以力學競賽促進基礎力學課程的教改與創(chuàng)新

陳艷霞 張偉偉 李興莉 張柱

摘 要：針對目前基礎力學課程的教學現(xiàn)狀，依托力學競賽，變革教學方法，以夯實力學基礎，激發(fā)學生學習基礎力學知識的興趣，發(fā)現(xiàn)和選拔力學創(chuàng)新的后繼人才為目標；同時豐富提高教師的專業(yè)知識和教研水平，增強教師的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新實力，為力學競賽輸送更多更強的參賽選手，為檢驗全國高?；A力學教學水平和教學改革成果提供重要依據(jù)。

關鍵詞：力學競賽；基礎力學；教學水平；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：2096-000X（2018）20-0043-03

Abstract： Based on the current teaching situation of basic mechanics courses， combining with mechanics competitions and improving teaching methods， it is an important target of strengthening the foundation of mechanics， stimulating students' interest in learning basic mechanics knowledge， finding and selecting subsequent talents of mechanical innovation. It is not only an important basis for examining the teaching level of basic mechanics and teaching reform achievements in colleges and universities， but also enriching teachers' professional knowledge and level of teaching， enhancing the teachers' innovation consciousness and strength， and cultivating more and more capable students for the mechanics competition.

Keywords： mechanics competition， basic mechanics， teaching level， teaching reform

全國周培源大學生力學競賽是我國高等教育最高層級的大學生科技競賽活動之一，其宗旨在于培養(yǎng)人才、服務教學、促進高等學校力學基礎課程的改革與建設，培養(yǎng)大學生的動手能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作精神，增進大學生學習基礎力學課程的興趣。力學競賽不斷地從當代高科技和國家建設的主戰(zhàn)場發(fā)掘基礎力學問題，讓基礎力學知識成為有生命力的基礎。競賽試題主要是從科研、工程和日常生活事物中提煉出來的具有啟迪作用的綜合性內(nèi)容，學生需要根據(jù)自己的理解建立力學模型，不同于傳統(tǒng)教學中的考試和做題模式。力學競賽不只是一場考察學生力學基礎知識和解題技巧的考試，更是一個考察學生綜合能力和綜合素質(zhì)的考試，競賽結(jié)果可作為檢驗全國高?；A力學教學水平和教學改革成果的重要依據(jù)。

一、我校組織參加力學競賽的現(xiàn)狀

1. 我校自2005年連續(xù)七次參加全國周培源大學生力學競賽，由應用科學學院承辦，教務處、學生處和校團委協(xié)辦，以學生自愿報名的形式參加學校組織的選拔賽。但歷屆選拔賽都表現(xiàn)出了一個通病，即部分被動參賽學生“濫竽充數(shù)”，他們中大多是班干部、學生會成員或預備黨員，在考場上基本不作答，甚至對試題看都不看一眼坐等交卷時間。而在選拔賽結(jié)束后的一段時間里，也會有一些對力學知識感興趣但沒能參加選拔賽的學生，到力學系咨詢能否直接參加后期的培訓及競賽，但由于受參賽名額及經(jīng)費的限制，這樣的學生往往無緣參賽。由此可見，競賽的前期組織宣傳工作仍有待加強，如何吸引更多的對力學知識感興趣的學生積極主動參賽是目前需要解決的一個問題。

2. 力學競賽的目的主要是考查學生對理論力學和材料力學兩門知識的掌握能力。其中，知識是有關概念、公式、原理和方法的集合，而能力是處理問題的方法、技巧的集合。競賽試題多以考查參賽者的能力為目標，主要體現(xiàn)在扎實的基礎知識、靈活的解題技巧、熟練的力學建模能力以及洞察問題實質(zhì)的能力。由于我校以二本類學生為主，學生的自主學習能力和實踐創(chuàng)新能力有限，學習力學知識過程中，學生普遍認為該類課程抽象、難學，愿意主動學習的同學常常會反問自己：辛苦地學習這些力學知識有啥用呢？另外，我校力學基礎課程教學中所采用的例題和習題大多都是已經(jīng)建好的力學模型和力學簡圖，已知和求解都很清楚，解題思路也很明確，這類型題目對于學生掌握基本概念、理清解題思路和方法是很有幫助的。但該類題目做多了，學生往往會變成做題高手，卻不具備分析、解決實際問題的能力。如何提高學生解決問題及力學建模的雙重能力是目前需要解決的又一個問題。

