[摘  要]人才在強國建設(shè)、民族復(fù)興中具有極端重要性。課程思政的目的是將思想政治教育融入各類課程中，以實現(xiàn)全員、全程、全方位育人目標?。通過將“材料力學(xué)”課程與思政元素有機融合，使之與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，構(gòu)建將“立德樹人”作為根本任務(wù)的綜合教育理念體系。以“壓桿穩(wěn)定”為例，有針對性地設(shè)置相應(yīng)的思政教育內(nèi)容，建立創(chuàng)新化的教學(xué)方法和手段，最終實現(xiàn)材料力學(xué)課程與思政元素的有機融合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，構(gòu)建教學(xué)與課程思政同向同行、能力與品德協(xié)同培養(yǎng)的工科課程。

[關(guān)鍵詞]課程思政  材料力學(xué)  壓桿穩(wěn)定  立德樹人

中圖分類號：G642   文獻標志碼：A


引  言

在新時代工科發(fā)展模式下，教育的目標不僅在于知識的傳授，更在于培養(yǎng)學(xué)生的世界觀、人生觀和價值觀。教育的根本任務(wù)是立德樹人。習(xí)近平總書記指出，要用好課堂教學(xué)這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。這就要求各個學(xué)科和專業(yè)在學(xué)生培養(yǎng)過程中探索新的教學(xué)理念，構(gòu)建新的教學(xué)體系，實踐新的教學(xué)方法。

課程思政的目的是將思想政治教育融入各類課程中，以實現(xiàn)全員、全程、全方位育人目標?。自2014年上海高校率先探索課程思政以來，課程思政從地方實踐逐漸上升為全國性行動。基于此，教育部發(fā)布相關(guān)指導(dǎo)意見，要求各類公共基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程及實踐課程全面開展課程思政教育。這對于廣大教師而言是一個機遇，通過課程思政促進優(yōu)秀課程案例的涌現(xiàn)，提高教書育人質(zhì)量。但同時，怎樣有效融合思政元素，避免生拉硬套也是一項巨大挑戰(zhàn)，需要教師深入發(fā)掘課程特色，及時掌握與課程相關(guān)的時政信息。

材料力學(xué)課程作為理工類的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有嚴格的概念、原理和定律，邏輯性強的特點，是航空航天工程、機械工程、土木工程等專業(yè)的核心課程。將思政元素與材料力學(xué)有效結(jié)合意義廣泛，既能將課程內(nèi)容生動展現(xiàn)，也能在學(xué)習(xí)的過程中培養(yǎng)學(xué)生品德，因此是人才培養(yǎng)中的重要一環(huán)。材料力學(xué)的任務(wù)是合理設(shè)計工程構(gòu)件，其應(yīng)用背景較強，在授課過程中適合結(jié)合工程實例進行講解，而工程實例中往往蘊含了較多思政元素，因此有望達到課程中有思政，思政中有專業(yè)課程的理想效果，將兩者以“潤物細無聲”的方式傳遞給學(xué)生。

材料力學(xué)課程思政背景分析

為深入貫徹落實習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述和全國教育大會精神，貫徹落實中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳《關(guān)于深化新時代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》，把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量，教育部在《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》中強調(diào)，要深入梳理專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合不同課程特點、思維方法和價值理念，深入挖掘課程思政元素，有機融入課程教學(xué)，達到潤物細無聲的育人效果。針對理學(xué)、工學(xué)類專業(yè)課程，要在課程教學(xué)中把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來，提高學(xué)生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力。理學(xué)類專業(yè)課程要注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和科學(xué)倫理的教育，培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感。工學(xué)類專業(yè)課程要注重強化學(xué)生工程倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

