湖南城市学院土木工程学院,益阳
在2016年12月召开的全国高校思想政治教育工作会议上,习近平总书记强调了高校思想政治教育的重要性[1],指出“高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。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,实现全程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业发展新局面”。2020年5月,教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》,要求高校全面推进课程思政工作,构建全员、全程、全方位育人大格局。课程思政是高校人才培养体系中重要的组成部分,教师将思政元素融入专业课的教学,是“立德树人”人才培养的主要途径[2]。当前国际形势复杂多变、社会矛盾多元交织、价值取向多样碰撞,大学生思想政治工作的难度增大,仅依靠思政课程开展大学生思想政治教育已难以满足需求,价值引领作用明显不足,迫切需要发挥课程思政的协同育人功能,推进“三全育人”。课程思政并不是对思政课程简单地补充,而是对思政课程的进一步深化,是让显性的思政课程内容在其他课程中得到隐性地贯彻、深入地感知。
“结构力学”是土木工程及其相关专业的一门重要的专业基础课,其中蕴含着丰富的课程思政元素。但是在实际教学过程中仍存在一些问题,如课程蕴含的思政元素挖掘不够;教师对思政元素的认知和感悟程度不够;课程思政案例融入还存在“表面化”“硬融入”的问题;育人目标的达成度不够,表现为部分学生学习没有目标、没有兴趣、没有动力,自制力差等。针对这些问题,本文拟从课程目标、课程思政教育方案、课程思政元素、教学设计、课程思政实施和成效等方面,对“结构力学”课程思政教育模式进行探索与实践。
通过课程学习,学生在知识、能力、课程思政等方面达到的课程目标,要突出应用型人才的培养特点。(1)知识目标。熟悉各类杆件结构的特征和简化方法,掌握各类静定结构和超静定结构内力和变形的计算分析方法,掌握简单结构动力计算的方法。对给定杆件结构能够展开正确分析判断,选择合理计算方法,得出准确的计算结果。(2)能力目标。学生掌握复杂工程问题的分析能力和计算能力,提高自学能力和表达能力。(3)课程思政目标。以社会主义核心价值观为指引,培养学生综合运用专业基础知识解决工程实际问题的意识和能力,具备爱国情怀、民族自豪感和扎实的工作作风,培养严肃认真的科学态度和责任心,树立正确的职业道德观,拥有团队协作、创新和竞争的工匠精神。
“结构力学”课程中包含的思政元素,是实现思政教学的基石和前提。例如,讲授“绪论”时,通过力学的发展史、我国著名的古建筑、最强“偏科生”钱伟长的传奇故事等,培养学生的“爱国情、强国志、报国行”;讲授“拱结构”时,介绍被列为世界文化遗产的赵州桥,培养学生的民族自豪感和自信心,以及大国工匠精神;讲授“桁架结构”时,介绍茅以升先生设计建造钱塘江大桥的曲折血泪史,培养学生爱国精神和责任担当;讲授“梁和刚架”时,介绍我国的世界之最:港珠澳大桥、三峡大坝、鸟巢和水立方等,培养和激发学生的大国工匠精神、民族自豪感和“四个自信”。
在实际教学的过程中发现,虽然这些课程思政案例对学生的内心产生了一些触动,能激发学生一定的爱国热情、自豪感、自信心,但是学生感觉有些案例距离很遥远、与自己无关、没有信心完成一项伟大工程、思政元素融入的有些牵强等。这说明一些课程思政案例与学生缺乏关联,学生没有感同身受,不能从这些案例中汲取能量,进而影响自己的学习和生活。事实上,现有课程思政元素大多是强调“果”,对“果”背后的“因”挖掘不够深入。而大学生现阶段的学习,实质上是“种因”的过程,专业课程中的课程思政,正是帮助学生心中“种”下正确、积极、向上的“因”的重要方式。
“结构力学”课程的思政教育方案,以课程思政目标、思政元素、实施和调查为主线,从社会主义核心价值观的“爱国、敬业、诚信和友善”中,提炼课程思政元素。在课程内容学习和课程学习要求中,培养学生的唯物主义思想和科学精神;通过介绍优秀传统文化和科学家事迹,培养学生的爱国情怀、文化自信和民族自豪感;通过对典型工程事故的力学分析,开展工程伦理教育,让学生树立严谨的工作态度和正确的职业道德;利用课程实践环节,培养学生的团队合作和吃苦耐劳的工匠精神。
将“结构力学”的求解方法应用在各大土木工程结构中,成功的工程实例包括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。对于结构振动问题,2020年5月5日广州虎门大桥出现的涡振,可以为全国人民普及了大跨桥梁风工程研究的必要性。在桥梁振动出现后封闭交通,短短10天内,经过多家管理和科研单位的协作研究、仿真模拟和试验验证,采取在外侧护栏上安装抑流板、改善钢箱梁气动外形,增设水箱压重提高阻尼比等措施,及时有效控制了涡振,恢复了交通。结合虎门大桥的涡振问题,可展开介绍我国在结构抑振领域的开创新成果,包括2001年建成的我国首座三塔斜拉桥岳阳洞庭湖大桥,首次采用磁流变阻尼器(MRD)控制斜拉索的风振,通过现场观测证实了MRD对拉索风雨振具有良好的减振效果,该技术被美国权威杂志《土木工程》称为“世界上第一个使用磁流变技术的电缆减振系统”;2017年建成高度632米的上海中心,为抵抗上海频频光临的台风,在顶部安装了称为“上海慧眼”的阻尼器,采用的电涡流技术系世界上首次用于风阻尼器且为中国人首创。当然也可以引入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案例,从反面警示学生作为土木工程专业人才,必须要有责任意识。
