课程思政教学案例---丁宝荣：结构力学

课程名称        

结构力学        

本次课程目标：掌握结构的概念和能够区分结构的分类；了解结构力学的任务与方法；掌握结构的计算简化的原则，能够绘制杆系结构的计算简图；掌握杆件结的分类；了解荷载的分类。        

思政育人目标：通过不同结构类型的图片给学生讲述我国建筑结构工程的最新进展和在世界建筑领域的先进性，激发学生对国家的认同感和自豪感，建立“天下兴亡、匹夫有责”的社会责任感，树立学生报效祖国的崇高理想。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

在讲结构概念之后，图片展示。        

并给同学们讲述我国建筑结构的最新进展和在世界建筑领域的先进性，让学生为祖国骄傲，并产生强烈的专业意识，希望自己能成为祖国建设大军中的一员，同时，将民族自豪感植入学生心中。请同学思考：对这些结构按照几何进行归类？引出结构的分类。从而了解结构力学的研究对象：杆系结构，和结构力学课程的主要任务和研究方法，这种心中升起的民族自信和专业认同，提高了同学们学习结构力学的兴趣和爱国情怀。        

二、取得成效        

课后反馈，学生普遍觉得我国还有很多大工程，如港珠澳大桥；鸟巢；北京首都国际机场航站楼等，想到自己将来可能要建设超越这些工程的建筑，脸上洋溢着喜悦和自豪，也使同学们在专业学习中树立了专业自信，同时增强道路自信、理论自信、制度自信、文化自信，更明白成长为什么样的人、怎样成长、为谁而成长。学生们还说课上不仅学习了专业知识，而且心中充满了幸福和力量，会更加努力。        

三、教学反思        

1.课前准备还需更加细致，预演课上可能发生的每一环节，并给出解决方案。教学素材要合理选取，既能反应专业知识又可以思政教学，既能贴近生活又能引发共鸣引起思考，做到思政巧妙融入课堂，这是很难做的。        

2.课上应以身作则，感同身受，让自己站在学生的角度，做到和学生共情共鸣。以身作则，用行动引领学生，将思政成效最大化。        

3．引入思政教学，使学生对学习目的、自我价值、学习兴趣等都一定的帮助或提高。        

课程名称        

结构力学        

本次课程目标：        

了解几何组成分析的目的、几何不变体系和几何可变体系；掌握自由度和约束的概念;理解必要约束和多余约束；熟悉瞬变体系的概念。        

思政育人目标：        

增强社会责任感；        

逆商培养，帮助学生克服困难、树立远大的理想，培养学生奋发图强、不忘初心的追梦精神；        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

几何构造分析通过规则和计算分析结构是几何可变体系，还是几何不变体系。在建筑结构中几何可变体系是不可用的，由于结构设计没有分析构造组成造成的工程事故，结合课程内容分析是否是几何不变体系，找到问题进行讲解，通过工程事故的介绍，加强学生的专业认知，树立职业素养的概念，在工程中以安全第一为目标，除了是专业要求也是职业素养的体现。        

约束概念中由多余约束和必要约束。        

必要约束：为了保持结构几何不变的最少约束；        

多余约束：是指去掉该约束体系仍能保持是几何不变的约束。        

从2020年以来疫情在全国不间断，戴口罩有效阻隔病毒的侵入，请思考，戴口罩是必要约束还是多余约束呢？同学们一致回答是必要约束。戴口罩是疫情期间生命安全的必要约束，不是多余约束。        

同时，将“约束”与学生学习过程中的一些制约因素相类比，帮助学生克服困难、树立远大的理想，培养学生奋发图强、不忘初心的追梦精神。        

“颜渊问仁。子曰：“克己复礼为仁。一日克己复礼，天下归仁焉！        

以一起重机的结构模型为例，分析其几何不变性，从分析过程知道，用从左上依次去二元体开始，结构体系最终变为如图12所示的简支梁，是无多余约束的几何不变体系。此过程中去掉的杆件虽不受力，但有他们才能组成起重机，否则不是，说明每个杆都有他的存在的意义，即每个人的存在都有意义。        

二、取得成效        

通过本讲几何不变体系、几何可变体系、约束、必要约束的这几个概念的讲解，让同学们明白每个人有应该受到一些必要约束，增强学生的社会责任感；而且理解约束，可以培养逆商，帮助学生克服困难、树立远大的理想，培养学生奋发图强、不忘初心的追梦精神。        