材料力學(xué)是理工類專業(yè)學(xué)生接觸較早的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，因此，在課堂教學(xué)中應(yīng)準確找到切入點，在將課程思政融入材料力學(xué)的授課過程中，針對性探索專業(yè)思政、學(xué)科思政的方法。緒論部分，可以介紹力學(xué)在我國的發(fā)展歷史及目前所面臨的機遇與挑戰(zhàn)。新中國成立時，我國的工業(yè)建設(shè)幾乎一片空白，對力學(xué)人才的需求很大。這啟示我們，要引領(lǐng)世界科技的發(fā)展，力學(xué)人才培養(yǎng)必將是重要一環(huán)，通過力學(xué)史的介紹，增強學(xué)生的愛國情懷，提升學(xué)生的使命感。再比如，在實際工程中，任何復(fù)雜的系統(tǒng)都是由構(gòu)件組成，材料力學(xué)的任務(wù)就是解決其強度、剛度和穩(wěn)定性的問題。在圓軸扭轉(zhuǎn)校核時，需要同時考慮其強度和剛度才能合理設(shè)計截面尺寸，通過舉例車床主軸，讓學(xué)生進行設(shè)計，反映出“細節(jié)決定成敗”這一思想。材料力學(xué)是基于基本假設(shè)展開討論的，內(nèi)容抽象。例如，應(yīng)力“看不見，摸不著”，學(xué)生第一次接觸時不好理解，因此在討論應(yīng)力大小和分布時，要明確提出“基本假設(shè)”這一思路，幫助學(xué)生在未來的工作中具備解決問題的能力。在討論彎曲變形時，可介紹港珠澳大橋因其超大的建筑規(guī)模、空前的施工難度和頂尖的建造技術(shù)而聞名世界，8年創(chuàng)下多個“世界之最”，使學(xué)生感受真正的大國制造，提升學(xué)生的文化自信。

綜上，材料力學(xué)課程思政元素與其領(lǐng)域的特征有關(guān)。目前針對“政教融合”在促進專業(yè)知識學(xué)習(xí)與價值引領(lǐng)、學(xué)生能力提升方面具有積極作用，并已有部分研究成果。周軍等將“航天器控制原理”課程進行政教融合，從“課程資源”“教學(xué)方法”“課程思政”三個方面展開研究與實踐，完成了“聽得懂，能理解，會應(yīng)用，能創(chuàng)新”的教學(xué)目標；楊未柱等對連續(xù)介質(zhì)力學(xué)課程進行了思政挖掘研究，針對航空航天領(lǐng)域展開思政探索；賀文宇等針對“結(jié)構(gòu)動力學(xué)”課程，探索了研究生專業(yè)課程思政教學(xué)的創(chuàng)新方法，并提供了代表性實施案例；張紅衛(wèi)等以“材料力學(xué)”中的“內(nèi)力求解”為例，對材料力學(xué)課程思政進行了探索。將課程思政融入課堂，不僅避免了工科課程的枯燥，又增添了人文氣息，最重要的是為教育的根本目標——立德樹人的實現(xiàn)提供了堅實的保障。

課程思政教學(xué)——以“壓桿穩(wěn)定”為例

工程中有些構(gòu)件具有足夠的強度、剛度，卻不一定安全可靠。細長的受壓桿當(dāng)壓力達到一定值時，受壓桿可能突然彎曲而損壞，即產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)中受壓桿件的失穩(wěn)常造成嚴重的后果，甚至導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)物的倒塌。例如，1907年，加拿大魁北克的新建橋梁部分發(fā)生坍塌，幾十名造橋工人以及技工落入水中，經(jīng)調(diào)查事故是由設(shè)計缺陷導(dǎo)致；1995年，韓國首爾的三豐百貨店突然坍塌，造成1500多人被埋入地底。這座建筑原本是四層辦公樓，后來改建為五層百貨商場，施工中存在嚴重的偷工減料和違規(guī)行為，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)存在重大安全隱患。最終，此次事故造成502人死亡，937人受傷，經(jīng)濟損失高達667億韓元。由此可見，壓桿穩(wěn)定是工程設(shè)計時必不可少的因素，是材料力學(xué)重要的知識點之一。下面將從壓桿穩(wěn)定的分析過程中挖掘其中的思政元素。

