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以土力学为例探析专业课程的思政元素融入

2021-12-28陆勇杨冬英师文豪

高教学刊 2021年36期
关键词:土力学理工科专业课

陆勇 杨冬英 师文豪

摘  要:党中央历来高度重视高校思想政治工作,这关系到高校培养什么人、如何培养人以及为谁培养人的根本问题,高校主体也非常重视并积极贯彻了有关大学生思想政治教育工作的相关意见。然而,思政教育与课程教学的脱节现象仍然存在,部分专业课程教师对课程思政建设的意义认识不足,也困惑于专业课程中的思政元素挖掘及融入方式。文章以土力学中的几个核心教学内容为例,探究作者在该课程的教学过程中如何从专业知识点中(强度、变形、渗流、三相)挖掘思政元素(“底线”“趋势”“实际”“本质”)以及如何将其有机地融入教学内容。通过一个理工科教师的实战经验,呈现如何在专业课程中“润物细无声”地融入思政元素,以期能够直接且有效地给相关的理工科专业课程思政提供些许借鉴,能够共同为高校育人工作贡献一点力量。

关键词:土力学;课程思政;专业课;理工科

中图分类号:G641 文献标志码:A          文章编号:2096-000X(2021)36-0181-04

Abstract: Our country attaches great importance to the ideological and political work of colleges and universities, which is related to the fundamental issue of whomto train, how to train and for whom. Universities also attach great importance to and actively implement relevant opinions on the work of ideological and political education of college students. However, the disconnection between ideological and political education and curriculum teaching still exists. Some teachers of professional course have insufficient understanding of the significance of curriculum ideological and political construction, and they are also confused by the exploration and integration of ideological and political elements in professional courses. This paper takes several important teaching contents in "Soil Mechanics" as examples, and talks about how the author explores the ideological and political elements ("hold the bottom line", "grasp the trend", "based on reality", "recognize the essence") from professional knowledge points (strength, deformation, seepage, three-phase composition) and integrates it organically into the teaching content.Through the experience of an engineering teacher, it shows how to smoothly and silently integrate ideological and political elements into professional courses. This is expected to provide a little reference for the curriculum ideology and politics of related majors, and ultimately make a little contribution to the education of colleges and universities.

Keywords: Soil Mechanics; curriculum ideology and politics; professional courses; science and engineering

黨中央历来高度重视高校思想政治工作,相继印发了《关于进一步加强和改进学校德育工作的若干意见》(1994)、《关于进一步加强和改进大学生思想政治教育的意见》(2004)、《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》(2019)。后者首次点出“整体推进高校课程思政”,并强调“发挥所有课程育人功能,构建全面覆盖、类型丰富、层次递进、相互支撑的课程体系”[1]。习近平总书记在全国高校思想政治工作座谈会上指出,“要用好课堂教学这个主渠道,思想政治理论课要坚持在改进中加强,提升思想政治教育亲和力和针对性,满足学生成长发展需求和期待,其他各门课都要守好一段渠、种好责任田,使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应。[2]”这为新时期高校开展大学生思想政治教育工作指明了方向,即要把思想政治工作贯穿教育教学全过程,将学科资源、学术文化转化为思政育人资源,推动“思政课程”和“课程思政”协同育人。

当前,高校主体非常重视也积极贯彻有关大学生思想政治教育工作的相关意见,开展了一系列的创新和探索。然而,不容忽视的问题是思政教育与课程教学依然存在着严重的脱节现象。传统思想政治教育的内涵往往强调外在规范的调节作用,使得思想政治教育陷入机械被动的“他律”之中[3]。此外,相比较人文社科类课程本身具备的思政元素,理工科专业课程中的思政融入有着其特殊性,应该要给予特别的关注。目前,理工科专业课程教师对课程思政建设意义的认识仍有不足,教学过程中的德育引领作用没能得到普遍重视,部分教师甚至认为思政教育应该完全由思政专业老师实施,而专业课程仅在于知识与技能的传授[3]。此外,多数理工科教师包括笔者本人也曾困惑于专业课程中思政元素的挖掘及融入,对思政元素的理解比较泛化且融入方式生硬。这种生搬硬套、牵强附会地“植入”往往导致“课程思政”变成“课程+思政”,难以有效地引导学生,与新时代党提出的“立德树人”的要求存在较大差距。理工科的专业教师应当充分把握机会,以该课程的教学内容为载体,“润物细无声”地将思政元素与专业知识有机融合,使学生在学习专业知识的同时,树立正确的人生观、价值观、世界观。

