緊跟時代步伐的理論力學教學改革研究緊跟時代步伐的理論力學教學改革研究

摘要：針對當今社會對工程技術人才的質(zhì)量要求，從“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”和“大數(shù)據(jù)時代”的角度出發(fā)，重點闡述了理論力學課程教學目前面臨的矛盾和相應的課程改革的途徑。指出當前在教學改革中積極面向社會需求，借助大數(shù)據(jù)處理的思想和平臺，可以更好地提高教學質(zhì)量，同時也為其他專業(yè)基礎課程的教學改革提供參考和借鑒。

關鍵詞：理論力學；卓越工程師；大數(shù)據(jù)時代

作者簡介：金春花（1980-），女，江蘇南通人，南通大學建筑工程學院，講師；曹小建（1983-），男，江蘇南通人，南通大學建筑工程學院，講師。（江蘇#8194;南通#8194;226019）

基金項目：本文系南通大學教學改革基金（項目編號：2012B049）的研究成果。

中圖分類號：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2014）14-0140-01

近年來，“改革”一詞幾乎無處不在，在各行各業(yè)都可以看到它的身影。同樣在教育行業(yè)，隨著時代的發(fā)展，許多課程的教學也面臨與時代、現(xiàn)實生產(chǎn)生活脫離的尷尬，教學改革勢在必行?！袄碚摿W”課程作為眾多工科專業(yè)（如：土木工程、機械工程、飛行器設計、水利水電工程等）的第一門專業(yè)基礎課，它的重要地位不言而喻。所以，許多高校積極響應國家的號召，對理論力學進行了多種改革和嘗試，有方式和方法上的，[1]也有教材內(nèi)容層面的，[2]積極推動了該課程與現(xiàn)實生產(chǎn)生活的結合，也提高了教學的質(zhì)量和效率。

然而，這是一個知識大爆炸、大數(shù)據(jù)的時代，理論力學的教學改革必須緊跟時代的步伐。在傳承經(jīng)典理論力學知識體系的過程中，如何兼顧時代發(fā)展的要求，把深奧枯燥的理論知識和當前工程應用的背景緊密結合起來，在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的激勵下，打響專業(yè)學習的第一槍，是工科專業(yè)教學改革的首要任務。

一、教學現(xiàn)狀

現(xiàn)代社會對畢業(yè)生的能力要求很高。用人單位更是希望學生們剛報到就能適應各類崗位，甚至挑起大梁。然而在目前的辦學體制和條件下，困難重重。理論力學的教學現(xiàn)狀也存在許多問題：

1.創(chuàng)造力的缺失

當前學習理論力學課程的工科學生，大多是大學一年級的新生。他們剛剛結束六年的中學階段的教育，而這六年里他們沒有或者很少有進行創(chuàng)造性活動的機會和時間，題海戰(zhàn)術加應試教學隨處可見。根深蒂固的學習習慣讓他們很難在短期內(nèi)激發(fā)出創(chuàng)造性的思維和實踐行動。

2.動手實踐能力的缺失

雖然大學學習提供了許多課程實踐環(huán)節(jié)，但是在課時不斷被縮減的大環(huán)境下，實踐成效還充滿著許多不確定的因素。眾所周知，理論力學課程的知識點很多，重點和要點也多。在目前普遍的64學時內(nèi)講完全部內(nèi)容幾乎是不可能的，再加入大量的實踐內(nèi)容，顯然不切實際。再者，囿于實驗室和教學實踐基地開放的時間和條件的限制，急功近利的短期實踐很難達到預期的成效。另外，在當前高校環(huán)境下，教師在教學和科研論文間疲于奔波，留給自己的動手實踐時間和精力也少之又少。

3.分層培養(yǎng)環(huán)境的缺失

在當前擴招政策下，學生人數(shù)不斷刷新，特別是許多熱門的工科專業(yè)，班級數(shù)也不斷上漲。但是教師配置明顯落后于學生的漲幅，所以就有了大班、超大班授課的情形。在這一環(huán)境下，教師很難再精耕細作，因材施教、分層次培養(yǎng)也就難以得到落實。

二、改革的途徑

對理論力學課程而言，面對以上各種矛盾，積極有效的課程改革措施可以從以下兩個方面進行：

1.圍繞“卓越工程師”計劃的教學內(nèi)容和教學方法的改革

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《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）》的重大改革項目。該計劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務。①卓越工程師的一個典型特點是要求有很強的自學能力和獨立解決實際問題的綜合能力。

