工程力学实验课程思政教学探索与实践.pdf

西南交通大学学报（社会科学版）2023 年 2 月 JOURNAL OF SOUTHWEST JIAOTONG UNIVERSITY Feb.2023 第 24 卷 （Social Sciences)Vol.24 增刊第 2 期 课程思政 工程力学实验课程思政教学探索与实践 何新党，李 磊*，杨未柱，王安强，张 柯（西北工业大学 力学与土木建筑学院，陕西 西安 710129）摘 要：本文针对传统工程力学实验教学中如何有效引入课程思政元素问题，以西北工业大学的工程力学实验课程的组合梁弯曲正应力实验为例，注重对学生的价值观塑造和工程分析能力提升，通过选取贴近实际、贴近生活的思政元素，在课程的引入、力学模型理论分析、实验测试的各个环节将课程思政元素以润物无声的方式融入其中，让学生在学习的过程中得到思想认识的提升。通过对传统工程力学实验课程的思政教学探索，以更好地适应新时代背景下国家对高等教育人才培养的要求。关键词：工程力学实验；课程思政;弯曲正应力，应变电测法 基金项目：2022 年度西北工业大学研究生教育研究基金项目(2022AJ10)；2022 年度西北工业大学“课程思政”示范项目(教字202213 号)作者简介：何新党(1985)，男，陕西咸阳人，西北工业大学力学与土木建筑学院，博士，副研究员/硕导，主要从事飞行器结构可靠性优化设计与先进材料力学性能分析与测试方法研究。教育是民族振兴、社会进步的重要基石。在高等教育实施过程中加强思政教育，对提高大学生的综合素质、促进大学生的全面发展、增强青少年对中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信、文化自信具有重要意义。办好思政课，最根本的是要全面贯彻党的教育方针，解决好培养什么人、怎样培养人、为谁培养人这个根本问题。通过思政教育，激发学生的爱国主义情怀，把爱国情、强国志、报国行自觉融入建设社会主义现代化强国、实现中华民族伟大复兴的奋斗之中。工程力学实验课程是与材料力学、理论力学等理论教学相辅相成的重要教学环节，是力学专业的基础课程，是培养学生实验技能和问题解决能力的有效手段。西北工业大学工程力学实验课程面向全校大二本科生开设，每年选学人数超过 300 人，课程教学内容包括圆棒拉伸与压缩破坏试验、圆棒扭转破坏和测 G 试验、组合梁弯曲正应力测试、弯扭组合复杂应力状态下主应力大小和方向测量、偏心拉伸、未知载荷、压杆稳定、应变片电测实习、弹性模量和泊松比测量、结构动力学参数测量和碰撞动力学参数测量等 16 项实验内容。通过工程力学实验教学，加深学生对力学基本概念和理论的理解，促进学生掌握各种实验仪器测试原理和实验方法，培养学生应用所学理论知识综合分析和解决工程问题。随着我国实验教学改革的不断深入，实验力学教学的内容与教学方式也应不断更新发展，以便能够更好地培养适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才。178 西南交通大学学报（社会科学版）第 24 卷 本文以西北工业大学的工程力学实验课程的组合梁弯曲正应力实验为例，介绍在课程思政方面的探索和实践。在课程思政过程中，结合工程案例，注重对学生的价值观塑造和工程分析能力提升，通过选取贴近实际、贴近生活的思政元素，在课程的引入、力学模型分析、实验测试的各个环节将课程思政以润物无声的方式融入其中，让学生在学习的过程中得到思想认识的提升。一、课程引入中的思政教学弯曲变形大国重器研制历程 首先从同学们最熟悉的生活场景入手，询问同学们飞机机翼在气动力作用下的变形是什么变形？然后向同学们介绍坐落在西工大校园里的 ARJ21 飞机，是由中国商用飞机有限责任公司研制的新型涡扇支线飞机，亦为中国第一次完全自主设计并组装制造的支线飞机。2009 年 12 月至 2010 年 7 月，ARJ21 飞机完成了 2.5g 全机稳定俯仰静力试验考核后，由中国商飞公司捐赠给西北工业大学做科研和教学之用。通过向学生展示最初飞机运抵校园时机身表面贴满帆布袋的样子，向同学们介绍飞机全机静力试验在飞机定型和适航符合性验证中的重要作用。通过大飞机全机结构静力试验从失败到攻关成功的感人故事：向同学们传播敢于直面困难、不屈不挠奋斗的航空报国精神，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。通过向同学们介绍我国“两干两支”民机发展战略，进而引出 ARJ21 飞机研制单位中国商飞两任董事长张庆伟、金壮龙，现任公司总经理赵越让、副总经理郭博智、周新民、张玉金，到民机三大型号 ARJ21 总师陈勇、C919 基本型总师韩克岑、CR929总师陈迎春等一批西工大优秀校友。通过和学生共同回忆在西北工业大学 80 周年校庆文艺晚会上同台表演，深情朗诵诗歌 致远方 的“史上最牛航空班”5381 班的三位总师歼-20 总设计师杨伟、运-20 总设计师唐长红以及歼-15 常务副总师赵霞均毕业西工大。通过他们的先进事迹，激励同学们的航空报国热情和投身国家大国重器研制的爱国情怀。图 1 思政案例 1西工大人的航空情怀 二、弯曲理论教学中的思政教学真理的探索-否定之否定规律 在介绍弯曲变形的基本理论时候，通过向同学们介绍北京大学武际可老师的一篇学术论文说梁力学史札记之十九，告诉同学们对于梁弯曲变形的认识过程并不是一帆风顺的，在 17 世纪，增刊第 2 期 179 何新党 工程力学实验课程思政教学探索与实践 关于梁截面上的应力分布规律的认识争论的一百多年，才形成了我们当前材料力学课程中的基本共识。图 2 思政案例 2梁弯曲变形的认识过程 通过科学家们对梁弯曲变形截面上应力分布规律的认识过程，向同学们介绍科学的认识规律服从马克思主义哲学三大定律中的否定之否定规律。许多科学规律的发现往往都是在曲折中前进，盘旋式上升的。在科研的道路上并不总是一帆风顺，同学们应该有百折不挠，实事求是，追求真理的严谨态度和科学精神。三、实验测试过程中的思政教学-实践是检验真理的唯一标准 组合梁弯曲正应力实验是让学生通过多点应变检测方法验证纯弯曲梁的正应力计算公式；掌握电阻应变片的工作原理和静态应变仪的操作方法；用应变电测法测定三种不同形式组合梁在纯弯曲时沿截面高度的正应力分布规律。