基礎(chǔ)力學(xué)課程綜合能力培養(yǎng)途徑的探討

趙桐 宋林輝 王會(huì)

[摘 要] 基礎(chǔ)力學(xué)課程在培養(yǎng)工科大學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)、分析能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)等方面有著重要的作用。根據(jù)學(xué)生能力培養(yǎng)目標(biāo)的要求，在基礎(chǔ)力學(xué)課程的教學(xué)中，通過(guò)啟發(fā)引導(dǎo)法、開(kāi)展針對(duì)專(zhuān)題的研究型課堂教學(xué)、在實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中培養(yǎng)能力、不斷優(yōu)化課程考核方式等途徑來(lái)探索并進(jìn)行實(shí)踐，并取得了較好的效果。

[關(guān)鍵詞] 能力培養(yǎng);專(zhuān)題研究;實(shí)踐環(huán)節(jié);考核方式

[作者簡(jiǎn)介] 趙 桐（1974—），女，山西太原人，工學(xué)碩士，南京工業(yè)大學(xué)數(shù)理科學(xué)學(xué)院講師，主要從事基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)與結(jié)構(gòu)工程研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）34-0231-03 ? ? [收稿日期] 2019-11-24

基礎(chǔ)力學(xué)課程是土木、交通、機(jī)械、材料、能源、力學(xué)、水利等工科專(zhuān)業(yè)的核心課程，對(duì)工程或自然中的基本規(guī)律進(jìn)行研究和加以應(yīng)用，為工科大學(xué)生的理論素養(yǎng)、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)奠定重要基礎(chǔ)。按照《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》的要求，作為高等教育組成基礎(chǔ)的專(zhuān)業(yè)教育，要面向未來(lái)，強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向。

面向?qū)W生能力發(fā)展的需求，應(yīng)擺脫知識(shí)灌輸性教育，以知識(shí)為載體，實(shí)現(xiàn)思想方法的傳授，培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基本能力和探索未知的強(qiáng)烈意識(shí)和能力。如工科大學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力的構(gòu)成包括專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力、實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)等。專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力要求學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)功底，并形成體系，做到融會(huì)貫通。實(shí)踐能力要求學(xué)生通過(guò)基于理論的分析計(jì)算、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、團(tuán)隊(duì)協(xié)作，解決實(shí)際工程問(wèn)題。創(chuàng)新意識(shí)要求學(xué)生了解學(xué)科前沿、最新動(dòng)態(tài)及發(fā)展方向，搜集和處理信息獲取知識(shí)，具有開(kāi)發(fā)創(chuàng)造能力。

根據(jù)大學(xué)生綜合能力培養(yǎng)目標(biāo)的要求，筆者在基礎(chǔ)力學(xué)課程的教學(xué)中，通過(guò)啟發(fā)引導(dǎo)法、開(kāi)展研究型課堂教學(xué)、在實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中培養(yǎng)能力、不斷優(yōu)化課程考核方式等途徑來(lái)探索并進(jìn)行實(shí)踐，取得了較好的效果。

一、啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)方法的應(yīng)用

基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)不僅是對(duì)專(zhuān)業(yè)概念、定理的傳授和解讀，還應(yīng)注重思維、能力的培養(yǎng)。力學(xué)是科學(xué)性、邏輯性、系統(tǒng)性都很強(qiáng)的學(xué)科，力學(xué)問(wèn)題的解決思路可以推廣到實(shí)際工程中的各個(gè)方面，因此，在力學(xué)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法、解決問(wèn)題的能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神非常必要。筆者在多年的教學(xué)實(shí)踐中，以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)深入理解、兼顧學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和能力發(fā)展為目標(biāo)，教學(xué)過(guò)程與教學(xué)方法上堅(jiān)持有效的啟發(fā)、引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)互動(dòng)。

按照能力導(dǎo)向教育的要求，面向?qū)I(yè)人才的培養(yǎng)，除需給出相應(yīng)知識(shí)體系外，更重要的是明確給出學(xué)科方法學(xué)的內(nèi)容。以知識(shí)為載體，教師通過(guò)向?qū)W生傳授本專(zhuān)業(yè)典型思想和方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)科方法學(xué)內(nèi)容的傳授。課堂上用科學(xué)內(nèi)在的邏輯美來(lái)吸引學(xué)生，探究力學(xué)理論與概念深層次的內(nèi)涵，詮釋它的來(lái)龍去脈和發(fā)展變革。在基本公式定理的推導(dǎo)過(guò)程中，突出思路和方法，將理論與工程案例緊密聯(lián)系起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，有時(shí)還可特意留出一些疑問(wèn)，鼓勵(lì)學(xué)生帶著疑問(wèn)主動(dòng)學(xué)習(xí)，思考和討論。

