編寫(xiě)系列教材，創(chuàng)建工程力學(xué)精品課程

章向明　楊少紅　胡明勇　黃方

[摘 要]教材建設(shè)是課程建設(shè)的核心和關(guān)鍵，是深化教學(xué)改革，全面推進(jìn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新人才的有力保證。教材是人才培養(yǎng)中傳授知識(shí)和技能的重要工具， 是提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)合格人才的重要支柱和手段。教材質(zhì)量主要體現(xiàn)在思想性、針對(duì)性、先進(jìn)性、邏輯性、系統(tǒng)性和特色等幾個(gè)方面。創(chuàng)新內(nèi)容理論體系和編寫(xiě)系列教材能培養(yǎng)學(xué)員思維能力和工程意識(shí)。重視教材建設(shè)，編寫(xiě)和出版具有海軍特色的高質(zhì)量系列教材是創(chuàng)建精品課程的有力措施。

[關(guān)鍵詞]工程力學(xué)；教學(xué)改革；教材；素質(zhì)教育；精品課程

[中圖分類號(hào)] G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）05-0069-03

一、教材建設(shè)的重要性

教材是根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)科任務(wù)，所編寫(xiě)的具有一定范圍和深度的知識(shí)和技能體系的教科書(shū)，也可寬泛地理解為一切教學(xué)材料，包括教科書(shū)、講義、講授提綱、參考書(shū)刊、輔導(dǎo)材料以及教學(xué)輔導(dǎo)材料（如圖表、教學(xué)影片、唱片、錄音、錄像磁帶等）。教科書(shū)、講義和講授提綱是教材的主體。教材是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的知識(shí)載體，是進(jìn)行教學(xué)的基本工具，也是深化教育教學(xué)改革，全面推進(jìn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要保證。一本教材的讀者可能是一萬(wàn)、二萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)，可以對(duì)人的一生產(chǎn)生重要影響，也可能影響幾代人的知識(shí)結(jié)構(gòu)和思維方式。教材是教學(xué)內(nèi)容和課程標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步展開(kāi)與具體化，它在一定程度體現(xiàn)了教育理念和方法。對(duì)教員而言，教材是教學(xué)的主要依據(jù)，是表達(dá)思想觀點(diǎn)、傳播專業(yè)實(shí)踐和理論知識(shí)的主要窗口；對(duì)學(xué)員而言，教材是系統(tǒng)地獲取知識(shí)、培養(yǎng)能力的重要工具，是了解和掌握專業(yè)知識(shí)的重要平臺(tái)。教材建設(shè)受教育思想、教育技術(shù)、教育方法和教育評(píng)價(jià)的諸多因素影響，其中最重要的是教育思想。教材是人才培養(yǎng)過(guò)程中傳授知識(shí)和技能的重要工具，搞好教材建設(shè)不僅是穩(wěn)定教學(xué)秩序的重要環(huán)節(jié)，也是提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)合格人才的重要保證。教材建設(shè)的水平直接關(guān)系到學(xué)習(xí)的水平、知識(shí)的構(gòu)建、能力的培養(yǎng)，關(guān)系到教學(xué)改革的成敗。[1][2][3]

二、我校工程力學(xué)課程特點(diǎn)及教材改革面臨的任務(wù)

