“材料力学”课程思政改革与实践

［摘 要］ “材料力学”是高校工科类专业的一门专业基础课程，在本科人才培养体系中具有承前启后的作用。在“材料力学”课程教学过程中，有机融入具有思政元素的工程实例，培养学生的爱国主义精神、社会责任感和职业精神；将科研融入教学，提高学生的创新能力和解决工程实际问题的能力；积极承办学科竞赛，搭建学科竞赛平台，提高学生动手实践能力；将学科竞赛、工程实践、课程思政等融入教学，推动专业升级和优化，提升教师教学研究能力，为工科类专业课实现课程思政提供参考。

［关键词］ 材料力学；思政元素；教学设计

［基金项目］ 2023年度宁夏回族自治区一流基层教学组织建设项目“岩土和力学教研室”（宁教办函〔2023〕103号）；2022年度宁夏回族自治区课程思政示范课项目“混凝土结构设计原理”（NXSZ20220203）；2020年度宁夏大学教学改革项目课程思政专项“材料力学”（NXDXJG202071）

［作者简介］ 刘海峰（1975—），男，宁夏中宁人，博士，宁夏大学土木与水利工程学院教授，主要从事土木工程研究；白俊英（1979—），女（回族），宁夏同心人，硕士，宁夏大学土木与水利工程学院副教授，主要从事水工结构研究；车佳玲（1985—），女，宁夏银川人，博士，宁夏大学土木与水利工程学院副教授，主要从事韧性防灾研究。

［中图分类号］ G641 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）27-0073-04 ［收稿日期］ 2023-08-02

“材料力学”是土木与水利工程学院土木工程、交通工程、水利水电工程、农业水利工程和工程管理专业的专业基础课程。课程的特点是知识点多、逻辑严谨、概念多、公式多，对数学、物理等知识要求较高，学生学起来具有一定难度。随着教学改革的推进，课程教学学时逐渐减少。采用传统的教学方式和手段进行课堂教学，在有限的学时内很难完成教学大纲规定的教学任务，学生掌握程度较差。同时，工科类专业学生普遍具有逻辑思维强、专业知识扎实、专业技术过硬的优点，也存在综合思维和语言表达较差的缺点，还有部分学生缺乏社会责任感、职业精神和创新精神。

课程思政的目的就是充分发挥教师的育人意识和育人能力，将专业知识和专业技能与思政元素有机融合，把育人与育才相结合，培养社会主义事业的合格建设者和可靠接班人［1］。“材料力学”课程内容与思政元素融合过程中必须坚持课程教学的主体为材料力学知识的传授，不能过于突显思政育人内容与环节。如果能够充分挖掘出“材料力学”课程中蕴含的思政元素，将其融入课堂教学中，不仅能调节课堂气氛，还能提升学生的学习兴趣，达到立德树人的育人目的。

一、工程实例与课程思政有机融合，培养学生的民族自豪感

“材料力学”课程理论来自工程实际，又被用于指导工程实践。将思政元素与“材料力学”课程专业知识相结合，加上工程实例的辅证，教学效果往往比单纯的思政教育效果要好。在绪论部分，列举隋代李春设计建造的赵州桥。赵州桥桥身全长64.4米，是世界上保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥，历经1 400多年，经过多次洪水灾害和地震，依然保持完好。赵州桥选址科学，其基址选在粗砂之地，以粗砂为根基提升桥梁的承重力度，确保石桥稳定性。在世界桥梁史上首创“敞肩拱”结构形式，通过拱形结构，充分发挥石料耐压特性，极大减小横截面上拉应力，减轻了石桥自重，增大了泄洪能力。

讲授弯曲和压杆稳定时，以山西境内公元491年建成的悬空寺为例，介绍木材力学性能，木梁构件弯曲变形和强度、刚度计算以及支撑柱的压杆稳定分析，说明悬空寺为何“悬而不倒”，激发学生的学习兴趣。

讲授梁的合理截面时，引入《营造法式》中“凡梁之大小，各随其广分为三分，以二分为厚”的描述，说明矩形截面木梁合理的高宽比为3︰2。1807年，托马斯·杨指出矩形木梁强度最大时，合理高宽比为︰1；刚度最大时，合理高宽比为︰1。虽然我国北宋时期没有完整的现代数学分析方法和力学体系，但是通过实践能够得出这样合理的比值关系，充分反映了我国古代工匠的聪明智慧［2-3］。