3. 選拔賽以后緊跟著就是為期兩個月的培訓課程，由于參賽學生來自不同的專業(yè)、班級及年級，培訓時間一般只能安排在晚上或周末，學生到課率不高。其原因主要是：被動參賽的學生對力學知識不感興趣；上課時間安排與其他課程時間沖突，不能兼顧全部參賽學生的時間；參賽的大二學生剛接觸材料力學課程，直接參加培訓跟不上老師的進度；理論力學、材料力學交錯培訓學習，學生每周的學習時間會增加12小時以上，學習精力不夠且自學能力水平不高，所以能夠堅持下來的學生不過半數(shù)。實踐證明，堅持學習到最后的參賽學生多數(shù)都能拿到獎項。所以如何讓學生分配好學習時間，堅持參加培訓是需要解決的第三個問題。

二、以力學競賽促進基礎力學課程的教改與創(chuàng)新的思路

為了有效提高力學基礎課程的教學質(zhì)量，進一步提升我校學生參加力學競賽的成績，實時發(fā)現(xiàn)并解決教學和競賽中普遍存在的問題，需要全體師生及各職能部門的共同努力。首先，基礎力學課程的任課教師需要變革傳統(tǒng)教學模式，努力提高自身的綜合素質(zhì)與教研能力，通過正確引導逐步提高學生的學習力學知識的興趣及參賽熱情，進而不斷提高基礎力學課程的教學水平；其次，學生需要反思自己的學習方法，如何才能真正意義上掌握并靈活運用所學知識分析簡單的工程案例，并在逐步發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中有所提高；再次，通過教師與教師、教師與學生以及學生與學生之間的學習交流，逐步實現(xiàn)教師與教務系統(tǒng)、教師與教輔專職人員之間的聯(lián)系與溝通，從而推動課程教研活動的開展，提高教師的課堂教學效率與學生的學習效率，真正意義上實現(xiàn)教學相長；最后，可以嘗試編排基礎力學課程的實驗教學班，把基礎扎實、自主學習能力較強或有對力學知識感興趣的同學集中起來，按精英人才培養(yǎng)模式，提高教育教學效率。

1. 教學中，教師可采用引導式教學方法、適當增加課堂互動環(huán)節(jié)，時刻把握學生的課堂聽課狀態(tài)，適時調(diào)整講課進度和方法，可有效提高教學質(zhì)量。在新課程的第一堂課上，教師需要向?qū)W生系統(tǒng)介紹課程將要學習的重點內(nèi)容，需要學生清楚學好該課程所應具備的相關知識；對于基礎較差的學生，教師能給出相應有效的學習方法，最大限度激發(fā)學生學習該課程的興趣。針對我校學生身心發(fā)展特點，在基礎力學課程教學中，從根本上改變課內(nèi)講的過多、過細、過全的講授方法，相對淡化理論要求， 少花一點時間進行理論推導、公式證明， 著重講清力學公式、原理如何用來解決實際問題，細選精講一些學生感興趣且常見的工程案例，尤其是一些真實發(fā)生的學生熟識的工程事故中涉及到的力學問題，引導學生思考所學過的一些理論知識，適當增加板書講解規(guī)范解題過程；既能體現(xiàn)所學知識點的用武之地，又能有效引導學生理清解決問題的思路，培養(yǎng)學生分析問題的邏輯思維能力。