1998年，為適應(yīng)全國(guó)基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)改革的形勢(shì)，配合我校三大動(dòng)力合訓(xùn)的要求，我院首次將材料力學(xué)與理論力學(xué)合并，開(kāi)設(shè)工程力學(xué)課程。工程力學(xué)是一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，是理工科專業(yè)的必修課程。其研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律及構(gòu)件的承載能力，是后續(xù)課程和現(xiàn)代工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)，還可直接應(yīng)用于工程實(shí)際問(wèn)題；對(duì)培養(yǎng)學(xué)員的基本能力、綜合素質(zhì)、科學(xué)思維、創(chuàng)新能力和解決工程問(wèn)題的能力都具有重要作用；為學(xué)員從事武器裝備一線工作，奠定必要的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力。工程力學(xué)面向全校絕大部分專業(yè)開(kāi)設(shè)，是軍、兵種核心課程，大多數(shù)專業(yè)開(kāi)設(shè)80學(xué)時(shí)，少部分專業(yè)開(kāi)設(shè)40學(xué)時(shí)。課程開(kāi)設(shè)之初，教材采用《理論力學(xué)》和《材料力學(xué)》這兩本教材，但其內(nèi)容繁雜，結(jié)構(gòu)不甚合理，部分內(nèi)容、公式、符號(hào)前后不一致，不能滿足課程教學(xué)的新要求，國(guó)內(nèi)也找不到與我校課程相對(duì)應(yīng)的教材。隨著我校教學(xué)改革的深入和我校培養(yǎng)任務(wù)的轉(zhuǎn)型，特別是兩級(jí)院校會(huì)議精神的深入貫徹，原來(lái)所選用的教材已不能適應(yīng)培養(yǎng)海軍初級(jí)指揮軍官新的教學(xué)需要，必須對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系進(jìn)行改革，應(yīng)該編寫(xiě)有較強(qiáng)的系統(tǒng)性，內(nèi)容和難度適中且能適應(yīng)當(dāng)前培養(yǎng)海軍新型人才需要的《工程力學(xué)》教材。教材中應(yīng)增加一些創(chuàng)新性內(nèi)容，增加一些與海軍高科技設(shè)備有關(guān)的問(wèn)題和習(xí)題，教材應(yīng)創(chuàng)新內(nèi)容體系，緊密聯(lián)系海軍部隊(duì)實(shí)際，解決課程起點(diǎn)提高、學(xué)時(shí)短與相關(guān)專業(yè)對(duì)內(nèi)容要求高的矛盾。只有將新的體系組織精選過(guò)的內(nèi)容付諸教學(xué)，才能做到學(xué)時(shí)少、內(nèi)容新、水平高、效果好；才能適應(yīng)培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新能力，提高學(xué)員分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力的需要，滿足我校學(xué)科特色和人才培養(yǎng)的教學(xué)需要。

三、編寫(xiě)高質(zhì)量基本教材，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)，是保證教學(xué)質(zhì)量，提高教學(xué)水平的重要手段。為適應(yīng)我校培養(yǎng)任務(wù)的轉(zhuǎn)型，適應(yīng)培養(yǎng)海軍初級(jí)指揮軍官教學(xué)的需要，緊密結(jié)合海軍部隊(duì)建設(shè)實(shí)際，針對(duì)我校的辦學(xué)特色、層次和教學(xué)對(duì)象的學(xué)科特點(diǎn)，工程力學(xué)課程組編寫(xiě)了具有海軍特色，融科學(xué)性、知識(shí)性、趣味性于一體的《工程力學(xué)教程》教材， 2007年2月由科學(xué)出版社公開(kāi)出版并投入使用。2010年2月出版第2版，進(jìn)一步加大了教材改革力度，以適應(yīng)海軍工科專業(yè)要求，初步解決了海軍工科院校80學(xué)時(shí)工程力學(xué)的教學(xué)需要。在新的培養(yǎng)方案中，工程力學(xué)課程被列為軍兵種核心課程，擴(kuò)大了教材的受益面。2014年12月在第1版和第2版的基礎(chǔ)上，為解決課程學(xué)時(shí)短、相關(guān)專業(yè)對(duì)內(nèi)容要求高的矛盾，編寫(xiě)組完成了《工程力學(xué)教程》第3版的修訂工作。教材第1版完成了有無(wú)問(wèn)題，第2版修訂了使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤，第3版解決了提質(zhì)量、上檔次的問(wèn)題。

