張豐收 錢建固

摘 ?要：課程思政是時代需求，也是人才培養(yǎng)的要求。根據(jù)彈性力學的課程特點，從力學史、力學美、辯證法、個人品格的維度例談如何在彈性力學教學中實施思政教育，以力學史激發(fā)學習潛能、以力學美培養(yǎng)審美情懷、以辯證法思想傳遞哲學智慧、以品格磨煉鑄造堅韌意志，塑造學生健全的價值觀，并以德育促教學，促使學生進行深度學習，提高學習效果。

關(guān)鍵詞：彈性力學;課程思政;深度學習

中圖分類號：G641 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2020）22-0167-04

Abstract： Course ideology and politics is the demand of the times and the requirement of talent training. According to the course characteristics of Elastic Mechanics， it discusses how to implement course ideology and politics education in Elastic Mechanics teaching through some examples from four dimensions such as the history of mechanics， mechanics of beauty， dialectics and personal character， so as to stimulate the learning potential by the history of Mechanics， cultivate aesthetic feelings by mechanical beauty， pass philosophical wisdom from Dialectic thought and exercise tenacity through character temper， shapes sound values of students， and promote the teaching of moral education， encourage student to carry on the deep learning， enhance learning effect.

Keywords： Elastic Mechanics; course ideology and politics education; deep learning

儒家經(jīng)典《大學》開篇第一句即為：“大學之道，在明明德，在親民，在止于至善?！眰鹘y(tǒng)的“大學之道”認為立德和育人是成才之先，強調(diào)品德的重要性?！傲⒌聵淙恕币彩俏覈敶逃母救蝿铡＝陙?，課程思政已成為備受教育工作者關(guān)注的熱點問題，相應的課堂教學改革層出不窮。上海市自2005年率先開啟德育改革， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?分階段在各大中小學校推進。文件《上海市教育綜合改革方案（2014-2020年）》提出：堅持以“育人為本、德育為先”核心，大力推動“課程思政”教育創(chuàng)新改革，推出“大國方略”等一批“中國系列”課程，并在部分高校試點，以充分挖掘?qū)I(yè)課程思政教育資源。[1]教育部部長陳寶生于2018年6月在成都召開的新時代全國高等學校本科教育工作會議上也明確指出：高校要明確所有課程的育人要素和責任，推動每一位專業(yè)課老師制定開展“課程思政”教學設計，做到課程門門有思政，教師人人講育人。然而，在高校思政教育與專業(yè)教育相結(jié)合的協(xié)同培養(yǎng)模式下，以專業(yè)課程知識為載體實施課程思政時，大都是概述類人文社科課程及知識結(jié)構(gòu)淺顯易懂的理工科課程。例如，“大國方略”系列課程：我校的“中國道路”、復旦大學的“中國共產(chǎn)黨治國理政理論與實踐”、上海大學的“創(chuàng)新中國”、華東政法大學的“法治中國”等，多數(shù)為人文社科課程。因而，為完成課程思政“發(fā)揮所有教師、課程和教育的育人功能，形成全員、全方位、全過程育人的教學體系”[2]的教育使命，我們還有很多工作值得去做。

彈性力學是固體力學中的一門基礎(chǔ)學科，為高校力學、土木、機械、材料、水利等本科專業(yè)的必修基礎(chǔ)課。該課程的理論性很強，和數(shù)學聯(lián)系非常密切，需用到數(shù)學中分析和代數(shù)中很多內(nèi)容。鑒于該課程抽象難懂，計算繁瑣，課時緊張等原因，實施課程思政時不容許長篇大論去渲染和感化，教師只能如春風細雨潤物無聲般將思政元素嵌入在教學中。有時一句話、一個簡短的故事、一張照片、抑或是一分鐘的短視頻都可對學生的思想和情操產(chǎn)生積極的影響。當然，這也給教師提出了更高的要求。例如：教師需具備與時俱進的教學理念、較強的處理教材內(nèi)容的能力（包括良好的數(shù)學功底、熟練掌握教材的知識結(jié)構(gòu)、能對教材內(nèi)容進行靈活的拓展和延伸等）、敏銳的發(fā)現(xiàn)和捕捉問題的能力、良好的職業(yè)道德素養(yǎng)等。本文就土木專業(yè)的彈性力學教學，從力學史的闡釋、審美情懷的培養(yǎng)、哲學思想的發(fā)現(xiàn)、堅韌品格的鑄就四個維度例談課程思政教育的實施，以思政元素促德育，切實提高教學效果。