2. 備課中，教師要做充分的準備，主要包括實時工程案例及圖片的搜集整理、力學知識在力學模型簡化中的融會貫通，書寫教案并精制課件，避免簡單的拼湊電影式播放的課件教學，課件的目的是擴大課堂信息量，提高教學效率，所以邏輯思維導圖、有代表性的圖片、動畫、典型的例題和重要的概念、章節(jié)小結(jié)等內(nèi)容適合用課件呈現(xiàn)，但例題或習題的規(guī)范求解過程更適合用板書逐步引導學生了解并掌握。此外，課堂上要適當穿插課后習題的講解，使學生更快的學習并掌握力學知識的用法；有效的課堂練習和提問，能讓學生發(fā)現(xiàn)問題并及時解決；而適時的課堂測試，能讓教師及時準確地掌握學生的學習情況，逐步實現(xiàn)“學中練、練中學”的教學模式。在學習過程中如遇到超出該學科研究范圍的內(nèi)容，可提示學生在以后的學習中能用哪門課程所學來進行求解，使學生形成一條完整的知識鏈，只有這樣才能使他們遇到問題時迸發(fā)出不同的解決思路，或者才會考慮用不同學科的知識點綜合求解。

3. 抓好學風建設，培養(yǎng)優(yōu)良的學習習慣，是克服目前所存在問題的主要途徑。我校學生來自祖國四面八方，入學成績存在差距，如何引導學生快速有效地適應大學生活、了解各自的專業(yè)及今后努力的方向，這是新生入學時必須做好的一項重要工作。

（1）學校在迎新入學工作中，合理安排工作人員。首先選派各專業(yè)的輔導員及班主任現(xiàn)場接待；其次團委書記和負責學生工作的副院長在各自崗位堅守；最后合理安排各專業(yè)在讀研究生或自學能力強、時間較充裕的本科生，到指定地點負責組織接待引領等工作事宜。安排有序的接待工作會給新生和家長留下深刻印象。

（2）班主任責任制。新生是一張白紙，今后將如何書寫自己的未來，很大程度上取決于學生對自身的認識、定位、目標等關鍵點。全面的專業(yè)介紹，讓學生更多地了解到自己將要面臨的各類課程、學習目標以及開設課程的先后順序有何講究，介紹一些簡單有效的學習方法及今后的就業(yè)方向；讓學生提前認識將來可能會講授專業(yè)課的相關教師，使其有歸屬感。組織形式各樣的班會活動，使同學之間加深了解并增進感情。班級入學分數(shù)排名，讓學生準確定位自己的優(yōu)勢和不足，確立奮斗目標；各自設定學期目標、學習計劃、課余生活規(guī)劃等，有方向才知如何努力。

（3）新生今后如何發(fā)展，主要取決于第一學期學習習慣的養(yǎng)成。在入學后的一段時間內(nèi)，教務處、學生處、輔導員、班主任及任課教師要相互配合，培養(yǎng)學生守時、守紀、合理安排時間的好習慣。教務系統(tǒng)或各學院、系可以利用這一時間段，組織一些報告講座，邀請相關專業(yè)的優(yōu)秀學生，尤其是大四考研成功的學生，他們對大學生活的感悟、對學科專業(yè)課程設置的感悟、對如何才能愉快充實地度過大學生活有著深刻的理解和認識。這樣做一方面豐富了學生的校園文化生活，另一方面校園的正能量會迅速傳播。各層工作人員相互配合，抓好學風建設，展現(xiàn)良好的學習氛圍。

4. 狠抓教學督導工作，提高學習效率，是克服目前存在問題的另一途徑?！昂葑ァ敝傅氖歉叨戎匾?、堅持不懈的執(zhí)行，逐步改變不良現(xiàn)狀，即上課時間教師等學生、學生搶占教室后排位置、上課玩手機、睡覺、做與本課程無關的作業(yè)等現(xiàn)象?！敖虒W”指的是教師的教與學生的學，想提高教學質(zhì)量，二者必須協(xié)調(diào)。俗話說“上課”是一個“良心活”，教師應該具有強烈的責任心和較高的專業(yè)水平，課前必須做足功課，學校也要制定出相應的獎懲機制以督導教師的“教”；而學生的“學”，養(yǎng)成好習慣后自主學習效果自然明顯?！岸綄А眲t是指督促引導，給出改進和努力的方向；一方面要督導記錄教師的上課情況，目前我校督導組就承擔著這份工作，但是由于人力不足、精力有限，間斷性的督導不夠深入，效果不明顯；另一方面，對學生也要施行實時督導，不定期檢查，而不是定時定點的一次性集中檢查，學生出勤率不能只靠學生自覺、教師“魅麗”及課程內(nèi)容來保障，尤其是對于那些自律能力較差的學生，安排專人適時的督導是必要的。前期學生工作扎實穩(wěn)固，后期學生收獲順理成章。

