應(yīng)用型本科院?；A(chǔ)力學(xué)教學(xué)改革的實踐探索

李書進+王曉軍+厲見芬

摘要：基礎(chǔ)力學(xué)是土木工程、交通土建、機械制造等工科的專業(yè)基礎(chǔ)課。文章依據(jù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)定位，提出讓學(xué)生“在探索的過程中學(xué)習(xí)、在自主的條件下實驗、在工程的背景下實踐”的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)新理念，從探究式教學(xué)的運用、分層次力學(xué)實驗體系的構(gòu)建、開放式工程訓(xùn)練情境的營造等方面對基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)進行全方位的改革和實踐。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科院校；基礎(chǔ)力學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1002-4107（2014）07-0013-02

在高等教育大眾化的大背景下，應(yīng)用型本科院校擔(dān)負著為我國經(jīng)濟社會發(fā)展培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重任。一般認為，應(yīng)用型人才是指具備一定理論基礎(chǔ)知識，具有較高的綜合素質(zhì)和較強的實踐能力，在工業(yè)和工程一線崗位從事解決實際問題并維持正常生產(chǎn)的高等技術(shù)型人才[1]。對于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，要以實踐能力培養(yǎng)的系統(tǒng)性代替知識培養(yǎng)的系統(tǒng)性[2]，解決封閉的課堂教學(xué)與開放的人才成長工程環(huán)境相矛盾的問題，探索適合應(yīng)用型人才成長的教學(xué)模式。

目前，國內(nèi)很多高校在基礎(chǔ)力學(xué)的課程體系、教學(xué)方法[3-4]和結(jié)合工程實際[5-6]等方面都做了有益的嘗試。常州工學(xué)院是一所定位于“面向基層、服務(wù)地方和培養(yǎng)高素質(zhì)的具有創(chuàng)新精神和實踐能力的應(yīng)用型本科人才”的本科高校，學(xué)校基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)團隊針對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點，對基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)進行了卓有成效的改革實踐。精講基本概念和基本方法，突出力學(xué)原理的工程應(yīng)用，提出讓學(xué)生“在探索的過程中學(xué)習(xí)、在自主的條件下實驗、在工程的背景下實踐”的教學(xué)新理念，在應(yīng)用型人才的力學(xué)知識與能力系統(tǒng)的塑造培養(yǎng)方面取得了良好的效果。

一、基礎(chǔ)力學(xué)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的定位與問題

在應(yīng)用型院校中，理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等基礎(chǔ)力學(xué)課程是土木工程、交通土建、機械設(shè)計制造等工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是聯(lián)系基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁和紐帶，在專業(yè)培養(yǎng)計劃中占有十分重要的地位。學(xué)生對力學(xué)知識體系和基本概念的理解和掌握程度，直接關(guān)系到后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及就業(yè)后解決工程實際問題能力的養(yǎng)成。與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)，本科基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)應(yīng)定位于“培養(yǎng)運用力學(xué)基本原理處理工程問題的分析與計算能力”。

目前，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)尚有一些與應(yīng)用型人才培養(yǎng)不相適應(yīng)的問題。如課堂教學(xué)中采用以傳授知識為目的的“填鴨式”教學(xué)模式，扼殺了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性和創(chuàng)造性；力學(xué)分析局限于簡化后的計算簡圖，只考慮力學(xué)模型而忽視構(gòu)件（結(jié)構(gòu)）原形；力學(xué)實驗采取“課堂講授公式，實驗驗證理論”的固有模式，實驗項目局限于驗證性實驗，學(xué)生按固定的步驟機械地完成實驗；重理論而輕實踐，工程實踐教學(xué)缺位，力學(xué)課程與后續(xù)專業(yè)課程脫節(jié)，學(xué)生不能學(xué)以致用。這些問題的存在很容易導(dǎo)致學(xué)生對力學(xué)的學(xué)習(xí)失去興趣，難以達到理想的教學(xué)效果。

二、運用探究式教學(xué)，在探索的過程中學(xué)習(xí)

針對基礎(chǔ)力學(xué)課程的特點和學(xué)生的接受能力，運用探究式教學(xué)方法。探究式教學(xué)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，在教師的啟發(fā)下，學(xué)生在已有知識和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上按照自己的思維方式去認知新事物，通過主動學(xué)習(xí)原始材料探索有規(guī)律性的知識。教師在教學(xué)過程中著重引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)規(guī)律、提煉結(jié)論，學(xué)生體驗到發(fā)現(xiàn)新知識的興奮感和完成任務(wù)的成就感，就會潛移默化地提高學(xué)習(xí)力學(xué)的自信心和積極性。

