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，实现全员、全程、全方位育人[3]。为了响应党和国家的号召，为全社会“立德树人”的教育新格局做贡献，高校教师应结合本专业实际积极探索课程思政建设。
结构力学课程思政指的是在高校土木工程及相关专业中，将思想政治教育渗透到结构力学理论知识和专业技能的教学过程中[4]，提炼专业课程中的核心价值观、专业伦理、学习伦理、家国情怀、创新思维、工匠精神、“四个自信”等育人元素，实现“三全”育人[5]。高校开展课程思政教学改革是新时代中国特色社会主义建设背景下思想政治教育工作的历史使命，是落实立德树人根本任务的具体表现，探索与实施课程思政改革是实现高校“三全”育人目标的重要保障。课程思政利用专业课堂载体育人，润物无声，能够更好地协助培养学生树立正确的人生观、价值观和世界观[6-7]。
结构力学作为土木工程专业的专业基础课，在土木工程人才培养体系中具有十分重要的地位[8]。其内容涵盖不同类型结构的几何构成、受力分析及变形分析。在结构力学课程中开展思政教育，构建“三全”育人的课堂格局，对于强化学生思想素养，提升大学生的政治觉悟，培养具有高度工程责任意识的“土木人才”意义重大。
一、结构力学的课程目标及与其他课程的关系
结构力学是土木工程专业的一门重要的必修专业基础课，重点培养学生的结构分析能力和计算能力，通过本课程的学习，学生要达到以下3个课程目标。
课程目标1：了解结构计算简图的选取;掌握平面几何不变体系的基本组成规则及其应用，能建立土木工程领域复杂工程问题的力学模型。
课程目标2：掌握静定结构受力分析的方法和内力图的绘制;熟悉静力法和机动法作静定梁的内力影响线;掌握利用图乘法和刚体虚功原理计算静定结构的位移;掌握力法、位移法、力矩分配法的基本原理，会用力法、位移法、力矩分配法计算超静定结构，能推导、验算土木工程领域的复杂工程问题。
课程目标3：了解结构设计的基本程序;掌握超静定结构的计算分析方法，能对土木工程领域的复杂工程问题进行计算分析，并获得有效结论。
結构力学是在学生修完高等数学、理论力学、材料力学后开设的一门课程。该课程主要以课堂讲授法为主，以课堂讨论、模型试验、课外作业为辅。高等数学为其复杂的积分计算提供有力工具;理论力学着重讨论物体机械运动的基本规律;材料力学主要以单个杆件为研究对象，着重讨论杆件的强度、刚度及稳定性;结构力学主要以杆件结构作为研究对象，着重研究结构及其构件的强度、刚度、稳定性。结构力学为土木工程及相关专业后续的混凝土结构基本原理、钢结构、基础工程等专业课程的学习打下基础。
二、结构力学课程融入思政元素的育人路径
（一）结合工程结构案例，弘扬爱国主义情怀，增强“四个自信”
结构力学课程中涉及丰富多样的工程结构案例，适宜展开思路，挖掘其中的思政元素，进行“三全”育人。
结构力学的研究对象是杆件结构，涉及土木工程行业中的许多工程。我国超高层建筑（上海环球金融中心等）、高铁（“八纵八横”高铁格局）、隧道（秦岭钟南山隧道、锦屏二级水电站深埋特大引水隧洞等）、桥梁（港珠澳大桥）、机场（大兴机场）等世界一流工程的建设，是中国崛起和强大的直接证明，能够激起学生强烈的爱国主义意识和民族自豪感。每一项工程建设从设计到施工都离不开力学指导，其中蕴含着多种力学原理。
中国古建筑（皇宫、塔楼、园林、坛庙、祠堂、陵寝等）庄严雄伟，整齐对称，曲折变化，灵活多样，实用美观，其中的建筑文化是中国传统文化的一部分。作为炎黄子孙，我们不仅要发展现代建筑，更要吸收古建筑中的营养，走出中国特色建筑之路，让中国古建筑文化得以传承和延续，增强学生的文化自信。
对现有工程结构进行力学剖析讲解，能让学生在潜移默化中学会枯燥的力学原理，同时，这也有利于增强学生内心深处的历史责任感和敢于承担祖国未来建设重任的勇气。