讲授胡克定律时，以我国春秋战国时期关于测试弓力试验的记载“量其力，有三均，均者三，谓之九和”为例，说明力与变形满足线性关系，比胡克的弹簧试验要早两千多年［4］。

讲授构件强度、刚度和稳定性概念时，列举港珠澳大桥的例子。考虑生态保护、地形地质以及安全要求，采用了“桥、岛、隧”一体的建筑形式，全长55千米，是世界上最长的跨海大桥，主桥为三座大跨度钢结构斜拉桥，主跨为双塔式斜拉结构，通过钢索将桥梁荷载传递到主塔来承重。港珠澳大桥的建成通车，标志着我国由桥梁大国迈向了桥梁强国，激发了学生对祖国快速发展的自豪感，引导学生坚定制度自信［5］。

二、科研成果与课程思政有机融合，提高学生的创新能力和解决工程实际问题的能力

教师将科研反哺教学，积极将科研项目延伸到大学生创新创业训练项目、大学生挑战杯和专业竞赛等，用前沿知识引领学生，引导学生主动参与、自主探究、学以致用、提升挑战度和创新性。与“十三五”相比，“十四五”期间土木与水利工程学院科研项目不管是项目级别，还是立项科研经费，均有大幅度增加。立项的科研项目均来自工程实际或具有很强的工程背景。通过实施“学科前沿性实验”课程建设，每年组织具有高级职称或博士学位且承担国家级或自治区级重大（重点）研发项目的教师进行前沿性实验课程的申报，将最新科研成果融入教学，不仅扩展了学生的知识面，将学生引入更深的专业领域，还激发了学生学习专业知识的兴趣，提高了学生解决工程实际问题的能力。

为了促进土木与水利工程学院学生创新能力的提高，成立了“大学生科技创新中心”，制定了《土木与水利工程学院学生创新精神和创新能力培养实施细则》，鼓励教师积极参与创新实验、前沿性实验的指导工作。大学生创新项目不论是数量还是质量逐年得到提升，近三年来，我院本科生主持获批大学生创新实验项目国家级7项、自治区级20项、校级144项、院级320项，学生创新能力得到进一步提高。

三、学科竞赛与课程思政有机融合，提高学生的动手实践能力

目前，学科竞赛的选题大多来自工程实践，选题的工程性、系统性和实践操作性非常强。学科竞赛的过程就是参赛团队成员相互配合，不断探索、不断动手实践、不断查找问题、不断总结的研究学习过程。经过高强度、不间断的训练，提高学生的动手实践能力和团队协作能力。

同时，竞赛项目突出知识和能力的综合交叉，竞赛内容紧贴学科发展前沿，既有理论设计又有设计制作和答辩汇报环节，让学生在竞赛过程中得到启迪和培养。由于竞赛项目具有知识和能力综合交叉的特点，因此结构设计竞赛、基础力学竞赛及测绘技能竞赛都已经列入宁夏区级学科竞赛。

为了鼓励教师积极指导学生参加专业学科竞赛，学校和学院在职称晋升、岗位聘任、评优评先等方面都有相应政策对指导教师的工作进行肯定。强调教师在竞赛中的引导作用，营造“教师倾心指导、学生用心参与”的氛围。教师把立德树人作为根本任务，把思想价值引领贯穿学科竞赛各环节，形成实践育人有效机制。

四年来，土木与水利工程学院先后代表学校承办了两届宁夏大学生结构设计竞赛和大学生测绘技能竞赛，承办了四届校级大学生结构设计竞赛、三届校级大学生测绘技能竞赛、两届全国水利类大学生创新设计大赛、全国大学生农业水利工程及全国大学生农业建筑环境与能源工程相关专业创新创业竞赛宁夏大学选拔赛；协办了四届宁夏大学生力学竞赛，发挥学科优势，致力于为学生搭建拓展思维、增长才干的舞台，提高学生的创新能力和实践动手能力。

近四年来，土木与水利工程学院学生参加各类学科竞赛团体赛获得国家级特等奖1项，一等奖4项，二等奖18项，三等奖20项；获得自治区级一等奖13项，二等奖20项，三等奖17项。参加学科竞赛个人赛获得国家级一等奖1项，二等奖2项，三等奖26项；获得自治区级一等奖44项，二等奖68项，三等奖49项。据2021年统计，2020届毕业生参与过学科竞赛的人数达到本届学生的52%左右。

通过竞赛，学生从“要我学”到”我要学”再提升到“我爱学”，在离开教师、教材和课堂后也能主动学习、自主管理，学习效果明显。近年来，土木与水利工程学院有2名学生获得全国土木工程优秀毕业生称号，1名学生获得宝钢奖学金，8名学生获得潘家铮水电奖学金，5名学生获得张光斗奖学金，1名学生获得“中国大学生自强之星”提名奖，139名毕业生进入国内著名高校攻读硕士研究生。