比如，在理論力學(xué)關(guān)于“點的速度合成定理”的教學(xué)，可利用PPT展示工地上塔吊的工作視頻，向?qū)W生提出問題：“如何求滑車相對于地面的速度？”進一步引出“絕對速度”、“相對速度”及“牽連速度”等力學(xué)概念，通過討論與啟發(fā)形成解決問題的方法，并提煉形成結(jié)論性的知識點——絕對速度等于相對速度和牽連速度矢量之和，最后通過列舉工程案例將新知識應(yīng)用于實踐。在探究式教學(xué)過程中，可讓學(xué)生完整地體驗到用力學(xué)原理解決工程問題的思路和方法，鍛煉了分析問題和解決問題的能力。

再如，在材料力學(xué)關(guān)于基本變形的教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生學(xué)會從幾何、物理和靜力學(xué)三個方面入手推導(dǎo)“單軸拉伸（壓縮）”正應(yīng)力公式后，學(xué)生頭腦中已經(jīng)形成一定的思維模式和認知規(guī)律，此后的“圓軸扭轉(zhuǎn)”、“梁的彎曲”等基本變形下的強度和剛度計算公式，推導(dǎo)思路基本相同，教師在教學(xué)過程中可只起引導(dǎo)作用，不再面面俱到地詳細講解，把探究問題的過程真正還給學(xué)生，使學(xué)生在開放與自主性的教學(xué)活動中主動參與新知識構(gòu)建的全過程。

基礎(chǔ)力學(xué)的各門力學(xué)課程構(gòu)成了一個嚴密的知識體系，課堂教學(xué)中要適時地引導(dǎo)學(xué)生從知識體系的角度探究規(guī)律，不斷加深、豐富對力學(xué)基本概念的理解。如關(guān)于桿件受力分析的截面法，材料力學(xué)中矩形截面梁的正應(yīng)力關(guān)于中性軸對稱，結(jié)構(gòu)力學(xué)中的平行弦桁架的上、下弦桿的內(nèi)力也是對稱的，可認為桁架是由梁衍化而來的結(jié)構(gòu)形式，在對比分析各種工程結(jié)構(gòu)形式的受力特點及技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢中，讓學(xué)生加深對力學(xué)基礎(chǔ)概念的理解，培養(yǎng)綜合分析能力。

探究式教學(xué)教師由單向知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)榛诮鉀Q問題的互動式教學(xué)，學(xué)生由被動繼承知識為主的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷ξ粗挛锏闹鲃忧笏鳎瑥摹爸R本位”上升到“能力本位”，從“發(fā)現(xiàn)問題”遞進為“應(yīng)用理論”。

三、構(gòu)建分層次力學(xué)實驗體系，在自主的條件下實驗

力學(xué)實驗是工程設(shè)計和科學(xué)研究的重要手段，也是培養(yǎng)分析問題、解決問題和獨立工作能力的重要環(huán)節(jié)。力學(xué)實驗體系的改革也應(yīng)突出學(xué)生的主體地位，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。根據(jù)學(xué)生認知能力和興趣差異，構(gòu)建由基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗構(gòu)成的分層次實驗體系，從不同層面培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，將實驗內(nèi)容從基礎(chǔ)性課內(nèi)實驗向綜合性課外實驗延伸，實驗性質(zhì)也由驗證性向綜合性和探索性轉(zhuǎn)變。

基礎(chǔ)性實驗由演示實驗和基礎(chǔ)實驗組成。演示實驗用于課堂教學(xué)中引出問題和驗證理論。通過視頻、動畫、圖片引導(dǎo)學(xué)生從感性認識逐漸上升到理性認識，啟發(fā)學(xué)生從中提出問題或發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)用所學(xué)知識解釋力學(xué)現(xiàn)象并進行力學(xué)分析?；A(chǔ)實驗是將理論教學(xué)中的基本概念和方法直接用于實驗分析中，熟悉和掌握重要知識點，培養(yǎng)熟練操作實驗設(shè)備、獨立完成實驗的能力。

綜合性實驗綜合應(yīng)用一門課程的多個知識點或多門課程的相關(guān)知識點，體現(xiàn)所學(xué)內(nèi)容的交叉與融合。這類實驗注重綜合性和自主性（自選題目、自選實驗方案），以提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

創(chuàng)新性實驗配合后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，就專業(yè)相關(guān)實際工程中的力學(xué)問題提出力學(xué)模型、分析方法和實驗方案?；驈娜握n教師的科研項目中提煉與力學(xué)計算相關(guān)、難度適中的實驗內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生申報大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目，歷經(jīng)調(diào)研、立項、實施、結(jié)題等科研活動過程，使學(xué)生經(jīng)受系統(tǒng)的科研訓(xùn)練。