一、述力學發(fā)展

彈性力學中顯性德育元素不多，主要體現(xiàn)在緒論部分。同所有力學課程教學一樣，彈性力學教學中第一課非常關(guān)鍵，不僅要勾勒出本課程的大致框架，同時要講清楚課程的來龍去脈。[3]彈性性質(zhì)及彈性原理的不自覺運用歷史悠久，如古代的弓箭就是利用物體彈性的例子，但彈性力學作為力學的分支學科進行系統(tǒng)、定量的分析和研究始于17世紀。徐芝綸院士編著的《彈性力學簡明教程》[4]是國內(nèi)高校工科專業(yè)普遍使用的教材，第五版中緒論部分新增了介紹彈性力學發(fā)展簡史的章節(jié)，以時間為線索根據(jù)彈性力學的演變歷史分別介紹了許多數(shù)學家、力學家、實驗工作者的研究成果，涉及內(nèi)容較多，很多理論和方法以及大部分研究者的名字對學生來說都非常陌生。為此，教師需根據(jù)與后續(xù)學習內(nèi)容的密切程度對緒論中相應內(nèi)容進行刪減和梳理，并查閱大量資料，從力學的起源開始高屋建瓴進行分析，給學生一種大局觀，從整體上對彈性力學學科的發(fā)展進行初步了解。同時對中國科學家錢偉長、錢學森、徐芝綸、胡海昌等在彈性力學的發(fā)展，特別是在中國的推廣應用做出的重要貢獻進行單獨介紹?；逎y學的課程往往讓學生望而卻步，給學生帶來不愉快的學習體驗，更不易使學生保持深度學習，將知識進行遷移和運用。深度學習首先所表現(xiàn)的為學習者的一種主動、積極的學習行為。[5]激發(fā)學生的學習動機是使學生進行積極主動學習的有效方法。[6]而力學發(fā)展史的闡述環(huán)節(jié)可大大激發(fā)學生的學習期望，并培養(yǎng)學生的家國情懷與國際視野、增強學生的民族自信與文化自信、賦予學生勇于擔當?shù)氖姑信c責任感。

二、育審美情懷

根據(jù)基本假設的異同，彈性力學可分為數(shù)學彈性力學和應用彈性力學，除去力學定理和定律外，彈性力學的學習內(nèi)容從數(shù)學的角度來看，其公式的推導和變換的方法都來自于數(shù)學分析（高等數(shù)學）、泛函分析、高等代數(shù)（線性代數(shù)）等課程中相關(guān)內(nèi)容。數(shù)學是因為滿足社會的需求而產(chǎn)生，其發(fā)展是一個逐步統(tǒng)一的過程。數(shù)學科學作為理性思維和想象的結(jié)合體，其本質(zhì)力量的感性與理性的顯現(xiàn)就形成了數(shù)學的美。數(shù)學美千姿百態(tài)、豐富多彩，主要包括和諧美、統(tǒng)一美、簡潔美、對稱美、語言美、創(chuàng)新美等。由于彈性力學在很大程度上可理解為是數(shù)學知識的應用和拓展，我們可將數(shù)學、力學、美學關(guān)聯(lián)起來，透過數(shù)學美來發(fā)現(xiàn)、感受、鑒賞彈性力學課程中的美，培養(yǎng)學生的審美情懷，以美育來促進德育和智育的發(fā)展。下面舉例說明：

例1 利用數(shù)學和力學問題的內(nèi)在聯(lián)系，將直角坐標系與極坐標系的變換關(guān)系，以及物理量（如位移、體力、應力、應變）之間的坐標變換關(guān)系以矩陣的形式統(tǒng)一表達，并運用這些坐標變換關(guān)系直接從直角坐標系中的基本方程導出極坐標中的基本方程。[7]

例2 以位移為自變量的3個變分方程[4]：

位移變分方程式：

極小勢能原理式：

虛功方程式：

這3個方程之間是互通的，只是表達形式不同而已。并且，可證它們都等價于平衡微分方程和應力邊界條件。

例3 彈性力學研究的主要內(nèi)容為建立應力、應變和位移之間的關(guān)系，其基本方程為？滓ij=f（？著ij，ui）。具體說來，彈性力學基本方程包含“三環(huán)節(jié)，二方面”，即

三環(huán)節(jié)（包含15個方程）：

（1）平衡微分方程（反映應力與體力的平衡）

（2）幾何方程（反映位移與應變的關(guān)系）

（3）物理方程（反映應力與應變的關(guān)系）

二方面（指邊界條件）：

（1）應力邊界條件

（2）位移邊界條件

利用張量方法將方程組（a），（b），（c），（d），（e）進行簡化，可分別統(tǒng)一寫成如下5個方程（a′），（b′），（c′），（d′），（e′）的形式：

例4 變分原理是指把一個物理問題（或其他學科的問題）用變分法化為求泛函的極值（或駐值）的問題，在物理學尤其是力學中應用非常廣泛，如著名的虛功原理、極小勢能原理、余能原理等。例3中的3組方程（平衡微分方程、幾何方程及物理方程）和2組條件（應力邊界條件和位移邊界條件）就可概括為一個變分原理——胡海昌-鷲津3類變量廣義變分原理。[8]