1.穩(wěn)定性的概念

為了全面而深入地介紹穩(wěn)定性的概念，下面分析一個理想化的物理模型——一根筆直且細長的壓桿。當(dāng)受到一個垂直于其軸向的壓力F作用時，壓桿處于直線平衡狀態(tài)，這是其初始的穩(wěn)定狀態(tài)，假設(shè)對這根壓桿施加一個極其微小的橫向擾動，壓桿就會產(chǎn)生彎曲變形。當(dāng)壓力F尚未達到特定的臨界值時，壓桿在橫向力消失后能夠自發(fā)地、完全地恢復(fù)到其原始的直線狀態(tài)，這種自我恢復(fù)的能力表明，在此壓力水平下，壓桿原有的直線平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的，具有抵抗外界干擾的能力。然而，一旦壓力F超過了臨界值，即使撤去了微小的橫向力，壓桿也無法再恢復(fù)到原來的直線形態(tài)，而是保持彎曲的狀態(tài)。這表明，在更高的壓力水平下，壓桿原有的平衡狀態(tài)已經(jīng)變得不穩(wěn)定，無法抵御微小的外界擾動，從而失去了恢復(fù)原形的能力。

授課時通過對這一現(xiàn)象的揭示，不僅是對壓桿穩(wěn)定性概念的直觀展示，更蘊含了深刻的辯證法思想。它告訴我們，任何事物，包括這根看似簡單的壓桿，其穩(wěn)定狀態(tài)都不是絕對的、永恒的，而是會隨著外界條件（如壓力F的大?。┑淖兓l(fā)生變化。這種變化可能是向更加穩(wěn)定的方向發(fā)展，也可能是向不穩(wěn)定或隨遇平衡的狀態(tài)過渡。隨遇平衡作為一種介于穩(wěn)定與不穩(wěn)定之間的狀態(tài)，是理解壓桿臨界狀態(tài)的重要橋梁，也是后續(xù)深入研究的關(guān)鍵所在。

從更廣泛的角度來看，這一物理現(xiàn)象啟示我們，世間萬物都處于不斷變化和發(fā)展之中，沒有任何事物是一成不變的。因此，我們應(yīng)當(dāng)用辯證的眼光去看待世界，認識事物發(fā)展的階段性和轉(zhuǎn)折點，善于從變化中尋找規(guī)律，把握事物發(fā)展的本質(zhì)和趨勢。

2.細長壓桿的臨界力

在明確臨界狀態(tài)這一概念之后，就要確定該臨界值的大小。為了判定出臨界力，首先要研究兩端鉸支的細長壓桿，結(jié)合桿的撓曲線近似微分方程，代入邊界條件并得通解，最終得到兩端鉸支細長中心壓桿臨界力的歐拉公式。

為了加深學(xué)生對這一過程的理解，可以采用舉一反三討論式的教學(xué)方法。在完成對兩端鉸支細長壓桿臨界力的推導(dǎo)后，通過例題演示，鼓勵學(xué)生嘗試推導(dǎo)其他約束條件下（一端固支一端自由、兩端自由以及一端固定一端鉸支）細長壓桿的臨界力。通過對比不同約束條件下推導(dǎo)出的公式，學(xué)生可以更直觀地感受到約束條件對壓桿穩(wěn)定性的影響，從而總結(jié)出一些規(guī)律。在這一過程中，要特別注重培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和問題解決的能力。通過引導(dǎo)學(xué)生從實際問題中抽象出科學(xué)內(nèi)涵，幫助他們建立力學(xué)模型并深入分析和推導(dǎo)，最終找到解決問題的方法，進一步激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和探索精神。具體思政元素分析如下：

（1）切入點與基礎(chǔ)構(gòu)建：推導(dǎo)過程從兩端鉸支細長壓桿這一基礎(chǔ)模型開始，這是解決復(fù)雜問題的一個重要策略——找準切入點。正如在學(xué)習(xí)和工作中，面對龐大而復(fù)雜的問題時，首先需要找到問題的核心或最基礎(chǔ)的部分。

（2）由簡及繁的方法論：通過對兩端鉸支細長壓桿的詳細分析，為后續(xù)處理其他約束條件下的臨界力問題提供了方法和思路。鼓勵學(xué)生在面對難題時，不畏懼其復(fù)雜性，而是將其拆解成若干個小問題，逐一攻克。

（3）現(xiàn)象到規(guī)律的提煉：推導(dǎo)過程中，學(xué)生不僅要學(xué)會計算和分析，更重要的是要學(xué)會從具體的物理現(xiàn)象中抽象出普遍規(guī)律。這種能力的培養(yǎng)，對于個人成長和社會進步都至關(guān)重要。它教會我們?nèi)绾卧诩姺睆?fù)雜的信息中識別出事物的本質(zhì)和規(guī)律，從而作出正確的決策。