（二）哲学思维分析力学规律
结构力学与哲学的内在联系使其具有实施课程思政的独特优势。
2019年4月，土木工程和结构力学著名专家龙驭球先生在其文章《结构力学方法论的哲思回望》中说的“花落梦深处，道藏技里边”，道出了结构力学学习技巧的多样性，并从方法论的角度提出了5点：1.结构力学方法论是“阴阳—和合系统”;2.结构力学方法通常“成对、互补”出现;3.虚功能量法“合一、多能”;4.虚功能量法之间“殊途同归、实质相通”;5.“平衡”与“几何”中“互借”“互伴”[9]。这5个方面涵盖了结构力学课程的精华，与哲学中辩证统一的思想相通。
另外，结构力学里有很多成对出现的对偶概念，例如，几何可变—几何不变、约束—自由度、瞬变—常变、实铰—瞬铰、多余约束—必要约束、刚度—柔度、精确解法—渐近法等，这些对偶的概念与哲学中矛盾统一思想相通;虚位移原理—虚力原理、力法—位移法—力矩分配法—矩阵位移法，一根同源，相互联系，与哲学中世界万物是相互联系的思想相通。
这些内容随堂讲解，可以引导学生用辩证的思维看问题，从专业角度理解掌握马克思主义哲学观点。
（三）自由—和谐—文明，合理—稳定—平衡，践行社会主义核心价值观
单个杆件是自由的，形成结构体系的杆件是受约束的。由杆件组成的体系无论是简单还是复杂，若做结构使用，必须是稳定的，也就是各杆件之间要合理组合而非堆砌一起，其次要满足结构受力平衡和变形协调。国家就像是整个结构，起根基作用，人民就像结构中的杆件，人与人之间要和谐相处，国家才会文明和谐。杆件与杆件之间的合理组合，结构的强度和刚度才足够大，人民之间团结一心，国家就会富强。
马克思主义哲学思想里讲到整体与部分的关系：整体（国家—结构）居于主导地位，统率着部分（人民—杆件），部分离不开整体。整体（国家—结构）由部分（人民—杆件）组成，部分制约整体，关键部分的功能及其变化甚至对整体的功能起决定作用。这就要求我们重视部分（人民—杆件）的作用，引导学生，讲文明树新风，树立全局观念，重视个人贡献，践行文明、和谐、自由的社会主义核心价值观。
（四）立德树人，铸就教育之魂
育人之本，在于立德铸魂。培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，首先要立德树人。要向道德高尚的人学习，为铸就成才之路添砖添瓦。土木工程行业自古以来涌现出了大量的德才兼备且具有工匠精神的人物。
鲁班，两千多年来一直被土木工匠视为“祖师”，受到后人的尊崇。他一生发明了锛、凿、斧、锯等木工器械;创造了门、窗、桌、床等生活用品;他建造的亭、桥、殿、阁，充分体现了土木建筑的技巧艺术;他砌垒的碌碡大堤，变水害为水利，至今犹存。他不仅是木、瓦、石、雕、舟、车、机械业的 “行业神”，也代表了劳动人民的智慧。
李冰，战国时代著名的水利工程专家。李冰治水建堰的指导思想，就是道家的“道法自然”“天人合一”的思想。他和其子主持修建了著名的都江堰水利工程，至今仍在使用。
詹天佑，中国近代杰出的土木工程师，中国铁路工程的先驱。1888年起参加修建或踏勘了京奉铁路、京张铁路、川汉铁路等，为我国铁路事业做出了不朽贡献。
茅以升，中国桥梁学家。茅以升长期从事桥梁工程、结构力学和土力学方面的工程实践、科学研究和教育工作。
孟凡超，港珠澳大桥总设计师，全国工程勘察设计大师。从2004年开始介入港珠澳大桥可行性研究，工作时间长达15年，是参与到港珠澳大桥项目时间最长的设计者之一。习主席高度评价：“港珠澳大桥是国家工程，创下多项世界之最，体现了一个国家逢山开路、遇水架桥的奋斗精神，体现了我国综合国力、自主创新能力，体现了勇创世界一流的民族志气。”
