1. 引言
教育部正式发布的《高等学校课程思政建设指导纲要》(以下简称《纲要》)，明确提出了全面推进课程思政建设的战略任务，旨在贯彻落实立德树人的根本教育方针。《纲要》强调，必须针对不同学科专业的特点和优势，深入探索各专业的育人目标，深度挖掘并提炼专业知识体系中所蕴含的思想价值和精神内涵。同时，要科学合理地拓展专业课程的广度、深度和温度，从课程所涉及的专业、行业、国家、国际、文化、历史等多个维度，增强课程的知识性、人文性，提高其引领性、时代性和开放性，以更好地服务于培养德才兼备的社会主义建设者和接班人[1]。当前，我国正处在由“制造大国”向“智造强国”转型升级的关键阶段，迫切需要培养既具备专业技术能力又秉持社会主义核心价值观的工科人才，以期为国家的科技创新与产业升级提供坚实的战略支撑。
理工科专业课程展现出鲜明的学科属性：其知识架构完整、逻辑性强，教学活动必须严格依照专业培养方案进行，同时普遍面临课时紧张、内容繁多、实践要求高等教学难题，这些因素共同导致了课程思政建设的实施难题[2]。教学实践表明，教师在教学过程中往往偏重于教学方法的优化创新，但在深入挖掘育人理念方面却存在明显不足，这种重视“术”而轻视“道”的趋势严重阻碍了专业教育与思政教育的深度融合[3]-[9]。
作为土木工程专业核心课程体系的重要组成部分，《钢结构设计原理》在卓越工程师培养中具有不可替代的作用。本课程亟需将思政教育深度融入课程教学，系统强化学生的工程伦理意识、职业责任感及家国使命感，有效对接国家“双碳”战略背景下绿色建筑发展需求与智能建造产业转型对人才价值导向的深层次要求。该课程的思政建设优势显著，得益于课程内容与思政教育要素的紧密耦合：一是通过国家设计规范与典型工程事故案例库，构建坚实的工程伦理认知框架；二是将结构安全性评估体系融入生命至上理念，强化价值导向；三是借助高速铁路桥梁、大型会展中心等本土重大工程实践，具象化培育家国情怀；四是解析构件稳定理论与节点构造技术，映射工程创新思维与工匠精神的培养路径。特别需要指出的是，课程特有的“技术原理–工程实践–社会影响”三维知识体系，为专业能力培养与价值引领的协同发展构建了系统化的教学实施平台。
本研究聚焦于课程思政育人成效量化评估的难题，秉持“隐性价值内化”核心理念，深入课堂教学原生场域，构建轻量化质性评价框架。基于“价值引领–认知深化–行为塑造–动态调适”的递进逻辑，依托课堂内生性教学环境，解决专业教育与思政教育相互割裂的问题。通过重构教学目标体系、开展情境化案例浸润、设计模拟实践任务链，构建“教学设计–学习过程–效果评估”三位一体的循环机制。
2. 课程思政三维融合框架设计
2.1. 理论逻辑
2.1.1. “知识传授–能力培养–价值塑造”三位一体理念
《钢结构设计原理》课程思政的核心机理在于解构知识、能力与价值目标之间的割裂状态，通过教学设计的系统性重构实现三维教育目标的有机整合。教学过程中，专业知识传授需紧密结合工程实践能力培养，并巧妙融入价值导向的教学元素。以杆件稳定性教学模块为例，通过“大跨度工业厂房钢屋架杆件失稳事故”典型案例，教师系统阐释欧拉公式的数学推导与屈曲临界荷载的计算方法(知识维度)，在此基础上设置多工况(风荷载、雪荷载)杆件截面设计任务，要求学生综合应用材料成本核算、长细比限值控制及稳定性安全系数校核等专业技能(能力维度)，并安排学生以“轻量化设计经济效益与结构安全冗余度平衡”为主题撰写反思日志，深化“结构安全优先于短期经济收益”的职业价值认知(价值维度)。该模式依托课堂研讨、情景模拟、反思日志等内生性教学策略，结合师生互评机制与文本语义分析技术，动态追踪学生在工程决策中的价值取向演变，构建“教学–学习–评价”三位一体的闭环系统，最终达成知识内化、能力提升与价值塑造的协同育人目标。