基礎(chǔ)力學(xué)課程中的許多概念、定理都是前輩大師科學(xué)研究的成果，力學(xué)人物及事跡、力學(xué)史發(fā)展歷程，其中蘊(yùn)含著豐富的思想內(nèi)涵。教學(xué)過(guò)程中如果能夠恰到好處地結(jié)合力學(xué)史，體現(xiàn)知識(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)程，必然是一種促成深刻理解、培養(yǎng)學(xué)生探索未知和創(chuàng)新能力的好途徑。

豐富深入的課程內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的拓展，啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)方法的恰當(dāng)應(yīng)用，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以幫助學(xué)生夯實(shí)理論基礎(chǔ)和發(fā)展能力。當(dāng)然，這個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的前提是教師自身對(duì)科學(xué)發(fā)展歷程、科學(xué)研究規(guī)律，還有概念定理本質(zhì)都理解得非常透徹深入。

二、開(kāi)展針對(duì)專(zhuān)題的研究型課堂教學(xué)

大學(xué)教育階段的培養(yǎng)目標(biāo)，主要是專(zhuān)業(yè)知識(shí)的獲得和能力的發(fā)展培養(yǎng)。近年來(lái)面向本科生能力發(fā)展和培養(yǎng)的教學(xué)研究實(shí)踐都已經(jīng)進(jìn)行了大量的工作。其中，研究型教學(xué)模式（如圖1）是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生以研究、實(shí)踐等方式對(duì)某一問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)門(mén)探討，最終形成結(jié)論。這種模式有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐水平。

為了培養(yǎng)研究探索的學(xué)習(xí)習(xí)慣，教師對(duì)特定的教學(xué)內(nèi)容可采用研究型課堂教學(xué)模式，學(xué)生圍繞選定的主題開(kāi)展學(xué)習(xí)。一般所選主題題目不宜過(guò)大，是課堂知識(shí)的延伸，兼顧學(xué)生的興趣和特長(zhǎng)，研究要具有可行性。課前學(xué)生自主地搜集資料獲取信息，課上通過(guò)小組討論交流來(lái)探索和獲取新知識(shí)，最后以學(xué)習(xí)小組的研究報(bào)告，包括知識(shí)的習(xí)得、研究的深度、能力的發(fā)展培養(yǎng)程度，作為此次學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)依據(jù)。

研究型教學(xué)模式是在學(xué)生為中心的教學(xué)理念指導(dǎo)下建立起來(lái)的，教師是學(xué)習(xí)活動(dòng)的引導(dǎo)者和組織者，學(xué)生自主對(duì)實(shí)際問(wèn)題或任務(wù)進(jìn)行探索研究，尋找解決方案，成為主要參與者和完成者。整個(gè)研究過(guò)程都由學(xué)生自主完成，這不但激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)欲望，還培養(yǎng)了表達(dá)能力、分工合作能力、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力等綜合能力。用于研究型學(xué)習(xí)的問(wèn)題，既可以是教師設(shè)計(jì)的題目或布置的任務(wù)，也可以是學(xué)生選定的主題，好的題目或問(wèn)題要貼近生活或工程實(shí)際，富有一定挑戰(zhàn)性，適宜于學(xué)生研究解決。整個(gè)研究過(guò)程都由學(xué)生自主完成，教師負(fù)責(zé)做好協(xié)助與引導(dǎo)。

三、注重力學(xué)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)中能力的培養(yǎng)

基礎(chǔ)力學(xué)課程是很多工科專(zhuān)業(yè)的核心課程，從世界工科教育的起源來(lái)看，1794年巴黎綜合工科學(xué)校誕生，工科教育才逐漸成熟起來(lái)，其標(biāo)志性事件之一是該校兩本力學(xué)教材的出版：泊松所著的《力學(xué)教程》和納維所著的《力學(xué)在結(jié)構(gòu)和機(jī)械方面的應(yīng)用》。這兩本教材的內(nèi)容反映了力學(xué)是與工程實(shí)踐密切結(jié)合的課程，其發(fā)展和源動(dòng)力也源于實(shí)際工程問(wèn)題。而大學(xué)生的能力培養(yǎng)目標(biāo)中，其中一個(gè)就是解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力培養(yǎng)，這離不開(kāi)力學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)所發(fā)揮的重要作用。

