ISEC理念在“材料力學(xué)”教學(xué)改革中的應(yīng)用探討

馬一江 陳國平 宋向榮 吳杰 任鵬

[摘 要] 隨著ISEC項目在國內(nèi)高等院校的開展，該文將ISEC教學(xué)理念融入到“材料力學(xué)”課程的教學(xué)改革中去。ISEC項目把傳統(tǒng)的教學(xué)理念與國際化教學(xué)理念有機結(jié)合，構(gòu)建全新的“理論知識—實踐—工程實例—信息反饋”教學(xué)模式;調(diào)整課程設(shè)置，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，加強教師隊伍建設(shè)，為“材料力學(xué)”ISEC教學(xué)改革建設(shè)提供一點參考意見和借鑒建議。

[關(guān)鍵詞] ISEC教學(xué)理念;材料力學(xué);教學(xué)改革

[作者簡介] 馬一江，就職于江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院;陳國平，就職于南京航空航天大學(xué)航空宇航學(xué)院。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）23-0177-03? ? [收稿日期] 2020-02-02

一、引言

國際本科學(xué)術(shù)互認(rèn)課程[International Scholarly Exchange Curriculum （Undergraduate）]，即ISEC項目[1]，是國家留學(xué)基金管理委員會東方國際交流中心針對國內(nèi)本科院校提供的系列教育國際化支持方案的啟動項目。ISEC項目旨在通過引入國際化教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)管理機制，培養(yǎng)一批優(yōu)秀的具有國際化視野的教師隊伍，促進(jìn)我國高等教育事業(yè)的發(fā)展。ISEC項目的實施能夠促進(jìn)國際化課程、國際化師資以及國際化教育資源的快速融合，也為國內(nèi)合作院校搭建了一個全方位推進(jìn)教育國際化工作的平臺。

1638年，意大利科學(xué)家伽利略發(fā)表了《關(guān)于力學(xué)和局部運動的兩門新科學(xué)的對話和數(shù)學(xué)證明》，標(biāo)志著材料力學(xué)開始形成一門獨立學(xué)科[2]。材料力學(xué)與理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)并稱三大力學(xué)?！安牧狭W(xué)”課程一般是機械工程、土木工程、船舶工程、航空航天工程以及其他相關(guān)理工科專業(yè)的高等教育必修課程，在修讀“材料力學(xué)”課程之前一般要求學(xué)生先修讀“高等數(shù)學(xué)”和“理論力學(xué)”?！安牧狭W(xué)”課程的教學(xué)任務(wù)要求學(xué)生掌握材料在外力作用下的破壞規(guī)律，為受力構(gòu)件提供強度、剛度和穩(wěn)定性計算的理論基礎(chǔ)條件，并解決結(jié)構(gòu)設(shè)計安全可靠與經(jīng)濟合理的矛盾。通過對“材料力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生掌握材料力學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的力學(xué)基礎(chǔ)，也為工程中結(jié)構(gòu)件的選用和設(shè)計提供理論幫助。基于ISEC教學(xué)理念，本文結(jié)合“材料力學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式，對新工科背景下“材料力學(xué)”課程的教學(xué)改革進(jìn)行探討。

二、材料力學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀

筆者所在學(xué)校的材料力學(xué)課程作為基礎(chǔ)課，主要面向力學(xué)、船舶與海洋工程、能源與動力工程、機械工程、材料科學(xué)以及環(huán)境工程等相關(guān)本科專業(yè)。根據(jù)不同本科專業(yè)的特點，“材料力學(xué)”課程授課學(xué)時不同，并且“材料力學(xué)”課程教學(xué)大綱也并不相同。對于力學(xué)、船舶與海洋工程、能源與動力工程和機械工程等相關(guān)本科專業(yè)，“材料力學(xué)”課程的授課學(xué)時為64學(xué)時;而對于材料科學(xué)和環(huán)境工程等相關(guān)本科專業(yè)，授課的學(xué)時則減為48學(xué)時?，F(xiàn)階段，在“材料力學(xué)”課程授課過程中，普遍存在以下幾個問題亟待解決：

（一）授課方式過于僵化[3]

