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《材料力学》课程思政案例

作者:董荭、刘云发布时间:2022-05-03

一、课程教学目标

通过本课程的学习,使学生掌握将工程实际构件抽象为力学模型的方法;掌握研究杆件内力、应力、变形分布规律的基本原理和方法;掌握分析杆件强度、刚度和稳定性问题的理论和计算;具有熟练的计算能力和一定的实验能力;具有学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力,注重学生工程伦理教育,培养学生对基本工程构件的力学计算和分析能力。课程目标及能力要求具体如下:

课程目标1:培养掌握各种单一或组合变形的基本特征,具备初步从实际工程建立简单力学模型的能力,培养学生的力学建模能力。

课程目标2:复述并理解材料力学中涉及的基本概念;熟练掌握各种变形构件的强度计算,应用相应的强度理论分析构件内一点的强度,能够准确判断构件的强度安全性;掌握构件基本变形的求解方法及思路,能够准确判断构件的刚度安全性;掌握稳定性基本计算方法和基本理论,能够判定构件稳定性。注重学生的力学逻辑思维能力和精益求精的大国工匠精神的培养,激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

二、思政育人目标

目标1:培养学生的团队协作精神,以及探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感;

目标2:强化学生工程伦理教育,培养学生精益求精的大国工匠精神,激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

目标3:增强学生民族自豪感和文化自信,增强对党的创新理论的政治认同、思想认同及情感认同,激发学生投身祖国建设的决心和信心;

目标4:树立学生正确的人生观和价值观,推动榜样力量。

三、课程思政典型教学案例设计

案例一:

1. 案例介绍

工程结构中有很多受压构件,比如桥梁的立柱、起重机,螺旋千斤顶的螺杆等,当所受压力超过某一限度,其直线平衡形式将不能保持时就会失稳。压杆失稳与强度和刚度失效有着本质的区别,前者失效时的载荷远远低于后者,而且往往是突发的,造成灾难性的后果。所以对压杆进行稳定性计算就尤为重要。

本案例从课前发布讨论入手,引导学生主动思考,激发学生学习的兴趣,培养学生的团队协作精神。课堂讲授引入魁北克大桥的坍塌事故,使学生吸取教训,增强责任意识、安全意识。第一个知识点—不同杆端约束下细长压杆的临界压力的讲授时,引入课程思政--山西应县木塔屹立千年的原因,增强学生民族自豪感和文化自信。第二个知识点—欧拉公式的适用范围讲授时,引入课程思政—介绍科学家欧拉,推动榜样力量。最后对课前发布的讨论进行点评,肯定学生精益求精的科学探索精神。

2. 案例设计

(1)课前准备--分组讨论,录制视频

①为什么抗倒扶小麦能够在狂风骤雨中立而不倒?

②郑板桥的《竹石》这首诗中蕴含哪些力学知识?


通过分组讨论,引导学生主动思考,激发学生的学习兴趣,培养学生的团队协作精神,以及探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。

(2)课堂讲授

①课程导入—根据经典案例,引入课程思政

以加拿大圣劳伦斯河上的魁北克大桥的坍塌事故为切入点,告诫学生不要盲目自信,要懂得敬畏生命,培养学生的工程素养,增强学生的安全意识、责任意识,强化学生工程伦理教育,培养学生精益求精的大国工匠精神,激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

②知识点讲授

先推导并讲授两端铰支细长压杆的临界压力,引出不同杆端约束下细长压杆的临界压力。


讲授完知识点,引入课程思政:探索山西应县木塔屹立千年的原因。

通过思政学习,让学生了解中国在工程领域的伟大成就,增强学生民族自豪感和文化自信,增强对党的创新理论的政治认同、思想认同及情感认同,激发学生投身祖国建设的决心和信心。

接着根据临界压力计算公式推出临界应力计算公式,给出柔度的概念,讲解欧拉公式的适用范围。

讲授完知识点,引入课程思政:欧拉公式的出现离不开一位大科学家--欧拉,从他的生平经历和成就方面向学生介绍。

通过此思政学习,树立学生正确的人生观,推动榜样力量。使学生明白只有勤奋刻苦学习文化知识,不惧困难,坚强勇敢,在成功中收获经验,在失败中汲取教训,努力向前,才能成为祖国未来的希望,肩负起祖国繁荣昌盛的重任。

(3)课程总结

对学生的课前分组讨论进行点评,对于正确的部分给予肯定,不恰当的部分进行更正讲授。

随机提问学生进行本节课内容的总结,根据学生的总结进行补充讲授,突出重点和难点。增强学生课堂的参与感,加深知识点的理解。

案例二:

1.案例介绍

梁是以弯曲为主要变形的构件,它在各类工程中都占有重要地位。为了保证梁能正常工作,首先要求它在荷载作用下不发生破坏,即应具有足够的强度。因此按强度条件合理设计梁尤为重要。

本案例从课前发布讨论入手,引导学生主动思考,激发学生的学习兴趣。课堂讲授从古诗入手,让学生认识到梁的重要性,增强学生的责任感和使命感。知识点讲解时引入课程思政—介绍北宋著名建筑学家李诫及其著作《营造法式》,增强学生民族自豪感和文化自信,推动榜样力量。

2.案例设计

(1)课前准备--分组讨论,录制视频

①矩形截面梁为什么(a)图比(b)图放置方式合理?


