基于“卓越計(jì)劃”背景對(duì)理論力學(xué)課程教改的思考

洪昭斌?陳水宣?王建

摘要：為適應(yīng)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”對(duì)理論力學(xué)課程提出的新求，針對(duì)應(yīng)用型本科高校理論力學(xué)教學(xué)過程中存在的問題，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力為核心，對(duì)理論力學(xué)課程的教學(xué)理念、授課內(nèi)容、教學(xué)方法及實(shí)踐、競(jìng)賽環(huán)節(jié)的改革提出了思考和建議。

關(guān)鍵詞：理論力學(xué)；卓越計(jì)劃；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）11-0151-02

理論力學(xué)課程是高等院校各工科專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，[1]該課程的教學(xué)目的不僅要求學(xué)生掌握相關(guān)的力學(xué)知識(shí)，同時(shí)要求學(xué)生培養(yǎng)辯證唯物主義世界觀并鍛煉正確的分析、解決問題的能力。隨著高等院校教學(xué)理論的轉(zhuǎn)變，作為一門與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系較為緊密的課程，在新的時(shí)期理論力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、方式等也都需要進(jìn)行必要的調(diào)整和改進(jìn)。本文基于“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”[2-4]（簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”）的背景，提出了對(duì)理論力學(xué)課程進(jìn)行教學(xué)改革的一些思考和建議。

一、“卓越計(jì)劃”對(duì)理論力學(xué)課程的要求

“卓越計(jì)劃”是貫徹落實(shí)《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）》的重大改革項(xiàng)目，其出臺(tái)旨在推動(dòng)我國由工程教育大國向工程教育強(qiáng)國邁進(jìn)。新時(shí)期“卓越計(jì)劃”對(duì)理論力學(xué)的課程教學(xué)提出了新的要求：

第一，要求理論力學(xué)課程授課內(nèi)容與工程實(shí)際結(jié)合得更加緊密。卓越工程師教育側(cè)重于培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，這就要求相關(guān)專業(yè)的理論力學(xué)課程內(nèi)容應(yīng)更加貼近工程實(shí)際，要求其理論、例題、模型等應(yīng)更具有工程背景。

第二，要求理論力學(xué)課程在教學(xué)過程更加注重學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。培養(yǎng)卓越工程師應(yīng)更注重學(xué)生能力的培養(yǎng)而非簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授，因此“卓越計(jì)劃”要求理論力學(xué)課程在授課過程中應(yīng)著眼于學(xué)生學(xué)習(xí)課程后所養(yǎng)成的能力及去掉知識(shí)后留下的技能水平。

第三，要求理論力學(xué)課程能切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、素質(zhì)和實(shí)踐能力?！白吭接?jì)劃”同時(shí)要求學(xué)生不僅學(xué)習(xí)理論知識(shí)，更應(yīng)提高動(dòng)手能力，從而把提高工程素質(zhì)落到實(shí)處。

二、“理論力學(xué)”課程的教學(xué)現(xiàn)狀

針對(duì)“卓越計(jì)劃”對(duì)課程的要求，現(xiàn)階段“理論力學(xué)”課程在授課過程中主要存在以下問題：

1.理論力學(xué)課程知識(shí)體系與工程實(shí)際結(jié)合不夠緊密[5]

理論力學(xué)作為工科專業(yè)的經(jīng)典基礎(chǔ)課程，其課程內(nèi)容體系相對(duì)成熟。一般地，理論力學(xué)的整體內(nèi)容體系、理論框架不輕易發(fā)展改動(dòng)。同時(shí)，教材中用于推導(dǎo)公式的力學(xué)模型一般為理想化、滿足假定條件的，難以將這種抽象的模型與工程實(shí)際相結(jié)合。這種模型與實(shí)際脫節(jié)的情況將導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中無法對(duì)理論力學(xué)課程的實(shí)際應(yīng)用性作為直觀的判斷，從而直接導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣的缺乏。

