本科教育階段力學“金課”的建設與探討★

鄭 訓 臻

(長春建筑學院，吉林 長春 130607)

0 引言

2018年6月，教育部部長陳寶生在《新時代全國高等學校本科教育工作會議》的發(fā)言中第一次提出“金課”這一概念，指出：我國本科教育階段，合理增加課程難度、拓展課程深度、擴大課程的可選性，真正把本科高校中存在的“水課”淘汰，變成有深度、有難度、有挑戰(zhàn)度的“金課”，切實提高課程教學質(zhì)量。2018年11月24日，教育部高等教育司司長吳巖，在廣州召開的中國大學教學論壇上發(fā)表名為《建設中國“金課”》的報告，指出：課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程是教育最微觀的問題，但是解決的是教育最根本的問題[1]。

1 當前本科教育階段力學課程存在的問題

本科教育階段的力學課程，無論是土木工程、城市地下空間工程、交通工程、道路橋梁與渡河工程等專業(yè)的理論力學、材料力學、結構力學，還是對于安全工程、給排水科學與工程、建筑環(huán)境與能源應用工程、房地產(chǎn)開發(fā)與管理等專業(yè)的工程力學，以及工程管理、建筑學、城鄉(xiāng)規(guī)劃等專業(yè)的建筑力學來說，力學課程都是非常重要的專業(yè)基礎課，它既是后續(xù)專業(yè)課程的基礎，又是解決很多實際工程問題的“金鑰匙”。正因為是專業(yè)基礎課的緣故，所以力學課程開設的時間一般是在本科教育階段的第二學期或第三個學期，往往是學生接觸的第一門專業(yè)基礎課，這個時期的學生普遍對自己所學專業(yè)認識不是很清晰、全面，又因為力學課程邏輯性較強，要求學生對抽象的概念能較好地理解，并具備空間感，所以在實際教學中，學生普遍反映力學課程較難，缺乏學好力學課程的信心，對力學課程沒有興趣，甚至不能夠正確認識力學課程的重要性。針對上述情況，總結當前本科教育階段力學課程存在如下幾個方面的問題。

1.1 “課程思政”不融入

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，要用好課堂教學這個主渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應。部分教師在教授力學的過程中，只是為教授力學知識而教授力學，不強調(diào)力學課程在后續(xù)專業(yè)課中的地位，不在力學課堂上引導學生樹立正確的職業(yè)道德觀和社會責任感，這樣的課堂只能稱為“為通過考試而教學”的課堂，學生在這樣的課堂上不能很好地將專業(yè)基礎知識夯實，而且在自身修養(yǎng)和思想政治方面沒有得到提升。這樣的力學課程顯然不是“金課”，亟需改變、革新教學思路，將“課程思政”融入課堂。

1.2 教學內(nèi)容低階性

在本科教育階段，由于力學課程的特點，部分高校的教師有意降低課程的難度，比如將理論力學中的動力學部分學時壓縮，或者只是講解相對簡單的例題，或者省略公式推導過程直接得出結論，這樣看似達到了較好的課堂效果和取得較高的考試通過率，但是力學課程對學生邏輯性的培養(yǎng)沒有體現(xiàn)出來，學生學到的力學知識和專業(yè)能力沒有得到有機結合，學生仍然缺乏解決復雜問題和綜合問題的能力，這種現(xiàn)象可以稱為“力學教學之殤”。

1.3 教學方式陳舊性

當下，我們正處于“互聯(lián)網(wǎng)+”與人工智能迅速崛起的時代，教育的改革與教學的創(chuàng)新正緊抱著技術革新的“大腿”，并接受時代變革的沖擊。傳統(tǒng)高校的課堂教學模式遠不能滿足“90”“00”后對這個時代的好奇心和對理想大學的憧憬，利用板書進行課程講解和公式推導，輔以簡單的多媒體技術這樣傳統(tǒng)的課堂不能激發(fā)學生學習的興趣和增強課堂的參與感，在移動互聯(lián)網(wǎng)時代下，這樣的教學方式如同“小米加步槍”。

1.4 課程安排不用心

在力學教學的過程中，部分教師仍然是以教師的“教”為中心，課堂上對于拋出的問題自問自答，課堂教學如同養(yǎng)寵物一樣，將力學知識親手喂到學生的“嘴里”，學生在學習力學過程中缺少探索知識的過程與自學的樂趣，這是教師在課上、課下的教學安排沒有用心導致，課程的課上、課下安排應該像連續(xù)劇一樣環(huán)環(huán)相扣、引人入勝，課程安排得當可以大大提高學生學習力學的興趣。

2 本科教育階段力學“金課”建設要點

基于當前本科教育階段力學課程存在的問題，根據(jù)教育部高等教育司司長吳巖的《建設中國“金課”》報告的內(nèi)容，結合我校力學教學改革經(jīng)驗，本文從“課程思政”融入性、教學內(nèi)容高階性、教學方式創(chuàng)新性、課程安排挑戰(zhàn)性四個方面提出本科教育階段力學“金課”建設要點，為各地方本科高校力學課程建設提供參考。

2.1 “課程思政”融入性

在力學教學過程中，深入挖掘課程知識點所能蘊涵的德育教育元素的同時，注重將其德育元素落實到教學計劃、教案、微課、教學課件中。在注重價值引領方面，由注重單一的概念、理論的理解到對學科知識結構掌握的轉(zhuǎn)變。基本思路可以概括為：

