以自編教材為牽引 全面提高工程力學(xué)課程建設(shè)水平

楊少紅　章向明　胡明勇

摘 要：工程力學(xué)課程在培養(yǎng)學(xué)員科學(xué)素質(zhì)和工程素養(yǎng)方面具有重要作用，通過(guò)編寫具有海軍特色的工程力學(xué)教材、學(xué)習(xí)指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)教程等系列教材，滿足課程教學(xué)需要，提高教學(xué)效果，促進(jìn)教員的業(yè)務(wù)水平，培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，使工程力學(xué)課程建設(shè)得到全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：自編教材 工程力學(xué) 課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（a）-0220-03

Abstract：Engineering mechanics courses in training students scientific quality and engineering quality plays an important role，by writing with characteristic of Marine engineering mechanics teaching materials，learning guidance and experimental tutorial series of textbooks，meet the demand of course teaching，improve teaching efficiency and promote the level of business faculty，cultivate studentsinnovation consciousness and practice ability，the construction of engineering mechanics course was all-round development.

Key Words：Self-compiled Teaching Materials；Engineering Mechanics；Course Construction

力學(xué)作為重要的基礎(chǔ)學(xué)科，是人類科學(xué)知識(shí)寶庫(kù)的重要組成部分，是促進(jìn)人類文明和進(jìn)步的重要手段。它催生了工業(yè)革命，得到了世界各國(guó)的高度重視。力學(xué)學(xué)科在支撐整體學(xué)科布局中占有獨(dú)特的地位，對(duì)促進(jìn)交叉學(xué)科的形成與發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用，是培養(yǎng)創(chuàng)新型和復(fù)合型人才的搖籃[1]。

工程力學(xué)課程是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律及構(gòu)件承載能力的科學(xué)，是一門理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課。工程力學(xué)課程既是學(xué)員繼外語(yǔ)、數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)課后接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，是學(xué)員了解理論知識(shí)與工程應(yīng)用關(guān)系的第一座橋梁，對(duì)學(xué)員的科學(xué)素質(zhì)和工程素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐能力的培養(yǎng)非常重要。

教材是教學(xué)信息的載體，是學(xué)員學(xué)習(xí)和教員講授的基本依據(jù)。教材建設(shè)是課程建設(shè)的基礎(chǔ)。工程力學(xué)教研室充分利用學(xué)科優(yōu)勢(shì)和教學(xué)團(tuán)隊(duì)，加大對(duì)工程力學(xué)課程的建設(shè)力度，編寫了有海軍特色的系列教材，課程建設(shè)取得了明顯成效，成為大學(xué)和海軍優(yōu)秀課程。

1 教材建設(shè)的迫切需求

我國(guó)的力學(xué)課程與大多數(shù)其他基礎(chǔ)課程一樣，是在20世紀(jì)50年代引用前蘇聯(lián)教材和教學(xué)模式的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，力學(xué)教材從內(nèi)容到體系基本上沿用了前蘇聯(lián)的教材。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)雖然有些改變，但基本內(nèi)容與體系變化不大。隨著高新科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和教育改革的不斷深入，力學(xué)教材建設(shè)已明顯顯露出不適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的一面。例如：工程力學(xué)教材只是簡(jiǎn)單地將《理論力學(xué)》和《材料力學(xué)》教材摻合在一起，內(nèi)容繁雜，部分內(nèi)容與大學(xué)物理重復(fù)[2]。需將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化組合，注重基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用，體現(xiàn)科學(xué)性、系統(tǒng)性、理論聯(lián)系實(shí)際的良好結(jié)合。海軍院校教學(xué)任務(wù)的轉(zhuǎn)型，對(duì)人才培養(yǎng)提出了新的、更高的要求。原有的力學(xué)教材沒(méi)有結(jié)合海軍部隊(duì)的實(shí)際，不能適應(yīng)培養(yǎng)海軍初級(jí)指揮軍官教學(xué)的需要，必須對(duì)工程力學(xué)教材傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系進(jìn)行改革。