《工程力學(xué)教程》是普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃-現(xiàn)代力學(xué)精品教材。教材以工程力學(xué)的基本概念和原理為主線，優(yōu)化課程體系，重組教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)學(xué)時(shí)減少和提高起點(diǎn)的要求；層次分明，培養(yǎng)目標(biāo)明確，完全符合我校80學(xué)時(shí)工程力學(xué)的教學(xué)需要，具有很強(qiáng)的針對(duì)性。教材多處內(nèi)容屬于全新概念，體系完整，并具有以下特點(diǎn)：1.力求力學(xué)與數(shù)學(xué)的緊密結(jié)合，充分體現(xiàn)數(shù)學(xué)思想，深化力學(xué)問(wèn)題的本質(zhì)，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)員運(yùn)用數(shù)學(xué)工具分析力學(xué)問(wèn)題的思維過(guò)程，做到啟發(fā)思維、誘導(dǎo)探索、學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)員的科學(xué)思維能力，訓(xùn)練學(xué)員的創(chuàng)造性思維。作者在多年教學(xué)理論研究的基礎(chǔ)上，獨(dú)創(chuàng)彎矩圖中彎矩極值大小及彎矩極值位置的確定方法，并給出數(shù)學(xué)上的嚴(yán)格證明。[4]同時(shí)，總結(jié)出剪力圖、彎矩圖畫(huà)法全新體系。[6]增強(qiáng)學(xué)員應(yīng)用數(shù)學(xué)工具分析解決力學(xué)問(wèn)題的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)員運(yùn)用數(shù)學(xué)工具分析力學(xué)問(wèn)題的思維過(guò)程，使學(xué)員理解數(shù)學(xué)在力學(xué)體系中的真正作用。2.用數(shù)學(xué)原理認(rèn)識(shí)力學(xué)問(wèn)題的本質(zhì)，創(chuàng)新工程力學(xué)理論新體系。靜力學(xué)是在4個(gè)靜力學(xué)公理的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。雖然這4個(gè)公理是人類長(zhǎng)期生產(chǎn)和生活經(jīng)驗(yàn)積累的總結(jié)和結(jié)晶，但在引入靜力學(xué)的過(guò)程中，似乎有些突兀，特別是其中關(guān)鍵的“二力合力公理”過(guò)于牽強(qiáng)。編者從力的作用效果、力系等效和平衡的本質(zhì)出發(fā)，給出了力和力系的作用效果的具體描述。并在此基礎(chǔ)上，證明了二力合力定理，二力平衡定理，還給出了力系等效定理，構(gòu)建了靜力平衡體系的新框架[5]，把建立靜力學(xué)基礎(chǔ)的不加證明的、略顯牽強(qiáng)的4個(gè)靜力學(xué)公理變成經(jīng)過(guò)嚴(yán)格證明的4個(gè)定理，力圖使靜力平衡體系的描述更完美、更合理。新體系將靜力學(xué)由3章內(nèi)容改為2章，節(jié)約了2個(gè)學(xué)時(shí)的時(shí)間，適應(yīng)減少學(xué)時(shí)和提高起點(diǎn)的要求。

四、編寫(xiě)針對(duì)性強(qiáng)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)書(shū)，培養(yǎng)學(xué)員的科學(xué)思維

工程力學(xué)課程介紹了大量的力學(xué)原理、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。為了幫助學(xué)員全面透徹地理解和掌握工程力學(xué)課程的基本概念、基本理論和基本方法，提高學(xué)員分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，我們組織編寫(xiě)了《工程力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》，由科學(xué)出版社出版，有利于學(xué)員學(xué)習(xí)掌握基本教材的內(nèi)容，幫助學(xué)員準(zhǔn)確理解教學(xué)內(nèi)容，靈活應(yīng)用所學(xué)理論，提高解題技巧。[7]每章都由基本要求、知識(shí)要點(diǎn)、解題指導(dǎo)和習(xí)題解答這四部分組成?；疽笫呛?jiǎn)要描述需要掌握的內(nèi)容和對(duì)學(xué)習(xí)的要求。知識(shí)要點(diǎn)是以力學(xué)的基本概念和原理為主線，描繪課程的理論體系和教學(xué)內(nèi)容的整體脈絡(luò)，使讀者理解和掌握工程力學(xué)的基本理論、基本原理和基本算法。解題指導(dǎo)給出了精選典型例題的詳細(xì)求解過(guò)程，演示運(yùn)用課程基本原理解題的方法、技巧，分析歸納解題所應(yīng)用的理論，解題的重點(diǎn)、難點(diǎn)、技巧和不同解法的優(yōu)缺點(diǎn)和容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤等；力求清晰簡(jiǎn)練，注意問(wèn)題的分類和工程背景及分析問(wèn)題的基本思路和方法。注重學(xué)員分析、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，特別是應(yīng)用數(shù)學(xué)工具解決力學(xué)問(wèn)題的能力。習(xí)題解答給出教材習(xí)題的最佳解答。解題指導(dǎo)和習(xí)題解答都給出了學(xué)員解題時(shí)需要遵循的規(guī)范步驟，通過(guò)演算過(guò)程及步驟體現(xiàn)解題的思路，每個(gè)等式都體現(xiàn)了一個(gè)思維過(guò)程，或是對(duì)概念、原理、方法理解的提示，通過(guò)解題過(guò)程強(qiáng)化對(duì)基本概念、公式和方法的理解，培養(yǎng)正確利用基本概念、基本理論和基本方法進(jìn)行邏輯思維的能力和計(jì)算能力。

