基于行動學(xué)習(xí)法的新工科材料力學(xué)課程教學(xué)改革

王伯昕 趙群 許曉慧

摘要：文章分析了我國工科大學(xué)生基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀，指出了新工科材料力學(xué)課堂中運用行動學(xué)習(xí)法的建立原則。以吉林大學(xué)土木工程專業(yè)大學(xué)生材料力學(xué)課程為例，介紹了新工科課程教學(xué)改革的具體實踐要點，為推廣基于行動學(xué)習(xí)法的新工科基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)改革提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：行動學(xué)習(xí)法;新工科;材料力學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號：G304 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）21-0177-02

一、引言

行動學(xué)習(xí)法是目前國外教育、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)廣為使用和推崇的實踐教學(xué)模式，國外教育者普遍認(rèn)為要提高教學(xué)質(zhì)量，必須要實行行動學(xué)習(xí)[1]，國內(nèi)也有高校引入了行動學(xué)習(xí)法[2]。但目前行動學(xué)習(xí)法多應(yīng)用于主流商管教育如MBA、EMBA等，近年來吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院將行動學(xué)習(xí)法引入到新工科基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)中，開展了以行動學(xué)習(xí)法為核心的新工科基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)體系改革與探索，在培養(yǎng)本科生的創(chuàng)造性方面取得了一定的成效。

二、工科基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

工科基礎(chǔ)力學(xué)系列課程包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程力學(xué)、彈性力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)，是工科學(xué)生普遍反映“理解困難、掌握難度大、運用成問題”的學(xué)科基礎(chǔ)課程。由于基礎(chǔ)力學(xué)系列課程是后續(xù)專業(yè)課程的理論基石，關(guān)系到學(xué)生專業(yè)知識掌握和運用的好壞，同時也在很大程度上決定了學(xué)生今后從事科學(xué)研究和實際技術(shù)工作的成敗，所以工科基礎(chǔ)力學(xué)系列課程一直是工科（機(jī)械類、土建類、地質(zhì)類、材料類）教學(xué)中的重點和難點。傳統(tǒng)的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)模式主要存在與后續(xù)專業(yè)課程、畢業(yè)設(shè)計、工程實踐脫節(jié)，不注重工程實際應(yīng)用等問題?，F(xiàn)行工科力學(xué)教學(xué)模式，教師側(cè)重圍繞課本知識進(jìn)行課堂教學(xué)，力學(xué)理論嚴(yán)謹(jǐn)而完整，注重基本理論及解題方法、技巧的講授，忽視了基本理論在工程實際中的應(yīng)用，涉及工程應(yīng)用問題的例題和習(xí)題少，很少設(shè)置專章或?qū)９?jié)介紹工程技術(shù)應(yīng)用。教材和教學(xué)中，對許多計算題往往忽略了力學(xué)模型的原型，只給出了計算簡圖或計算模型，導(dǎo)致力學(xué)教學(xué)出現(xiàn)學(xué)生會做現(xiàn)成的力學(xué)題，但遇到實際問題卻無從下手的情況。其根本問題就是缺少從實際問題中抽象出力學(xué)模型的訓(xùn)練。教材和教學(xué)在不同程度上存在重理論，輕應(yīng)用;重知識傳授，忽視能力培養(yǎng)的傾向，不符合現(xiàn)代教育的要求，理論和實驗教學(xué)與具體工程實際問題還存在相當(dāng)?shù)摹熬嚯x”。綜上，基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)亟待提高學(xué)生集成知識解決實際工程問題的能力，提高工程實踐中團(tuán)隊的合作意識，增強(qiáng)人文科學(xué)素養(yǎng)和社會責(zé)任感[3]。

三、行動學(xué)習(xí)法的建立原則

將教學(xué)班的學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)團(tuán)隊，每個學(xué)生所在的團(tuán)隊每周都提出一個比較棘手的力學(xué)問題，然后被交換到不同于自己原有的題目下，群策群力，互相支持，分享知識與經(jīng)驗，在一段時間內(nèi)，學(xué)習(xí)團(tuán)隊里的成員集體解決這些棘手的力學(xué)問題。通過團(tuán)隊合作解決力學(xué)學(xué)習(xí)過程中遇到的難題，團(tuán)隊成員進(jìn)行情感互動，有利于形成相對真實的學(xué)習(xí)環(huán)境，提升工科基礎(chǔ)力學(xué)系列課程的教學(xué)效果。行動學(xué)習(xí)法的建立應(yīng)遵循以下四個基本原則。

（一）分組應(yīng)注重學(xué)生成績的均勻搭配

在行動學(xué)習(xí)過程中應(yīng)注重各組學(xué)生的成績搭配，每組既有學(xué)業(yè)拔尖的學(xué)生，也有相對后進(jìn)的學(xué)生。這樣既可以在不同小組交換力學(xué)討論題目的過程中保持題目難度的適宜性，又可以在組內(nèi)形成先進(jìn)帶動后進(jìn)、后進(jìn)趕超先進(jìn)的學(xué)習(xí)氛圍。

（二）問題應(yīng)難度適當(dāng)，保持連續(xù)性

應(yīng)選擇在專業(yè)上處于研究熱點和很具實用前景的力學(xué)問題作為主要的學(xué)習(xí)題目，不能做一些與本專業(yè)無關(guān)的選題，也不能選擇太簡單或太困難的題目去討論，只有這樣，才能夠使學(xué)生既品嘗到成功的喜悅，又培養(yǎng)自身的自主學(xué)習(xí)能力。行動學(xué)習(xí)提出的力學(xué)問題要通過課堂教學(xué)把自主探索的特色固定下來，使其常態(tài)化、規(guī)范化。