力學(xué)教材在不同程度上還存在著重理論、輕應(yīng)用，重知識(shí)的傳授、相對(duì)忽視能力培養(yǎng)的傾向。無(wú)論從力學(xué)與工程的關(guān)系，還是從力學(xué)自身的發(fā)展規(guī)律來(lái)看，力學(xué)來(lái)源于工程，又服務(wù)于工程，在工程中得到發(fā)展，必須對(duì)力學(xué)在工程中的地位有充分的認(rèn)識(shí)[3]。然而，從大部分現(xiàn)行的力學(xué)教材中的例題、習(xí)題可以看到，大多數(shù)還是舊模式的例題和習(xí)題，從工程實(shí)際中提煉出來(lái)的題目十分少見。因此，在教材中需要增加一些創(chuàng)新性、與海軍高科技設(shè)備有關(guān)的問(wèn)題和習(xí)題，培養(yǎng)學(xué)員的工程素養(yǎng)，提高學(xué)員分析工程問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

力學(xué)實(shí)驗(yàn)作為課程教學(xué)的重要組成部分，對(duì)培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手能力和全面提高綜合素質(zhì)有著不可替代的作用。目前高校使用的實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容局限于自身的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和項(xiàng)目，擴(kuò)展性、啟發(fā)性不夠。實(shí)驗(yàn)教材對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟描寫過(guò)細(xì)，學(xué)員被動(dòng)地按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書“按部就班”地操作完成，缺少讓學(xué)員自由發(fā)揮的空間，不利于學(xué)員實(shí)踐能力和創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。許多實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有擴(kuò)展內(nèi)容，使學(xué)習(xí)較好、動(dòng)手能力較強(qiáng)的學(xué)員在做完規(guī)定內(nèi)容后，得不到進(jìn)一步訓(xùn)練的機(jī)會(huì)，不符合因材施教、分類教學(xué)的原則。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多是驗(yàn)證性的，缺乏設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)課題。所有這些問(wèn)題都是我們創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教材時(shí)需加以解決的。

如何在理論教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)員掌握力學(xué)課的精髓，如何在習(xí)題訓(xùn)練中培養(yǎng)學(xué)員的工程素養(yǎng)和解決問(wèn)題的能力，如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力是力學(xué)教學(xué)工作者迫切關(guān)注的課題。因此，迫切需要編寫緊密與學(xué)員專業(yè)結(jié)合、緊密與工程和科研結(jié)合、緊密與海軍部隊(duì)實(shí)際結(jié)合的理論教材和實(shí)驗(yàn)教材。

2 編寫有海軍特色的工程力學(xué)教材，為課程建設(shè)提供基礎(chǔ)

教材建設(shè)是課程建設(shè)的基礎(chǔ)，針對(duì)課程特點(diǎn)編寫適用的教材，是保證教學(xué)質(zhì)量，提高教學(xué)水平的重要手段。為建立海軍院校工科機(jī)械類、動(dòng)力類專業(yè)高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)格工程力學(xué)精品課程打下基礎(chǔ)，提高教學(xué)質(zhì)量創(chuàng)造條件，結(jié)合該校力學(xué)課程教學(xué)改革的實(shí)際情況，組織有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教員編寫了教材《工程力學(xué)教程》，由科學(xué)出版社出版[4]。該教材對(duì)傳統(tǒng)的經(jīng)典內(nèi)容加以精選，通過(guò)貫通、融合和相互滲透，以減少原來(lái)理論力學(xué)和材料力學(xué)、物理、機(jī)械等課程之間的重疊現(xiàn)象。教材緊密聯(lián)系海軍部隊(duì)?wèi)?yīng)用實(shí)際，引入大量涉及工程領(lǐng)域的實(shí)例和習(xí)題，并突出強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用，是一本具有海軍特色的精品教材。

《工程力學(xué)教程》教材的編寫和出版扭轉(zhuǎn)了工程力學(xué)課程沒(méi)有合適教材的困境，滿足海軍工科院校80學(xué)時(shí)工程力學(xué)課程的教學(xué)需要。該教材應(yīng)用范圍廣，受益面大。高質(zhì)量的教材也為課程建設(shè)提供基礎(chǔ)，為提高教學(xué)質(zhì)量創(chuàng)造條件，教學(xué)效果得到大學(xué)專家的認(rèn)可。2010年，教材獲得海軍工程大學(xué)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。

