基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

張雪珊

摘要：理論力學(xué)是高校許多工科專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，其基本理論、建模思路和計(jì)算方法在諸多工程領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。理論力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量對(duì)學(xué)生力學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)、綜合能力的提高具有重要作用。隨著社會(huì)需求、學(xué)生個(gè)性和學(xué)科變革的發(fā)展，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)引入理論力學(xué)課程教學(xué)過程，完善傳統(tǒng)的僅理論講授無實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)體系，這有利于提高理論力學(xué)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)更具競(jìng)爭(zhēng)力的工科創(chuàng)新型人才。本文對(duì)理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及過程實(shí)施進(jìn)行了初級(jí)探探，以期為推動(dòng)理論力學(xué)教學(xué)新體系的建立作為借鑒。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新人才；理論力學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）08-0047-02

理論力學(xué)是工科許多專業(yè)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是現(xiàn)代工程技術(shù)基礎(chǔ)理論之一，我國(guó)高校很多理工科專業(yè)，如機(jī)械、車輛、土木和交通等專業(yè)學(xué)生都需要學(xué)習(xí)該課程。理論力學(xué)在諸多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用，對(duì)研究開發(fā)、創(chuàng)新求新、開拓思維及處理重大工程問題、設(shè)計(jì)新產(chǎn)品、技術(shù)革新等作用很大，因而倍受有關(guān)專業(yè)人員重視。而長(zhǎng)期以來，我國(guó)高校的理論力學(xué)課程一度沿襲前蘇聯(lián)的模式，采用只有理論講授、部分無實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的課程體系。隨著社會(huì)需求、學(xué)生個(gè)性和學(xué)科變革的發(fā)展，這種體系既不利于當(dāng)前理論力學(xué)教學(xué)高質(zhì)量實(shí)施，也不足以滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求。因此，為提高理論力學(xué)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)更具競(jìng)爭(zhēng)力的工科創(chuàng)新型人才，開展高校理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、創(chuàng)建理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系十分必要。

一、理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的意義

1.符合課程性質(zhì)需要。理論力學(xué)是工科學(xué)生接觸的第一門力學(xué)課程，其“基礎(chǔ)課性質(zhì)”在學(xué)生中得到了普遍認(rèn)可與肯定，然而該課程“在許多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用”卻難讓學(xué)生接受。盡管授課教師從緒論課就開始強(qiáng)調(diào)它的技術(shù)性，但學(xué)生還是難于將書本上的“抽象模型”還原成實(shí)際問題，極大地影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，致使許多學(xué)生對(duì)理論力學(xué)望而生畏。如果結(jié)合理論教學(xué)引入具有豐富實(shí)用背景的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將書本上涉及的主要知識(shí)點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室通過實(shí)物、模型等體現(xiàn)，既可培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，讓學(xué)生真正感受到由基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課的跨越，激發(fā)學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，有效提高教學(xué)質(zhì)量。

2.適應(yīng)人才培養(yǎng)需要。國(guó)內(nèi)人才的培養(yǎng)目標(biāo)為“基礎(chǔ)厚、知識(shí)寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高”，國(guó)外大學(xué)已將“掌握實(shí)驗(yàn)方法和工程實(shí)際原理的知識(shí)技能”列入新世紀(jì)人才應(yīng)具備的特性指標(biāo)。近年來全國(guó)高校圍繞著加強(qiáng)素質(zhì)能力培養(yǎng)展開了一系列的課程實(shí)踐等教學(xué)內(nèi)容體系和教學(xué)方法的改革?；A(chǔ)力學(xué)課程也圍繞著“整體力學(xué)素質(zhì)教育和力學(xué)能力培養(yǎng)”展開教學(xué)改革，而整體力學(xué)素質(zhì)就體現(xiàn)在力學(xué)理論、力學(xué)實(shí)驗(yàn)技能與計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能的良好結(jié)合。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生可將實(shí)驗(yàn)室中具體的實(shí)物或?qū)嵨锬Ｐ?，?jīng)過分析、簡(jiǎn)化、抽象得到計(jì)算模型，進(jìn)行描述與計(jì)算，體會(huì)理論力學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生與應(yīng)用過程，這種探索性學(xué)習(xí)，可以提升學(xué)習(xí)層次，既培養(yǎng)學(xué)生將工程問題抽象為力學(xué)模型的思維，又增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用理論力學(xué)知識(shí)解決力學(xué)實(shí)際問題的能力。全面實(shí)施素質(zhì)教育，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的洞察能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、分析和解決問題能力、集體協(xié)作能力及創(chuàng)新性思維方式和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)都有著不可替代的作用。

二、理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的內(nèi)涵

開展理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，創(chuàng)建理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，對(duì)于許多高校都是一項(xiàng)全新的研究課題，需要根據(jù)學(xué)校的課程要求及特點(diǎn)，開展實(shí)踐，積極探索，建立一個(gè)系統(tǒng)、科學(xué)的理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，從而進(jìn)一步推動(dòng)教學(xué)思想觀念創(chuàng)新，建設(shè)適合本校的理論力學(xué)課程新教學(xué)體系。

