有限元及工程软件课程思政探索及实践

摘  要：有限元及工程软件是力学及相关专业重要的研究生专业核心课之一，已成为工程设计分析和科学研究中物理过程建模的重要计算工具。在课堂教学过程中加强课程思政，是高校提高人才培养质量的有效途径，对培养具有很强专业素质的”四有“新人具有重要意义。为加强有限元及工程软件的课程思政教学，根据课程内容及特点分析课程思政的必要性，确定课程思政目标，给出课程思政内容的教学设计，使课程内容与课程思政元素有机融合，同时探讨课程思政的教学实践方案，可为专业课程的课程思政教学提供借鉴。

关键词：有限元及工程软件；课程思政；教学改革；力学；研究生

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）03-0046-05

Abstract： Finite Element and Engineering Software is one of the important core courses for graduate students in Mechanics and related majors， which has become an important computation tool for physical process modeling in engineering design analysis and scientific research. Strengthening the ideological and political education inteaching is an effective way for colleges and universities to improve the teaching quality， which is of great significance to train Siyou qualified persons with strong professional qualities. In order to strengthen the ideological and political teaching of the course of Finite Element and Engineering Software， the necessity of the ideological and political teaching of the course is analyzed according to the course content and its characteristics. The goal of the ideological and political teaching of the course is determined. The teaching design of the ideological and political content of the course is given. The course content and the ideological and political elements of the course are organically integrated. The teaching practice scheme of the ideological and political teaching of the course is discussed. This study can provide reference for the ideological and political teaching of professional courses.

Keywords： Finite Element and Engineering Software; curriculum ideology and politics; teaching reform; Mechanics; graduate student

以德为本，德才兼备。大教育家孔子说：“德才兼备者谓之圣人也；无才无德庸人也；德大于才谓之能人也，才大于德小人也。”司马光也曾说：“才者，德之资也；德者，才之帅也。”在《论语·述而》中，子曰：“志于道，据于德，依于仁，游于艺。”我国自古以来就意识到了德育教育的引领性和重要性。全面贯彻党的教育方针，坚持立德树人优先，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上对思想政治工作提出了要求：“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。[1]”为了发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量，将思想政治教育贯穿人才培养体系，全面加强课程思政建设，教育部于2020年5月28日印发实施《高等学校课程思政建设指导纲要》[2]。课程思政的建设已成为提高高校人才培养质量有效途径，是解决培养什么人、怎样培养人、为谁培养人这个教育根本问题的重要抓手。

有限元及工程软件课程是哈尔滨工业大学力学专业研究生核心课，在力学及相关专业课体系中为应用课程，课程内容对提高力学及相关专业人员的科学素养，以及提升从业人员解决工程实际问题的能力、工程技术基础具有重要作用。为了提升该课程与思想政治理论的协同效应，做到以德为本的引领作用，充分挖掘有限元及工程软件课程内容中的思政元素，并且将这些元素进行精选和提炼，融入到课程的教学实践过程中，从而实现价值塑造、专业知识传授和能力培养的有机融合。从而，在提升学生有限元基本理论、建模及应用等理论知识的同时，加强学生的情感认同，引导学生形成正确的价值取向，激发学生的学习动力，并且增强课程的教学效果，对培养具有很强专业素质的“四有”新人做出教学上的探索和实践。

一  有限元及工程软件课程思政的必要性及目标

有限元及工程软件课程是随着计算机发展和计算方法的完善逐渐发展起来的力学专业应用型研究生核心课。面对国产有限元软件的发展现状，以及国际贸易保护主义抬头的大背景下，该课程教学被赋予了多重的责任，课程思政教学也显得尤为必要。并且该课程覆盖所有力学基础理论，同时力学发展史中存在很多典型事例，因此该课程蕴含着丰富的课程思政元素。从而在讲解主要知识点的过程中，增加适量的课程思政元素，达到以下三个方面的课程思政教育目标。

（一）  面向国家需求，增强家国情怀

引导学生面对国家重大需求，学以致用，增强学习动力，使学生关心国家发展；培养爱国精神，发扬奉献和担当精神、航天精神，增强家国情怀，塑造个人追求与国家发展协同。

（二）  发挥榜样力量，刻上工大烙印

在知识点中不乏突出人物，发扬他们的闪光点，引导学生向先进人物事例学习，发挥榜样的力量；引导学生坚守哈工大“规格严格，功夫到家”的校训精神、“八百壮士”精神、工匠精神，发扬一丝不苟的工作作风，使每位学生刻上工大烙印。

（三）  引导学术志向，发扬探索精神

引导学生关注前沿问题，提升学生对科学知识学习和拓展的热情，通过“学”和“用”结合引导学生树立个人的学术志向；强化工程理论教育，引导学生对科学真理的追求和探索，激发学生的创新精神和科学探索精神。