其实验装置如图 3 所示：图 3 组合梁弯曲正应力实验装置 180 西南交通大学学报（社会科学版）第 24 卷 实验装置各部分的组成示意图如图 4 所示。该装置由加载架、铝-钢叠梁、钢-钢叠梁、楔块梁、力传感器、数字测力仪、应变仪等多个部分组成，通过该装置可以让学生完成铝-钢叠梁、钢-钢叠梁、楔块梁三种梁结构在弯矩作用下的应变测试。通过实验测试让学生理解弹性模量对结构刚度的影响，理解弯矩作用下梁横截面上应变的分布规律。图 4 组合梁弯曲正应力实验装置 其中楔块梁是在钢-钢叠梁的基础上增加了楔块，将上下两个梁组合到一起，从而限制了贴合面之间的相互移动，而叠梁则是将铝-钢叠梁和钢-钢叠梁两个梁叠加到一起，其接触面上的变形不受限制。三种梁在中心的横截面处沿中性层都贴上相同规格的 8 组应变片，应变片粘贴位置如图 5 所示。图 5 组合梁应变片粘贴位置示意图 通过对比分析在相同载荷下，距离梁中性层不同高度处的应变值，让同学们直观了解在弯矩作用下梁截面上应变的分布规律，并采用理论分析方法和实验测试值进行比较，以培养学生善于观察、勤于思考，用实践检验理论的科学态度和严谨的科学精神。在此基础上让学生用有限元仿真方法研究组合梁在弯矩作用下梁横截面上的变形和应力分布规律，采用 Abaqus 得到的梁在四点弯下的应力云图如图 6 所示，中性层可以在应力云图中直观地看到，同时可以清晰地看到梁截面上上下表的应力最大，其应力分布规律和理论分析与实验测试的结果是一致的，相互得到验证。增刊第 2 期 181 何新党 工程力学实验课程思政教学探索与实践 图 6 有限元仿真得到的梁在弯矩作用下的应力分布规律 四、总结与思考 课程思政是落实高等教育立德树人的重要途径，作为高等教育工作者，需要时刻提高政治站位、深化思想认识，旗帜鲜明地开好课程思政，把立德树人的根本任务落实到每一节课程当中，在教学中融入恰当的思政教学元素，通过各项教学内容体现出的思政元素，构建一套系统化的课程思政体系。本文通过在在课程的引入时介绍西工大人在大国重器研制中的作用，通过在力学模型分析时引入梁截面应力分布的研究历史，通过在实验测试的环节引入虚拟仿真分析，积极把思政元素与专业课程结合起来。根据学生的反馈情况看，取得较好的效果，不仅增强的学生的航空报国热情，也树立了他们严谨求实的科学态度，同时通过虚拟仿真分析加深了学生对梁弯曲变形时中性层的理解。参考文献 1武际可,武际可.说梁-力学史札记之十九J.力学与实践,2008,30(6):106-109 2苟文选,王安强.材料力学重点,难点,考点,辅导与精析M.西北工业大学出版社,2012.3金保森,卢智先.材料力学实验M.机械工业出版社,2003.4陈海燕.ABAQUS 有限元分析从入门到精通M.电子工业出版社,2015.5王正道,康爱健,薛琳.力学基础实验教程M.中国科学技术出版社,2009.6尹协振,续伯钦,张寒虹.实验力学#:#Experimental mechanicsM.高等教育出版社,2012.Exploration and practice of Ideological and political teaching in engineering mechanics experiment He Xin-dang,Li Lei,Yang Wei-zhu,Wang An-qiang,Zhang Ke(School of mechanics and civil architecture,Northwest University of technology,Xian 710129,Shaanxi Province)Abstract:This paper aims at the problem of how to effectively introduce the ideological and political elements into the traditional engineering mechanics experiment teaching.Taking the engineering mechanics experiment course of Northwest University of technology as an example,the paper focuses on the value shaping and the improvement of the engineering analysis ability of the students,and selects the ideological and political elements close to the reality and life,and introduces the curriculum the theoretical analysis of mechanical model and experimental test integrate the ideological and political elements of the course into it in a silent way,so that students can get the improvement of their ideological understanding in the process of learning.Through the exploration of ideological and political teaching of traditional engineering mechanics experiment course,it can better adapt to the national requirements for higher education talents training in the new era.Key words:Engineering mechanics experiment;Curriculum thinking and politics;Bending normal stress,Strain electrometric method