5. 用“分級”教學模式加強學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。通過“分級”把基礎扎實、精力充沛、自學能力強且對力學知識極其感興趣的學生（自愿報名，限制人數(shù)，排課前完成）編排在同一授課班級，在原有教學大綱和教學進程的基礎上，以基礎力學競賽為依托，強調(diào)力學基礎的重要性，加強對基本概念和公式的理解；教師要給學生經(jīng)常提出一些實際問題或力學小問題，鼓勵學生理論聯(lián)系實際，訓練學生的創(chuàng)新思維能力；教師在課堂上適時穿插上近年的競賽題目或介紹一些競賽的相關情況，激發(fā)學生對力學學習的熱情。課程采用分階段考核，以理論力學為例，可以按靜力學、運動學、動力學進行三次考核；材料力學可以按照基本變形、應力狀態(tài)、組合變形與壓桿穩(wěn)定、能量法與超靜定四部分內(nèi)容分別考核；教師同步提供一些工程案例資料，由學生分組討論完成力學建模并進行問題求解，整理成書面作業(yè)提交。這樣考核既能避開現(xiàn)有的應試模式，又能加深學生對各部分知識的理解與掌握，時刻跟蹤了解自己的學習近況；同時該班級學生需要接受雙重考核機制，既要接受上述該班級的考核（不計入檔案），又要回歸各自專業(yè)班級參加學期末課程考核（記入檔案）。教師最終可以參考這兩項成績及學生的日常表現(xiàn)，在學生自愿的基礎上積極引導和鼓勵他們加入到力學參賽隊伍中。我相信有了他們的加入，我校力學競賽必將會取得更多的獎項和更高的榮譽。

三、結(jié)束語

隨著全國周培源大學生力學競賽影響力的不斷擴大和社會對高素質(zhì)力學人才需求的不斷增加，基礎力學教學方法的改革已經(jīng)成為力學教師必須探索和思考的課題。針對我校學生特點及力學課程內(nèi)容特點，依托力學競賽，變革教學方法，夯實力學基礎，增進學生學習力學知識的興趣，有助于發(fā)現(xiàn)和選拔力學創(chuàng)新的后繼人才；以力學競賽促進基礎力學課程的教改與創(chuàng)新的同時，也豐富了教師的專業(yè)知識，提高了科研水平，更重要的是增強了教師自身的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新實力。希望在力學教師的共同努力下，能探索出更適合我校大學生的教學方法，為社會輸送更多的優(yōu)秀人才，為周培源大學生力學競賽輸送更強的參賽選手。

參考文獻：

[1]劉安中，張速.基于全國周培源大學生力學競賽創(chuàng)新思維培養(yǎng)能力的實踐[J].淮北師范大學學報（自然科學版），2013，34（2）：71-73.

[2]張吉橋.全國周培源大學生力學競賽及力學教學的思考[J].理工，2012，1（下旬刊）：115-116.

[3]馮振宇，樊麗儉.基礎力學課程考試改革應充分反映課程的教學要求[J].力學與實踐，2011，33（5）：76-78.

[4]劉啟霞，陳俊旗.談力學類課程對大學生分析問題能力的培養(yǎng)[J].力學與工程應用[M].鄭州大學出版社，2012，8（14）.

[5]趙麗霞，劉丹丹.基于周培源力學競賽的基礎力學教學方法的思考[J].高等教育，2015，8：132+109.