2.1.2. 工程伦理、专业素养、家国情怀的递进式融合逻辑
《钢结构设计原理》课程思政的价值渗透需遵循从职业规范到社会责任、再到国家战略认同的递进逻辑。首先，从工程伦理出发，深入剖析专业实践中的道德困境，着力培养学生凭借技术理性做出职业判断的能力；其次，借助专业素养的提升，特别是解决复杂工程问题的系统性能力，激励学生将伦理原则转化为实际行动；最终，以家国情怀为精神升华，借助典型案例激发学生的使命感，促使其从“技术专家”成长为“社会栋梁”，乃至“国家战略的实施者”。例如，在钢结构设计原理教学中，教师可串联“韩国圣水大桥坍塌事故的伦理归因”(伦理层)、“基于现行规范(如GB 50017)的杆件长细比限值与局部屈曲防控设计优化”(专业层)与“中国高铁站房钢结构轻量化技术创新与‘双碳’战略的协同实践”(国家层)，构建“微观职业操守–中观实践能力–宏观价值认同”的进阶路径，实现价值观培育与专业教育的深度互嵌。
2.2. 框架内容
2.2.1. 工程伦理
工程伦理作为《钢结构设计原理》课程思政建设的理论基石，其核心目标在于构建技术规范与职业责任的耦合教育机制，系统提升学生的工程安全责任认知体系。在教学实施过程中，可结合“韩国三丰百货大楼坍塌事故”等典型工程案例(事故主因系违规修改结构设计引发的钢柱屈曲失效)，系统剖析工程事故中违反设计规范(包括但不限于构件长细比超限、焊缝质量缺陷等)所导致的技术伦理缺失现象。通过构建事故场景三维数值重构模型与结构失效机理动态可视化仿真平台，引导学生运用辩证思维审视工程设计决策过程中经济效益与生命安全的价值权重关系，深度解构规范条款的力学本构关系与法律约束效力，进而确立“安全冗余度不可折减”的工程伦理准则。
2.2.2. 专业素养
专业素养的培育需构建“技术能力–创新思维”双螺旋上升模型，着重于规范应用能力与可持续发展理念的深度融合。针对钢结构设计中“轻量化与稳定性平衡”关键技术问题，可设置“高强钢柱长细比优化与螺栓连接节点分析”实践环节，要求学生基于欧拉屈曲理论建立单根受压杆件临界荷载计算模型，综合材料强度特性、螺栓排布参数及截面几何特征进行优化设计，并引入生命周期评价(LCA)方法对比不同钢材(如Q355与Q690)的碳排放差异与生态效益。此教学范式既强化学生对规范条文(如GB 50017长细比限值)的解析能力，又着重培养其突破传统设计框架的创新思维，鼓励他们探索高强钢轻量化设计策略(例如优化翼缘厚度)及标准化连接节点方案(如摩擦型螺栓群的合理布置)，共同推动绿色建造技术的发展。
2.2.3. 家国情怀
家国情怀的培养需植根于重大工程技术突破与国家战略需求的深度关联，着力塑造学生的行业使命感与科技报国精神。教学实践中可通过解析“中国空间站‘天和’核心舱大型薄壁舱体制造技术”(攻克了大型薄壁舱体精密成型与焊接变形控制技术瓶颈)，或“杭州湾跨海大桥超长耐腐蚀钢桩研发”(实现海洋环境下百年耐久性设计)等创新案例，系统阐释钢结构技术突破对国家重大工程建设的支撑作用。进一步结合“双碳”战略背景，聚焦装配式建筑技术创新、智能建造技术研发等产业升级方向，引导学生规划个人职业发展与国家“绿色转型”“科技自立”战略的协同发展路径。在课程实施层面，可组织“典型钢结构构件虚拟仿真实验”，选取沪苏通长江公铁大桥高强钢受压构件、金简仁沱江特大桥正交异性钢桥面板等标志性工程案例，通过三维数值模型与工程实录影像的交互式分析，揭示构件稳定性设计与节点构造创新对国家“交通强国”战略的技术支撑机理。
