理論力學(xué)教學(xué)內(nèi)容與方法的改革與思考

劉羽祚 楊柳 劉曉鵬

摘 要：基于理論力學(xué)課程特點，結(jié)合學(xué)院學(xué)生實際情況，在新工科背景下開展理論力學(xué)課程教學(xué)改革：更新課程內(nèi)容，融合課程思政提升學(xué)生的專業(yè)情懷;增設(shè)實驗實訓(xùn)項目，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性;基于線上線下混合模式教學(xué)，深度提升學(xué)生的課堂參與度;運用思維導(dǎo)圖構(gòu)建完整的理論力學(xué)體系;采取多樣化評價方式評定學(xué)習(xí)效果，提高理論力學(xué)的教學(xué)效果，實現(xiàn)新工科背景下土木專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：課程思政;理論力學(xué);混合教學(xué)

一、引言

2000年后出生的新一代學(xué)生處于知識爆炸時代，面臨多元文化沖擊，學(xué)生思想獨立，更加強調(diào)主體的個性。他們正處于人生價值觀快速塑造階段，傾向于根據(jù)自我的感知與理解，建立自身的知識體系。理論力學(xué)課程一般設(shè)置在大一下學(xué)期或大二上學(xué)期，教師應(yīng)把握這一短暫窗口期，讓學(xué)生通過系統(tǒng)的課程知識體系學(xué)習(xí)，培養(yǎng)邏輯思考和分析解決問題能力，樹立創(chuàng)新意識，建立良好的社會責(zé)任感，初步完成人生觀、價值觀和世界觀的塑造[1]。

二、課程改革內(nèi)容

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

理論力學(xué)中很大一部分基本概念與大學(xué)物理課程的內(nèi)容重復(fù)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過大學(xué)物理了，導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生理論力學(xué)“無用論”的想法。在講授運動學(xué)和動力學(xué)時，傳統(tǒng)課堂教學(xué)中主要強調(diào)瞬時分析，不重視學(xué)生對動態(tài)力學(xué)過程的理解，束縛了學(xué)生對力學(xué)規(guī)律進一步探索的創(chuàng)新性思維，導(dǎo)致所學(xué)知識只能停留在紙面上，不能有效解決工程實際問題[3]。因此，筆者認(rèn)為應(yīng)刪減與大學(xué)物理重復(fù)的部分，著重講解與土木工程專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容。在新工科背景下，根據(jù)學(xué)院土木工程專業(yè)學(xué)生的實際情況，筆者對授課內(nèi)容做了如下的更新：靜力學(xué)部分更多關(guān)注平衡之前的建模問題、平面桁架與空間力系的求解等實際工程問題;運動學(xué)部分賦予運動學(xué)方程的實際工程意義;動力學(xué)側(cè)重于講解剛體問題，梁、板、柱的分析方法，理解理論力學(xué)的精髓，避免數(shù)學(xué)求解喧賓奪主。

（二）補充科學(xué)前沿問題

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，力學(xué)的新知識不斷涌現(xiàn)，及時補充學(xué)科前沿、熱點及理論知識，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，拓寬學(xué)生的知識面，增強學(xué)生對理論力學(xué)的進一步認(rèn)識。

在學(xué)習(xí)平面桁架內(nèi)力計算時，引入鳥巢國家體育場的橢圓平面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，運用平面桁架內(nèi)力計算方法對桿件進行受力分析。由于鳥巢橢圓平面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，人工手算較為煩瑣，從而引入有限元軟件ANSYS建模進行結(jié)構(gòu)計算，并對計算結(jié)果進行分析，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識：力學(xué)分析是求解實際問題的基礎(chǔ)，計算機可以輔助解決大型復(fù)雜的實際工程問題[4]。在學(xué)習(xí)質(zhì)點動力學(xué)方程時，引入神舟五號載人飛船返回艙成功著陸這一振奮人心的案例進行研究分析，運用質(zhì)點動力學(xué)知識分析整個著陸過程，強調(diào)其中任何一個環(huán)節(jié)出問題，都無法增大返回艙的阻力系數(shù)，航天員楊利偉的生命安全都會受到嚴(yán)重威脅[5]。

（三）增加教學(xué)實踐環(huán)節(jié)

鑒于理論力學(xué)邏輯性較強的特點，為增加課程學(xué)習(xí)的趣味性，筆者在教學(xué)過程中增設(shè)了實驗實訓(xùn)項目。實驗教學(xué)環(huán)節(jié)極大地調(diào)動了學(xué)生的積極主動性，實訓(xùn)教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生的工程素養(yǎng)。理論力學(xué)課程增設(shè)實驗實訓(xùn)項目，促進學(xué)生勤于思考、善于思考，提高學(xué)生思考問題的敏銳性，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，提高分析解決問題的能力。

