土木工程专业结构力学课程思政建设的探索与实践

吴忠铁，范萍萍，李守华，王晓琴

摘  要：结构力学是土木工程专业的一门核心课程，课程思政建设是立德树人对其发展的必然要求。文章以结构力学专业知识为载体，以生动的案例为依托，充分挖掘结构力学课程的思政元素，积极探索和开展结构力学课程思政建设。通过相关知识点的融合和映射，激发学生的民族自信和爱国情怀，培养学生的社会责任和使命感，有助于树立正确的人生观、世界觀和价值观，达到协同育人的目的。

关键词：结构力学;课程思政;立德树人

中图分类号：G641 文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）07-0084-05

Abstract： Structural Mechanics is a Key Course in Civil Engineering. Construction of "curriculum ideology and politics" of Structural Mechanics was the inevitable requirement of cultivating morality and cultivating people. Based on its professional knowledge and vivid cases， this paper fully explored the ideological and political elements of structural mechanics course， and actively explored and developed the construction of "curriculum ideology and politics" of Structural Mechanics course. Through the integration and mapping of relevant knowledge， it stimulated students' National Confidence and Patriotism and cultivated students' sense of social responsibility and mission. It helped to establish its correct outlook on life， world outlook and values to achieve the purpose of collaborative education.

Keywords： Structural Mechanics; curriculum ideology and politics; cultivating morality and cultivating people

高校作为把青年大学生培养成为社会主义事业建设者和接班人的关键阵地，始终要把握问题导向，要积极回答“初心三问”，即“培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人”，并为了实现这三个目标而不断锐意改革和努力奋斗。全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措。深刻领悟立德树人和新工科建设的重要内涵，在高校教育教学过程中积极开展思政课建设有利于学生了解国情、党情、社情和民情，有利于学生坚定信仰，增强学生的社会责任感和使命感，激发学生的“四个自信”和爱国情怀，对解决“初心三问”问题有重要的意义。因此，开展课程思政建设是立德树人的关键环节，是解决“培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人”的重要保障。力学类课程是工科专业广泛开设的专业基础必修课程。通过力学类课程的学习，使学生全面系统地了解构件、结构的受力变形及破坏规律;掌握构件、结构的设计计算的基本概念、基本理论、基本方法及其在工程中的应用;树立正确的设计思想、创新的设计精神。但是，力学类课程涉及大量的概念、抽象的内容、繁复的公式，再加上对学生前期储备的数学及物理知识要求较高，因此，学生学习过程普遍较为吃力。根据这一现状，结合力学课程特点，积极挖掘课程内所蕴含的思政元素，并将其融入课程教学的相关环节，在打破课堂沉默、提升学习动力、促进自主学习、坚定理想信念方面起到了积极作用。力学课程内容具有自身的特点，其知识体系具有理论性和逻辑性相对较强特点，其课程思政建设相对其他课程而言难度较大。但国内高校的教师还是好好地抓住了这一块思想教育的阵地，也对力学课程的课程思政建设进行了广泛的尝试和探索，并获得了有意义的成果。

牛智勇等[1]人采用案例、小组讨论、人文故事以及思维实验等教学方法开展了土力学课程思政建设，将思政元素引进课堂，将专业课程与思想政治教育有机结合起来，形成协同育人效应。闫小康等[2]人在工程流体力学中探讨了教学内容中思政教育素材的分类提炼，思政元素与专业知识之间的有机融合，潜移默化地对学生进行理想信念层面的精神指引。李娜等[3]人主要通过材料力学课程中挖掘课程的思政元素，提炼出厚植爱国情怀、培养责任担当精神、增强人文素养和加强职业教育等四条主线，形成了系统的教学案例，实现了知识传授、能力培养和价值塑造三者有机结合的人才培养目标。王安强等[4]人深入挖掘材料力学课程包含的思政元素，利用经典故事、典型案例等高度凝练和融合思政元素形成了系统的思政教学案例，积极开展了材料力学思政课程建设。这些力学思政课程的建设都取得了较好的思政育人效果。