在傳統(tǒng)的大學(xué)課堂中，教學(xué)模式以“教師講、學(xué)生聽”為主，學(xué)生受到的是消極的灌輸式、填鴨式的教學(xué)。作為知識的傳授者，高校教師一直扮演著教學(xué)主體的角色，而學(xué)生只是一味地被動接受知識。本?！安牧狭W(xué)”課程主要以課堂灌輸和講述為主，在授課過程中師生間缺乏有效互動，同時學(xué)生間的討論也較少。在課堂上教師很難及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的接受知識情況，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)上碰到的問題留置到課堂之外，很難得到有效解決?，F(xiàn)階段，在授課過程中授課教師采用PPT和板書相結(jié)合的方式，希望能夠增加師生間的互動交流，強化課堂訓(xùn)練的效果，使得學(xué)生在課堂上暴露學(xué)習(xí)問題并及時得到解決。但是由于種種原因，現(xiàn)階段的授課方式也沒有達(dá)到各方的預(yù)期。部分專業(yè)教學(xué)課時縮減，教學(xué)內(nèi)容多以教材為主以及工程案例引入不足，導(dǎo)致學(xué)生在接受理論知識的同時與工程實際脫離，缺乏從復(fù)雜工程背景中抽象出力學(xué)模型的能力、應(yīng)用材料力學(xué)知識解決工程實際問題的能力。

（二）學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動性不強[4]

從力學(xué)分類上來說，材料力學(xué)屬于固體力學(xué)的一個分支。首先，在內(nèi)容上“材料力學(xué)”課程包含很多力學(xué)新概念，例如應(yīng)力集度、軸向拉伸和壓縮、扭轉(zhuǎn)和彎曲等等，也包含公式推導(dǎo)，例如軸向拉壓應(yīng)力推導(dǎo)、扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力推導(dǎo)以及彎曲應(yīng)力推導(dǎo)等等，同時還包含軸力圖、扭矩圖、彎矩圖和剪力圖等的繪制?！安牧狭W(xué)”課程本身內(nèi)容較多、理論深度較大，加之上述教學(xué)模式的缺陷，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的積極性不高、學(xué)習(xí)效果不佳。其次，由于授課學(xué)時有限，授課過程中很少介紹工程實例力學(xué)模型的抽象過程，使得理論知識與工程案例脫節(jié)，給學(xué)生造成材料力學(xué)沒有用的假象[5]。同時，“材料力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容將課程知識割裂成互不相連的幾個部分，導(dǎo)致學(xué)生對“材料力學(xué)”課程學(xué)習(xí)的主觀能動性不高，使得學(xué)生很難理解和應(yīng)用相關(guān)知識解決工程實際問題。

（三）考核方式較為單一[6]

目前，本校“材料力學(xué)”課程的考核方式是平時成績、實驗成績和期末成績相結(jié)合的綜合考核形式。平時成績占總成績的20%，實驗成績占總成績的10%，期末成績占總成績的70%?？疾鞂W(xué)生的學(xué)習(xí)效果，現(xiàn)行的考核方式過于重視期末考試成績，忽略了對學(xué)生平時學(xué)習(xí)狀況的考察。學(xué)生容易放松平時學(xué)習(xí)的要求，產(chǎn)生錯誤的認(rèn)識：只要期末考試及格了，平時成績無所謂。學(xué)生有這樣的學(xué)習(xí)態(tài)度，與教師的授課方式和課程考核方式有直接關(guān)系。因此，我們希望通過對課程考核方式的優(yōu)化，有效遏制學(xué)生通過期末突擊就能通過課程考核的現(xiàn)象發(fā)生。

三、ISEC理念對“材料力學(xué)”教學(xué)改革的探索

與傳統(tǒng)教學(xué)理念不同，ISEC項目的核心教學(xué)理念是以學(xué)生為中心，主要包括：以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心、重視學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。ISEC項目把傳統(tǒng)的教學(xué)理念與國際化教學(xué)理念有機結(jié)合，強調(diào)教師和學(xué)生在教學(xué)活動地位和身份的轉(zhuǎn)變，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法和評價方法，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，發(fā)揮學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性。

調(diào)整課程設(shè)置，根據(jù)ISEC教學(xué)理念，“材料力學(xué)”課程內(nèi)容的設(shè)置需要適當(dāng)?shù)貙ｎ}化或者模塊化。在每個教學(xué)專題或模塊中的每次課程內(nèi)設(shè)置評價方法和評價標(biāo)準(zhǔn)，同時在每個教學(xué)專題或者模塊明確教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考評方式，使得授課教師可以第一時間掌握學(xué)生對知識的掌握程度，以及隨時調(diào)整教學(xué)進(jìn)度。ISEC教學(xué)理念更加強調(diào)過程式評價，通過過程式評價建立更加綜合、更加全面、更加合理的評價系統(tǒng)。我們根據(jù)每個教學(xué)專題或者模塊的考核結(jié)果，增加對學(xué)生整個學(xué)習(xí)進(jìn)程的過程式評價。對學(xué)生的過程式評價主要包括：課堂表現(xiàn)、課堂測驗、課后作業(yè)、課程設(shè)計、期末考試等等，每種考核方式都是根據(jù)每個教學(xué)專題或者模塊的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的。針對不同的知識點，需要設(shè)計不同的考核方式來評價學(xué)生的掌握程度，從而實現(xiàn)對學(xué)生整個學(xué)習(xí)進(jìn)度的過程式考核。

