培養(yǎng)“卓越工程師”的理論力學(xué)的教學(xué)改革與實(shí)踐

劉 云，董 葒

(華北水利水電大學(xué)土木與交通學(xué)院，河南鄭州 450046)

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》明確提出:將“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”列為未來10年內(nèi)中國全日制工科高等教育的重大改革項(xiàng)目［1］。如何在未來10年內(nèi)成功實(shí)施“卓越工程師培養(yǎng)”計(jì)劃，發(fā)展學(xué)生的自學(xué)能力，獨(dú)立分析解決問題的能力和學(xué)生的創(chuàng)新能力，對(duì)理論力學(xué)課程的教學(xué)提出了新的要求。

理論力學(xué)是高等院校工科專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，是很多工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，例如材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、機(jī)械原理、混凝土原理等［2］。另外，它與工程實(shí)際緊密聯(lián)系，有助于培養(yǎng)學(xué)生分析、解決工程實(shí)際問題的能力。針對(duì)理論力學(xué)課程較為抽象，學(xué)生的積極性不高，教學(xué)效果也不理想這些問題，理論力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法有待進(jìn)一步改進(jìn)。面對(duì)學(xué)時(shí)少與內(nèi)容多的突出矛盾，積極參與教學(xué)研究與教學(xué)改革實(shí)踐，以課程內(nèi)容體系改革為核心，以加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)為途徑，以培養(yǎng)具有科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的人才為目標(biāo)開展教學(xué)改革，不斷提高課程的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)實(shí)踐中，我們對(duì)理論力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容體系、教學(xué)方法、考核方式等方面進(jìn)行了改革與探索，并取得了一定的成效。

一、改革課程內(nèi)容體系，夯實(shí)學(xué)生基礎(chǔ)

理論力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容經(jīng)典完整，隨著力學(xué)新知識(shí)的不斷涌現(xiàn)對(duì)力學(xué)的要求越來越高，而力學(xué)課程的教學(xué)課時(shí)數(shù)卻越來越少，且教材中所舉的例題和習(xí)題大都是理想化、抽象化的力學(xué)模型，很少引入對(duì)工程背景的介紹，體現(xiàn)不出專業(yè)特色，使得學(xué)生很難把它與工程實(shí)際結(jié)合起來。面對(duì)以上問題可以修改理論力學(xué)教學(xué)計(jì)劃，減少重復(fù)的內(nèi)容，如理論力學(xué)的靜力學(xué)部分和動(dòng)力學(xué)部分有比較多的內(nèi)容在大學(xué)物理，甚至在高中物理中就有所涉及，如果理論力學(xué)課程中再對(duì)這些內(nèi)容詳細(xì)講解，則浪費(fèi)了學(xué)時(shí)，也不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

另外，結(jié)合實(shí)際情況緊抓教材重點(diǎn)內(nèi)容并加強(qiáng)聯(lián)系工程實(shí)際，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。對(duì)靜力學(xué)問題要強(qiáng)調(diào)基本理論，采用由空間任意力系到平面力系的原則，即把重點(diǎn)放在與工程實(shí)際緊密結(jié)合的空間力系，這對(duì)于知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握更有利。例如，起重機(jī)吊重物﹑飛機(jī)的起落架等結(jié)構(gòu)屬于空間力系。對(duì)于運(yùn)動(dòng)學(xué)，應(yīng)用矢量分析方法，將點(diǎn)的簡單運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來，將剛體的簡單運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來分析更清晰。動(dòng)力學(xué)是理論力學(xué)的重要內(nèi)容，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的講解，靈活運(yùn)用動(dòng)力學(xué)普遍定理解決工程實(shí)際問題。例如:利用質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理進(jìn)行工程上的定向爆破;利用相對(duì)于質(zhì)心動(dòng)量矩守恒定理實(shí)施花樣滑冰的高速轉(zhuǎn)動(dòng)等，可加深學(xué)生對(duì)理論力學(xué)基本定理的理解，提高學(xué)生對(duì)理論力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣［3］。因此，注重從最基本的理論出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生掌握物體各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)形態(tài)下的具體規(guī)律，強(qiáng)調(diào)方法的掌握，使學(xué)生將前后知識(shí)融會(huì)貫通。