四、營造開放性工程訓(xùn)練情境，在工程的背景下實踐

（一）力學(xué)教學(xué)著眼于解決工程問題

實踐教學(xué)是對學(xué)生進行基本技能訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段，也是基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。對于應(yīng)用型本科的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)，要在專業(yè)培養(yǎng)計劃中強化工程的觀點，優(yōu)化整合基礎(chǔ)力學(xué)與后續(xù)專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容，將解決工程問題的能力作為檢驗教學(xué)效果的根本依據(jù)。

（二）提供各種訓(xùn)練途徑培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力

在基礎(chǔ)力學(xué)課堂教學(xué)之外開辟第二課堂，營造開放性的工程訓(xùn)練情境，結(jié)合力學(xué)競賽、橫向課題、社團活動等課外實踐途徑，讓學(xué)生在真實工程的背景下體會力學(xué)建模、力學(xué)分析和計算過程，在實踐過程中加深對力學(xué)知識的理解，提高對力學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力。

相比常規(guī)教學(xué)方式，力學(xué)競賽具有趣味性、激勵性和交流性，切合學(xué)生思維活躍、參與欲強的特點。結(jié)合定期舉辦的省級、國家級大學(xué)生力學(xué)（實驗）競賽，組織學(xué)習(xí)能力強的學(xué)生報名參賽，并給予系統(tǒng)的輔導(dǎo)和培訓(xùn)。對于獲得比賽名次的學(xué)生，所在學(xué)期的基礎(chǔ)力學(xué)課程可予免考，直接給予良好以上的課程成績，激勵學(xué)生投入更多的精力來學(xué)習(xí)力學(xué)。

依托學(xué)校工程教育中心和校外實踐教學(xué)基地，讓學(xué)有余力的學(xué)生參與橫向課題項目，特別是與力學(xué)原理相關(guān)性強的內(nèi)容（如現(xiàn)場檢測玻璃幕墻拉結(jié)螺栓錨固強度、檢測鋼筋混凝土屋架強度、檢測行車混凝土梁撓度等），讓學(xué)生參與完成其中的力學(xué)分析、工程結(jié)構(gòu)位移測試、材料及構(gòu)件力學(xué)性能檢測等工作任務(wù)。讓學(xué)生在真實工程背景中意識到力學(xué)的實用價值，可起到事半功倍的教學(xué)效果。

組織學(xué)生成立“力學(xué)社”、“機械創(chuàng)新社”、“工程檢測小組”等科技社團，開展經(jīng)常性的工程實踐活動，以“項目實現(xiàn)”作為工程實踐的組織原則，發(fā)揮社團骨干成員的核心作用，以點帶面地發(fā)動更多的學(xué)生參與工程實踐，既鍛煉了學(xué)生用力學(xué)原理解決工程問題的能力，又培養(yǎng)了溝通協(xié)作能力和團隊合作精神。

應(yīng)用型本科基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)應(yīng)秉承“從工程實踐來，再回到工程實際中去”的理念，改革基礎(chǔ)力學(xué)“課堂傳授知識、實驗驗證理論”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，營造工程情境，讓學(xué)生“在探索的過程中學(xué)習(xí)、在自主的條件下實驗、在工程的背景下實踐”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，為培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才奠定基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]吳曉義，唐曉明.應(yīng)用型本科高校的發(fā)展定位、指導(dǎo)思想與校本特色[J].高教探索，2008，(4).

[2]呂建國，孫兆奇，曹卓良等.面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的力學(xué)課程教學(xué)改革與探索[J].合肥師范學(xué)院學(xué)報，2012，(5).

[3]馬景槐，朱福先.應(yīng)用型本科院校工程力學(xué)課程教改與實踐[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2012，(4).

[4]黨玲博，吳雁平.高校工程類專業(yè)基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)改革探索[J].高等建筑教育，2013，(3).

[5]韓省亮，張陵，伍曉紅.基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)中的工程教育[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011，(2).

[6]鄧宗白，陳建平，范欽珊.在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中強化工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011，(11).

收稿日期：2013-11-24

作者簡介：李書進（1975—），男，山東鄒城人，常州工學(xué)院土建學(xué)院副教授，主要從事土木工程和高性能土木工程材料研究。

基金項目：江蘇省高等教育教改研究課題“校企共建開放式工程實踐教育中心的研究與實踐”（2013JSJG048）