五、編寫(xiě)難度適中的試卷庫(kù)，規(guī)范考試內(nèi)容

考試命題是考試的核心內(nèi)容，是檢驗(yàn)和評(píng)判學(xué)員知識(shí)掌握情況的客觀尺度。因此，要根據(jù)教學(xué)大綱的要求，緊扣教材內(nèi)容確定考試內(nèi)容。命題要切合學(xué)員實(shí)際，難易適中，涵蓋面要廣，不能隨意降低命題標(biāo)準(zhǔn)。試題份量要適當(dāng)，章節(jié)比例要合理。題量過(guò)小，內(nèi)容過(guò)于簡(jiǎn)單，不利于全面把握學(xué)員的學(xué)習(xí)情況，容易造成部分學(xué)員學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，甚至導(dǎo)致其蒙混應(yīng)付；題量過(guò)大偏難，脫離學(xué)員實(shí)際，則易導(dǎo)致其產(chǎn)生畏難情緒和厭學(xué)現(xiàn)象。只有采用試題庫(kù)命題才能做到規(guī)范考試內(nèi)容，實(shí)行科學(xué)命題。為落實(shí)高等教育實(shí)用性人才的培養(yǎng)目標(biāo)，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，提高技術(shù)基礎(chǔ)課的針對(duì)性、實(shí)用性，建設(shè)工程力學(xué)精品課程，提高教學(xué)質(zhì)量，結(jié)合工程力學(xué)課程教學(xué)改革的實(shí)際情況，在我校工程力學(xué)教學(xué)改革和教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我們編寫(xiě)了《工程力學(xué)考試題典》，由湖北科學(xué)技術(shù)出版社出版[8]，供我校工程力學(xué)課程結(jié)業(yè)考試使用。為規(guī)范課程考試內(nèi)容和考核方式，課程結(jié)束后，我們會(huì)從試卷庫(kù)中隨機(jī)抽取一份試卷進(jìn)行課程考核。試卷集共有30套試卷，每份試卷都由1道概念題和5道計(jì)算題組成。計(jì)算題涉及工程力學(xué)需要掌握的重點(diǎn)章節(jié)，概念題涉及工程力學(xué)全部章節(jié)。每份試卷都給出標(biāo)準(zhǔn)解答，需要遵循的步驟和應(yīng)得的分?jǐn)?shù)；通過(guò)演算過(guò)程和解題步驟體現(xiàn)解題思路，通過(guò)解題過(guò)程強(qiáng)化對(duì)基本概念、公式和方法的理解，培養(yǎng)學(xué)員正確利用基本概念、基本理論和基本方法進(jìn)行邏輯思維的能力和計(jì)算能力。每份試卷難度基本相同，回避難題、怪題，大部分屬于基本題，重點(diǎn)考核必須掌握的知識(shí)而回避不必要的細(xì)節(jié)，突出工程力學(xué)的基本概念和基本內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)員注重基本內(nèi)容和重點(diǎn)內(nèi)容的掌握，也有少量的技巧題，增加考核內(nèi)容的梯度。貫徹“實(shí)用為主，夠用為度”的原則，重點(diǎn)考核學(xué)員對(duì)工程力學(xué)基本原理和方法的掌握，強(qiáng)化學(xué)員的工程意識(shí)。