课堂上通过杰出人物引领，立德树人，同时通过教师思政培训加强师德师风建设，提升学生思想道德修养和政治素养，增强学生专业使命感，实现思政教育目标。
同时，立德树人不仅仅是树立典型人物为榜样，重要的是每位教师要以身作则，起好引领作用。课堂内外，教师要宽严并济，正直诚信，认真完成每一项教学任务（备课、上课、批改作业、指导实验），教师的言行、做法对学生是最直接的教育，即所谓的言传身教。
（五）以赛促教，以赛促学，以学促用，创新教与学的方法
黨的十八届五中全会提出要创新、协调、绿色、开放、共享的五大发展理念，创新居于首位，这为高校教育方式的改革提供了科学依据。
为了引导党员进行政治理论学习，提高政治觉悟和能力，国家开设了学习强国平台，营造了良好的学习氛围，这就是一种创新的学习方法。在结构力学教与学的方法改革过程中，首先，教师可以参加学校、省级、国家级教学竞赛，示范课比赛。为了更好地参赛，教师必须努力提升自己，进一步拓展专业技术领域，探索创新的教学模式（课程思政进课堂、线上线下混合教学），提高讲课水平，促进教学相长。其次，要注重培养学生的创新、团队协作和临场应变能力。鼓励学生坚持“崇尚科学、追求真知、勤奋学习”，通过参加学校结构模型实验，各级结构力学竞赛，省级、国家级结构模型设计大赛，“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛，体会结构精准设计的魅力及理论被实践检验的过程。以赛促学，以学促用，充分激发学生的学习兴趣和创新能力，提高学生学习的主动性和自觉性，同时培养学生的动手操作能力和团队协作能力。
三、结构力学课程思政教学设计方法
（一）案例教学法
将结构力学的求解方法应用在各大土木工程结构中，成功的工程实例有典型古建筑应县木塔、石拱桥赵州桥、特种结构上海明珠电视塔、大跨结构国家大剧院等。以新建港珠澳大桥为例，可以介绍连续多跨桥的受力特征及计算方法，激发学生的爱国热情，增强学生的文化自信和民族自豪感。
不断发生的工程事故，如魁北克大桥两次重建、上海莲花景苑整栋住宅楼倒塌、江苏无锡高架桥桥面垮塌等，这些案例从反面惩戒学生，作为土木工程专业人才，自己必须要有责任意识。
詹天佑、茅以升等土木工程行业德才兼备的能工巧匠，其工匠精神、科学精神值得每一位土木人学习。
（二）实践教学法
新时代土木工程学科发展中，结构力学理论不变，但教师的教学方式方法要创新，学生的学习方法要创新，要注重培养学生的创新、团队协作和临场应变能力。在课堂结构模型实验中，教师应鼓励学生充分发挥一己之长，多角度思考，反复实练，创新思维，通过小组成员之间的巧妙合作及共同动手操作，亲自体验结构构造的多变性;将所做模型进行计算简图简化，通过手工计算与软件计算结果对比，分析结构及杆件的受力特点，找出误差产生的原因。
（三）发现式教学法
发现式教学法就是用身边的工程结构作为鲜活的工程实例，面对面讲解，让学生置身其中，强化知识印记。例如，讲到结构计算简图的简化原则时，利用课余时间带领学生到河南理工大学土木工程学院的结构实验大厅现场参观，现场讲述排架结构的简化思路。讲到各种结构的内力计算内容时，走上东体育馆看台或者走进新体育馆（大跨度钢桁架屋架）内，近距离参观桁架结构的节点和支座，理解桁架内力计算的基本假定。站在学校南大门旁，或者侧看馨月湖上的桥，可以领略拱结构的曼妙曲线美，理解合理拱轴线的含义。引导学生主动发现其他新的知识点，并进行归纳总结。
留心观察，善于发现，结构力学就在身边。我们对世界的不断探索，就是为了更好地认识世界。人类正是因为有着喜欢探索未知世界的精神，才会拥有今天的辉煌成就和精彩的世界，以及未来的希望。
（四）启发研讨式教学法
