力學類課程建設與應用型人才培養(yǎng)的探討

閆紅　孫海梅

[摘 要]當前應用型人才培養(yǎng)是高等學校教學改革關(guān)注的熱點?？梢砸孕陆ǖ胤奖究圃盒Ｎ锢韺W專業(yè)應用型人才培養(yǎng)為研究目標，從力學類課程建設及實踐教學特點出發(fā)，分析現(xiàn)有教學內(nèi)容的不足，闡述課程整合的必要性，強調(diào)力學實踐性強的特點，提出教師學生圍繞課題設計及參與開展活動從而加強技能培訓的思想觀點。

[關(guān)鍵詞]人才培養(yǎng) 力學 理論力學 實踐教學

[中圖分類號] C961 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）15-0054-02

本文以我校（一所新建地方本科院校）教學工作為參考，予以討論。力學類課程在這里指高校物理學專業(yè)開設的四大力學及力學基礎(chǔ)課程。力學基礎(chǔ)又稱為力學，開設于大學新生入學后的第一學期。四大力學通常指理論力學、熱力學.統(tǒng)計物理、電動力學和量子力學。應用型人才的培養(yǎng)是當前教育改革探討的熱點話題。應用型人才可定義為系統(tǒng)學習了某學科的專業(yè)知識，有一定專業(yè)技能技巧，能將已掌握的知識進行轉(zhuǎn)化并應用于實踐，滿足社會需求的人才。力學類課程的特點決定了它們對應用型人才的培養(yǎng)具有實踐意義。四大力學中，熱力學.統(tǒng)計物理、電動力學和量子力學由于研究對象的特殊性，對學生理論推導、思維能力的提升有重要作用。理論力學研究宏觀機械運動基本規(guī)律，它與高等數(shù)學的聯(lián)系密切，但其解決的問題多屬于我們周圍可觀察到的力學現(xiàn)象，如果將一些實踐環(huán)節(jié)融于理論教學，可以培養(yǎng)學生的實踐技能，同時改善課堂教學效果。正是在這種思想的指引下，本文將探討如何開展力學、理論力學和相關(guān)物理實驗教學，從而促進應用型人才的培養(yǎng)。

一、現(xiàn)有教學內(nèi)容分析

多年來我校使用力學教材為高等教育出版社漆安慎、杜嬋英編的《力學》，理論力學為高等教育出版社周衍柏編的《理論力學教程》。這兩套教材比較深刻地揭示了力學學科的特點。力學和理論力學的研究對象有高度的相似性和協(xié)同性，力學從運動學、動力學和能量角度研究系統(tǒng)的運動規(guī)律，其思想貫穿于科學發(fā)展中，很多技術(shù)方面的應用都與力學研究內(nèi)容有關(guān)。理論力學是運用高等數(shù)學方法解決物理問題的課程。它所面對的研究對象是宏觀、低速物體，是日常生活中我們周圍可感知、可觀察的物體。理論力學學習的要求是在系統(tǒng)理解機械運動的概念和規(guī)律的基礎(chǔ)上，掌握進一步處理力學問題的一般方法，另外分析力學是理論力學中最有特色的教學內(nèi)容。

從我校物理學專業(yè)學生現(xiàn)有的教學安排來看，力學開設于新生入學后的第一學期，理論力學則在二年級的第二學期授課。它們的教學與后續(xù)很多課程關(guān)聯(lián)，力學的基本思想和方法不僅與眾多其他課程的教學內(nèi)容相聯(lián)系，如動力學思想、能量守恒的思想等，還對學生學習興趣的培養(yǎng)、學習習慣的養(yǎng)成和學習自信心的提升有重要影響。

在大學教學中，力學許多概念是從微積分和矢量分析角度定義的，比如做功應用了矢量標積的思想，兩個矢量作用的結(jié)果成為一個標量，只有大小，沒有方向；力矩的定義則為位置矢量與作用力兩個矢量的矢積，既有大小，也有方向。做功和力矩的概念貫穿于物理學學習的始終，其重要性不言而喻。其他很多在中學階段學生感覺已經(jīng)很熟悉而且掌握了的概念又被重新詮釋一番，用了他們沒學習過的高等數(shù)學的知識。但需要考慮到一個很重要的現(xiàn)實問題是，高等數(shù)學教學相對于力學教學滯后，為了使學生學好力學，教師要花費大量精力補充有關(guān)數(shù)學知識。雖然數(shù)學和力學聯(lián)系緊密，但對物理專業(yè)的學生來說，力學應用性的特點也不應該被淡化，因為力學是最古老悠久的學科，其發(fā)展是從滑輪、杠桿等力學工具的使用開始的。學生接觸力學最早應該來自于幼時對生活工具的使用，當時對自然界的好奇心使他們對任何事物都充滿興趣，然而隨著年齡的遞增，這種好奇心在逐漸減弱。正規(guī)的課堂教學本來是引導學生進一步思考問題、提出問題，并進而解決問題的，但課堂教學效果很多情況下卻造成學生學習的主動性變差，這直接與現(xiàn)有教學內(nèi)容的安排有關(guān)。比如，分析力學是理論力學中學生普遍感到困難的部分，它所占教學比重并不大，但它的存在使學生對理論力學的學習感到枯燥。如何平衡數(shù)學工具的使用和體現(xiàn)力學的應用性特色，搞好力學類課程教學，值得商榷。