作者承担了多年的本科生土力学(Soil Mechanics)的教学与科研工作,该课程主要研究土的物理特性、渗透特性以及土体在荷载作用下的应力-应变-时间关系等问题,是土木工程、水利工程、道路与铁道工程等相关工科专业的一门专业基础必修课程。鉴于此,文章即以土力学中的几个核心知识点(强度、变形、渗透、三相)为例,谈一谈作者是如何挖掘思政元素并将其自然地融入教学内容的。这种以一门具体的理工科专业基础课程为例,探究课程思政元素的载体和融合方法,有望能够给相关的理工科课程思政提供有效借鉴,进而实现该类课程的隐性教育与显性教育相统一。

一、强度问题与“守住底线”

土的强度一般是由它的应力-应变曲线上某些特征应力来确定的,大体上可基于三种典型的应力-应变关系曲线获得:(1)应力随应变逐渐增大至峰值,之后应力逐渐降低并达到相对稳定值。这种情况一般取峰值作为破坏强度,而取稳定值作为破坏后强度或残余强度;(2)应力随应变逐渐增大至最大值,之后应力不再明显变化。这种情况一般将最大值作为破坏强度;(3)应力在有限的应变条件持续增加而未能达到最大稳定值。这种情况一般选取某一固定应变量所对应的应力值作为其强度。将试验获得土体在不同荷载条件下的强度值进行分析整理,可以得到描述土体破坏条件的强度准则。

强度反映了土体承受外部荷载的能力,在实际工程中须将其作为“底线”,工程人需要严格遵守该“底线”以确保工程体的安全稳定。中华典故是咱们传统文化的灿烂瑰宝,其中有着众多语精而意深的成语典故与“底线”思想相呼应,比如:《论语》中的“过犹不及”,《六韬》中的“太强必折、太张必缺”,《荀子·宥坐》中的“器满则倾”,《史记》中的“月圆则缺”,清·曹雪芹《红楼梦》第13回中的“你如何连两句俗话也不晓得?常言道:‘月满则亏,水满则溢。’”等等。這些成语典故告诫人们“做人有原则、做事有底线”,无论在社会“软”环境中还是工程“硬”环境中都要永远记住“底线”这个原则。“底线”思维是富有前瞻性和忧患意识的一种思维方式。习近平同志指出,“要善于运用‘底线思维’的方法,凡事从坏处准备,努力争取最好的结果,这样才能有备无患、遇事不慌,牢牢把握主动权。”从事物的坏处准备实际上就是用这种底线思维来谋求主动的前提。我们只有对事物发展的最差、最坏的结果进行提前预判,才能做到守住底线。底线一旦失守,往往就会意味着满盘皆输。当然,守住底线也并非我们的最终目标,而应该在此基础上积极努力,全力推动事物的内部矛盾向着好的方向演化,争取得到最好的结果[4]。

在针对强度问题的教学过程中,一方面要教会学生理解强度准则,并能在此基础上分析岩土体的稳定性。另一方面,可以将上述文化典故作为思政元素来引导学生感悟做人做事的“底线”道理。习近平总书记在针对“两学一做”学习教育的重要指示中强调,要“把做人做事的底线划出来”,这个底线就是法律底线、纪律底线、政策底线和道德底线。对于青年学生而言,“底线”原则更是要时刻谨记。青年学生即将成为国家建设的主力军,必须要有严格的自我约束能力,能够守住做人做事的底线,才能在工作、生活的“安全区域”内“驾驶”,做到有担当、知进退。

二、变形问题与“把握趋势”

工程建设活动使得地基土体承受了新增的压力和剪力,土体也将随之产生相应的压缩变形和剪切变形。在本科阶段的土力学课程中主要介绍如何采用室内一维压缩固结试验获得土体的压缩特性指标(压缩系数、压缩模量),并能据此计算地基土的一维压缩变形,即地基沉降。在研究生阶段的土力学课程中则会介绍土的本构理论(应力-应变关系),并能结合数值方法计算分析岩土工程体的三维压缩剪切变形。因此,变形问题实质上反映的是岩土体在荷载条件下的形状变化,以及是否能继续满足工程使用要求的一个判据。

如果说强度问题描述的是土体承受外部荷载的终极能力,那么变形问题则是描述土体承受外部荷载的过程响应。在工程应用中,强度是用以判断土体的破坏与否,其可以看作是一种“底线”,而变形则是在强度基础上进一步量化分析土体所经历的状态过程,其可以看作是一种“趋势”。什么是趋势?趋势就是事物发展的动向,其是客观的存在而非主观的臆想。习近平总书记在多个场合指出,“当前,我国处于近代以来最好的发展时期,世界处于百年未有之大变局,两者同步交织、相互激荡”“我们要坚持以新时代中国特色社会主义思想为指导,树立正确的历史观、大局观、角色观,既要有宏大深邃的视野,也要有落实细节的视角,从而认清世界和中国发展大势,找准历史坐标,把握战略机遇,进而做出正确抉择”[5]。