三、教学反思        

贝尔纳曾经说过“构成我们学习最大的障碍是已知的东西，而不是未知的东西”。在结构力学上课时，我自以为讲清楚明白了，学生受到一定的启发，但反思后发现自己的讲解并没有很好的针对学生原有的知识水平，没有从根本上解决学生存在的问题，只是一味的想要他们按照某个固定的程序，去解决某一类问题，学生当时也许明白了，但并没有理解问题，本质性的东西。        

课程名称        

结构力学        

本次课程目标：        

熟练掌握几何不变无多余约束的平面杆件体系的几何组成规则，熟练掌握几何组成分析的相关例题分析，并能运用其组成规则分析实际结构。        

思政育人目标：从结构力学角度，欣赏结构的艺术之美；陶冶爱国情怀，铭记历史，勿忘国耻；正确的认识能够指导实践。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

引入十七孔桥和我国桥梁之父茅以升的事迹，在1937年，主持修建了中国人自己设计并建造的第一座现代化大型桥梁——钱塘江大桥，辛苦3年建成，通车89天却为抵御日军又亲手将其炸毁。建桥，是爱国，炸桥，也是因为爱国！        

通过卢沟桥、宝带桥的例子，可以让同学们了解几何不变的组成规则，又可以认识到我国古代建筑的艺术之美，尤其是通过卢沟桥事件，希望大家勿忘国耻，奋发图强！        

通过结构的几何组成分析，能够确定结构是否为无多余约束的几何不变体系，而只有无多余约束的集合不变体系才可以作为建筑结构使用，是验证体系是否可作为建筑结构的基本方法，让学生意识到正确的认识能够指导实践取得成功。        

二、取得成效        

通过结合专业知识的讲解过程自然地融入思政元素，桥梁大师们的背景以及他们为祖国做出的贡献，树立为国家、社会在工程方面的发展做贡献的理想、信念和信心；通过中国传统建筑与超级建筑的案例引用，让学生树立民族自豪感，增强他们的爱国情怀；        

“茅以升的事迹使我热血沸腾，感激先辈们为国家发展奉献毕生心血，这也坚定了我科技报国的信念，我们将努力学习，打牢基础，淬炼刚强，为中华民族的伟大复兴贡献一份力量！”        

课堂教学呈现出教师用心、学生专心、育人开心的良好态势。        

三、教学反思        

思政教学，效果很好，不足需要前期多做准备，最好做到“一课一策，一节一案”原则，将思政润物细无声的融入课程中。        

对思政元素哪里找、思政元素如何加、课程思政如何讲等问题，专业的教研，大家群策群力，提出很多意见和建议。并且思政元素也引导教师遵循教书育人规律、学生成长规律和思政工作规律，在教学中采取浸润而不硬塞，滴灌而不满灌的原则，大力实施课程思政。课堂教学效果好。        

课程名称        

结构力学        

本次课程目标：        

掌握桁架的特点和组成分类；掌握用结点法和截面法计算桁架的内力；掌握零杆的判断方法；熟悉结点法和截面法的联合应用；        

思政育人目标：        

铭记历史、传承精神，激发全民尤其是青少年崇尚科学、探索未知、敢于创新的热情。        

事物的发展不是一次性完成的，是一个螺旋上升的过程，正所谓“前途是美好的，道路是曲折的。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

引入超级工程 南京大胜关长江大桥（抛物线桁架）、莫斯科马术体育馆，1818年贝塔克鲁（三角形桁架）、1930年上海中山桥（平行弦桁架）1889年巴黎铁塔（复杂桁架代表）、第四代空间站：国际空间站（桁架结构式空间站）等工程案例，习近平书记的话“任何国家和个人都不能阻挡中华民族实现伟大复兴的历史步伐。” “铭记历史、传承精神，激发全民尤其是青少年崇尚科学、探索未知、敢于创新的热情，为实现中华民族伟大复兴的中国梦凝聚强大力量”。中国实现了中国梦。提出问题：桁架结构怎么算？        

研究桁架理论发展历史，说明事物发展的一般规律。否定之否定规律指明了事物发展的过程，新的事物替代旧事物是历史的必然，但我们对待旧事物要做到“取其精华，去其糟粕”，事物的发展不是一次性完成的，是一个螺旋上升的过程，正所谓“前途是美好的，道路是曲折的。        

二、取得成效        

“在课堂上，我深切感受到老一辈科学家对祖国深沉的爱，这激励我们更加努力学习，勇于探索，用实际行动为祖国做贡献！”        

初识桁架是在理论力学中，结构力学中再次出现，说明其重要性，对桁架理论研究历史的讲解，让同学们对桁架有了更高阶的认识和理解。        

三、教学反思        

通过课程思政案例讲解，确实可以激发学生们爱国情怀，和拼搏精神，但课后或一段时间后，同学们的热情度不高不浓烈了，怎样可以让学生一直保有学习热情和积极向上的精神，是我之后要思考探索的事情。        