四、工程事故与课程思政有机融合，培养学生的社会责任感和职业精神

压杆稳定是受压杆件保持其原有平衡状态的能力。在讲授压杆稳定时，以因压杆失稳导致的工程质量安全事故为案例，强调科学合理的结构设计及保质保量的工程施工对建筑物安全使用的重要性，培养学生的社会责任感和职业精神，塑造学生“尊重生命、敬畏生命、关爱自然”的价值观。例如，1907年，在修建加拿大圣劳伦斯河上的魁北克大桥时，由于悬臂桁架中一根压杆失稳，致使桥梁在施工过程中突然倒塌［6］。1922年，美国尼克尔卜克尔剧院由于大雪导致压杆超载失稳，造成剧院倒塌，死98人，伤100余人。2000年10月25日，南京电视台演播中心工地在施工浇筑混凝土中，因脚手架失稳，造成演播厅屋盖模板倒塌事故，死5人，伤35人［7］。

五、将学科竞赛、工程实践、课程思政等融入教学，推动专业升级和优化，提升教师教学研究能力

在“创新创业导论”“学科前沿性实验”“材料力学”等课程中开设竞赛相关模块，将竞赛内容延伸到课程试验、课程设计、专业实训、科研训练等环节，通过将学科竞赛内容和方法融入第一课堂教学中，实现第一和第二课堂的良性互动，推动专业升级和优化，教师教学研究能力逐步提高。土木与水利工程学院教师先后获得全国结构力学与弹性力学教师讲课竞赛二等奖1项，全国水利专业青年教师讲课竞赛一等奖1项、二等奖2项，宝钢优秀教师1人；获批国家级一流建设专业（水利水电工程）1个，自治区级一流建设专业（土木工程）1个，自治区级一流建设课程2门（结构力学、材料力学），教育部新工科、协同育人项目3项，自治区级、校级创新创业教育教学改革项目8项，校级黄大年团队1个，课程思政示范课程2门。土木与水利工程学院获批自治区级创新创业教育改革试点学院。

为了提高教师的工程实践能力，建立了教师跟踪工程实践锻炼制度［8］。每年设立教师教学实践工程跟踪项目40个，鼓励教师走出校园，深入生产单位，积极从实践中寻找课题，求创新。要求教师每年跟踪一项实际工程，副高职称以上教师每年不少于15天，副高职称以下教师每年一个月以上，以提高教师的工程实践能力并使其追踪新的工程技术，为更好服务课堂、提升教师自身指导能力奠定良好的基础，取得了较好的效果。目前土木与水利工程学院与宁夏第一建筑公司第一分公司、银川市威尔信商品混凝土工程有限公司、宁夏建筑设计研究院有限公司、宁夏路桥工程股份有限公司、宁夏水利水电工程局有限公司等60余家单位签订了实习实训基地协议，为学生的实习实训和教师的工程跟踪提供了良好的平台。学生在这些实习基地进行实习和创新训练，了解了企业对大学生人才的需求情况，学到了许多书本上无法学到的知识，为今后的就业和深造创造了良好的条件。

为推动土木与水利工程学院教师教学能力的提升，促进青年教师专业成长，将现场教学实践与教学示范互相融合，通过“传帮带”、教学法研讨等多种方式，提升青年教师的教学技能及教学质量，为传承优秀教学成果奠定良好的基础，学院先后举办了“教师教学创新大赛”“青年教师教学基本功大赛”“比对式教学研讨会”等。为了提高本科毕业设计质量，我院制定了专业教师指导本科毕业设计项目必须本人首先答辩的规定，督促教师本人熟悉毕业设计内容，提高指导毕业设计能力。特别是对青年教师，要求指导本科毕业设计项目，必须本人亲自实践，亲自设计，亲自答辩。通过此项措施，进一步提高了青年教师毕业设计指导能力。

为了提升教师的国际化水平和能力，年均选派优势特色学科带头人或教学科研团队骨干成员5名左右，赴国外大学或科研机构进修访学，进一步开阔学科领军人才及其团队的学术视野；年均选派2名优秀中青年教师赴国（境）外高水平大学或研究机构进行访学（合作研究）、攻读博士学位或进行博士后研究工作，较大幅度提高学院具有海外学习工作经历教师的比例，提升中青年教师队伍国际化水平。通过与国内外学术专家交流，提高了我院的教学科研水平，扩大了我校和我院的学术影响力。