“守住底线”以确保不触碰红线这是当然非常关键的,而“把握趋势”以做到事物发展过程的可控也是极为重要的。在针对变形问题的教学过程中,一方面要教会学生理解变形特性,并能在此基础上分析掌握土体的受荷响应过程。另一方面可以将“把握趋势”“重视过程”等作为思政元素来引导学生感悟做人做事的道理,做到努力思考事物发展的规律性,进而在将来的生活及工作中能够做到“镇定沉着”“认真细心”“胸有成竹”“心中有数”。这既是引导学生对于工程问题的正确态度,也将有利于教育我们的大部分青年人才能够认清当前形势、把握未来发展方向,进而为祖国的伟大复兴事业贡献力量。

三、渗流问题与“立足实际”

渗流问题是有关水在土体孔隙中的流动特性,在土木、水利、地质、农业、环境等领域中的许多问题都与土的渗流密切相关,是土力学中特有的一个非常重要的研究内容。渗流问题不仅涉及土的渗透特性,还会涉及渗流量、渗流力、孔隙水压、有效应力等。这些既决定着地下工程中所面临的水流、水压问题,也会显著影响着土体的受力与变形特性,从而使得土的三个主要问题(强度、变形、渗透)之间存在着密切的相互关系。

如前所述,强度问题描述土体承受外部荷载的终极能力,用于判断土体的破坏与否,可看作一种“底线”。变形问题描述土体承受外部荷载的过程响应,用于量化分析土体所经历的形状变化过程,可看作一种“趋势”。相应地,渗流问题则是考虑到天然土体所处实际环境的复杂性,用于考虑孔隙水渗流及其对强度(“底线”)及变形(“趋势”)的影响,可看作一种“实际”。在与天然土体相关的工程中,地下水形成的静水压力、超孔隙水压力、渗流压力对土体的真实应力及变形有着十分突出的影响,在极端情况下甚至会使得土体的有效应力丢失(零),造成强度陡降而失稳(如流沙、管涌、液化)。正所谓“失之毫厘,差之千里”,不考虑或违背“实际”将导致工程体的稳定分析以及设计施工方案出现重大失误,威胁到人民的生命财产安全。因此,在各类生产活动中对于这一“实际”的考虑就显得非常重要,既要“守住底线”“把握趋势”,也要“立足实际”。

在针对渗流问题的教学过程中,一方面要教会学生理解渗流理论,并在此基础上考虑地下水渗流对于天然地基土体的真实受力、强度及变形的综合影响。另一方面,要引导学生逐渐形成“立足实际”“求真务实”的精神,要坚持从实际问题出发,用科学的方法把握客观事实,进而在此基础上提出切实可行且符合真实情况的解决方案。如此,我们的科学技术才能够兼顾事实情况,我们的工程方案才能解决实际问题。这也是培养我们的现代化建设者能够具备一种“精雕细琢”“保质保量”“追求卓越”的工匠精神。

四、三相问题与“认清本质”

自然界的土往往是由地壳表层的岩石经历风化(阳光、大气、水和生物)、剥蚀(崩解、破碎)、搬运(水流、风、冰川)、沉积(山坡、河流、湖泊、海洋),最终形成的不同环境下的固、液、气三相松散介质。从宏观-细观尺度来看,三相介質在土体中既承担着各自的作用,也存在着相互间的影响:(1)土中固体颗粒由不同的矿物组成,矿物成分决定着土的物理特性(如:液限、塑限、活动度)。固体颗粒也组成了具有不同组构特征(如:密实度、结构性)的土骨架,进而影响着土的内在强度以及变形特性;(2)土中水与土中固体颗粒间存在不同程度的相互作用,可分为结合水和自由水。结合水的存在主要决定着土的物理状态(如:液性指数、天然稠度),而自由水的存在主要决定着土中的孔隙水压力以及孔隙水渗流。这些均会影响土的表观力学行为;(3)土中气体存在着封闭气体以及自由气体两种,它们影响着土的渗透性以及压缩性,也是非饱和土基质吸力的存在条件。如此看来,上述土的强度、变形、渗流,在本质上都是由土体的固、液、气三相决定,并且受到三者间的耦合影响。