六、編寫(xiě)系列教材的實(shí)踐和效果

精品課程建設(shè)包括建設(shè)一流教員隊(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。我們結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，提出了以教材建設(shè)為抓手，創(chuàng)建精品課程的思路，編寫(xiě)了系列教材。在教學(xué)實(shí)踐中，我們貫徹課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，以系列教材為基礎(chǔ)，完成了相應(yīng)的電子教案、多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)課程及網(wǎng)上交互練習(xí)系統(tǒng)，極大地提高了課程教學(xué)的軟硬實(shí)力。主教材《工程力學(xué)教程》獲海軍優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)，軍隊(duì)級(jí)教學(xué)成果三等獎(jiǎng)；工程力學(xué)課程相繼獲大學(xué)優(yōu)秀課程、海軍優(yōu)秀課程一等獎(jiǎng)和海軍重點(diǎn)建設(shè)課程立項(xiàng)；在培養(yǎng)方案調(diào)整中被列為軍兵種核心課程，進(jìn)一步擴(kuò)大了系列教材的應(yīng)用范圍。2013年力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)獲大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)立項(xiàng)。系列教材的應(yīng)用對(duì)提高教員的業(yè)務(wù)能力發(fā)揮了較大的作用，迅速提高教員的授課水平和授課效果。近3年來(lái)，課程組的大學(xué)督導(dǎo)組聽(tīng)課優(yōu)秀率達(dá)到近70%。連續(xù)3年，青年教員以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)參加大學(xué)青年教員基本功競(jìng)賽分獲十佳第1名、第7名和第9名，1名教員獲海軍課堂授課質(zhì)量獎(jiǎng)，1名教員獲全國(guó)徐芝綸力學(xué)優(yōu)秀教師獎(jiǎng)。系列教材的應(yīng)用訓(xùn)練了學(xué)員的科學(xué)思維，極大地提高了其綜合分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。2010年學(xué)校組織學(xué)員參加首屆全國(guó)大學(xué)生基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽決賽，在理論超出我校課程標(biāo)準(zhǔn)的情況下，我校學(xué)生獲得了團(tuán)體二等獎(jiǎng)的好成績(jī)。2011年組織學(xué)員參加第8屆全國(guó)大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽，獲1個(gè)三等獎(jiǎng)和4個(gè)優(yōu)秀獎(jiǎng)。

七、結(jié)論

教材是教學(xué)的主要依據(jù)，是教學(xué)改革和教學(xué)研究的重要成果，教學(xué)改革要通過(guò)教材建設(shè)具體體現(xiàn)，反過(guò)來(lái)，教材建設(shè)又推動(dòng)和促進(jìn)了教學(xué)改革的發(fā)展。通過(guò)教學(xué)改革實(shí)踐，我們深深體會(huì)到，教材建設(shè)和實(shí)踐是深化教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量的重要支柱和基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容的更新絕不只是簡(jiǎn)單的更新陳舊的知識(shí)，更重要的是要更新本門課程，特別是教材的體系、結(jié)構(gòu)，以及蘊(yùn)含在教學(xué)中的教學(xué)方法。教材建設(shè)必須在內(nèi)容和體系上有所創(chuàng)新，以提高學(xué)員的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。我們必須重視教材建設(shè)，編寫(xiě)和出版具有海軍特色，并與綜合大學(xué)地位相稱的高質(zhì)量教材，為創(chuàng)建精品課程提供重要支撐。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 方治華.以教材建設(shè)為抓手 創(chuàng)建工程力學(xué)精品課程[J]. 中國(guó)冶金教育，2010（13）：12-13.

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[3] 高世杰.教材建設(shè)及編寫(xiě)的實(shí)踐與體會(huì)[J].哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（1）：53-54.

[4] 章向明.彎矩圖中彎矩極值的確定[A].第14屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].2005：508-511.

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[6] 章向明，王安穩(wěn)，施華民主編.工程力學(xué)教程[M].北京：科學(xué)出版社，2016.

[7] 章向明，王安穩(wěn)，施華民主編. 工程力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)[M].北京：科學(xué)出版社，2015.

[8] 胡明勇，章向明，施華民主編.工程力學(xué)考試題典[M].武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2014.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]