实践环节设置“H型钢柱长细比优化与螺栓连接节点分析”专题研习，通过分组协作，学生将基于BIM技术完成参数化建模，进行临界荷载敏感性分析，并编制包含技术经济性(例如Q355与Q690钢材截面优化对比)及生态效益(全生命周期碳排放评估)在内的综合报告。该教学模块深度整合课程核心知识点(含长细比计算理论、螺栓连接承载力验算方法)，通过多方案对比分析，使学生切实理解构件优化设计对工程安全性与资源利用效率的协同提升作用，从而实现“规范意识”和“创新思维”在工程实践中的有机统一。
3. 改革路径与教学实践
3.1. 课程目标重构
通过纵向贯通与横向匹配的耦合机制，实现思想政治教育目标与专业技术目标的深度协同，形成专业规范与价值导向的逻辑闭环体系。以“构件稳定性计算→工程责任意识”的映射关系为例，基于加拿大魁北克大桥悬臂梁压杆失稳事故(1907年)开展案例教学，运用欧拉公式进行反演推导，我们发现原设计的杆件长细比竟高达λ = 140，这一数值远远超出了我国GB 50017-2017《钢结构设计标准》所规定的λ ≤ 90的严格限值，从而深刻揭示了规范条款背后所蕴含的伦理考量与责任担当。针对“高强钢材料性能→科技自立精神”的映射维度，通过沪苏通长江公铁大桥Q500qE钢材研发案例(2014~2019)，解析材料抗拉强度从630 MPa提升至685 MPa的技术突破对国家重大工程的支撑作用。
3.2. 模块化教学设计
采用本土重大工程案例构建模块化教学单元。在“轴心受压构件设计”模块中，以深圳平安金融中心(2015)巨型钢柱焊接残余应力控制为研究对象，通过翼缘板宽厚比从1:28优化至1:24的对比实验，揭示承载效率与抗震性能的量化平衡关系。同步引入国家体育场“鸟巢”钢材选型争议案例(2004)，组织学生基于技术经济指标(如国产Q460E钢材在国家体育场建设中降低成本32%的案例)开展多目标决策分析[10]。反思性学习任务需精心构建真实的伦理困境场景，例如在“金简仁沱江特大桥钢桥面板疲劳验算”的任务设置中，学生在预算限制下需权衡选择：是选用成本较低但维护周期较短的普通栓焊节点，还是采用成本高但能将使用寿命延长50%的高性能抗疲劳节点。通过撰写决策报告和小组互评环节，旨在培养工程师对工程项目全生命周期的责任感。
3.3. 教学资源开发
构建“技术史–人物史–规范史”三位一体的教学资源体系。整合鞍钢1956年低合金钢16Mn (Q345前身)研发实验记录(首代国产结构钢屈服强度突破345 MPa技术壁垒)、1957年武汉长江大桥钢梁铆接工艺攻关纪录片等资源，建立钢结构技术发展时间轴线。开发“钢结构原理精神图谱”(如陈绍蕃教授《钢结构设计原理》手稿中的稳定性理论突破、沈祖炎院士薄壁构件屈曲模态解析法)，通过虚拟仿真技术还原重庆綦江彩虹桥倒塌事故中的焊缝缺陷检测现场(2000年司法鉴定揭示角焊缝未熔合导致脆性破坏)，引导学生感悟“钢结构不仅是力的艺术，更是工程伦理的具象化表达”[11]。
3.4. 质性评价体系
过程性评价需关注隐性价值观内化过程[12]。例如，在“螺栓连接节点设计”课堂讨论中，采用结构化发言记录表对学生提出的解决方案进行伦理度标记(如“安全底线”对应GB 50017-2017关于螺栓连接防松的要求、“社会成本”对应高强螺栓摩擦型与承压型方案造价对比)，通过关键词出现频次统计与小组互评生成“责任意识成长雷达图”。终结性评价则需突破传统报告评分模式，设立“价值观表达专项指标”。此体系通过规范条文关联度+工程伦理显性化的双重锚点，破解价值观评价“模糊化”难题。