2.與后續(xù)課程的交叉聯(lián)系性不足

隨著教學(xué)改革的不斷深化，知識(shí)面的不斷拓寬，學(xué)科的不斷交叉融合，理論力學(xué)的理論部分教學(xué)學(xué)時(shí)被不斷壓縮。在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，教師往往僅能講授經(jīng)典的力學(xué)內(nèi)容，同時(shí)學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)無法完全理解消化，這就導(dǎo)致所學(xué)知識(shí)與后續(xù)課程如材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程的聯(lián)系不夠緊密，學(xué)生無法正確應(yīng)用所學(xué)的課程知識(shí)。

3.授課方式靈活性不夠

在現(xiàn)有的理論力學(xué)課程授課過程中，一般采用課堂灌輸式教學(xué)，老師與學(xué)生之間缺乏交互式的討論環(huán)境，同時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成果時(shí)過于重視考試成績，忽視學(xué)生的差異性和個(gè)性。

4.課程缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)

在傳統(tǒng)的理論力學(xué)課程中，往往重理論而輕實(shí)踐，像廈門理工學(xué)院的理論力學(xué)教學(xué)大綱，未設(shè)置實(shí)踐學(xué)時(shí)。理論力學(xué)課程內(nèi)容較抽象，直接應(yīng)用性不強(qiáng)，缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)的結(jié)果往往會(huì)抑制學(xué)生的創(chuàng)新欲望，達(dá)不到理想的教學(xué)效果。

三、對(duì)理論力學(xué)課程教改的建議

面對(duì)著“卓越計(jì)劃”對(duì)新時(shí)期理論力學(xué)課程提出的更高要求，針對(duì)在理論力學(xué)課程授課過程中所發(fā)現(xiàn)課程、老師、學(xué)生方面的各種問題，對(duì)該課程在進(jìn)行課程教改時(shí)應(yīng)首要考慮的因素進(jìn)行思考，并提出以下幾點(diǎn)建議：

1.教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變是課程教改的前提

教師教學(xué)理念將會(huì)直接影響課程授課內(nèi)容、效果及學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。在“卓越計(jì)劃”的背景下，理論力學(xué)課程的教師應(yīng)先改變?cè)袑⒅R(shí)傳遞給學(xué)生的理念，進(jìn)一步將理念轉(zhuǎn)變?yōu)閭魇趯W(xué)生能力、培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)。只有做到這樣，才能在接下來的教學(xué)內(nèi)容選擇及授課方式改革上做到目標(biāo)明確。

針對(duì)理論力學(xué)的課程特點(diǎn)，應(yīng)建立老師每年定期輪換到企業(yè)掛職鍛煉的制度，鼓勵(lì)教師走出校門，多與外界接觸，掌握最新的工程資訊，實(shí)時(shí)更新教學(xué)案例。新老師通過在企業(yè)參與生產(chǎn)活動(dòng)、科學(xué)研究、科技成果產(chǎn)業(yè)化等提高他們的科研水平和實(shí)踐能力，從而在課程教學(xué)上能做到言之有物，切合生產(chǎn)實(shí)際。同時(shí)，高校應(yīng)注重新近教師工程經(jīng)歷與學(xué)習(xí)經(jīng)歷，積極引進(jìn)工程素養(yǎng)高、理論扎實(shí)的工程師充實(shí)到教師隊(duì)伍中。

2.教學(xué)內(nèi)容的更新是課程教改的基礎(chǔ)

為了緊貼工程實(shí)際，同時(shí)為后續(xù)專業(yè)課程打好基礎(chǔ)，理論力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)及時(shí)更新，增加更具工程背景的內(nèi)容和材料。

具體來說，在課程內(nèi)容的靜力學(xué)部分，由于受力分析是本課程的基礎(chǔ)重點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)受力分析內(nèi)容的精講。受力分析的實(shí)例應(yīng)選取機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)課程中經(jīng)常使用的機(jī)構(gòu)和裝置，如懸壁梁、起重裝置等，這樣將有助于培養(yǎng)學(xué)生的建模能力和解決工程實(shí)際問題能力；在運(yùn)動(dòng)學(xué)部分，如點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、剛體的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)這部分在高中、大學(xué)物理已有所接觸的內(nèi)容可布置學(xué)生自學(xué)并思考，這既培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力，又解決了課堂學(xué)時(shí)不夠的問題。對(duì)于該部分的重點(diǎn)內(nèi)容——點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)則可以選用凸輪機(jī)構(gòu)、滑塊搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度、加速度分析的詳解；對(duì)于剛體的平面運(yùn)動(dòng)則可選用平面四桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行基點(diǎn)法、瞬心法的詳細(xì)講解。動(dòng)力學(xué)部分內(nèi)容則基本上都需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行解釋，但要注重動(dòng)力學(xué)方法在工程實(shí)際中的應(yīng)用。