在有限元及工程软件课程思政具体实施过程中，首先梳理课程思政元素，与课程内容相结合，探索课前有计划、课后有反馈的方式，做到教学过程中增加思政元素不突兀。通过在有限元及工程软件课程引入课程思政内容，丰富课程的案例，与实际结合得更为密切，关注国家战略需求，有助于培养学生良好的创新精神、团队协作精神、严谨的科研态度，引导学生学术和人生定位；同时可以使课程变得更具有吸引力，调动学生学习的积极性，改善课程的教学效果。通过课程思政，引导学生面向国家重大需求、增强家国情怀、发挥榜样力量、刻上工大烙印、树立远大学术志向并发扬探索精神。

二  有限元及工程软件课程思政建设内容及设计

有限元方法自20世纪40年代起到现在已有80年的发展史，已成为工程设计分析和科学研究中物理过程建模的重要计算工具，其伴随着力学理论、计算机发展和数值计算方法而逐渐发展起来。课程内容与实际工程问题紧密联系，从而很容易找到计算力学服务于载人航天工程、探月工程、三峡工程、高铁和港珠澳大桥等国家重大工程的案例，同时也涌现出了一大批优秀的学者和他们催人奋进的事迹，这些都可以拓展为有限元及工程软件课程的思政元素，从而在讲授专业知识的同时获得学生的情感认同，激发他们的学习兴趣和学习主动性，进而可以提高课程的教学效果。

结合有限元及工程软件的课程内容，挖掘相应的思政元素及支撑点，从而实现课程思政目标，见表1。

本文结合有限元及工程软件课程内容挖掘思政元素，围绕课程思政目标进行相应的教学方案设计，以实现思想政治教育与课程教学的有机融合。

（一）  面向国家需求，关心国家发展

通过介绍有限元方法在国家重大工程如载人航天、航空、潜艇及桥梁建筑等行业中发挥的重要作用，并结合典型的人物事迹，激发学生着眼于国家的重大需求，关心国家发展，使自己努力的方向与国家的发展相一致。近年来，发达国家打压我国科技领域，出现了“华为中兴事件”，对一些硬件进行了封锁，对一些软件实行了禁用。2020年5月23日凌晨，美国商务部宣布将包含哈尔滨工业大学在内的33家中国公司及机构列入“实体清单”，并且Matlab软件对哈尔滨工业大学实施了禁用。国家要发展，国民需自强。在有限元CAE软件方面，需要认识到国内发展的不足，在学习商用软件的同时，也引导学生不要过分依赖商用软件，让学生认识到科技核心技术对国家和民族的重要性，学习当前有限元商业软件的优点，同时也需具有创新思维发展国有的商业有限元软件，从而激发学生对编程的兴趣和热爱。在计算力学发展方面，钱学森[3]指出，“今日的力学要充分利用计算机和现代计算技术去回答一切宏观的实际科学技术问题，计算方法非常重要；另一个辅助手段是巧妙设计的实验”，对计算力学给出了很高的定位。而钱学森先生以国家的需要作为自己工作的选择，义无反顾地把毕生的精力贡献给了中国航天事业，钱学森晚年曾经跟他的秘书说：“我实际上比较擅长做学术理论研究，工程上的事不是很懂，但是国家需要我干，我当时也是天不怕地不怕，没有想那么多就答应了。[4]”激励学生们也将炽热的爱国情怀融入学习和工作中，将个人的兴趣爱好与祖国的迫切需要紧密结合。

（二）  增强家国情怀，发扬航天精神

国家航天事业从无到有，是一代代航天人隐姓埋名、艰苦奋斗、持续努力的过程，已经积淀了深厚博大的航天精神：“两弹一星”精神、探月精神、新时代北斗精神、载人航天精神和航天测控精神等。力学是作为航天结构、动力和控制三大支撑技术的理论分析和设计的基础，在航天发展过程中起到了重大作用。有限元法横贯力学的各个分支，不断扩大各个领域中力学的研究和应用范围，因此将航天领域的力学问题与课程内容相结合，发扬航天精神，进而增强学生的家国情怀，激发学生从事国家航天事业的热情。同时一大批哈尔滨工业大学的杰出校友，如“两弹元勋”孙家栋院士，绕月探测工程总指挥栾恩杰院士，载人航天飞船系统总指挥尚志等在航天系统担任总师、总指挥，或成为各系统、各岗位的中坚和骨干，将深深的航天情结引入到课堂上，激励优秀毕业生选择到国防、航天系统工作。结合课程内容通过典型的案例诠释力学计算在航天领域的重大作用，如提出广义变分原理的胡海昌先生，提出的“胡-鹫津原理”为有限元中杂交元和混合元法的基础，1966年胡海昌先生到中国空间技术研究院空间飞行器总体设计部工作，负责我国第一颗人造卫星“东方红一号”的总体设计，通过力学计算从方案上解决了卫星天线结构设计难题[5]。在课堂上通过引入这样催人奋进的人物事迹，发扬航天精神，进而增强学生的家国情怀。