（4）解決問題的態(tài)度與能力：整個推導(dǎo)過程強調(diào)了對知識的深入理解和靈活應(yīng)用，這要求學(xué)生具備批判性思維、創(chuàng)新能力和持之以恒的精神。在學(xué)習(xí)和工作中，面對挑戰(zhàn)時保持積極樂觀的態(tài)度，勇于嘗試不同的解決路徑，即使遇到困難也不輕言放棄。正如科學(xué)家在研究過程中，無數(shù)次的實驗失敗并不意味著終點，而是通往成功的必經(jīng)之路。

此外，通過舉例嫦娥五號研制過程，使學(xué)生深刻理解解決復(fù)雜工程問題的思路與過程。嫦娥五號是我國迄今復(fù)雜度最高、技術(shù)跨度最大的航天系統(tǒng)工程，其成功研制和發(fā)射體現(xiàn)了我國在航天領(lǐng)域解決復(fù)雜工程問題的能力。其研制過程主要包括：①明確目標與需求：實現(xiàn)月面無人采樣返回。②技術(shù)分解與方案設(shè)計：科研人員將任務(wù)分解為多個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，針對每個環(huán)節(jié)，團隊都進行了深入的技術(shù)研究和方案設(shè)計，確保每個環(huán)節(jié)都能滿足任務(wù)需求。③試驗驗證與優(yōu)化改進：進行大量試驗驗證工作，以驗證方案的可行性和可靠性。④系統(tǒng)集成與測試：在各個環(huán)節(jié)的技術(shù)方案經(jīng)過試驗驗證和優(yōu)化改進后，項目團隊開始進行系統(tǒng)集成工作。這些測試旨在驗證探測器的整體性能和可靠性，確保其在發(fā)射和飛行過程中能夠正常工作。在探測器經(jīng)過全面測試并確認無誤后，便可進行發(fā)射。發(fā)射成功后，探測器按照預(yù)定的軌道和程序執(zhí)行任務(wù)，完成地外天體采樣與封裝、月面起飛、攜帶樣品高速返回地球等一系列復(fù)雜操作。

綜上所述，通過力學(xué)推導(dǎo)過程的深入剖析，不僅能夠提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，更能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法、解決問題的能力以及積極向上的人生態(tài)度，這些都是思政教育的寶貴財富，對于促進學(xué)生的全面發(fā)展具有重要意義。

3.歐拉公式適用范圍

在推導(dǎo)細長壓桿臨界力的歐拉公式時，不僅依賴了材料在線彈性范圍內(nèi)工作的基本假設(shè)，還運用了撓曲線近似微分方程。由于這一方法基于小變形理論，因此歐拉公式的適用前提十分明確：壓桿橫截面上的應(yīng)力必須嚴格控制在材料的比例極限之內(nèi)。

值得注意的是，壓桿的分類（如細長桿、中長桿、粗短桿）對于確定適用的臨界應(yīng)力計算公式至關(guān)重要，每種類型都有其特定的失穩(wěn)判定依據(jù)。然而，學(xué)生在實際操作中，往往容易混淆壓桿的類型，導(dǎo)致選擇了錯誤的計算公式，進而得到錯誤的結(jié)果分析。為了幫助學(xué)生避免這一常見錯誤，我們可以通過分析討論，即如果將細長壓桿錯誤地視為粗短桿或中長桿，或?qū)⒋侄虠U誤判為細長桿，均會導(dǎo)致預(yù)測的臨界應(yīng)力偏大，造成危險。通過深入討論這些后果，向?qū)W生強調(diào)，在工程實踐中，準確無誤地識別和應(yīng)用專業(yè)知識是確保設(shè)計安全與效率的基石。即便是微小的偏差，也可能引發(fā)重大的工程事故，造成不可估量的損失。因此，必須培養(yǎng)學(xué)生在面對工程問題時，不僅要有扎實的理論功底，更要有嚴謹細致、一絲不茍的工作態(tài)度。此外，穩(wěn)定性問題在工程領(lǐng)域的重要性也不容忽視，它往往是決定結(jié)構(gòu)能否長期安全服役的關(guān)鍵因素。穩(wěn)定性安全因數(shù)相較于強度安全因數(shù)需要設(shè)置得更為嚴格，因為一旦結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性，往往意味著災(zāi)難性的失敗。通過加強這方面的教育，可以進一步增強學(xué)生的責(zé)任感，使他們在未來的工程實踐中能夠更加自覺地遵循科學(xué)原則，確保每一項設(shè)計都能經(jīng)得起時間的考驗，為社會的安全與發(fā)展貢獻力量。