根据结构力学课程教学内容的特点，作者进行了结构力学课程思政的建设。在课程思政实践过程中使学生在掌握专业知识的同时获得思想道德上的引导和启发，通过各个知识点与思政元素的讲解，使学生更深刻地理解“四个自信”、中国力量、科技创新、同心同德和团结等思政元素，培养学生的民族自信、文化自信和工匠精神;培养土木工程专业学生的职业道德和爱国敬业的价值观，使专业教育与思政教育同向而行，形成协同育人效应。

一、结构力学课程思政建设的目标

（一）课程教学目标

课程目标1：认识结构力学的基本任务，了解不同类型结构的特点，掌握实际结构的结构模型简化方法，能够对结构布置进行合理性判断。

课程目标2：了解静定结构的受力特性，熟练地掌握梁和刚架内力与桁架内力的计算方法，并能够熟练绘制内力图;掌握靜定组合结构和拱的内力计算方法，具有对各种静定结构进行计算的能力;了解虚功原理，掌握静定结构的位移计算方法及应用。

课程目标3：熟悉影响线的基本概念和绘制方法，掌握静力法和机动法绘制影响线的过程，掌握利用影响线计算结构内力和确定移动载荷的最不利位置。

课程目标4：了解超静定结构的力学特性，掌握力法、位移法、渐进法、矩阵位移法的基本原理，能利用相应方法对结构模型进行简化，并进行超静定结构的内力和位移计算。

课程目标5：熟悉结构动力学的基本理论，掌握结构模型的基本分析方法和计算过程，能够对实际模型进行简化计算和分析。

（二）课程育人目标

本课程以结构力学的专业知识为载体，以生动的典型工程案例为依托，结合结构工程中具体的数据、丰富的建筑结构图片和施工建造过程视频资料等，通过课程中相关知识点的融合和映射，使学生理解“四个自信”、民族共同体意识、中国力量、科技创新、同心同德和社会团结;培养学生的民族自信、文化自信和工匠精神;培养学生土木工程专业的职业道德和社会主义爱国敬业价值观。

二、结构力学课程思政建设的基本教学思路

结构力学课程思政建设的基本教学思路如图1所示，其详细的教学思路和方法如下。

（1）采用案例嵌入式思路进行课程思政。例如在讲解结构工程概念背景时，嵌入中国古建筑案例和建筑工程鲁班奖案例;在讲解结构简化过程时，嵌入工程事故分析案例，通过形象生动的案例，达到课程思政的目标。

（2）采用隐性渗透式思路进行课程思政。例如在讲解结构体系时隐性渗透56个民族是一家，共同发展，共同富裕，同呼吸共命运的理念，培养学生的民族共同体意识;在讲解铰结三角形基本规律时隐性渗透出没有规矩不成方圆，青年学生要遵守大学生守则。

（3）通过画龙点睛式思路进行课程思政。例如在讲解渐近法的过程中，提出精确解和近似解的相关性，运用画龙点睛式方式恰当地提出理想目标的实现要从实践出发，日积月累、坚持不懈、持之以恒的思政点，将专业课知识点与思政点进行融合，做到寓道于教、寓德于教、寓教于乐。

三、结构力学课程思政建设的主要教学手段和途径

为了能够将专业知识与思想教育很好的结合，在结构力学课程思政的建设过程中采用了几种主要的教学手段和途径。

（一）优质合理的教材

本课程选用龙驭球教授主编、高等教育出版社出版的《结构力学》一书作为本课程的教材，该教材是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材、面向21世纪课程教材。该教材符合我校土木工程专业建筑工程方向的培养计划，也符合本课程的教学大纲，教材讲解深入详细，能较好地兼顾我校学生的实际知识水平和接受能力。

（二）典型的工程案例

由于本课程具有理论性和逻辑性强、与工程联系紧密度的特点，本课程讲授中将引进一些实际的工程案例。主要包括古建筑、近代的著名工程等穿插在各个知识点和思政点的讲解中，通过理论联系实践，提高学生的学习兴趣，培养学生的社会责任感和使命感，帮助学生建立爱国敬业的价值观。