為此，理論力學課程的教學內(nèi)容需要進行大力調(diào)整。首先，運動學部分的基礎知識，[3]大學普通物理課上已經(jīng)學過，學生大都沒有興趣再學一遍，故而這部分內(nèi)容可以是老師給思考題，學生自學，把寶貴的學時節(jié)省下來另作他用。其次，對于本科低年級的學生，雖然學理論力學主要是針對力學模型，但可利用力學知識建立相應的數(shù)學模型（數(shù)學方程），簡單進行計算討論。[2]但是教師需要增加對前期力學建模的建立和后期數(shù)值分析計算的引導教學，這也是提升學生學習興趣，指明課后自學方向，貫徹執(zhí)行卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的鮮明體現(xiàn)。

此外，高等教育不僅要給學生傳授專業(yè)知識，還要培養(yǎng)其獨立思考能力、傾聽與演講能力、與人交際的能力等，而案例教學法無疑是最能體現(xiàn)這一目標的好方法。其流程可以參見圖1。然而案例教學需要老師能緊密接觸行業(yè)動態(tài)，積累豐富的典型案例，這對老師提出了更高的要求。

2.依托大數(shù)據(jù)平臺的教學設計方案改革

至2012年以來，大數(shù)據(jù)（big data）一詞越來越多地被大家所熟知。《紐約時報》2012年2月的一篇專欄中稱，“大數(shù)據(jù)”時代已經(jīng)降臨，在商業(yè)、經(jīng)濟及其他領域中，決策將日益基于數(shù)據(jù)和分析而作出，而并非基于經(jīng)驗和直覺”。為此，當今如火如荼的網(wǎng)絡課程教學不能只注重本身內(nèi)容的建設，在其身后隱藏的“大數(shù)據(jù)”也應該發(fā)揮重要作用，對教學設計方案的成效進行量化考核和指導。

目前幾乎所有高校都有網(wǎng)絡教學平臺，各類課程都陸續(xù)登臺亮相，理論力學當然在列。模塊結構主要是圍繞教學大綱及計劃、教學課件、問題庫、資料庫、討論區(qū)以及測驗區(qū)等等。在學生大量訪問各類模塊的時候，是可以知道資源訪問量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的。但是目前，真正開始進行大數(shù)據(jù)處理工作的高校還是鳳毛麟角。所以，雖然有了網(wǎng)絡平臺，有了網(wǎng)絡資源，但是沒有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)統(tǒng)計的網(wǎng)絡教學還是不健全的。為此，急需開展這項工作，捕獲學習者在線行為的大數(shù)據(jù)，用事實數(shù)據(jù)說話，來對教學方案的設計進行指導。對于理論力學這門課程，大致的流程可以參考圖2。從圖2可以看出，學生訪問行為的數(shù)據(jù)分類非常關鍵。大致可以分為：學生登陸時間和地點、各類模塊資源的瀏覽量和瀏覽順序、師生互動討論的熱點等等。據(jù)此可以捕捉到學生學習習慣、興趣點和難點等有用的信息，幫助創(chuàng)建預測未來行為和興趣的模型，從而調(diào)整教學設置，合理安排學習層次，提升教學效率。尤其是對于理論力學這樣的專業(yè)基礎課程，其學習成效直接關系到未來專業(yè)知識的理解和掌握。

然而需要指出的是，網(wǎng)絡課堂的質(zhì)量提升會使得傳統(tǒng)教學生態(tài)面臨新的挑戰(zhàn)，甚至會有被打破的風險，這是所有教育工作者們必須正面的問題。課程教學改革中，教師自身知識和能力的提升也必須緊跟時代的要求，教學能力的內(nèi)涵正在不斷向外拓展延伸。

三、結語

理論力學的知識點既多又抽象，僅靠傳統(tǒng)的課堂講授的方式顯然無法跟上時代發(fā)展的要求。在其教學改革中必須面向社會需求，面向工程應用實際，借助大數(shù)據(jù)處理的思想和平臺，不斷調(diào)整教學內(nèi)容和教學方案設計，為培養(yǎng)創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量的工程技術人才進行積極的探索研究。

注釋：

①百度百科.卓越工程師教育培養(yǎng)計劃.http://baike.baidu.com/.

參考文獻：

[1]劉百來.少課時理論力學課程教學模式的探索[J].高等建筑教育，2010，19(4):81-83.

[2]李俊峰.理論力學課程體系改革探索與實踐[J].中國大學教學，

2008，(4):10-13.

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

（責任編輯：王意琴）