课上应该 用实际的空间站桁架举例，计算，让同学们感受下复杂的实际结构在求解中需要考虑的问题，从而锻炼学生们解决复杂问题的能力，也是我们培养学生毕业要求的能力之一。        

课程名称        

结构力学        

本次课程目标：掌握三角拱的组成和类型；掌握在竖向荷载作用下三角拱的支座反力及内力的计算公式；熟悉三角拱的受力特性；掌握三铰拱的合理轴线及应用。        

思政育人目标：拱结构的发展历程，凝聚了我国古代劳动人民智慧结晶，体现了中华民族伟大复兴不可或缺的“工匠精神”。        

认识到我国伟大工程的历史意义，学习不断进取的科学精神，相信唯有社会主义制度才能代领我们走向大国梦！        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

拱结构的实例很多，如最早的一个就是赵州桥（石材拱桥）、拱形的门窗，体现了拱形结构的受力特点。从中让学生了解拱结构充分利用了材料的性能，凝聚了我国古代劳动人民智慧，体现了中华民族伟大复兴不可或缺的“工匠精神”。        

引入压力隧洞的工程实例。实例一南水北调工程，提到共和国超大型工程，三峡工程、青藏铁路、西气东输等；实例二国之重器盾构机，1997从德国引入一台要17个亿，后续还有维修及技术服务费用。到2008年我国第一台盾构机问世，成为我国天津地铁，武汉地铁等线路建设的主力。从中学生们认识到我国伟大工程的历史意义，学习了不断进取的科学精神，并相信唯有社会主义制度才能代领我们走向大国梦！        

提出问题，为什么常见的隧道大部分是圆形截面的，为什么盾构机是圆的？引出本节内容的核心知识点，合理拱轴线。        

最后通过推导计算，得出结论三铰拱在均匀静水压力或者围岩压力作用下，其合理轴线的曲率半径为一常数，就是一段圆弧。证明了大多数隧道和盾构机是圆。        

二、取得成效        

课程学习后，同学们了解拱结构的组成特点和受力分析，学生了解拱结构充分利用了材料的性能，对我国传统结构的历史悠久，房屋、桥结构各有特色，更有闻名于世的著名结构，让同学们惊呼古代匠人的构思巧妙，解决问题的能力，凝聚了我国古代劳动人民智慧，体现了中华民族伟大复兴不可或缺的“工匠精神”增强民族自豪感，对自己和自己专业也信心倍增。        

通过超大型工程和国之重器两个案例引入教学内容，从工程意义和科学精神方面引导，使学生们坚信唯有社会主义制度才能代领我们走向大国梦！        

三、教学反思        

虽然通过案例将理论和生活中的现象相结合，合理而有效的激发了学生的学习兴趣，提高了课堂的教学效果。但课后还可以再布置一些小组实践，让小组对生活中的实例或现象进行探索和讨论，让同学们呢充分的意识到小组的团队协作精神和责任心，也可帮助学生形成正确的人生观和良好的职业素养。        

课程名称        

结构力学        

本次课程目标：        

掌握单位荷载法计算位移和位移计算的一般公式。        

思政育人目标：        

践行土木工程师的责任和使命，传递社会注意核心价值观，保证结构安全，因此要谨记工程师之戒，不忘生命的代价，安全铭记于心！        

树立正确的人生观和价值观，争做有远大理想和坚定信念的当代优秀大学生。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

为什么要进行结构位移计算？引入加拿大魁北克大桥的两次垮塌事件，垮塌原因第一次为下弦杆变形过大，75人死亡，9年后，锚固支撑构件断裂，13人死亡，均为结构位移过大引起的，但设计师在设计时并未考虑结构的位移，才接连发生安全问题，对于工程师来说首要是保证结构的安全性。长时间以来结构变形情况一直被忽视！之后工程师在设计时，都要计算结构位移。        

如何计算结构的位移呢？1864年英国的Maxwell提出了单位荷载法求结构的位移。        

单位荷载法推导公式过程中的虚力状态和位移状态如下图，由变形体虚功原理，外力虚功等于内力虚功。在解释变形体时，将“变形体”与大学生思想的可塑性相联系，引导学生树立正确的人生观和价值观，争做有远大理想和坚定信念的当代优秀大学生。        