以上例子充分體現(xiàn)了力學的和諧統(tǒng)一美，將紛繁復雜的多個方程歸一為簡單的式子。愛因期坦曾說“美，本質(zhì)上終究是簡單性?！币滓?，上述例子也同時呈現(xiàn)出簡潔美。特別是例3中，對變量分量求偏導數(shù)時，也無不體現(xiàn)對稱美。審美與求知并存，教師在傳授枯燥深奧的專業(yè)知識的同時，引導學生去分析和發(fā)現(xiàn)彈性力學的各種理性美，提高審美修養(yǎng)的同時能使學生較為輕松的進入并保持深度學習，取得較好的學習效果。

三、傳哲學智慧

辯證法是關(guān)于自然、社會和思維發(fā)展的一般規(guī)律的科學?！疤烊撕弦弧?、“福兮禍所依，禍兮福所伏”、“過猶不及”、“一陰一陽謂之道”等生活哲理就是哲學思想在傳統(tǒng)文化影響下的產(chǎn)物。彈性力學中也充滿著辯證法思想，例如，“一般”與“特殊”、“對立”與“統(tǒng)一”、“量變”與“質(zhì)變”、“否定之否定”、“簡單”與“復雜”等辯證關(guān)系。本文中例1和例3中方程的轉(zhuǎn)化就體現(xiàn)了“一般”與“特殊”的關(guān)系。又如，

例5 關(guān)于艾里應力函數(shù)？椎（x，y）的推導過程[4]：

在常體力的情況下，平衡微分方程

的解可直接求出，為它的任意一組特解及下列齊次微分方程的通解的疊加：

偏微分方程組（g）的求解有點復雜，但可利用下述偏微分方程恒等式以及剪應力相等這兩個極為簡單的條件來化解：

先將方程組（g）寫成下述形式：

由（h），（i）式知，必存在某一個函數(shù)？椎（x，y），使得

例6 用逆解法求應力函數(shù)？椎時，步驟為：

（1）先找出滿足相容方程的？椎解;

（2）由？椎求出應力分量;

（3）在給定邊界形狀下，根據(jù)應力邊界條件，由應力反推出面力。在此組面力的作用下，其解答就是上述的？椎和應力。

例5體現(xiàn)了“簡單”與“復雜”、“一般”與“特殊”等哲學思想。雖然求出的？椎還是一個待定函數(shù)，但平面問題的求解已得到大大簡化，因為待求未知函數(shù)由3個變?yōu)?個，并從求解3個應力分量變?yōu)榍蠼鈶瘮?shù)？椎。而例6則充分體現(xiàn)了“一般”與“特殊”、“否定之否定”等哲學原理，欲行其道反而攻之。

“深度學習的一個重要標志，就是能將外在的教學內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學生內(nèi)在的精神力量?！盵9]哲學思維可幫助學生將學習中的思想和方法內(nèi)化為一種理性精神、批判精神，從而可進行并保持深度學習;同時還可遷移到他們的工作和生活中，使他們能正確看待和處理身邊的一切事物，創(chuàng)造智慧、健康的人生。

四、鑄堅韌品格

堅韌不拔形容信念堅定，意志頑強，不可動搖，堅強不屈。蘇軾在《晁錯論》中稱“古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有堅忍不拔之志。”具有堅韌品格的人將會變得堅強，充滿斗志，而又富有彈性，能應對學習、工作、生活中各種大風大浪。但堅韌品格的鑄就不可一蹴而就，需要點點滴滴，日積月累，所以，它作為課程思政教育的隱性元素通常被忽視，特別是在專業(yè)課程的教學中。彈性力學是一門充滿挑戰(zhàn)的課程，對學生的數(shù)學基礎(chǔ)要求高，計算和推理都很繁瑣，很多教師都是將推理較為復雜的定理和定律的結(jié)論直接告訴學生，讓學生照搬運用，導致學生產(chǎn)生懈怠心理，失去鍛煉和提升自己的機會。事實上，逆境造人，越難掌握的知識越能磨礪學生的意志！因而，在彈性力學的教學中，教師的理念、引導、投入都非常重要。如根據(jù)學生知識接受程度及專業(yè)學習的需要合理選擇彈性力學教材中內(nèi)容;鼓勵學生大膽去思考和嘗試，并認真進行推理和計算，課時不夠的話此環(huán)節(jié)可放課外進行，并將學習內(nèi)容設置臺階，幫助學生去完成;注重反饋環(huán)節(jié)，及時給予肯定和鼓勵等。

五、結(jié)束語

課程思政教育是人才培養(yǎng)的永恒話題。全視角深度學習觀超越認知心理學的局限，認為深度學習不僅是學習者大腦內(nèi)部“信息加工”的過程，同時還是一個充滿情感、意志、精神、興趣的過程;一個社會過程、文化過程。[10]倘若說深度學習過程是一根線，那么思政元素就是串在這線上的一些零散的珍珠。因而，在彈性力學教學中圍繞“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人”這一根本問題進行課程思政時，教師作為拾掇者需結(jié)合課程特點，深入挖掘課程所包含的顯性和隱性德育元素，讓更多耀眼的珍珠成為促使學生進行深度學習的催化劑，以德育促智育，真正實現(xiàn)教育的“知識傳授”與“價值引領(lǐng)”兩重功能。

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