二、課程整合的意義

以我校教學安排和我們使用的教材為例進行說明。周衍柏編的《理論力學教程》一共五章，分別為質(zhì)點力學、質(zhì)點組力學、剛體力學、轉(zhuǎn)動參考系和分析力學。漆安慎、杜嬋英編《力學》教材中，二、三章介紹了質(zhì)點力學和質(zhì)點組力學，第七章為剛體力學，第三章也有部分轉(zhuǎn)動參考系內(nèi)容。

兩套教材教學內(nèi)容重復率比較高，都主要揭示了質(zhì)點，質(zhì)點組、剛體的運動規(guī)律。較大的差別是《理論力學教程》有一章分析力學。當然兩套教材的深度有差別，例如理論力學中對轉(zhuǎn)動的討論更深入、更全面。轉(zhuǎn)動是生活中最常見到的現(xiàn)象，一般我們對其運動規(guī)律只有一些直觀性的認識，如離轉(zhuǎn)軸點遠一些，容易實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，但只有學過力學課程才能對轉(zhuǎn)動規(guī)律有全面的、系統(tǒng)性的認識。在力學中，要解釋的力學現(xiàn)象的基本概念已經(jīng)全部介紹過了，在理論力學中只是要討論較為復雜的過程。所以在轉(zhuǎn)動內(nèi)容的教學過程中，一定要明確告訴學生學習內(nèi)容的差別，并最好與學生能接觸到的現(xiàn)象相聯(lián)系，使學生有所認識，這也是應用型人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)。

對課程進行整合還基于如下考慮：1.力學課時調(diào)整較大，由90課時變?yōu)?2課時，再銳減為現(xiàn)在的65課時；2.學生考慮進一步深造時的建議，部分學生考研時想考取工科專業(yè)，卻發(fā)現(xiàn)應試內(nèi)容與現(xiàn)在所學存在差異，比如工科的理論力學有靜力學，討論各種框架結(jié)構(gòu)處于平衡時的受力分布情況，而在力學或物理學專業(yè)理論力學教學過程中，這部分內(nèi)容涉及得很少。

本文認為參考工科教材，加強授課內(nèi)容的實踐性，突出力學應用性特點，對于力學類課程的教學改革和應用型人才的培養(yǎng)有現(xiàn)實意義。

三、突出實踐性

實踐性強是力學課程的一個特點。這不僅僅體現(xiàn)為力學要做的實驗多，還可以理解為不需要通過專門的實驗課，在實踐活動中觀察我們生活中的力學現(xiàn)象，用力學思想解釋這些現(xiàn)象，這樣的機會也比較多。

目前，力學實踐教學課堂教學和實驗教學脫節(jié)嚴重，力學課程既有基礎(chǔ)性的理論內(nèi)容需要講解，又需要為數(shù)不少的實驗過程來提高學生的實踐能力和動手能力。如果課堂教學和實驗教學由不同的教師承擔，那就要避免課堂教學教師和實驗教師缺乏協(xié)調(diào)，使兩種學習無法互相支撐、互相促進的情況出現(xiàn)。一些實驗項目有必要調(diào)整，比如游標卡尺測量長度、單擺周期的計算在高中階段就可以完成，在大學階段重復開設，會對教學資源的使用造成浪費，減弱學生的學習興趣。

只通過做實驗培養(yǎng)學生的操作技能是不夠的，生活中的力學現(xiàn)象最多，引導學生用力學觀點分析常見現(xiàn)象，既能豐富實踐教學的形式，又能夠使學生在解決實際問題的過程中體會到學習的樂趣和價值。

四、圍繞課題開展教學活動

當前國家對教學科研項目和大學生技能比賽的投入相當多，其主要思想是培養(yǎng)各類人員解決實際問題的能力，這與應用型人才培養(yǎng)的理念相符。這也啟示我們，教師能否設計一些可行性強的、便于學生參與的課題。例如按照現(xiàn)有課堂教學方式，有很多內(nèi)容較抽象，學生不容易接受，如果能夠鼓勵學生參與設計觀賞性和科學性都很強的教學用具用以演示教學內(nèi)容，對教學效果的提高應該有作用。我們很欣喜的注意到，全國大學生物理教學技能大賽暨自制教具與設計實驗展評大賽就有考察課堂教具設計的環(huán)節(jié)。

現(xiàn)在很多高校教師除了有教學工作外，還從事科研工作，工作量相當大，也很辛苦，如果引導得法的話可以讓學生參與到教師的項目中，這樣能夠有效保障項目的順利完成，學生能力也可以得到提升，從而收到雙贏的效果。

當然要認識到，進入大學后一個很現(xiàn)實的問題是學生和任課教師接觸的機會很少，這也使學生缺乏引導，沒有意識到通過力學的學習可以全面加強自身能力。圍繞課題開展教學活動主要想圍繞學生思維能力、創(chuàng)新能力、建模能力的培養(yǎng)展開。這對于提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型人才有實際意義。

五、結(jié)論

之所以以力學類課程建設為出發(fā)點討論，是基于如下認識：對于有物理學專業(yè)的師范類或非師范類甚至一些工科院校，這些課程都是重要的必修課內(nèi)容；以力學和理論力學教學研究為契機，可以將成功的經(jīng)驗應用到其他學科課程建設方面；由于力學學科的實踐性強，學生在解決一些力學實際問題中，可以提升動手能力、操作能力，成為受社會歡迎的應用型人才。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 漆安慎，杜嬋英.力學（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2] 周衍柏.理論力學教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4] 龐永師，林昭雄，陳德豪，孟強，郭成.應用型人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索[J].高等工程教育研究，2008（2）：145-148.

[責任編輯：陳 明]