二、取得成效        

学生们纷纷表示，没想到枯燥的，最难的结构力学课听起来那么有趣，那么有意思。        

引入工程中因为设计不当导致失效的魁北克大桥，引起的人们对生命与财产安全的重视和思考，促使即将从事工程设计人员的学生们，做事要具有严谨的科学态度、扎实踏实的工匠精神，安全意识，体现诚实守信的社会主义核心价值观。        

三、教学反思        

加入思政教学，挖掘思政切入点，需要对教学设计重新构建、教学内容重新梳理、教学语言重新组织。经过一段时间的摸索，课堂教学变得比原来更有温度、更有情怀。课程思政让教学设计更加精美，教学案例更加生动，教学内容更加丰富。        

课程名称        

结构力学        

本次课程目标：        

掌握图乘法基本原理；掌握图乘法计算梁和刚架的位移。        

思政育人目标。        

理解真理是有条件的，任何真理如果超出了自己适用的条件和范围，真理就会变成谬误；        

细心严谨的工作态度对设计工作的重要。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

图乘法的由来知道图乘法是一个学生发明的算法，这个故事鼓励我们大胆思考、勇敢创新！        

通过图乘法求解的适用条件，让学生理解真理是有条件的，任何真理如果超出了自己适用的条件和范围，真理就会变成谬误。        

例题1，折线图形和折线图形图乘。很多同学会直接进行图乘，实际上是必须分段图乘的。        

例题2，不标准抛物线和直线图乘，这是必须先分解才能图乘。        

例题3，原有荷载情况复杂，需要分解成多个图形图乘，容易出现符合错误。        

二、取得成效        

课程学习后学生深受感染和教育，通过图乘法求解的适用条件，让学生理解真理是有条件的，任何真理如果超出了自己适用的条件和范围，真理就会变成谬误。另一方面，通过三个例题的计算，让学生明白细心严谨的工作态度对设计工作的重要。        

三、教学反思        

在与学生交流中了解，学生说课上的一些小故事有意思，我们爱听，希望老能够多讲些。在督导和同行的听课评价中，也提到了对于讲授为主的课堂要努力从各方面提高对学生的吸引力，调动课堂活跃氛围。对课堂的教学手段还需要学习，提高教学效果。        

课程名称        

结构力学        

本次课程目标：        

掌握力矩分配法的基本概念，单/多结点力矩分配计算。        

思政育人目标。        

我国桥梁建设近十年创造了多项世界纪录，这些世界之最的成就，离不开中国智造。        

只有打好比较宽厚的基础,建立合理的知识结构,才能适应性强,后劲潜力大,工作中才有创新的活力。——钱令希        

能者多劳，多劳多得，十分公平！出自《庄子·列御寇》        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

通过我国桥梁建设近十年创造了多项世界纪录，这些世界之最的成就，离不开中国智造。        

通过前两章的学习，可以用力法和位移法解决所有的超静定问题，但唯一的问题时麻烦，需要解大型联立方程组。Hardy cross于1930年提出，使数学家第一次计算钢筋混凝土的不确定框架。这一方法对连续梁和无结点线位移刚架的计算尤为方便，一经推出，直至80年代有限元软件大量应用，独领风骚五十年。避免了组成和解算典型方程，适合手算，并可不经过计算结点位移而直接求得杆端弯矩。缺点计算范围小，因此产生了很多改进算法。        

只有打好比较宽厚的基础,建立合理的知识结构,才能适应性强,后劲潜力大,工作中才有创新的活力。——钱令希        

在讲到刚度系数和分配系数时，从公式中知道，刚度系数在分子，总刚度系数在分母，分母一致，分子大的，分配系数大，分配弯矩大，因此，能者多劳，多劳多得，十分公平！        

二、取得成效        

本节课中穿插一些国学经典等文学素材，倡导文理融通，增强学生的人文素养。        

对实用方法的内容介绍中，知道“创新真不是一蹴而就，需要积累沉淀，循序渐进”，需要多做题，主动思考，在实践中寻找答案。有点同学对我说“我觉得结构力学不再枯燥，我是真心想好好学这门课！但是计算真的难道我了，我想我能克服。”        

三、教学反思        

课程思政的关键是思想政治教育元素的挖掘，只有充分挖掘专业课程的思政元素，并加以适当呈现，才能实现知识传授和价值引领的有效结合，实现立德树人的润物无声，正如学生在接受采访时提到的“中国的未来属于青年，中华民族的未来也属于青年。通过学习，我们对专业知识的认识更加深刻，从开始的好奇甚至害怕。现在想尽快把自己融入到这个学习荣辱中之去，从而更好的为民族复兴铺路架桥，为祖国建设添砖加瓦”。