②《众人划桨开大船》这首歌中蕴含哪些与本节课相关的力学知识?

通过分组讨论,引导学生主动思考“为什么”,激发学生的学习兴趣,告诉学生:一个国家,一个民族,需要团结奋进,合作共赢,一个国家的强大,在于强劲的凝聚力,以此提升学生的爱国情怀。

(2)课堂讲授

①课程导入—关于梁的古诗词

杜甫云:大厦如倾要梁栋,万牛回首丘山重。《诗·大雅·大明》中有“造桥为梁,不显其光”。这说明古代人民很早就认识到了梁的重要性。告诫学生一定要好好学习梁的知识,力争成为祖国的栋梁之材。

②知识点讲授

从正应力强度条件着手,讲解怎样对梁作合理设计。

讲授完知识点,引入课程思政:李诫于《营造法式》中提出:凡梁之大小,若随其广分为三分,以二分为厚”,意指矩形木梁截面的高宽比为3:2时结构更为合理。再向学生介绍李诫的生平与成就。

通过此思政学习,增强学生的民族自豪感,树立文化自信,塑造学生正确的人生观,推动榜样力量。

(3)课程总结

对学生的课前分组讨论进行点评,对于正确的部分给予肯定,不恰当的部分进行更正讲授。

随机提问学生进行本节课内容的总结,根据学生的总结进行补充讲授,突出重点和难点。增强学生课堂的参与感,加深知识点的理解。

案例三:

1.案例介绍

构件的强度、刚度和稳定性问题均与所用材料的力学性能(主要指在外力作用下材料变形与所受外力之间的关系,以及材料抵抗变形与破坏的能力)有关,这些力学性能均需通过材料试验来测定。而实验研究和理论分析同样重要,都是完成材料力学的任务所必需的。

本案例从课前发布讨论入手,引导学生主动思考,激发学生的学习兴趣,增强学生的民族自豪感。课堂讲授引入泰坦尼克号沉船事故,使学生认识到力学性能对强度的影响,激发学生的科学精神和责任意识。知识点讲解时引入课程思政—东汉经学家郑玄的生平及成就,增强学生民族自豪感和文化自信,推动榜样力量

2.案例设计

(1)课前准备--分组讨论,录制视频

①为什么一支粉笔拉断或者扭断很容易,压坏不容易呢?

②建于隋朝的赵州桥,为什么历经一千四百余年,至今昂然挺立?

通过分组讨论,借由生活或者工程中的实例,促使学生主动思考问题,自主解决问题。欣赏与学习凝结了古代工匠智慧结晶的设计,不仅拓宽了学生的知识面,也增强了民族自豪感。

(2)课堂讲授

①课程导入—根据经典案例,引入课程思政

以泰坦尼克号沉船事故为切入点,告诉学生只有科技的不断进步才能更好地对工程实践起到指导作用。鼓励学生在学习的过程中要勤于思考,勇于怀疑,敢于实践,树立“持之以恒、科学严谨、不畏困难、勇于探索”的科学精神。提高学生的工程安全意识和社会责任感,培养学生精益求精的大国工匠精神。

②知识点讲授

从基本概念出发,讲解材料拉伸和压缩时的力学性能,以及材料的强度指标。


讲授完知识点,引入课程思政:郑玄在《考工记·弓人》中论述:“假令弓力胜三石,引之中三尺,弛其弦以绳缓擐之,每加物一石,则张一尺。”这一论述通过做弓力的实验,揭示了变形与力的线性关系,从时间上比胡克定律要早1500多年。再向学生介绍郑玄的生平与成就。

通过此思政学习,让学生领略中华文化的博大精深,展现中国古代人民的智慧,增强学生的民族自信与自豪感。塑造学生正确的人生观,推动榜样力量。

(3)课程总结

对学生的课前分组讨论进行点评,对于正确的部分给予肯定,不恰当的部分进行更正讲授。

随机提问学生进行本节课内容的总结,根据学生的总结进行补充讲授,突出重点和难点。增强学生课堂的参与感,加深知识点的理解。

四、课程思政实施成效及学生反馈

1.课程效果

(1)学习能力提高,获得感增强

线上线下的混合式教学,促进课程更多地体现了思政元素,加深了学生对重要概念、知识、原理的本质性理解,同时也显著增强了学习兴趣,并引发了深入思考。教学实践表明,融入哲学元素的课程思政方式具有良好的可行性与有效性。

(2)创新能力提高,思维更加开阔与灵活

学生在哲学观念的引领下启迪了创新意识,利用事物的普遍联系性可从看似不相关的角度入手来解决问题,感受到了创新思维的源泉。有效促进了新工科技术和创新型人才培养战略目标的达成。并且在多种竞赛或者实践活动中都取得了较好的成绩。


2.学生反馈

通过对学生进行关于课程的意见和建议的调查表明,学生对引入的思政元素非常感兴趣,认为找到了抽象的哲学观点与具体知识点的结合点,找到了抽象的力学知识与现实生活场景的结合点,切实感受到了理论力学的实用性。而以学生为中心的教学理念,丰富的教学资源,新颖的教学方法,提升了学生的学习热情和专业认同感,增强了科学强国的使命感。















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