4. 基于学生主体数据的成效分析
4.1. 实施过程
本研究以西南交通大学2022级土木工程专业某教学班为研究对象(n = 41)，实施周期为2024年9月至12月。教学方案融合了三个维度：① 案例研讨模块，其中包括高强螺栓连接设计等典型的工程案例；② 反思日志模块，要求学生每两周提交一次，平均每人完成8篇；③ 任务驱动模块，涵盖了高强螺栓群抗剪连接计算、角焊缝承载力验算等实践项目。研究数据涵盖初期/末期作业样本各41份，反思日志328份，构建“规范认知–设计实操–责任反思”的教学闭环系统。
4.2. 质性评估结果
4.2.1. 工程伦理内化
作业质量分析揭示了被试群体在高强螺栓抗剪连接设计规范性方面的显著进步。在初期，只有少数人(21.95%)能够主动应用GB 50017-2017标准来确定抗滑移系数的法定取值，而到了末期，绝大多数人(85.37%)已经能够正确引用该标准，这反映了对相关设计规范认识的显著提升。值得注意的是，有25人(占比60.98%)在计算书中增添了伦理决策考量，明确指出“尽管摩擦型连接方案会提升15%的材料成本，但能显著降低20%的施工风险系数”。
4.2.2. 家国情怀表达
反思日志中“技术自立”“规范底线”等词频增长较为明显。以“国产10.9级高强螺栓替代进口方案”议题为例，初期仅5人提及“供应链安全”，末期32人(76%)主动论证其可行性(例如，国产螺栓的实测抗拉强度达到1040 MPa，相较于ISO 898-1标准规定的1000 MPa，有4%的冗余量)。
4.2.3. 专业素养协同性
通过作业附加题观测替代课堂讨论。在“角焊缝焊脚尺寸优化”任务中，30人(71%)主动增加“施工可行性”约束(如“最小焊脚尺寸需 ≥ 6 mm以保证工人操作安全”)，显示出专业技术规范与工程伦理的有机融合。
4.3. 成效总结
基于三维度证据链模型(规范应用准确度→设计优化主动性→伦理约束显性化)，量化数据显示：
知识建构维度：螺栓群抗剪连接计算正确率由初测58.54%提升至终测90.24%。
能力发展维度：92.86%的被试者能够独立完成GB 50017《钢结构设计规范》中焊缝构造条款的检索与应用，这反映了他们对钢结构设计标准的深入理解和应用能力。
价值内化维度：80.95%作业样本增设“设计伦理说明”专项模块，以确保遵循伦理原则，如在地震带项目中优先选用摩擦型螺栓以保障延性。
本改革验证了“规范条文解码–价值理念内化”的双向映射机制，在零课时增量条件下实现工程伦理教育的有效渗透。
5. 课程思政改革模型解析
该模型强调在伦理、素养、情怀三个维度上的目标协同，通过深入挖掘核心知识点的价值，实现思政元素的精确融入。《钢结构设计原理》课程思政关于三维融合的部分体现如表1所示。
《钢结构设计原理》课程思政模型构建了目标可测–内容聚焦–方法适配–评价简化轻量化四维驱动的教改路径。在目标设计环节中，将思政目标转化为可观测行为，如“作业中必须标注长细比取值依据”；通过纵向贯通与横向匹配的耦合机制，实现思想政治教育目标与专业技术目标的深度协同，对课程目标进行重构；采用本土重大工程案例构建模块化教学单元完成教学内容的进一步聚焦。在课程设计任务中补充“伦理约束说明书”，该说明书需详细阐述设计所用材料、长细比及结构尺寸参数，并确认其符合绿色建筑标准，具备必要的安全冗余。作业批改中将直接统计伦理约束勾选情况，以简化数据分析流程。