二、改革教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

按照“卓越計(jì)劃”的目的和培養(yǎng)要求，在課堂教學(xué)中，教師不僅要教授理論知識(shí)，完成教學(xué)計(jì)劃任務(wù)，還要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，遵循學(xué)生是教育教學(xué)活動(dòng)的主體原則，以學(xué)生為本，以學(xué)生為中心［4］。改革“灌輸式”以及在教學(xué)中過分偏重講授教學(xué)方法，探討“啟發(fā)式”、“研究式”和“討論式”等教學(xué)方法。加強(qiáng)學(xué)生自學(xué)能力、獨(dú)立分析解決問題的能力、加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的互動(dòng)，有效地促進(jìn)教學(xué)效果的優(yōu)化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

利用現(xiàn)代化多媒體教學(xué)技術(shù)的案例教學(xué)法［5］，直觀性強(qiáng)，可增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，增加課堂教學(xué)的信息容量，使抽象、難理解、枯燥的物理情景和物理過程形象化，授課生動(dòng)活潑且減少板書時(shí)間，有利于增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，有利于師生、學(xué)生之間的互動(dòng)交流，以便達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

但是教學(xué)方法的選取不是一成不變的，應(yīng)該根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容、不同的學(xué)生靈活選用或交叉使用，以達(dá)到較好的教學(xué)效果［6］。另外，為培養(yǎng)大學(xué)生的科技創(chuàng)新能力［7］，開展科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，這要求教師在講授過程中，適當(dāng)?shù)刂v解一些基于力學(xué)知識(shí)的創(chuàng)新作品案例，積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用理論力學(xué)知識(shí)進(jìn)行科技作品創(chuàng)作，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。也可以在教學(xué)過程中加入力學(xué)史內(nèi)容，讓學(xué)生用軟件如Matlab、Maple等模擬理論力學(xué)中的經(jīng)典問題，還可以對(duì)比較抽象、難以理解和接受的內(nèi)容進(jìn)行編程處理，降低學(xué)習(xí)難度，達(dá)到輕松學(xué)習(xí)的目的［8］。

三、改革教學(xué)評(píng)價(jià)方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面評(píng)價(jià)

在教學(xué)的過程中，我們既關(guān)注學(xué)生對(duì)知識(shí)結(jié)論的掌握，又重視學(xué)生在教學(xué)過程中的各種實(shí)踐表現(xiàn)。我們實(shí)施了考試改革，綜合評(píng)定學(xué)生成績:具有較強(qiáng)針對(duì)性的平時(shí)訓(xùn)練、課堂提問、課堂紀(jì)律表現(xiàn)等占10%;小論文或?qū)W習(xí)總結(jié)等占20%;期末綜合考試占70%。實(shí)踐證明，采取小論文或?qū)W習(xí)總結(jié)等方式可考查學(xué)生平時(shí)的表現(xiàn)，采取閉卷考試可考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的整體掌握情況。通過改進(jìn)評(píng)價(jià)方式，可以使理論知識(shí)教學(xué)及基本技能培養(yǎng)方面得到提高，又使學(xué)生得到綜合分析、解決實(shí)際問題的體驗(yàn)，這些改革激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，發(fā)展了學(xué)生的自學(xué)能力、獨(dú)立分析解決問題的能力和學(xué)生的創(chuàng)新能力，有效地促進(jìn)了教學(xué)效果的優(yōu)化，且綜合運(yùn)用多種教學(xué)評(píng)價(jià)方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行了全面的評(píng)價(jià)。

［1］周臻，陸金鈺，尹凌峰，繆志偉．面向卓越土木工程師培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐［J］，高等建筑教育，2012，(4)．

［2］哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室．理論力學(xué)［M］．北京:高等教育出版社，2009．

［3］王瑾．理論力學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐［J］．安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2006，(7)．

［4］于庚蒲．關(guān)于高等教育理念與教學(xué)改革的若干思考［J］．北華大學(xué)學(xué)報(bào)(社科版)，2001，(3)．

［5］韓憲軍，王欽亭，藺海曉．“理論力學(xué)”教學(xué)改革與實(shí)踐研究［J］．中國電力教育，2012，(17)．

［6］胡志娟．理論力學(xué)教學(xué)現(xiàn)代化探索［D］．成都:四川師范大學(xué)，2003．

［7］汪敏等．提高學(xué)生理論力學(xué)課程學(xué)習(xí)積極性的方法探索［J］．安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2009，(11)．

［8］孫海濱，宮衍香．理論力學(xué)教學(xué)改革的實(shí)踐與探索［J］．高等理科教育，2007，(5)．