结构力学中的对偶概念多，求解方法多。掌握基本概念和方法后，启发学生思考能量法与虚功法之间“殊途同归、实质相通”的关系 、“平衡”与“几何”之间的“互借、互伴”关系，研讨静定与超静定的关系，以及求解超静定结构的方法：力法、位移法、力矩分配法的联系与区别，让学生学会用哲学思维思考力学问题。
结构力学的首要任务是建立计算模型，千变万化的复杂结构对应简化的杆件组合模型。如何从实际出发，分清主次，略去细枝末节？应去繁取简，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾。教师可以通过引入土木学院办公楼（框架结构）实例，分组讨论简化模型，总结结构简化要点，同时深入探讨：世界第一高楼迪拜塔、鸟巢如何简化？有哪些技术难点？我国能否独立完成设计与施工？如何克服技术难关？
“科学技术是第一生产力”，全球新一轮科技革命正在兴起，并深刻影响着世界发展格局，深刻改变着人类的生产生活方式。科技强则中国强，我国大学生要有共建繁荣世界的抱负，强我祖国，从我做起，从学好专业课开始。
四、课程思政对专业课教师的要求
（一）爱上这门课
课程思政建设的关键在教师。教师是课堂教学的责任人，要起好引领作用。每位教师都要思考，如何依据本学科、本专业特点，设计课程思政的教法，教师要养成在课程教学中主动研究、加强思想政治教育功能的自觉意识。要形成这种自觉意识，首先要喜欢这门课，爱上这门课。只有喜欢和热爱它，才愿意无私付出，去思考，去践行，从而发自内心的变成一种自觉、一种习惯，专业思政元素也自然能得到提炼。
爱上这门课的标志是：高兴时会翻开看，不高兴时也会不自觉地看。在阅读、思考、做题中寻找成就感，“走火入魔”地想讲好它。
其次是要和这门课做朋友。自觉不自觉地和它说说话，不仅限于讲课，通过发表论文或者建设课程的质量工程项目去拔高它，在思想意识上升华它（课程思政），愉悦自己，让学生有所收益。
（二）精心备课，认真上课
备课是教师的第一要务，备好课是教师的本职工作，精心备课是对教师的更高要求。课程思政作为新时代格局下的新要求，其教学效果依赖于教师对课程的把控力，投入程度。简单的上课准备不能满足课程思政对课堂的教学要求。专业课的学时有限，不能占用大量学时大篇幅讲思想政治，宜短而精，融盐于水。如果没有精心准备，就会产生生硬之感，学生也不愿意接受，结果适得其反。良好的课程思政育人效果一定源于精心备课，认真上课是课堂效果的直接过程体现。备好课，上好课，辅导好学生，改好作业，每个教师躬体力行，才能为中国特色社会主义培养德才兼备、德智体美劳全面发展的合格建设者和可靠接班人[10]，這也是立德树人的真正体现。
（三）走出去，看发展
专业课程理论知识是固定的，但其外延很广泛。教师的专业基础保证了知识传授的正确性，其拓宽的视野决定了理论知识传授的效果、深度和广度。实施课程思政，不仅仅在于刻板的理论，更重在理论的合理延伸扩展，无声地蕴育人元素于教学内容之中。开会、参赛是教师提升自我的很好途径。通过参加课程思政交流会、教学经验交流会、教学研讨会、教材发展会、专业学术会议、教学技能比赛、学生竞赛等，教师可以多渠道地掌握学科、专业信息，这样更能使课堂内容丰富多彩，生动有趣，教学效果不言而喻。
上好一门课，必须实时了解课程的发展动态。要时常跟踪查看国家、省市级教育动向、教育热点、教育文件、各类课程建设动向、精品质量工程。从名师名堂发现问题：别人在做什么？我们应该从何做起？进而解决本校课程问题：紧跟教育部发展方向，选择课程进行重点建设。
（四）多渠道收集思政素材