从不同尺度上来看,前述强度问题、变形问题、渗流问题是有关工程应用中岩土体的宏观力学行为问题,而固体颗粒、孔隙水、孔隙气的三相赋存状态则是决定并显著影响着岩土体宏观力学行为的细观要素。可以总结为,岩土体的宏观力学行为是外在的“现象”,而岩土的细观要素(三相)则是内在“本质”。掌握岩土体的宏观力学行为是进行实际工程勘察、设计、施工的基本前提,而弄清宏观力学行为的内在细观机制则是分析复杂岩土现象的重要途经,比如:非饱和土的基质吸力问题、原状土或黄土的结构性问题、胶结加固土的颗粒链接问题等。因此,相对于强度、变形、渗流等表观行为,土的三相问题则可以看作是事物的内在“本质”,是一切表观现象的根源。古典文学中也有关于“本质”的提法:“今予动吾天机,而不知其所以然(《庄子·秋水》)”“自然者,物见其然,不知所以然;同焉皆得,不知所以得(南朝·梁·刘孝标《辩命论》)”。此外,马克思主义哲学中也提到了现象与本质的对立统一关系,即任何事物都有现象和本质两个属性,现象是本质的外部表现,而本质是现象的内部根据。人们认识事物,首先看到的是有着真、假相区别的事物现象,之后要注意揭穿假相的面具,从而达到真正地认识事物的本质[6]。以上这些都提醒着人们对待事物需要有透过现象之后“认清本质”的精神追求,如此能够做到理性、准确、适度。

在针对土的三相问题的教学过程中,一方面要教会学生掌握三相概念,并能在此基础上进行土体的三相物质组成分析、物理状态判别以及土性确定。另一方面,可以借助“认清本质”的相关典故或理论,引导学生重视精益求精的精神,要坚持寻求事物的内在机理,用科学方法认清事物本质。当前正处于全球大变局的时代,革命性的科学技术必然成为我们国家攻坚克难、突破瓶颈的核心要素。通过专业课程思政来潜移默化地培养青年人才“认清本质”的精神,以期能够引导他们与各类人才一道从事基础创新工作并能攻克相关复杂问题。这将成为创新型人才培养体系中的一项重要工作,也是培养我国新时期科技工作者的必然要求。

五、讨论

高校专业教师需要特别注意的是,理工科的课程思政并非课程的思政化,而是要坚持理工科课程的专业定位不变,全域、全息化地融入思想政治教育理念,并且在此过程中要做到“润物细无声”,实现隐性教育与显性教育相统一[7]。此外,对课程思政的理解不宜僵化,不能认为专业课程的思政元素只能是体现爱国主义。事实上,课程思政的元素应该是多元化的,既针对独立自然人的思想层面也针对社会大环境的管理层面,可以涉及科学精神、工程伦理、法治观念、生态文明、国家战略等多个方面。前述强度(“底线”)、变形(“趋势”)、渗流(“实际”)、三相(“本质”)几个问题中的思政元素主要侧重于精神及思想的挖掘。除此以外,我们在教学的过程中还可以挖掘国家战略、典型人物、典型案例等思政元素,以做到思想政治教育途经的多元化、系统化。比如:(1)国家战略或重点发展方向,如交通强国战略、海洋强国战略、可持续发展战略、“一带一路”倡议、长三角一体发展、京津冀协同发展、粤港澳大湾区建设、长江经济带发展等,让学生们能够感受国家发展的脉搏;(2)典型人物,如学术大师、大国工匠、时代楷模等。学科是无数大家的研究成果、探索过程以及伟大人格的集中反映,要从中发掘人物史的丰厚教育资源,特别是大家们的事迹风采以及他们探索科学、追求真理的过程,让科学家、学者、大师的奋斗人生成为学生们所崇尚的青春风采;(3)典型案例,如青藏铁路、三峡大坝、高速铁路、蓝鲸2号、港珠澳大桥、汶川地震、唐家山堰塞湖等,让学生们感受具体的大国基建以及重大防灾问题。

六、结束语

针对理工科教师对于专业课程思政的认识不足,本文以土力学课程为例,探析作者在该课程的教学过程中如何将专业知识点(强度、变形、渗流、三相)与思政元素(“守住底线”“把握趋势”“立足实际”“认清本质”)有机地融合,做到“润物细无声”地将隐性教育与显性教育相统一。希望这一具体案例能够给相关的理工科专业课程教师提供课程思政方面的一些有效借鉴,进而能够共同为高等学校的德育工作贡献一点力量。

参考文献:

[1]中共中央办公厅,国务院办公厅.关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见[M].北京:人民出版社,2019.

[2]习近平在全国高校思想政治工作会议上强调:把思想政治工作贯穿教育教学全过程 开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报,2016-12-9.

[3]陈磊,沈扬,黄波.课程思政建设的价值方向,现实困境及其实践超越[J].学校党建与思想教育,2020,629(7):51-53.

[4]吴瀚飞.努力掌握和善于运用科学思维方式[N].人民日报,2017-6-8.

[5]中共中央宣传部.习近平新时代中国特色社会主义思想学习问答[M].北京:学习出版社、人民出版社,2021.

[6]杨耕.马克思主义哲学基础理论研究[M].北京:北京师范大学出版社,2013.

[7]王茜.“课程思政”融入研究生课程体系初探[J].研究生教育研究,2019,52(4):64-68.

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