新工科背景下關(guān)于“理論力學(xué)”教學(xué)的幾點(diǎn)思考

石麗建 湯方平 楊帆

[摘 要] 新工科是為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略需求，培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型人才，高等工程教育承擔(dān)的職責(zé)與使命。該文結(jié)合理論力學(xué)教學(xué)特點(diǎn)，從培養(yǎng)學(xué)生責(zé)任感、使命感;與時(shí)俱進(jìn)，改變教學(xué)模式;產(chǎn)學(xué)合作、多學(xué)科系統(tǒng)學(xué)習(xí);優(yōu)化考核模式等四個(gè)方面對(duì)新工科背景下理論力學(xué)教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞] 新工科;理論力學(xué);教學(xué)

[基金項(xiàng)目] 2017年度揚(yáng)州大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（YZUJX2017-18B）;江蘇省高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（PAPD）

[作者簡(jiǎn)介] 石麗建（1989—），男，江蘇如皋人，博士，揚(yáng)州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院講師，主要從事流體機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)與研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）23-0314-02? ? [收稿日期] 2019-12-02

新工科是為適應(yīng)人工智能、全智能時(shí)代，響應(yīng)國(guó)家《中國(guó)制造2025》等戰(zhàn)略需求，培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型人才，高等工程教育承擔(dān)的職責(zé)與使命?！靶鹿た啤边@一概念自2016年提出以來(lái)，在不到一年的時(shí)間里，教育部組織高校進(jìn)行深入研討，形成了“復(fù)旦共識(shí)”和“天大行動(dòng)”[1]等，由此可以看出國(guó)家對(duì)新工科發(fā)展的全局考量。新工科是我國(guó)高等工程教育今后的發(fā)展方向。

對(duì)新工科的理解，首先要突破傳統(tǒng)的對(duì)學(xué)科的思維定式，新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及其產(chǎn)業(yè)變革不會(huì)因?yàn)槿祟悓?duì)學(xué)科的界定而局限在某門學(xué)科內(nèi)，也必然突破原有的學(xué)科界限和產(chǎn)業(yè)劃分[2]。對(duì)大學(xué)來(lái)說(shuō)，新工科不是一味去開設(shè)所謂“新技術(shù)”專業(yè)，而是要在全部學(xué)科中注入“新”思想，改變?cè)姓n程設(shè)置模式，形成“新”教學(xué)模式。一流大學(xué)不能被動(dòng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求，而是要引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展[3]。

智能制造業(yè)是實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要領(lǐng)域。理論力學(xué)是學(xué)習(xí)其他理論物理學(xué)科的入門向?qū)?，也是近現(xiàn)代工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)[4]。理論力學(xué)通常分為三個(gè)部分：靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)。靜力學(xué)研究作用于物體上的力系的簡(jiǎn)化理論及力系平衡條件;運(yùn)動(dòng)學(xué)只從幾何角度研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)特性而不涉及物體的受力;動(dòng)力學(xué)則研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)與受力的關(guān)系[5]。由于其理論性強(qiáng)，內(nèi)容較抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中難免會(huì)感覺枯燥和吃力。因此，讓學(xué)生有興趣學(xué)并學(xué)好理論力學(xué)，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中形成超前的思想、創(chuàng)新的意識(shí)、跨學(xué)科和大工程的系統(tǒng)化觀念、批判的思維，以適應(yīng)后期專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，成為創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型人才，需要任課教師改變灌輸式的教學(xué)模式。本文試從以下四點(diǎn)，探討新工科背景下理論力學(xué)教學(xué)的模式。

一、培養(yǎng)學(xué)生責(zé)任感、使命感

新時(shí)代工科人才應(yīng)該是適應(yīng)時(shí)代飛速發(fā)展、擁有高度自主意識(shí)的人才，不把工作當(dāng)做自己的任務(wù)，而是作為自己的使命。在教學(xué)過(guò)程中，須將學(xué)科發(fā)展歷程、重要的發(fā)展節(jié)點(diǎn)等內(nèi)容講述給同學(xué)們，增加課程趣味性;同時(shí)，也讓同學(xué)們了解到學(xué)科的任何發(fā)展，都是由一個(gè)個(gè)小發(fā)現(xiàn)、一點(diǎn)點(diǎn)小進(jìn)步促成的，我們將來(lái)的工作其實(shí)也是在為學(xué)科的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。將新時(shí)代需要什么樣的人才，我們國(guó)家科教興國(guó)、制造強(qiáng)國(guó)的具體目標(biāo)需要什么樣的人才告訴同學(xué)們，讓他們明白自己的使命和努力的方向，在學(xué)習(xí)過(guò)程中更有主動(dòng)性和目標(biāo)性。

二、與時(shí)俱進(jìn)，改變教學(xué)模式

我們處于互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算時(shí)代，教育教學(xué)工作也應(yīng)該充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。一方面是通過(guò)利用多媒體技術(shù)，將理論性、抽象性的內(nèi)容具體化、形象化，加深學(xué)生的理解;另一方面也是適應(yīng)現(xiàn)如今學(xué)生喜歡利用網(wǎng)絡(luò)等多媒體進(jìn)行交流學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

目前，微課、慕課等資源很多，網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)資源資料數(shù)據(jù)更是層出不窮。如何充分利用各種有效資源，并篩選整合成對(duì)自己有用的信息，是學(xué)生今后學(xué)習(xí)、科研、工作必備的一項(xiàng)基本技能。教師在教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)如何利用網(wǎng)上的資源加以自學(xué)，整理有效資料，并消化成屬于自己的內(nèi)容。