教材的編寫和出版，也促進(jìn)了教員的業(yè)務(wù)能力。在教學(xué)實(shí)踐中，要按照課程標(biāo)準(zhǔn)要求，以自編教材為中心，在教學(xué)方法、教學(xué)手段和課件制作等方面開展研究和實(shí)踐活動(dòng)，使教員教學(xué)能力和教學(xué)水平很快得到提高。高職教員注重教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與提高，以教學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，2人參加教學(xué)設(shè)計(jì)與教法創(chuàng)新競(jìng)賽，分獲1、2等獎(jiǎng)。青年教員由于缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容的把握上存在一定的困難，則要求他們以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，完善教學(xué)五大件，注重基本功訓(xùn)練。3人參加大學(xué)青年教員教學(xué)基本功競(jìng)賽，都獲得教員基本功競(jìng)賽十佳的好成績(jī)。

3 編寫有針對(duì)性的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，為學(xué)員學(xué)習(xí)提供幫助

工程力學(xué)課程包括大量的基本概念、基本理論和計(jì)算公式，只有經(jīng)過(guò)大量的習(xí)題訓(xùn)練才能鞏固和加深對(duì)這些知識(shí)的理解和掌握。為了幫助學(xué)員透徹理解教學(xué)內(nèi)容，靈活應(yīng)用所學(xué)理論，掌握基本解題方法，提高解題技巧，組織編寫了《工程力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題解答》。

該學(xué)習(xí)指導(dǎo)以《工程力學(xué)教程》為基礎(chǔ)，包括4個(gè)方面的內(nèi)容：（1）了解工程力學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，掌握基本內(nèi)容，學(xué)習(xí)要求和重難點(diǎn)；（2）進(jìn)一步簡(jiǎn)化和梳理教材內(nèi)容，突出重點(diǎn)，理解和掌握工程力學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法；（3）精選各種典型例題，用較多篇幅進(jìn)行示范性解答，并在題后加以進(jìn)一步分析和討論，對(duì)學(xué)員容易混淆的概念和常犯的錯(cuò)誤進(jìn)行分析，以幫助學(xué)員深刻理解課程內(nèi)容，拓寬解題思路，掌握解題方法和技巧，提高解題能力；（4）給出教材全部習(xí)題的標(biāo)準(zhǔn)解答，方便學(xué)員對(duì)照檢查，查找錯(cuò)誤原因，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

通過(guò)閱讀和解題，幫助學(xué)員對(duì)所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，開闊思路，提高分析解題與應(yīng)用能力，也培養(yǎng)了學(xué)員的自學(xué)能力和科學(xué)思維能力。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)競(jìng)賽輔導(dǎo)和培訓(xùn)，一批尖子學(xué)員脫穎而出。2015年，該校組織學(xué)員參加第10屆全國(guó)大學(xué)員周培源力學(xué)競(jìng)賽，獲得1個(gè)全國(guó)3等獎(jiǎng)和8個(gè)全國(guó)優(yōu)秀獎(jiǎng)。

4 編寫實(shí)驗(yàn)教程和實(shí)驗(yàn)報(bào)告書，規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工程力學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在實(shí)驗(yàn)室里可培養(yǎng)學(xué)員的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、探索能力和提高學(xué)員的素質(zhì)[5]。對(duì)工程力學(xué)這門學(xué)科，很多理論的創(chuàng)立都是建立在大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，很多的理論假設(shè)和推導(dǎo)出的公式，必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，而且力學(xué)的概念比較抽象，學(xué)員通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以加深對(duì)概念的理解，加深對(duì)知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)。為此，自編了《工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》，作為學(xué)員實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)資料，實(shí)驗(yàn)中的學(xué)習(xí)資料和完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的參考資料。

