高校力學(xué)文化素質(zhì)教育的教學(xué)改革與實踐

宋 奎 羅文波 鄧旭輝 趙榮國 尹久仁 涂佳黃

（湘潭大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院 湖南·湘潭 411105）

2016年，國家出臺的《中國公民科學(xué)素質(zhì)基準(zhǔn)》[1]（以下簡稱《基準(zhǔn)》）涵蓋了公民需要掌握或了解的科學(xué)知識，是健全監(jiān)測評估公民科學(xué)素質(zhì)體系的重要內(nèi)容。力學(xué)與人類的生活生產(chǎn)息息相關(guān)，基準(zhǔn)中的掌握基本的物理知識、掌握基本的天文知識、掌握基本的地球和地理知識、掌握自然災(zāi)害的防御和應(yīng)急避險的基本方法，合理利用土地資源和水資源等都直接或間接與力學(xué)相關(guān)，因此了解基本的力學(xué)知識點對公民科學(xué)素質(zhì)的提高具有重要的推動作用。在此背景下，在高校開設(shè)一門關(guān)于力學(xué)的文化素質(zhì)課程就顯得很有必要。開設(shè)力學(xué)文化素質(zhì)課，可以使不同專業(yè)的大學(xué)生能夠通過選修學(xué)習(xí)、了解基本的力學(xué)知識。另外，學(xué)生們可以根據(jù)自己的興趣、愛好選擇學(xué)習(xí)，這也一定程度上調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，對消除高校中普遍存在的某些不良現(xiàn)象（如上網(wǎng)、玩手機(jī)游戲等）有重要意義。我們根據(jù)素質(zhì)教育的特點，[2]改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和方法，探討了一種新的教學(xué)方法，并面向全校各年級學(xué)生開設(shè)了力學(xué)文化素質(zhì)選修課。課程采取力學(xué)團(tuán)隊老師以輪流報告、講授的方式開展教學(xué)活動。課堂上各位老師就自身專長的力學(xué)學(xué)科、結(jié)合日常生活中的與力學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象，深入淺出的講授力學(xué)知識，并積極與學(xué)生互動。同時，講課中凸顯力學(xué)的奇妙性和趣味性，以提高學(xué)生的興致，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

1 提高公民科學(xué)素質(zhì)為培養(yǎng)目標(biāo)的現(xiàn)代教育理念

在大力弘揚科學(xué)精神、普及科學(xué)知識背景下，通過提高全民科技意識和科學(xué)素質(zhì)，全社會形成了鼓勵大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的良好氛圍。公民具備基本科學(xué)素質(zhì)一般指了解必要的科學(xué)技術(shù)知識，掌握基本的科學(xué)方法，樹立科學(xué)思想，崇尚科學(xué)精神，并具有一定的應(yīng)用它們處理實際問題、參與公共事務(wù)的能力。找到一種對全社會公民進(jìn)行基本科學(xué)知識普及的方法或平臺，是更好地提高公民科學(xué)素質(zhì)、建設(shè)創(chuàng)新型國家和實現(xiàn)全面建成小康社會目標(biāo)的迫切需要。學(xué)生最終會走向社會，是全社會公民的重要組成部分和社會發(fā)展的有力群體。大學(xué)是人學(xué)習(xí)的黃金階段，在大學(xué)課堂開設(shè)力學(xué)文化素質(zhì)課程，使不同專業(yè)的學(xué)生能夠通過選修學(xué)習(xí)，了解力學(xué)學(xué)科的基本知識和方法，符合國家制定的《基準(zhǔn)》的精神，對提高公民的科學(xué)素質(zhì)也會起到更好的效果。同時，大學(xué)生基本都是18周歲以上的成年人，這也符合《基準(zhǔn)》適用范圍為18周歲以上，具有行為能力的中華人民共和國公民的情況。