（三）丰富的图片和视频

在本课程的课程思政改革中将使用丰富的实际工程图片，并在课后要求学生观看《建设者》和《超级工程》等与课程知识相关的视频，以丰富的图片和视频作为载体，提高学生的学习兴趣，培养学生的职业道德，增强学生的民族自信、文化自信，培育学生的工匠精神。

（四）合理使用多媒体课件

本课程的教学将采用多媒体教学与传统板书相结合的方式，通过传统板书进行理论推导和计算分析，通过多媒体课件展示生动的案例和丰富的图片、视频，从而提高本课程的教学效果，加深学生对思政点的印象和理解。

（五）多种教学方式融合

在整个思政课的建设过程中根据不同的章节内容和特点，采用启发式、探讨式和案例式等多种教学方式联合应用。其目的是有效地吸引学生的注意力，提升学生的学习兴趣和主动性，增加课堂的互动效果，达到教授专业知识，启迪思想，培养独立思考、创新思维和自主学习的能力。

四、结构力学课程思政建设的专业知识与思想教育的融入点

在结构力学思政课程建设过程中，其专业知识与思政元素有效结合才能达到协同育人的效果，因此恰当地分析和选择合理的教材是挖掘思政元素的重要环节。在实际的教学过程中，本文所选用的教材为高等教育出版社出版的龙驭球等人编著的《结构力学I-基本教程》。通过几轮的教学分析和讨论，总结和凝练出各个章节基本的融入点。

（一）第1章  绪论

（1）结构概念：以工程结构概念为切入点，以著名的工程建筑为背景，采用多媒体等形式介绍国内外各种建筑形式，重点引入赵州桥、长城、应县木塔、鸟巢和港珠澳大桥等中国著名建筑，培养学生的民族自信、文化自信、鲁班精神和工匠精神。

（2）结构体系概念：以杆系结构体系概念为切入点，介绍刚体、单杆和结构体系等相关课程研究对象，渗透民族与国家、个人与集体关系意识，56个民族是一家、共同发展、共同富裕、同呼吸共命运，培养学生的中华民族共同体意识。

（3）计算简图实例：以实际工程和计算简图为切入点，以实际工程为背景，采用现实生活中的工程案例，建筑倒塌等地震灾害的现场状态反映作为工程技术人员的责任和义务，建立起学生的社会责任感与专业使命感。

（二）第2章  几何构造分析

铰结三角形规律：以铰结三角形规律为切入点，结构体系遵循合理的基本组成规律，才能够构成稳定的整体;融合“无规矩不成方圆”的古训，要融入班级、融入学院学校、融入社会就要遵守相应的法律等规则，遵守大学生守则，渗透规则意识，传递纪律理念。

（三）第3章  静定结构的内力分析

结构优化布置：以梁支座的合理布置为切入点，优化结构体系，可以降低梁的材料;融合倡导节能环保，以节约现有能源消耗量，提倡环保型新能源开发，渗透建筑结构的节能环保理念，培养学生的节能环保意识。

（四）第4章  影响线

结点承载方式下梁的内力影响线：以结点承载方式下梁的内力影响线为切入点，主要是上部的分配梁承担了荷载，表达每一部分构件都有它存在的意义和价值，在结构中发挥作用;融合感恩、责任与担当，学生要掌握扎实的基本理论，将来在自己的岗位上负起自己的责任，要有自己的担当。

（五）第6章  超静定结构-力法

超静定结构：以超静定结构为切入点，阐述一次超静定梁的内力分析，说明每个元素都可以发挥重要的作用，可以为整体提供重要的支持;在集体里每个个体团结协作才能发挥出更大的作用。

（六）第7章  超静定结构-位移法

位移法基本思路：以位移法基本思路的讲解，阐述多个杆件共同承担荷载，每个杆件承担的荷载相对较少;每个人是社会和国家的基本单元，建设国家需要每个人的奉献，渗透团结协作意识和奉献精神。

