课程思政优秀案例（四十）|《结构力学I》：高铁建设中的结构力学—

课程思政优秀案例（四十）|《结构力学I》：高铁建设中的结构力学——力法基本原理

2022-05-13 北京交通大学

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编者按

为深入贯彻落实教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》等文件精神，进一步改进教学方法，推动案例教学在学校课程思政教学中的应用，加强课程思政经验共享，提升课程思政教学质量，北京交通大学本科生院推出课程思政系列优秀案例。

2022年1月，本科生院已对教育部首批国家级课程思政示范课程、北京市课程思政示范课程进行推送宣传。近期，课程思政案例版块将陆续为大家展示北京交通大学校级课程思政示范课程的风采。本期推出的是：2021年学校课程思政示范课程《结构力学I》（课程负责人：曹艳梅，教学团队成员：于桂兰、石志飞、向宏军、贾影、徐艳秋、文永奎、倪永军、杨丽辉）课程思政建设案例。

高铁建设中的结构力学——力法基本原理

完成人：曹艳梅、向宏军、于桂兰、石志飞、贾影

审核人：杨娜

一

课程和案例的基本情况

课程名称：结构力学I

授课对象：本科二年级

课程性质：专业基础课

课程简介：《结构力学I》是土木工程、铁道工程等专业学生必修的一门专业基础课。该课程以培养“品德优秀、基础宽厚、思维创新、能力卓越”的土木工程人才为根本任务，主要研究工程上常见杆系结构的基本力学特征、内力分析与位移计算的基本原理和基本方法。课程团队师德高尚、业务精湛，目前拥有国务院特殊津贴（自然科学教学）获得者1名，宝钢优秀教师奖获得者2名，北京市教学名师2名，北京市优秀教师1名，北京市青年教师讲课比赛二等奖2名，教育部结构力学教指委青年教师讲课比赛一等奖2名、二等奖4名。2017年获评校级教学成果二等奖，2018年获评北京市教学成果一等奖，2020年获首批国家级线下一流本科课程，2021年获校级教学成果特等奖、一等奖。

2021年学校课程思政示范课程，课程负责人：曹艳梅，教学团队成员：于桂兰、石志飞、向宏军、贾影、徐艳秋、文永奎、倪永军、杨丽辉

案例简介：本案例为结构力学教学大纲中的第38节课（共64节），时长50分钟，教学内容是介绍求解超静定结构的第一种基本方法—力法。它是从静定结构过渡到超静定结构的第一节基本原理课，具有非常重要的承上启下作用。本节课的教学目标主要包含以下三个层次：

知识传授：

重点掌握力法的基本原理和力法方程的物理含义

能够应用力法基本原理求解一次超静定结构的内力

能力培养：

培养学生对超静定结构进行内力分析和计算的能力

应用理论知识分析和解决实际工程问题的能力

价值塑造：

从我国高铁建设的巨大成就中厚植学生的家国情怀和职业使命

通过启发引导培养学生的工程思维和解决实际问题的科学方法

从不断的拓展思考中培养学生的深度学习能力和钻研精神

二

案例蕴含的思政元素分析

将结构力学课程与我国的高铁建设紧密结合，本案例打破“就力学谈力学”的局限性，从国家交通强国战略的角度充分挖掘了蕴含在力学基本原理中的育人元素，通过启发引导式的授课方式培养学生运用理论知识分析求解实际工程问题的工程思维和科学方法，拓展延伸培养学生的科研探索和创新精神，激发学生科技报国的家国情怀。本案例主要包含以下思政元素：

（1）交通强国、民族自信、职业使命

通过北京奥运会、京张高铁引出中国速度和中国势力，一座座宏伟的高铁桥梁凝聚了一代又一代土木人的智慧和创新。提出问题引入主题：如何计算连续梁桥的内力进行高铁桥梁的设计？让学生在感受民族自豪的同时思考土木工程师的职业使命。

（2）解决问题的工程思维和科学方法

超静定结构的内力求解是面临的未知工程问题，如何利用已经掌握的静定结构的知识来分析求解呢？采用启发引导式的教学方法培养学生的工程思维和解决实际问题的科学方法。

（3）勇于创新、科学探索、强国有我

基本原理学习透彻后不断抛出新的高铁建设中还会遇到的工程问题，通过拓展和延伸引导学生深入思考，培养其不断攀登科学高峰的精神和强国有我的爱国情怀。

三

案例教学整体设计

（一）教学设计

结构力学是一门理论性非常强的专业基础课，本案例的教学内容“力法基本原理”则包含了重要的基本概念、基本原理和基本方法，因此难度大，教学挑战度高。为此，本案例以工程案例为载体，提出了“3E+3E”教学设计（图1）。前“3E”阶段是后“3E”阶段的基础，后“3E”阶段是前“3E”阶段的升华，将知识能力的高阶性、创新性和挑战度，与价值塑造的广度、深度和温度有机融合，实现结构力学“立德树人为基、两性一度并举”的课程思政建设目标。

图1 “3E+3E”课程思政设计思路

（二）教学实践

本案例以一节课50分钟时长为例，基于“3E+3E”教学设计，综合采用启发式、案例式、研讨式、探究式的教学方法，注重师生互动和生生互动，引导学生自主学习和探究。具体设计如表1所示。

表1 本案例教学设计及实践

（三）教学反思

《结构力学I》课程既具有“力学”的抽象性，又具有“结构”的具像性，因此在课程思政的实施中，应该充分利用好工程案例，以“来源工程，反哺工程”为教学设计思路，水到渠成地融入，让学生在学习知识的同时感受到知识是能够真正服务于社会和应用于社会的，自然地启发起强国有我的情怀。课程的改革不仅仅意味着课堂新样态的出现，更重要的是教学理念的改变和思维的变化。课程思政是符合时代要求的，思政内容要不断地更新和完善。与时俱进的素材才能引起学生的情感共鸣，因此本课程在思政元素的挖掘、设计与融入方面仍可进一步完善。

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1.课程思政优秀案例（一）|《信号与系统》：连续时间信号的时域抽样

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