课程名称：无处不在的力学

课程所属模块：科技进步与生态文明

主讲教师：楚海建、陈立群等

课程简介：

力学是物理、材料、机械、土木等众多学科的重要理论基础，在航空航天、能源交通、先进材料设计与制造等领域有着十分广泛的应用。本课程的教学目标为：普及力学基本知识和方法，结合工程实践，培养学生的科学与工程素养；强调学科交叉，拓展学术视野，培养学生以“大工科”的思维分析研究实际问题的能力；弘扬力学科学家精神，厚植家国情怀，培养责任担当意识。课程主要内容有：

表1 课程的主要内容

课程特色：

1、  以力学科学家精神为引领，开展知识传授与能力培养

追求国家富强、民族复兴是多少代中国人的梦想！古有大禹治水，三过家门而不入；今有钱学森五年归国路，十年两弹成的壮举。这些故事都体现了无数力学科学家和力学工作者深厚的家国情怀。从孙中山先生《建国方略》到毛主席“一桥飞架南北”和“更立西江石壁”宏愿的实现，当代力学工作者“爱国、创新、实干”的科学家精神令人动容。本课程通过讲述丰富的历史人物故事，以力学科学家精神为引领，开展力学知识的传授与能力培养。

2、  基于力学的广泛性，拓展学生的学术视野

力学具有基础性与应用性，在国防军工和国民经济建设中具有重要的作用。本课程以“入门-自然-生活-工程-实践”为内容主线，以“自然篇激发兴趣—生活篇加深理解—工程篇展示价值”为逻辑主线，讲授航空航天工程、核能工程、海洋工程、新能源工程、汽车工程、生物力学、人工机能与智能制造等国家重大工程或热点问题中的力学问题。通过深入浅出的剖析，凝练基于力学原理的不同工程领域内在规律，促进不同学科知识点的交叉融合，培养同学们大工科通识思维，拓展学生的学术视野。

3、  基于信息技术的应用，开展研讨式教学

课堂教学以课件为基础，采用“讲授式与研讨式”相结合的方式开展教学。教师在讲授过程中注重促进学生价值塑造与知识能力培养的融合，发挥自身特长，将自己的科研成果反哺到教学中，下面仅举数例。

例1 丁虎教授回溯了航天员杨利伟乘坐神舟5号实现中国人载人航天梦想时发生微振动的惊险过程，深入浅出地分析了微振动产生的机理和隔振减振方法，在传授航空航天工程微振动知识的同时，激发了学生对我国航天事业的自豪感和使命感。

例2 张田忠教授分析了壁虎脚和荷叶表面具有特殊功能的微纳米结构，并从生物表面分层结构引申到人工攀爬手套、微纳米机器人等，既有可靠的实验依据和严谨的逻辑推理，又有思维的跳跃。从知识点和方法论两个角度启发学生如何开展科学研究。课后有同学不禁感慨道：“大自然是最伟大的力学家！”

例3 狄勤丰教授讲授中东地区“因油而富、因油而乱”的历史和我国的能源现状，激发大家忧患意识。通过将自己在石油钻杆控制方向的科技发明和科研经历生动地展示给同学，如冒着酷暑在塔里木油田解决油杆钻进问题时遇到沙尘暴的惊险经历，狄老师带着同学们体验了一把“力学的熬人与享受”，同时勉励学生学习“铁人”精神，要到工程第一线，培养学生的责任担当意识。

张田忠教授研讨纳米世界中的力学问题

郭战胜教授研讨玩具中的力学问题

张东升教授展示研讨“生物运动力学”中的问题

陈立群教授研讨“周期运动与混沌”

李凯副教授讲授“灾难中的力学”的纲目

4、以小组课题研究的形式，开展科研创新能力的培养

组织开展小组课题研究，主要包括四个环节：1）发布小组课题研究要求，自主选择研究课题；2）提供小组成员名单，初步确定课题题目；3）检查课题研究进展；4）小组课题答辩。表2列举了由学生自主选择的部分小组课题。

表2 学生课题小组自主确定的部分课题

以小组课题“‘洗澡神器’中的力学知识及应用”为例，“洗澡神器”可用于解决在没有热水器条件下大学生宿舍如何洗热水澡的问题。该小组课题研究选题新颖、贴近大学生活，小组成员制作了23页逻辑清晰、内容丰富的PPT报告，附图中给出了开展文丘里效应和虹吸效应实验的情形。通过该课题研究，小组成员主要在以下几个方面得到提高：1）掌握了与本课题相关的力学知识和相关实验技能；2）自主设计实验和开展实验，培养了创新能力和实践能力；3）自主选题、自主制定研究计划和自主开展研究，提升了学生开展学术研究的综合能力；4）研究小组合作分工，培养了团队协作精神。

小组课题汇报实况I

小组课题汇报实况II

小组课题报告PPT实例

小组课题实验视频—科里奥利效应的简易实验

（https://www.bilibili.com/video/BV15Y1XYcEd4/?vd_source=72b139ce4ee8b4c430ce1b3c3d4b02b9 ）