2017年12月，中共教育部党组关于印发《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》的通知（以下简称《纲要》），提出要大力推动以“课程思政”为目标的课堂教学改革，完善教学设计，加强教学管理，梳理各门专业课程所蕴含的思想政治教育元素和其所承载的思想政治教育功能，融入课堂教学各环节，实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一。在《纲要》实施过程中，门门课程有思政是最终目标，高校的每一位教师都要有这种责任意识，探索思考所任教课程的育人重点。教师应充分利用课余互动时间，了解在校学生关注的和感兴趣的时政焦点[11]，同时通过各种渠道了解往届学生的学习感悟，充分发挥部分有独特思维的学生的特长，集思广益，博采众长，抓住关键，实现“三全”育人目的。
其次，媒体新闻、领导讲话精神、教育部最新文件等都是思政素材聚集的宝地。教师要善于发现，归纳总结，从学生出发，最终回馈学生。
（五）教师要有正能量，有感染力
教师要坚持教学和育人、言传和身教、学术自由和学术规范、潜心问道和关注社会四个相统一，以“有理想信念，有道德情操，有扎实学识，有仁爱之心”的四有好老师标准要求自己，学习不局限于本专业，博览群书，力求使课堂内容趣味化、能量化，用自身的正能量引导学生，用对教学的热情感染学生。学生不喜欢带给他们负面情绪的、不负责任的、浮夸的教师;相反，知识渊博，以诚待人，积极向上，时时严格要求自己和他人的教师备受欢迎。
五、结束语
在专业课程中融入思政元素，是新时代背景下高等学校本科教育的要求，在结构力学课程中开展思政教育对实现土木工程及相关专业学生“三全”育人有重要影响。专业课程思政教育势在必行，但任重道远。本文结合结构力学课程培养目标，进行了思政元素的归纳总结，探索了课程思政的教学设计方法，提出了教师工作做法，为土木工程专业课程思政教学提供了参考，有助于推动土木工程专业其他课程“课程思政”的快速发展。
在今后的工作中，我们将设立更为详细具体的育人目标，进一步完善“课程思政”体系，增加思政育人途径，建立合理的考核评价机制，提高教师全员育人的水平，真正实现思政课程和课程思政同向同行，上善若水，润物无声，合力育人，将扎实的理论知识、正确的价值追求、理想信念和家国情怀有效地传递给学生。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 习近平.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（1）.
[2] 石书臣.同向同行：高校思想政治教育协同创新的课程着力点[J]. 思想理论教育，2017（7）：15-20.
[3] 习近平.用新时代中国特色社会主义思想铸魂育人 贯彻党的教育方针落实立德树人根本任务[EB/OL].（2019-03-18）[2020-02-18].http：//cpc.people.com.cn/n1/2019/0319/c64094-30982234.html.
[4] 徐飞跃. 高校课程思政“六进”行动策略研究[J]. 中国成人教育，2019（8）：58-61.
[5] 陈翔. 做好“课程思政”的供给侧改革[N].学习时报， 2020-01-10（6）.
[6] 邵煜. 高校理工类专业课程开展课程思政建设的探索[J]. 计算机产品与流通，2019（11）：263.
[7] 牟洪波，戚大伟，刘芳，等. 高校理工科专业大学物理课程思政教学改革探讨[J]. 课程教育研究，2019（45）：245.
[8] 龙驭球，包世华，袁驷，等. 结构力学I-基本教程[M]. 北京：高等教育出版社，2019.
[9] 龙驭球. 结构力学方法论的哲思回望[J]. 工程力学，2019（4）：1-7.
[10] 习近平.在北京大学师生座谈会上的讲话[N]. 人民日报，2018-05-03（1）.
[11] 郭华.基于“教育供给侧改革”的高校思政课程教学优化模式构建[J]. 衡阳师范学院学报，2017（3）：143-146.
[责任编辑：陈 明]