1)組織保障有力，落實“立德樹人”根本任務；2)發(fā)揮團隊優(yōu)勢，全面提升“課程思政”項目的試點范圍和覆蓋面；3)樹立“課程思政”核心理念；4)深入挖掘“課程思政”蘊涵，深化課堂教學改革，確保課程的示范性和實效性。通過教與學，使學生建立辯證唯物主義和歷史唯物主義的思想觀念，掌握科學的分析問題和處理問題的方式、方法。

我校力學教研室以《理論力學》課程為試點，申報了吉林省高校“課程思政”教學改革——學科育人示范課程項目。《理論力學》知識點由靜力學、運動學和動力學三部分組成。靜力學又是土木、材料等學科的重要基礎，通過靜力學的學習，不僅能培養(yǎng)學生扎實的知識技能，同時，培育學生良好的職業(yè)道德、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度都將影響著新一代大學生的社會價值觀，期間蘊涵的德育元素十分豐富?！耙粠б宦贰苯ㄔO，包括高鐵建設等經(jīng)濟飛速發(fā)展的大環(huán)境下，運動學的知識又在這里會有良好的切入點對學生進行愛國主義教育。大型飛機的制造技術，導彈、航天器的設計制造，更是離不開運動學和動力學的基礎知識。習近平新時代中國特色社會主義思想中，關于社會主義核心價值觀、人與自然和諧生存、國家總體安全觀、強軍強國夢、構建人類命運共同體等思想，都在“課程思政”的過程中得到充分的展現(xiàn)。

2.2 教學內(nèi)容高階性

教學內(nèi)容的高階性不是指在課堂上用刁鉆的題目為難學生，而是通過對于力學的學習培養(yǎng)學生分析、解決復雜問題的綜合能力和高級思維，并與自身專業(yè)有機地結合。通過實踐證明，“以賽促學”是實現(xiàn)力學教學高階性行之有效的方法。我校連續(xù)多年參加全國周培源力學競賽、全國大學生結構設計競賽、全國高校城市地下空間工程專業(yè)大學生模型設計競賽等國家級賽事，這些比賽不僅鍛煉了學生運用力學知識解決復雜問題的能力，也培養(yǎng)了學生動手能力和實踐能力。

2.3 教學方式創(chuàng)新性

1)教學方式應體現(xiàn)先進性和互動性，比如線上、線下混合式的教學模式，線上教學可以通過學習通、雨課堂等手機應用來實現(xiàn)課程構建、課件、閱讀資料、作業(yè)等資源傳輸與共享(如圖1所示)，并可以在課堂教學中實現(xiàn)簽到、搶答等功能。可以借助優(yōu)質(zhì)的在線課程平臺實現(xiàn)單一的線上教學方式，如中國大學MOOC，國家精品課程在線學習平臺[2,3]。

2)課程內(nèi)容反映前沿性和時代性，可以將數(shù)值模擬軟件引入到課堂上，如利用ANSYS計算在桁架橋各桿件的軸力(如圖2所示)、結構的變形和位移并可以由軟件生成的動畫反映變形過程；運用ABAQUS軟件計算出某段梁彎曲時的彎矩、變形、應力云圖等。學生還可以加入到教師的科研和教研課題、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目中，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

3)力學實驗課堂可以采取實際操作輔以虛擬仿真實驗室教學平臺的混合教學方式[4,5]。

2.4 課程安排挑戰(zhàn)性

教師的教學過程應當是為學生創(chuàng)造力學“森林”，培養(yǎng)學生自己去探索和尋找問題的答案內(nèi)在動力，課程設置有一定難度，讓學生踮一踮腳就能夠得著，滿足學生對于知識的探究性，當然這對教師的備課和學生的課下學習有較高的要求。根據(jù)學情和教學大綱使教學目標設計合理、教學手段設計得當。如可以用翻轉(zhuǎn)課堂的形式來實現(xiàn)，如理論力學教學中采用“以練代講”的方式，讓學生體會點的速度合成定理中，參考系選取的不同對速度的影響；如材料力學教學中采用“研討辯論”的方式，探討梁彎曲時如何快速地由外力確定剪力和彎矩的大小和方向的方法；如結構力學中采用“項目探究”的方式，探討平面體系機動分析的方法等。弱化老師在課堂的主講地位，充分發(fā)揮學生的自學與探究能力。課后教師應根據(jù)學生、督導、自我的教學評價進行深刻的教學反思，有利于日后課程的改革和改進。

3 本科教育階段力學“金課”建設保障

本科教育階段力學“金課”建設最重要的就是要有一支優(yōu)秀教學團隊，教師不僅有高尚的理想信念和扎實的專業(yè)功底，還應該恪守職業(yè)道德，具備一顆仁愛之心，“老師是學生道德修養(yǎng)的鏡子”，教師要先“立德”而后才能“樹人”，教書育人兩部分的職責并重。當然，“金課”建設也必將離不開經(jīng)費的投入和從地方到學校的政策支持，以及科學、合理的評價標準。對于評價標準的確定還需進一步探索并需要在實踐中反復論證與完善。

4 結語

對于本科院校力學教學的探索與改革可以概括為如下幾個方面，如何在力學教學中幫助學生樹立正確的職業(yè)道德觀和社會責任感，如何激發(fā)學生學習力學的興趣，如何在力學課堂上讓學生的“學”為中心，如何培養(yǎng)學生將力學知識與專業(yè)有機結合并能夠解決實際問題，如何建設本科教育階段力學“金課”。歸根結底，就是探究力學課程如何優(yōu)質(zhì)化建設的問題，這一問題值得每一位一線力學教師懷揣著與時俱進的態(tài)度，堅持不懈地探索，并在實踐中不斷完善課程改革方案與方法。