依据学生作业及课堂表现实时识别问题，随即在后续教学中强化薄弱环节，构建课程思政的持续改进机制。
Table 1. The goal coordination of ideological and political education in the course of “Principles of Steel Structure Design”
表1. 《钢结构设计原理》课程思政的目标协同
章节 内容 |
教学 内容 |
工程案例 |
思政元素 |
达成目标 |
第1章 绪论 |
钢结构的发展 |
厦门会展中心燕尾钢架 |
采用BIM技术指导分块运输与高空拼装 |
中国建造的技术突破，团队协作与精益求精的职业素养 |
工程素养、文化自信(情怀) |
燕尾钢架工程的社会影响(如提升城市形象、服务民生需求) |
从“工程价值”与“社会价值”双维度思考职业使命 |
工程素养 |
钢结构的特点 |
钢架采用标准化连接节点，支持快速拆解重组 |
可持续发展观 |
工程素养 |
第2章 材料 |
钢材基本力学性能 |
中俄同江铁路黑龙江铁路特大桥 |
桥梁主体采用Q420qFNH级耐候钢，专为高寒环境研发，耐受零下53℃极端低温，填补了我国极寒地区特种钢材的空白 |
自主知识产权技术 |
文化自信(情怀) |
通过精准计算用钢量与运输方案优化，碳排放较传统桥梁降低25% |
契合“双碳”目标导向 |
工程素养 |
沪苏通长江公铁大桥 |
Q500qE钢材研发 |
自主知识产权技术，契合“双碳”目标导向 |
工程素养、文化自信(情怀) |
第3章 连接 |
焊接 |
潍莱高铁右线跨青荣铁路特大桥 |
国内首座全焊接耐候钢桥，其工艺填补了国际耐候钢锈层监测技术空白 |
工匠精神 |
工程素养 |
免涂装设计 |
契合“双碳”目标 |
金简仁沱江特大桥 |
超厚钢板焊接技术突破 |
工匠精神 |
工程素养 |
采用超声波与X射线无损探伤技术，确保焊缝内部质量 |
质量优先 |
工程伦理 |
第4章 轴心受力构件 |
轴心受压构件的稳定 |
加拿大魁北克大桥悬臂梁压杆失稳事故(1907年) |
工程师需平衡技术创新与安全底线 |
工程伦理 |
韩国三丰百货大楼坍塌事故 |
违规修改结构设计引发的钢柱屈曲失效 |
坚守“安全至上”原则，抵制经济利益对专业判断的侵蚀 |
工程伦理 |
第5章 受弯构件 |
整体失稳 |
浙江金华“湖畔里”项目倒塌(2021年) |
因施工中临时支撑不足，钢梁安装偏差过大，导致整体失稳。 |
坚守“安全至上”原则 |
工程伦理 |
…… |
6. 结论
1) 质性评估可有效替代量化数据验证课程思政成效
质性学生评价体系通过深入分析学生反思日志和课堂行为，有效捕捉了学生价值观内化的隐性成效，超越了传统量化评价方法对显性指标的依赖。该方法聚焦学生从“规范遵循”到“责任内化”的认知跃迁，通过伦理约束说明书勾选、作业主动调整安全冗余等行为痕迹，揭示思政教育对学生职业伦理塑造和技术决策逻辑的重构作用，避免单纯依赖“思政答题正确率”等表层数据的评价偏差。
2) 三维融合框架破解思政与专业“机械叠加”问题
“伦理–素养–情怀”三维融合模型依托知识点价值锚定技术，实现思政元素的系统性融入。伦理维度通过工程责任意识培养，素养维度强化规范检索与标准应用能力，情怀维度立足国产材料性能参数与关键技术突破案例，三者形成协同效应，达成专业知识与价值塑造的有机统一。
NOTES
*通讯作者。