三、混合教學(xué)模式的應(yīng)用

線下教學(xué)學(xué)生人數(shù)較多，一個教學(xué)課頭人數(shù)通常在60人左右甚至更多，教師客觀上沒有條件對學(xué)生進行“因材施教”，有的學(xué)生理解能力較強、課堂精神集中且課前復(fù)習(xí)，就能對課堂內(nèi)容有較好的掌握吸收;而有的學(xué)生對自律能力較差，無法達到上述的要求，學(xué)習(xí)課堂內(nèi)容較為吃力，無法跟上課程進度。而這些“較差”學(xué)生因為自己的原因沒有跟上課堂進度導(dǎo)致其反而不愿意課下與老師交流，害怕遭到老師的批評，只能惡性循環(huán)，長此以往，不僅會影響本門課程的學(xué)習(xí)，還會嚴(yán)重打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，影響其所有課程的學(xué)習(xí)。為了解決這個問題，筆者在線下教學(xué)的同時，通過網(wǎng)絡(luò)媒體將課程重難點進行梳理，并錄制成為視頻上傳到網(wǎng)上，通過詳細(xì)的講解，精美的動畫吸引學(xué)生觀看，使得學(xué)生能夠在線上學(xué)習(xí)課堂上“錯過”的知識。通過這種模式可以明顯提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，特別是激發(fā)了教學(xué)班級中的“差生”的學(xué)習(xí)興趣，相信自己有能力學(xué)號這門課程。

（一）混合教學(xué)模式的課前實施

教師在進行授課前，應(yīng)“先學(xué)后教”。教師課前需要對教授的內(nèi)容進行整理、匯總和編排，可以將教學(xué)內(nèi)容提前通過視頻錄制的方式，然后發(fā)布課前學(xué)習(xí)任務(wù)，并把相關(guān)的重點、難點進行詳細(xì)的解說，以便于學(xué)生在提前學(xué)習(xí)時遇到難題可進行反復(fù)觀看，讓學(xué)生通過提前預(yù)習(xí)把握大致方向，使學(xué)生對即將要學(xué)習(xí)的知識有大致了解。把學(xué)生以往的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，要做到先考慮學(xué)生、后考慮教師;先考慮“學(xué)”，后考慮“教”;在研究“學(xué)”的基礎(chǔ)上設(shè)計“教”。通過這種形式，學(xué)生才能完全掌握學(xué)習(xí)的主動權(quán)，提高自主學(xué)習(xí)能力和主動性。

（二）混合教學(xué)模式的課中實施

教師在進行授課過程中，應(yīng)“少教多學(xué)”。首先，教師可以使用智能考勤系統(tǒng)在線打卡，從而節(jié)省傳統(tǒng)點名浪費的時間;其次，教師可以把教學(xué)內(nèi)容以PPT、網(wǎng)絡(luò)課程、慕課、微課等形式呈現(xiàn)出來，引導(dǎo)學(xué)生觀看教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置相應(yīng)問題讓學(xué)生進行思考，以分組的形式組織在線互動、交流和討論，保證學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中處于主體位置，積極調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，使其成為教學(xué)的主人，并在教師的輔助下高效完成“學(xué)”的任務(wù)。從教學(xué)層面來講，在教學(xué)過程中需要教師“教”的行為少一些，學(xué)生“學(xué)”的時間才會相對多一些;從課程的層面上來講，教師“教”的內(nèi)容少一些，學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的把握就要更深一點;從實踐的層面來講，只有少考慮“教”，多考慮”學(xué)”，才能有效賦予學(xué)生學(xué)習(xí)的責(zé)任及權(quán)利。

（三）混合教學(xué)模式的課后實施

教師授課后，應(yīng)“以學(xué)定教”。教學(xué)效果可以通過教學(xué)評價來體現(xiàn)，教學(xué)評價主要取決于對學(xué)生學(xué)期表現(xiàn)、課堂參與、課后任務(wù)完成等實際情況的掌握。因此，應(yīng)依靠移動教學(xué)平臺和相關(guān)信息化技術(shù)手段，讓學(xué)生可通過在教學(xué)平臺及時向教師留言或私信，以便教師對不同年級、不同階段甚至每個學(xué)生的不同學(xué)習(xí)情況進行實時掌握，根據(jù)學(xué)生的不同特點和學(xué)習(xí)情況分別制定個性化教學(xué)。教師也可依托這些數(shù)據(jù)進行科學(xué)、公正、合理的教學(xué)評價，從而避免傳統(tǒng)教學(xué)評價方式以期末成績來評判學(xué)生學(xué)習(xí)情況的弊端，進而促進教學(xué)評價的多樣化和合理化。

四、總結(jié)

在新工科背景下，筆者優(yōu)化理論力學(xué)課程內(nèi)容，增設(shè)實驗實訓(xùn)項目，融合課程思政提升學(xué)生的專業(yè)情懷;采用基于雨課堂線上線下混合教學(xué)模式，深度提升學(xué)生的課堂參與度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性;結(jié)合思維導(dǎo)圖的可視性、發(fā)散性、層次性特點，讓傳統(tǒng)教學(xué)模式注入新的活力;采取多樣化評價方式評定學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提高理論力學(xué)的教學(xué)效果，提升學(xué)生工程意識和工程素養(yǎng)，實現(xiàn)新工科背景下土木、機械專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻：

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