優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，授課教師的教學(xué)設(shè)計必須緊緊圍繞以學(xué)生為中心的理念。教師根據(jù)不同的課堂主題設(shè)計不同的教學(xué)活動和互動環(huán)節(jié)，例如小組討論、角色扮演、小組辯論等等。教學(xué)課堂多以啟發(fā)式教學(xué)方式展開，即“理論知識—實踐—工程實例—信息反饋”。希望能夠引導(dǎo)學(xué)生主動思考問題—提出問題—解決問題，結(jié)合課題研究和案例分析，將學(xué)生的思維引入到工程實際問題中來。激發(fā)學(xué)生主動融入課堂的積極性，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考解決工程問題的能力。合理設(shè)計實踐和工程實例部分，在向?qū)W生教授理論知識的同時，還要求學(xué)生能夠融會貫通，將理論知識和工程實例相結(jié)合，靈活地運用抽象的理論知識去解決工程實際問題。然后在課后時間布置習(xí)題或者課題設(shè)計，將學(xué)生對課堂知識的掌握情況反饋給教師，根據(jù)學(xué)生對知識融會貫通的程度對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行評價。

加強教師隊伍建設(shè)，作為教書育人的直接實施者，教師的地位舉足輕重。首先，ISEC項目要求授課教師通過專業(yè)的English Media Instruction培訓(xùn)。在課程開始之前，根據(jù)授課內(nèi)容和進(jìn)度編排編寫《材料力學(xué)課程英語詞匯進(jìn)度表》，讓學(xué)生在課前能夠熟記課堂內(nèi)容涉及的力學(xué)生詞。同時根據(jù)課程的進(jìn)度，授課教師適當(dāng)控制講課深度和語速，引導(dǎo)學(xué)生逐步適應(yīng)雙語授課?；贗SEC教學(xué)理念，“材料力學(xué)”課程要求授課教師要具有扎實的力學(xué)基礎(chǔ)知識和廣泛的專業(yè)知識，了解力學(xué)學(xué)科的學(xué)科前沿和發(fā)展方向，培養(yǎng)學(xué)生縝密的邏輯思維能力。同時，為了更好地監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，授課教師需要堅持以學(xué)生為中心，對學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)，通過更強的責(zé)任心和更科學(xué)的監(jiān)管理念來實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的實時追蹤。最重要的是，為了更好實踐ISEC教學(xué)理念，要求我們組建結(jié)構(gòu)合理、特點鮮明且傳承性強的教學(xué)團隊。通過開展統(tǒng)一備課等活動使得教學(xué)團隊對教學(xué)內(nèi)容能更全面的掌握，同時不定期地開展教學(xué)觀摩和教學(xué)研討活動，加強教學(xué)團隊的內(nèi)部交流，使得團隊成員的聯(lián)系更加緊密、更加通暢，實現(xiàn)教學(xué)效果的成效顯著和教學(xué)團隊的健康成長。

四、結(jié)語

根據(jù)ISEC教學(xué)理念，本文簡要地介紹了“材料力學(xué)”課程教學(xué)改革方面的意見和建議，還有很多需要進(jìn)一步斟酌和修改的方面。引入ISEC項目的主要目是提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，使學(xué)生融入到“材料力學(xué)”課堂，達(dá)到共同學(xué)習(xí)、終生學(xué)習(xí)的目的。“材料力學(xué)”ISEC教學(xué)改革不是該課程唯一的教改方案，教改也不是一蹴而就的。希望，本文的粗略見解能夠為“材料力學(xué)”ISEC教學(xué)改革建設(shè)提供一點意見和建議。

參考文獻(xiàn)

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Discussion on the Application of ISEC Ideas in the Teaching Reform of Mechanics of Materials

MA Yi-jiang1，CHEN Guo-ping2，SONG Xiang-rong1，WU Jie1，REN Peng1

（1.Institute of Marine Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang，Jiangsu 212003，China;2.Aerospace Institute，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing，Jiangsu 210016，China）

Abstract：With the development of the ISEC project in the domestic colleges and universities，this paper integrates the ISEC teaching concept into the teaching reform of the Mechanics of Materials course.The ISEC project organically combines the traditional teaching idea with the international teaching idea，constructs the brand-new teaching model of "theoretical knowledge-practice-engineering case-information feedback "，adjusts the curriculum，optimizes the teaching design，strengthens the teacher team construction，and provides some opinions and suggestions for the construction of ISEC teaching reform in Mechanics of Materials.

Key words：ISEC teaching concept;Mechanics of Materials;teaching reform