理論力學(xué)理論體系龐大，僅靠課堂時(shí)間教師并不能完全教授清楚，學(xué)生也來(lái)不及消化。而網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)模式也讓我們的教與學(xué)不再拘泥于課堂之上。以學(xué)生為中心，課上學(xué)習(xí)與課下學(xué)習(xí)相結(jié)合，課上重點(diǎn)解決復(fù)雜的理論問(wèn)題，具體的應(yīng)用可以通過(guò)課后設(shè)置習(xí)題、工程問(wèn)題數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)等多種方式進(jìn)行，指導(dǎo)學(xué)生撰寫規(guī)劃書，提供節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，一方面督促學(xué)生真正動(dòng)手訓(xùn)練，另一方面了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，并利用微課輔導(dǎo)答疑，與老師利用QQ、微信等方式進(jìn)行交流，將學(xué)習(xí)延伸至課堂外。

三、產(chǎn)學(xué)合作，多學(xué)科系統(tǒng)學(xué)習(xí)

新工科提倡重實(shí)踐、跨學(xué)科，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿教育教學(xué)全過(guò)程。在教學(xué)過(guò)程中加入工程實(shí)例，通過(guò)這種方式，一方面，讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的知識(shí)有一個(gè)更全面、更具體的理解，明白學(xué)即所用，增加學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)讓同學(xué)們理解到，再高級(jí)的工程案例，再優(yōu)秀的創(chuàng)新模式，也是建立在扎實(shí)的理論基礎(chǔ)上的;另一方面，工程實(shí)例一般都涉及實(shí)用、美觀、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等多個(gè)方面，在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，可以鼓勵(lì)同學(xué)們結(jié)合感興趣的課程，讓學(xué)生形成系統(tǒng)化觀念。

教學(xué)中加入實(shí)際工程案例的方式有多種，可以是給出優(yōu)秀的工程案例，讓同學(xué)們?nèi)シ治霭咐胁捎米龇ǖ脑蚧蛘邇?yōu)異之處，通過(guò)學(xué)習(xí)優(yōu)秀案例來(lái)提高自己對(duì)理論的認(rèn)識(shí)、對(duì)創(chuàng)新的理解?？梢越o出工程問(wèn)題，讓同學(xué)們尋找解決途徑，通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者數(shù)值分析等方法，讓學(xué)生參與其中，增加對(duì)理論知識(shí)的理解。

教授內(nèi)容中可以多引入新興行業(yè)、其他學(xué)科中對(duì)本學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用，如航空航天領(lǐng)域、新能源產(chǎn)業(yè)對(duì)機(jī)械化、自動(dòng)化的需求等等。介紹理論力學(xué)與材料力學(xué)等學(xué)科等交叉融合內(nèi)容。

四、優(yōu)化考核模式

根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況，不斷完善考核細(xì)則，細(xì)化給分條目、細(xì)化考核項(xiàng)目、豐富考核方式，重點(diǎn)考核項(xiàng)目完成過(guò)程中力學(xué)知識(shí)的掌握和應(yīng)用情況。例如采用平時(shí)成績(jī)+課后習(xí)題任務(wù)成績(jī)+期末閉卷考試成績(jī)相結(jié)合的方式，每一項(xiàng)加權(quán)相加作為學(xué)生最終的課程成績(jī)，這樣既全面考察了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，也避免了以期末考試成績(jī)?yōu)橹鞯那疤嵯聦W(xué)生期末考前突擊、考完全忘的情況。

課后習(xí)題任務(wù)考核時(shí)，應(yīng)該根據(jù)小組任務(wù)分配情況、節(jié)點(diǎn)完成情況等等細(xì)化考核項(xiàng)目，以學(xué)生的參與度、知識(shí)掌握度給分。小組任務(wù)完成好，但是參與度不高的同學(xué)也不能得到高分;即使最終結(jié)果沒有完成，實(shí)驗(yàn)不成功，但規(guī)劃過(guò)程正確、過(guò)程知識(shí)掌握情況高，也可以得到一定的分?jǐn)?shù)，這樣考核方式更合理、更公平。

五、結(jié)語(yǔ)

理論力學(xué)作為許多工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生責(zé)任感、使命感;利用多種渠道，改變教學(xué)模式，拓寬、延伸教學(xué);通過(guò)產(chǎn)學(xué)合作加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐性，通過(guò)多學(xué)科學(xué)習(xí)形成系統(tǒng)觀念;制定更公平合理的考核模式，全面考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。讓學(xué)生有興趣學(xué)并學(xué)好理論力學(xué)，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中形成超前的思想、創(chuàng)新的意識(shí)、跨學(xué)科和大工程的系統(tǒng)化觀念、批判的思維，以適應(yīng)后期專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，成為創(chuàng)新能力強(qiáng)，具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動(dòng)[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

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[4]周衍柏.理論力學(xué)教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2009.

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Thoughts on the Teaching of Theoretical Mechanics Course under the Background

of Emerging Engineering Education

SHI Li-jian，TANG Fang-ping，YANG Fan

（School of Hydraulic Science and Engineering，Yangzhou University，Yangzhou，Jiangsu 225100，China）

Abstract：In order to adapt to the development of the times and respond to the national strategic needs，the Emerging Engineering Education is responsible for cultivating high-quality compound talents with strong practical ability，strong innovation ability and international competitiveness.Based on the teaching characteristics of the course in Theoretical Mechanics，this paper discusses the teaching reform from four aspects：cultivating students' sense of responsibility and mission;keeping pace with the times，changing the teaching mode;industry-university cooperation，multi-disciplinary system learning;and optimizing the assessment model.

Key words：Emerging Engineering Education;Theoretical Mechanics;teaching