3.教學(xué)方法的選擇是課程教改的關(guān)鍵

傳統(tǒng)的教學(xué)方法在現(xiàn)階段已無法適應(yīng)“卓越計(jì)劃”對(duì)理論力學(xué)課程教學(xué)的要求，當(dāng)前的教學(xué)模式導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量每況愈下，因此，教學(xué)手段的改革是課程教改的關(guān)鍵。

當(dāng)前理論力學(xué)教學(xué)模式仍是以課堂灌輸式教學(xué)為主，[6]由于課程內(nèi)容包含大量的實(shí)驗(yàn)、理論模型等，僅依靠學(xué)生的想象力不足以支撐課程的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。因此，在應(yīng)用多媒體教學(xué)時(shí)，應(yīng)注意其與板書的結(jié)合程度。例如在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)定理的推導(dǎo)時(shí)，通常必須采用板書的講解方法，可更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?duì)知識(shí)進(jìn)行推進(jìn)，同時(shí)可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際理解能力調(diào)節(jié)進(jìn)度；而在講解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，則應(yīng)大量使用相關(guān)的動(dòng)畫、視頻等形象的媒體，這樣既可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，又可簡(jiǎn)單直觀地對(duì)知識(shí)進(jìn)行傳遞。

此外，還可嘗試改集中式教學(xué)為分布式、分段式教學(xué)。由學(xué)生自行安排課程的學(xué)習(xí)時(shí)間，充分相信學(xué)生的主動(dòng)性，通過網(wǎng)上提交在線學(xué)習(xí)心得，由教師進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)學(xué)習(xí)能力、水平不同的學(xué)生布置難度不同的習(xí)題、實(shí)驗(yàn)。由教師及時(shí)對(duì)其評(píng)價(jià)并依此調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)真正的差異化教學(xué)和云端教學(xué)。

4.實(shí)踐環(huán)節(jié)、教學(xué)競(jìng)賽的增加是課程教改的重點(diǎn)

基于“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)的需要，理論力學(xué)課程也應(yīng)在傳授基礎(chǔ)理論的前提下，調(diào)整課程大綱，重點(diǎn)開設(shè)各種創(chuàng)新性、開放性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)應(yīng)增加帶學(xué)生參觀傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工程約束形式等的實(shí)踐環(huán)節(jié)，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。[7]

另外，在上屆“全國大學(xué)生周培源力學(xué)競(jìng)賽”中，通過組織學(xué)生積極參與，在培訓(xùn)學(xué)生的過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。在這樣的一個(gè)培訓(xùn)過程中，學(xué)生反映對(duì)原有的知識(shí)體系有了更深刻的體會(huì)，也完全獨(dú)立掌握了解決力學(xué)問題的方法。以賽帶學(xué)達(dá)到了很好的效果，因此，在之后的理論力學(xué)課程教學(xué)及改革中，要同時(shí)重視學(xué)生參與競(jìng)賽的程度。

四、結(jié)論

第一，新時(shí)期“卓越計(jì)劃”要求理論力學(xué)課程內(nèi)容更貼近于工程實(shí)際，要求理論力學(xué)課程教學(xué)的過程應(yīng)更注重培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和工程實(shí)踐能力。第二，現(xiàn)階段理論力學(xué)課程體系內(nèi)容與工程實(shí)際結(jié)合不夠緊密，缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已跟不上“卓越計(jì)劃”對(duì)學(xué)生培養(yǎng)的要求。第三，分別對(duì)理論力學(xué)教學(xué)改革中的教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變、授課內(nèi)容的選擇、教學(xué)手段的選擇做出了自己的思考并提出建議，同時(shí)提出了增加實(shí)踐環(huán)節(jié)和以賽帶學(xué)的理念。

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（責(zé)任編輯：王意琴）