新时代土木工程学科发展的过程中,“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。
发现式教学法就是将身边的工程结构作为鲜活的工程实例,通过面对面讲解,让学生置身其中,强化知识印记。例如,讲授结构计算简图的简化原则时,利用课余时间带领学生到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,踏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。侧看人工湖上的桥,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。只要留心观察、善于发现,“结构力学”就在身边。人类对世界的不断探索,就是为了更好地认识世界,正是因为有着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。
“结构力学”课程中蕴含诸多哲学思想。例如,在对结构简化得到其计算简图的过程中,就是抓住主要矛盾、忽略次要矛盾的过程,与哲学中事物的主次要矛盾关系的处理是一致的[3]。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?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?又如,在进行几何组成分析时用到的4个组成规则之间可以相互转换,本质都是铰接三角形规律,这就是唯物辩证法中的对立统一规律的体现。学生在进行几何组成分析时,根据具体情况,灵活选择铰接三角形规律的不同呈现形式。又如,求解静定结构和非静定结构内力及绘制内力图时,如果理解内力与外力的关系就是哲学中内因和外因的关系,就会更容易掌握此部分内容。事物的发展是内因和外因共同作用的结果,内因是变化的根据,外因通过内因而起作用。反映在结构上,结构的内力是由外力作用引起的,对于静定结构,如果不受外力的作用,结构的支座反力和内力为0,即没有外力就没有内力。例如,画结构弯矩(M)图遇到结构铰结点时,无集中力偶作用的截面弯矩M=0;有集中力偶作用,该截面弯矩M为该集中力偶值。引导学生挖掘“结构力学”课程中蕴含的哲学思想,不仅可以激发学生的学习兴趣,还可以帮助学生养成在哲学中理性思考的习惯,学会辩证、批判地看待事物和认识客观世界,形成正确的人生观、世界观和价值观[4]。在讲授动力学问题时,可以引入惯性力概念蕴含的哲学思辨:惯性力本身并不是一种真实存在的力,只是用惯性力表示结构的运动,从而将结构的动力学分析演变为静力学分析。由此,可以结合两个哲学基本原理进行分析,即哲学辩证法中运动和静止的辩证关系,以及辩证唯物主义认识论中现象与本质的关系原理。同时,对于采用刚度法和柔度法建立振动方程的过程,也可以引入这个过程蕴含的对立统一原理。
传统考核方式基本以学生基础知识的掌握程度为主,包括期末考试与日常表现如考勤和作业等,对实际操作技能的培养和考核也有一定关注,但思政教育尚未纳入考核,这也影响了课程思政的教学效果[5]。要想实现课程学习和思政的有效结合,考核方式也要随之创新,对学生实施全面考核。在实践中,对思政教育的考核,同样体现在期末考试和日常表现两方面。例如,可在期末考试中增设开放性讨论类题目,就当前的典型工程建设成就、历史建筑文物、工程事故、实际工程技术难题等案例,展开专业和思政论述,通过学生的分析,掌握其对基础知识的了解程度,也能对他们的价值观进行评判。也可在课堂教学中,就上述案例通过分组讨论,检视学生的表现,对他们的责任意识、政治意识、道德意识等方面进行考核和评价。通过知识和价值的双重考核,使课程思政合理有序地融入学科教学,教学质量也能得到不断提升。
“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,改变着人类的生产生活方式。科技强则国家强,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。
[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] 教育部.教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL].(2020-05-28).http://www.moe.gov.cn/.
[3] 龙驭球.结构力学方法论的哲思回望[J].工程力学,2019,36(4):1-7.
[4] 艺霖,林彦,曲爽,等.融入哲学元素的结构力学课程思政方式研究[J].牡丹江教育学院学报,2021(12):90-93.
[5] 李青雯.工科类院校推行“课程思政”的阻断力与突破点[J].北京工业职业技术学院学报,2019,18(4):53-56.