（三）課堂教學(xué)與行動學(xué)習(xí)具有相容性

加強(qiáng)力學(xué)課與實際問題的橫向聯(lián)系，注意課堂教學(xué)與行動學(xué)習(xí)間的相互協(xié)調(diào)和對應(yīng)，避免力學(xué)知識的零散和片面，讓學(xué)生目的明確地學(xué)習(xí)基礎(chǔ)力學(xué)知識。要做到上述要求，必須從每位任課教師的每節(jié)課講授做起，注意加強(qiáng)基礎(chǔ)力學(xué)課與分組自主學(xué)習(xí)主題的照應(yīng)和對學(xué)生橫向的啟發(fā)，注意培養(yǎng)學(xué)生的探索能力和舉一反三的能力。

（四）行動學(xué)習(xí)應(yīng)面向?qū)W術(shù)前沿

大學(xué)教育的核心是“創(chuàng)新”，創(chuàng)新必須放眼于學(xué)術(shù)前沿問題中對基礎(chǔ)力學(xué)的背景和應(yīng)用，著眼于相應(yīng)專業(yè)中的熱點問題。新技術(shù)、新材料的不斷涌現(xiàn)及廣泛應(yīng)用，促使我們不斷進(jìn)行材料力學(xué)基本知識的繼承與更新[4]。固然本科生尚不能開展非常深入的研究，但在探索過程中其發(fā)現(xiàn)問題和分析問題的能力會得到極大的提升。

四、新工科材料力學(xué)教學(xué)的具體實踐

近三年吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院在本科生中選取三屆卓越工程師班和三屆普通教學(xué)班開展了基于行動學(xué)習(xí)法的新工科材料力學(xué)教學(xué)改革試點研究，對比傳統(tǒng)材料力學(xué)教學(xué)班的教學(xué)效果，在以下方面有明顯變化。

（一）課堂參與度

采用行動學(xué)習(xí)法進(jìn)行教學(xué)的班級，材料力學(xué)的課堂參與度有了極大的提升，徹底改變了以往“老師講、學(xué)生聽”的模式，每節(jié)課都留有一定的時間去進(jìn)行“學(xué)生講、老師聽、師生討論”，課堂參與回答問題的學(xué)生人數(shù)占比由原來的10%上升至57%，學(xué)生由被動學(xué)變?yōu)橹鲃訉W(xué)，課堂教學(xué)效果顯著改善。

（二）作業(yè)完成積極性和獨立性

大學(xué)生的課程作業(yè)完成情況是反映學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段。以往工科基礎(chǔ)力學(xué)課程的作業(yè)，學(xué)生抄襲、延誤、不做的情況比較普遍，采用行動學(xué)習(xí)法后，傳統(tǒng)的課程作業(yè)形式獲得改變，極大地調(diào)動了學(xué)生的積極性，作業(yè)的獨立完成度有了較大提高，延誤率下降了五成。

（三）課程結(jié)業(yè)考試成績

采用行動學(xué)習(xí)法教學(xué)的班級，材料力學(xué)結(jié)業(yè)考試的及格率為97%，優(yōu)秀率為63%，而采用傳統(tǒng)方法教學(xué)的班級，材料力學(xué)結(jié)業(yè)考試的及格率為83%，優(yōu)秀率為33%。

（四）后續(xù)專業(yè)課和科研能力

采用行動學(xué)習(xí)法教學(xué)的班級，在后續(xù)申請大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃過程中，選題與材料力學(xué)相關(guān)的項目數(shù)為13項，而采用傳統(tǒng)方法教學(xué)的班級僅為2項。在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)中，采用行動學(xué)習(xí)法教學(xué)的班級結(jié)構(gòu)力學(xué)的及格率為93%，優(yōu)秀率為43%，而采用傳統(tǒng)方法教學(xué)的班級結(jié)構(gòu)力學(xué)的及格率為77%，優(yōu)秀率僅為20%。

五、結(jié)語

隨著“行動學(xué)習(xí)法”在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中的具體實施和新工科基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)體系的逐步建立，大學(xué)生的創(chuàng)新思維得到了一定程度的訓(xùn)練，同時營造出良好的學(xué)習(xí)氛圍?；谛袆訉W(xué)習(xí)法的新工科基礎(chǔ)力學(xué)系列課程必將激發(fā)出大學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)力學(xué)系列課程的興趣，為新一輪教學(xué)改革和工程教育專業(yè)論證進(jìn)行有益的嘗試和提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]S.Stark.Using action learning for professional development[J].Educational Action Research，2006，（1）：76-91.

[2]賈清萍，史利琴.行動學(xué)習(xí)：大學(xué)課程教學(xué)模式創(chuàng)新研究[J].教育教學(xué)論壇，2017，（51）：180-181.

[3]周繼磊，程相孟，張東煥，等.以工程教育認(rèn)證為導(dǎo)向的材料力學(xué)課程教學(xué)模式探索研究[J].大學(xué)教育，2019，（04）：78-80.

[4]王春香，周鵬，胡恒山.依據(jù)課程定位深化材料力學(xué)教學(xué)改革[J].高等建筑教育，2018，27（01）：53-56.

Abstract： This paper analyses the present situation of basic mechanics teaching for engineering students in China， and points out the principles of establishing action learning method in Material Mechanics classroom of Emerging Engineering. Taking the course of Material Mechanics for civil engineering majors in Jilin University as an example， this paper introduces the practical points of the course teaching reform of Emerging Engineering， which provides a reference for promoting the teaching reform of basic mechanics of Emerging Engineering based on action learning method.

Key words： action learning method; Emerging Engineering; Material Mechanics; teaching reform