4.提高壓桿穩(wěn)定性的措施

在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，選擇截面形狀是一個至關(guān)重要的步驟。在探討截面形狀的優(yōu)化時會發(fā)現(xiàn)圓形截面特別是空心圓截面在某些方面表現(xiàn)得更為出色。以“竹子為什么是空心”這一自然現(xiàn)象為例，深入討論圓形截面，尤其是空心圓截面的優(yōu)勢：竹子作為自然界中的一種高效結(jié)構(gòu)，其空心設(shè)計并非偶然，而是經(jīng)過長期自然選擇和進化的結(jié)果。這種設(shè)計不僅減輕了竹子的重量，提高了其抗風(fēng)、抗震的能力，還優(yōu)化了材料的分布，使竹子在承受壓力時能夠更有效地利用每一寸材料。通過理論推導(dǎo)可以發(fā)現(xiàn)，空心圓截面相比實心圓截面，在相同的材料用量下，能夠提供更大的抗彎剛度和更好的穩(wěn)定性。這一理念也被巧妙應(yīng)用到了現(xiàn)代建筑設(shè)計中，例如臺北101大樓外觀結(jié)構(gòu)巧妙地借鑒了竹子的構(gòu)造原理。這種設(shè)計不僅美觀大方，更體現(xiàn)了人類智慧與自然規(guī)律的完美結(jié)合。

講授過程中通過理論分析與舉例，使學(xué)生深刻地認識到大自然是結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈感寶庫。只要我們處處留心，多觀察自然界中的萬物，就有可能從中獲得對理論研究的啟發(fā)。無論是竹子的空心設(shè)計，還是其他生物的奇妙結(jié)構(gòu)，都蘊含著豐富的力學(xué)原理和設(shè)計智慧。因此，應(yīng)該多鼓勵學(xué)生培養(yǎng)觀察自然、思考自然的習(xí)慣，從中汲取靈感，為未來的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供更多的創(chuàng)新思路和實踐經(jīng)驗。在平時的教學(xué)過程中，可以通過引導(dǎo)學(xué)生分析這些自然現(xiàn)象背后的力學(xué)原理，幫助學(xué)生建立起對結(jié)構(gòu)設(shè)計的直觀認識和深入理解。同時，還可以鼓勵學(xué)生積極參與實踐，嘗試將自然界中的設(shè)計原理應(yīng)用到實際工程中，不斷推動結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新和發(fā)展。這樣不僅能夠培養(yǎng)出具有扎實理論功底和豐富實踐經(jīng)驗的專業(yè)人才，還能夠為社會的可持續(xù)發(fā)展貢獻更多的智慧和力量。

結(jié)  語

專業(yè)教育與思政教育共同承載著育人的重任，其中立德樹人是教育的根本任務(wù)。在這一理念的指導(dǎo)下，課程思政作為落實立德樹人要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，顯得尤為重要。作為一線教師，不僅要傳授知識，更要注重學(xué)生的全面發(fā)展，通過推動課程思政與專業(yè)課程的有機融合，實現(xiàn)教育的綜合效益。材料力學(xué)作為工程學(xué)科的基礎(chǔ)，其知識體系蘊含著豐富的科學(xué)精神和人文素養(yǎng)。通過分析材料的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等專業(yè)知識，引導(dǎo)學(xué)生認識到科學(xué)的嚴謹性、創(chuàng)新的必要性和實踐的重要性。在授課過程中，需通過一體化設(shè)計將思政教育元素自然地融入，使兩者相互補充、相互促進，實現(xiàn)“德、智、體、美、勞”的構(gòu)建。注重培養(yǎng)學(xué)生的道德品質(zhì)和社會責(zé)任感，引導(dǎo)他們樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

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（李周儀：西安理工大學(xué)土木建筑工程學(xué)院）

責(zé)任編輯：張言