（七）第8章  渐近法

渐近法：渐近法的相关概念讲解和剖析，通过具体案例分析，联系个人理想与目标，传递持之以恒、坚持不懈的精神;融合理想与目标的实现，不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海，渗透为目标和理想努力奋斗的精神。

（八）第9章  矩阵位移法

矩阵位移法：通过概念和知识的讲解，如单元与结构、局部与整体，深入剖析个人与集体、个人与国家、个人与社会的关系，渗透团队精神，找到自己正确的位置，讲解青年大学生的社会担当和历史使命，鼓励学生要成为国家建设和发展的栋梁之才。

五、典型课程案例分析

（一）案例1：港珠澳大桥

港珠澳大桥于2009年12月15日动工至2018年10月24日完工运营，是中国境内一座连接香港、广东珠海和澳门的桥隧工程。拥有世界上最长的海底隧道，全长6.7 km，因其超大的建筑规模、空前的施工难度和顶尖的建造技术而闻名世界，如图2所示。该桥全长55 km，是世界最长的跨海大桥，被誉为“新的世界七大奇迹”。其总的设计理念涵盖了战略性、创新性、功能性、安全性、环保性、文化性和景观性。港珠澳大桥工程具有规模大、工期短，技术新、经验少，工序多、专业广，要求高、难点多的特点，为全球已建最长跨海大桥。通过上述案例表明中国工程结构的宏伟壮观，名声享誉世界，中国的大工程设计和施工走在世界的前列。中国可以建设世界顶级的工程项目，让学生感受到民族自信和民族自豪感。

在整个项目进行的过程中进行了很多的科技攻关，克服了很多世界性的难题，产生了很多世界领先的科技成果。中国科学家和工程技术人员研发的多种高性能材料满足了港珠澳大桥高标准的抗震抗腐蚀等要求。其中，以碳低合金钢的研发和应用最为代表。在港珠澳大桥的设计和工程攻关的过程中，先后攻克了人工岛快速成岛、深埋沉管结构设计、隧道复合基础等十余项世界级技术难题。截至2018年10月，所创纪录包括：港珠澳大桥是世界上里程最长、沉管隧道最长、寿命最长、钢结构最大、施工难度最大、技术含量最高、科学专利和投资金额最多的跨海大桥。通过上述工程案例分析过程，充分体现了中国专家和科技人员团结协作、坚持不屑地攻克工程技术难题的精神和意志，完成的成果解决了世界难题，合力打造的超级工程创造了众多世界纪录，呈现了我国工程技术人员和科学家的工匠精神。

港珠澳大桥是一座圆梦桥、同心桥、自信桥和复兴桥，体现了中国综合国力与自主创新能力，体现了勇创世界一流的民族志气，进一步坚定了对中国特色社会主义的道路自信、理论自信、制度自信、文化自信。

（二）案例2：鳥巢

“鸟巢”是2008年北京奥运会的主体育场，是地标性的体育建筑和奥运遗产，被誉为“第四代体育馆”的伟大建筑作品，占地20.4 hm2，建筑面积25.8万m2，可容纳观众9.1万人，如图3所示。鸟巢外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架柱。在保持鸟巢建筑风格不变的前提下，设计方案对结构布局、构建截面形式、材料利用率等问题进行了较大幅度的调整与优化。主要进行了三个方面的结构优化布置和设计。第一，总体设计方案的优化和布置;原设计方案中的可开启屋顶被取消，屋顶开口扩大，并通过钢结构的优化大大减少了用钢量。第二，钢桁架截面的优化设计和布置;主桁架围绕屋盖中间的开口放射形布置，有22榀主桁架直通或接近直通。为了避免出现过于复杂的节点，少量主桁架在内环附近截断。第三，节点的优化设计和布置。优化调整后的方案大大地降低了材料造价，可以确保工程造价控制在22.67亿元之内。本部分以鸟巢工程为分析对象，以结构体系的三个优化设计为载体，传授了结构形式、结构布置、结构优化、受力分析等专业知识，同时，强调工程师的科学精神和设计理念，攻克工程难题的决心，最终达到了降低材料用量、降低成本和造价的目的。渗透了建筑节能环保的理念，增加了学生的节能环保意识。