1.改革目標(biāo)。按照構(gòu)造現(xiàn)代化課程體系的價(jià)值取向與要求，將實(shí)驗(yàn)引入到理論力學(xué)課程，建立完善理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，建設(shè)相應(yīng)師資隊(duì)伍，開展理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，創(chuàng)建理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，豐富高校理論力學(xué)課程建設(shè)的內(nèi)容。遵循教育教學(xué)研究規(guī)律，通過這一實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施，開闊學(xué)生的眼界，加強(qiáng)學(xué)生理論力學(xué)的工程概念，使其了解這門課程與工程實(shí)際的緊密關(guān)系，一方面激發(fā)學(xué)生對(duì)課程理論知識(shí)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高教學(xué)質(zhì)量，更重要的一方面是能夠適應(yīng)當(dāng)前素質(zhì)教育的要求，使他們?cè)谖磥砉ぷ髦懈吒?jìng)爭(zhēng)力。

2.改革關(guān)鍵。①建設(shè)和完善理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，并合理的科學(xué)化使用，使其能滿足學(xué)校理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，包括實(shí)驗(yàn)室占地面積、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和教學(xué)用具配備、學(xué)生可參與動(dòng)手實(shí)踐的規(guī)模等，實(shí)現(xiàn)教學(xué)空間的應(yīng)用價(jià)值與教學(xué)效果要求的一致。②建設(shè)一支高水平的理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍，爭(zhēng)取達(dá)到授課教師理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)一體化、專業(yè)化，實(shí)現(xiàn)理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)達(dá)到課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的互相促進(jìn)。③從適應(yīng)素質(zhì)教育出發(fā)，以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目的，按照構(gòu)造現(xiàn)代化課程體系的價(jià)值取向與要求，結(jié)合學(xué)校理論力學(xué)課程教學(xué)特點(diǎn)，引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，建立一套完整齊全的理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)性文件。④由于理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在很多高校都將是面臨從無到有的突破性改革，故應(yīng)分層次、分步驟實(shí)施：分層次指開課專業(yè)（班級(jí)）的選擇，即首先在學(xué)生質(zhì)量較高的專業(yè)試點(diǎn)教學(xué)，如近年各高校著力建設(shè)的特色專業(yè)班或精英班，進(jìn)而在工科相關(guān)各專業(yè)推廣教學(xué)，分步驟指教學(xué)內(nèi)容的選擇，如此通過幾輪教學(xué)實(shí)踐—反饋—研討的良性循環(huán)，不斷完善理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，并側(cè)重教學(xué)效果的研究，從而確定本校的理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。⑤依據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)合理翔實(shí)的理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)講義和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)相應(yīng)的考核方式，側(cè)重素質(zhì)教育理念和學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，使形式靈活、豐富的實(shí)驗(yàn)課激發(fā)學(xué)生對(duì)課程理論知識(shí)的興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

3.實(shí)施方案。①群策群力全局計(jì)劃，具體實(shí)施可采取個(gè)人分工、重點(diǎn)負(fù)責(zé)、集體研討、總結(jié)方案的研究方法。首先從教師相關(guān)業(yè)務(wù)素質(zhì)的提高入手，參加調(diào)研或培訓(xùn)學(xué)習(xí)；其次教學(xué)實(shí)踐中，可按專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)專人負(fù)責(zé)的辦法實(shí)施，在研究確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、制定教學(xué)大綱、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、探索相應(yīng)的考核方式等方面則采取全體探討、集體合作的方式；②實(shí)施遵循教育教學(xué)研究規(guī)律，特別是針對(duì)理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開創(chuàng)性革新與實(shí)踐的院校，應(yīng)根據(jù)自身專業(yè)設(shè)置特點(diǎn)及實(shí)際情況，建議具體實(shí)施采取“因材施教”和分層次、分步驟教學(xué)：分層次指開課專業(yè)（班級(jí)）的選擇，由特色專業(yè)推廣至工科各相關(guān)專業(yè)，分步驟指實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選擇，由講解、演示性實(shí)驗(yàn)到學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，涵蓋基礎(chǔ)型、提高型、創(chuàng)新型等多種形式的實(shí)驗(yàn)。如此的改革實(shí)施方案和方法具有良好的可操作性且特色鮮明，通過教學(xué)團(tuán)隊(duì)研討、教學(xué)實(shí)踐反饋的有效結(jié)合，不斷完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，注重教學(xué)效果提高的研究，確定適合學(xué)校自身理論力學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和體系，為建設(shè)理論力學(xué)課程新教學(xué)體系打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

目前全國(guó)僅有不到百家高校引進(jìn)了理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)理念，開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索。為改變我國(guó)理論力學(xué)課程教學(xué)沿襲前蘇聯(lián)“無實(shí)驗(yàn)”的傳統(tǒng)狀態(tài)，適應(yīng)當(dāng)前創(chuàng)新人才培養(yǎng)社會(huì)需求，高校應(yīng)建設(shè)理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，開展理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，探索各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施，創(chuàng)建適合學(xué)校自身的理論力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)從無到有的突破，豐富理論力學(xué)課程教學(xué)體系內(nèi)容，從而使得理論力學(xué)課程教學(xué)處于高等教育基礎(chǔ)學(xué)科的領(lǐng)先地位。而符合現(xiàn)代教育教學(xué)研究規(guī)律的、具有一定特色和通用操作性的教學(xué)改革實(shí)施方案與方法是理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建立和實(shí)踐的有力保障。

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