2 力學(xué)學(xué)科知識為基礎(chǔ)的課程教學(xué)體系

全校性力學(xué)文化素質(zhì)教育的教學(xué)改革與實踐具體要面向全校各專業(yè)學(xué)生，開設(shè)力學(xué)文化素質(zhì)課程。課程目的是使學(xué)生了解力學(xué)的基本知識點，促進(jìn)其科學(xué)素質(zhì)的提高。我們構(gòu)建了以力學(xué)知識為基礎(chǔ)的課程教學(xué)體系，包括：（1）組建力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊。根據(jù)力學(xué)中的流變學(xué)、彈性力學(xué)、理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、振動力學(xué)、材料力學(xué)等課程，選擇合適的教師來組建力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊。（2）制作教學(xué)資料。調(diào)研國內(nèi)外力學(xué)文化素質(zhì)課程情況、學(xué)生選學(xué)情況，并根據(jù)文化素質(zhì)課程教學(xué)特點，力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊教師進(jìn)行溝通、討論，制定教學(xué)內(nèi)容，利用書籍、多媒體、網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)等制作教學(xué)資料。教學(xué)資料包括課件、視頻等。（3）開展教學(xué)活動。采取團(tuán)隊老師輪流講授的方式開展教學(xué)工作。在課堂上要深入淺出的傳授力學(xué)知識，利用教學(xué)實例和道具開展多種多樣的教學(xué)活動，并積極與學(xué)生互動。教學(xué)團(tuán)隊成員注重現(xiàn)代教學(xué)手段的應(yīng)用。[3]

3 體現(xiàn)力學(xué)基本科學(xué)素質(zhì)和不斷充實的教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容一方面體現(xiàn)公民具備力學(xué)相關(guān)的基本科學(xué)素質(zhì)，包括所應(yīng)了解的必要科學(xué)技術(shù)知識，所應(yīng)掌握的基本科學(xué)方法，樹立的科學(xué)思想等?！痘鶞?zhǔn)》中涉及力學(xué)的內(nèi)容包括區(qū)分物質(zhì)主要的物理性質(zhì)、了解生活中常見的力，如重力、彈力、摩擦力、電磁力等；知道大氣壓的變化及其對生活的影響；能描述牛頓力學(xué)定律，能用它解釋生活中常見的運動現(xiàn)象；知道地球的運動和地球內(nèi)部的各向異性產(chǎn)生各種力，造成自然災(zāi)害；知道天氣和氣候的成因和大氣狀態(tài)，看懂天氣預(yù)報及氣象災(zāi)害預(yù)警信號；知道地球上的水的運動和循環(huán)方式，及水的時空分布不均造成的洪澇、干旱等災(zāi)害；了解地震、滑坡、泥石流、沙塵暴等主要自然災(zāi)害的特征；知道開采地下水資源注意事項和合理開發(fā)利用海洋資源等。另一方面，教學(xué)中力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊的老師要關(guān)注日常生活中涉及的與力學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象和知識，不斷的充實、完善教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)中我們根據(jù)力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊老師的專長劃分各自負(fù)責(zé)講授的主題。

4 實踐-反饋-提高和突出奇妙性的教學(xué)方法

通過開設(shè)奇妙的力學(xué)全校性文化素質(zhì)課程，在實踐教學(xué)中不斷完善教學(xué)方案。具體根據(jù)教學(xué)效果、評價和學(xué)生反饋情況，進(jìn)一步改進(jìn)和完善教學(xué)方案設(shè)計，不斷探索更好的教學(xué)方式和方法。教學(xué)中追求創(chuàng)新。通過輪流報告、講授的方式，力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊里的每位老師分別上若干次課，一次課2學(xué)時。這種教學(xué)方法比較新穎，對于力學(xué)這種要求專業(yè)精深的課程來說是一種新的嘗試。老師不斷在實踐-反饋-提高中上好這門課，達(dá)到好的教學(xué)效果。作為全校性文化素質(zhì)課，奇妙的力學(xué)更加突出特色。教學(xué)中結(jié)合日常生活現(xiàn)象，突出力學(xué)知識的奇妙性和趣味性，[4]使力學(xué)知識在講授和解釋日?，F(xiàn)象過程中讓學(xué)生有較驚奇的認(rèn)識，從而提高學(xué)生的興致。力學(xué)中的一些奇妙現(xiàn)象和知識點以課件、圖片、視頻、道具或力學(xué)相關(guān)故事的形式在課堂上講授，如流變力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)與建筑美、非牛頓流體等。老師和學(xué)生在生動、奇妙、趣味的課堂氛圍中分別進(jìn)行教與學(xué)，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

本文以大力弘揚科學(xué)精神、普及科學(xué)知識為背景，探索和構(gòu)建了力學(xué)課程教學(xué)新體系，提出了新的教學(xué)方式和方法。通過開設(shè)高校全校性力學(xué)文化素質(zhì)課程，進(jìn)行了教學(xué)實踐，對提高公民基本科學(xué)素質(zhì)具有重要意義。