设计特点：构件体型大，单体重量重，节点复杂，工期紧，焊接量大，工程组织难度大，安装精度控制难。为了满足工程的需求，专家和科技工作者自主创新研发了特种钢材，集刚强、柔韧于一体，从而保证了鸟巢在承受最大460 MPa的外力后，依然可以恢复到原有形状。本部分体现了工程需求为导向，科技专家要满足工程需求的成果，克服工程难关，解决工程技术问题，确保工程的顺利进行。

鸟巢外部钢结构的钢材用量为4.2万t，整个工程包括混凝土中的钢材、螺纹钢等，总用钢量达到了11万t，这些钢材全部为国产钢。充分体现了中国的工程科技能力和水平达到了世界领先水平，解决了高性能材料的生产关键技术，降低了高性能材料的进口量，降低了造价，展现出了中国科技，中国力量。

（三）案例3：地震工程灾害

2008年5月12日四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县发生的里氏8.0级（矩震级达8.3Mw）大地震。最终造成69 227人遇难，374 644人受伤，17 923人失踪，造成直接经济损失8 451.4亿元，是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最广、灾害损失最严重、救灾难度最大的一次地震。地震灾害引起大面积的房屋倒塌，如图4所示，是人员伤亡的主要原因，因此，安全可靠的房屋是减少地震灾害、人员伤亡的有效手段和途径。本部分传授土木工程专业学生对灾害、结构与伤亡损失之间的关系最基本的思想认识。阐述建筑结构模型简化与合理性，计算简图对结构设计分析的重要性，精确合理地计算模型是建筑结构安全可靠的保证。作为未来的土木工程师应该要有良好的结构设计理念，要建造安全可靠的房屋，抵抗地震灾害，应认清自身的责任和担当，树立建筑安全可靠房屋的理想，培养学生正确的人生观和价值观。

六、协同育人效果

通过课程思政的建设，有效地将专业知识传授和中华优秀传统文化与爱国情怀等良好的价值观、人生观和世界观传递相联系，在专业知识讲解的过程中恰当地融合思政元素，既夯实了专业基础又进行了良好的思想教育。通过多种方式联合教学，促进了课堂的互动效果和气氛，提高了课程的教学质量。通过宏伟、高科技的工程案例分析，传递了民族自豪感和民族自信等自强理念。通过工程灾害案例分析，渗透了个人的责任与担当，感受到作为土木工程师的使命感。通过理论分析和结构优化，传递了严谨的科学精神和节能环保意识与理念。像这样每个部分课程知识点与思政元素的每一次结合都能够给学生带来不同的思想启迪。从课堂效果来看，良好的案例融合很好地吸引了学生的注意力，提高了学生的学习效果，理解和掌握了专业知识，同时也达到了思想教育的作用。从课后的反馈来看，课程思政的建设给学生传递了正确的价值观、人生观和世界观，渗透了家国情怀和理念，符合“三全育人”的思想和立德树人的理念。

七、结束语

结构力学課程思政建设深度挖掘思政元素，将结构力学专业知识与思政元素相互融合，实现专业知识传授和思想教育的协同育人效果，传递了优秀的民族文化和精神，能够达到知识传授、能力培养和价值塑造的效果，有助于大学生树立正确的人生观、价值观和世界观，助力立德树人教育目标的达成。

参考文献：

[1]牛智勇，冯松宝，麻洪蕊，等.新工科背景下土力学课程思政建设研究与实践——以宿州学院为例[J].河南农业，2021（21）：30-31.

[2]闫小康.高校《工程流体力学》课程教学中的思政建设[J].高教学刊，2020（36）：185-188.

[3]李娜，张乃芳，王璋琦.“点线面”结合构建“材料力学”课程思政体系[J].教育教学论坛，2020（48）：81-83.

[4]王安强，赵彬，陈瑞卿.材料力学课程思政建设与应用[J].教育教学论，2020（25）：93-94.