為了培養(yǎng)學(xué)員的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，《工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》對(duì)實(shí)驗(yàn)理論作了較全面的介紹，包括電測(cè)應(yīng)力分析基本原理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法等。充實(shí)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，特別是增加了理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)上，加強(qiáng)綜合性實(shí)驗(yàn)，在一次實(shí)驗(yàn)中完成多項(xiàng)測(cè)試任務(wù)，從單純的驗(yàn)證理論轉(zhuǎn)移到加強(qiáng)學(xué)員的實(shí)踐訓(xùn)練上來(lái)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，綜合性實(shí)驗(yàn)改變學(xué)員被動(dòng)接受的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式，要求學(xué)員自己設(shè)計(jì)、連線、調(diào)試、測(cè)量、分析結(jié)果，這鍛煉了每個(gè)學(xué)員解決問(wèn)題的能力。同時(shí)引入反映現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果，諸如新材料、新的結(jié)構(gòu)形式、新的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的新實(shí)驗(yàn)，使力學(xué)基本實(shí)驗(yàn)富有現(xiàn)代信息、增強(qiáng)學(xué)員適應(yīng)新世紀(jì)科學(xué)進(jìn)步的能力。還開設(shè)一些具有探索性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)員在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)員實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

為了規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，也方便學(xué)員完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，還編寫了工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書。工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書是學(xué)員實(shí)驗(yàn)后完成的大作業(yè)。為了讓學(xué)員既深刻地理解實(shí)驗(yàn)基本概念，掌握實(shí)驗(yàn)原理，又熟練地掌握實(shí)驗(yàn)的基本思路和技巧，通過(guò)精心地挑選題目，圍繞實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，突出重點(diǎn)，把握難點(diǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書的完成情況及時(shí)反饋學(xué)員的學(xué)習(xí)狀況，有利于教與學(xué)的溝通。

實(shí)驗(yàn)教材的使用訓(xùn)練了學(xué)員科學(xué)思維能力，打牢了學(xué)員的實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)，極大地提高學(xué)員分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力和實(shí)驗(yàn)技能。2010年10月，工程力學(xué)課程組組織3名學(xué)員參加了在東南大學(xué)舉行的首屆全國(guó)大學(xué)員基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽決賽。3名學(xué)員在理論分析超出教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，沉著應(yīng)戰(zhàn)，團(tuán)結(jié)協(xié)作，較好地完成了電測(cè)實(shí)驗(yàn)，并獲得團(tuán)體二等獎(jiǎng)。

5 配套教材建設(shè)，創(chuàng)建工程力學(xué)精品課程

精品課程建設(shè)應(yīng)包括建設(shè)一流教師隊(duì)伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理等內(nèi)容，是高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的重要組成部分。教材建設(shè)是課程建設(shè)的基礎(chǔ)，但不是全部。貫徹落實(shí)海軍院校會(huì)議精神，結(jié)合自身特點(diǎn)，提出了以自編教材為牽引，創(chuàng)建精品課程的思路。這些自編教材的出版，帶動(dòng)我校力學(xué)學(xué)科建設(shè)不斷發(fā)展。例如：以《工程力學(xué)教程》為基礎(chǔ)，編寫了與之配套的電子教案、多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)課程和試卷庫(kù)等，相繼編寫出版了《工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》《工程力學(xué)試卷集》《工程力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題解答》等配套教材，極大地提高了課程教學(xué)的軟硬實(shí)力，為建立海軍工科院校高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)格工程力學(xué)精品課程打下基礎(chǔ)。工程力學(xué)課程相繼于2011年獲得海軍優(yōu)秀課程一等獎(jiǎng)，2012年獲海軍重點(diǎn)建設(shè)課程立項(xiàng)。

隨著海軍院校培養(yǎng)方案的調(diào)整，工程力學(xué)課程將在全校合訓(xùn)學(xué)員中開設(shè)，這將進(jìn)一步擴(kuò)大教材的應(yīng)用范圍。將在鞏固現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，以自編教材為牽引，進(jìn)一步深化工程力學(xué)課程的教學(xué)改革，為創(chuàng)建精品課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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