基礎(chǔ)力學(xué)課程的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)是工程能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，主要有以下幾個(gè)方面。一是需要?jiǎng)邮謩?dòng)腦的趣味力學(xué)實(shí)驗(yàn)，探尋其中所蘊(yùn)含的力學(xué)機(jī)理，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)課程內(nèi)容的理解，鍛煉知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力和整合能力。二是計(jì)算機(jī)模擬仿真試驗(yàn)，如模擬汽車(chē)碰撞現(xiàn)象、模擬人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)理、模擬結(jié)構(gòu)受力變形現(xiàn)象等。視覺(jué)化和形象化能幫助學(xué)生更深刻的理解相關(guān)概念和理論，做到知識(shí)拓展、理論結(jié)合實(shí)際。三是實(shí)地考察學(xué)習(xí)，對(duì)設(shè)備或?qū)嵨铿F(xiàn)場(chǎng)觀摩研究，動(dòng)手操作做實(shí)驗(yàn)，達(dá)成深層次的學(xué)習(xí)目標(biāo)。如圖2，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室對(duì)工程結(jié)構(gòu)模型觀摩學(xué)習(xí)，也可以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、動(dòng)手制作，驗(yàn)證或?qū)崿F(xiàn)自己的新想法，課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外研究相結(jié)合，培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力。四是參加各種科技競(jìng)賽和創(chuàng)新項(xiàng)目，比如大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽、實(shí)驗(yàn)操作技能競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等。這些資源是學(xué)生課外學(xué)習(xí)研究、開(kāi)闊眼界、拓展能力的重要途徑，它們對(duì)知識(shí)應(yīng)用、創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等綜合能力的培養(yǎng)非常有益。

四、優(yōu)化課程考核和成績(jī)?cè)u(píng)定方式

對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的考核，是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一，實(shí)施有效的、更加靈活的課程考試和成績(jī)?cè)u(píng)定方式，對(duì)教和學(xué)都具有重要的導(dǎo)向性，不僅對(duì)學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)努力程度有很大影響，而且對(duì)教師組織教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式，以及教學(xué)精力投入轉(zhuǎn)變都將有很大的促進(jìn)。為了切實(shí)提高學(xué)生的能力和綜合素質(zhì)，保障創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的質(zhì)量，教師需要在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索和改進(jìn)課程考核的方式。目前，筆者在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程考核模式的實(shí)踐中，進(jìn)行了以下方面的探索，如圖3。一是采取多樣化、累計(jì)式的考核方式，學(xué)生的課程總評(píng)成績(jī)由平時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程的累計(jì)式成績(jī)和課內(nèi)考試成績(jī)兩項(xiàng)綜評(píng)得到。比如平時(shí)累計(jì)式成績(jī)占比60%、課內(nèi)考試成績(jī)占比40%的計(jì)算方式。其中平時(shí)成績(jī)構(gòu)成包括作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、課程小論文（心得體會(huì)）、學(xué)習(xí)小組的成果展示等成績(jī)。此外，鼓勵(lì)學(xué)生自主性的學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)參與課外學(xué)術(shù)研究和科技創(chuàng)新實(shí)踐。教師在學(xué)習(xí)效果評(píng)定時(shí)，嘗試考慮學(xué)生課外參加的學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)意項(xiàng)目等活動(dòng)的成果展示，鼓勵(lì)并給以適當(dāng)?shù)募臃?。客觀公正的成績(jī)?cè)u(píng)定，需要教師對(duì)學(xué)生的以上各種學(xué)習(xí)表現(xiàn)作詳細(xì)記錄和全面整理，并設(shè)計(jì)詳細(xì)可靠的評(píng)分細(xì)則。二是改革課內(nèi)考核試題設(shè)計(jì)和命題方式，除了考查對(duì)知識(shí)的理解、掌握、應(yīng)用和分析計(jì)算判斷的能力，還要巧妙設(shè)計(jì)一些題目，聯(lián)系實(shí)際工程或生活，能反映創(chuàng)意思維、建模能力，答案靈活開(kāi)放，把考試變成學(xué)生展示自己才能的平臺(tái)。但畢竟課內(nèi)考試涉及的深度和廣度是有限的，對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的考核，如何兼顧知識(shí)習(xí)得和能力體現(xiàn)，需要繼續(xù)深入研究和實(shí)踐。

五、結(jié)語(yǔ)

如何在基礎(chǔ)力學(xué)課程的教學(xué)中加強(qiáng)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，筆者從啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)方法的應(yīng)用、開(kāi)展研究型課堂教學(xué)、嘗試在課程實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生提出較高的要求、不斷優(yōu)化課程考核和成績(jī)?cè)u(píng)定方式這幾個(gè)方面進(jìn)行探索和實(shí)踐，并期望與教師同行進(jìn)行探討?？茖W(xué)在不斷發(fā)展，教學(xué)理念也在不斷更新，力學(xué)課程教學(xué)具有鮮明的時(shí)代特征，教師需要持續(xù)開(kāi)展學(xué)科研究，了解學(xué)科發(fā)展的動(dòng)態(tài)和前沿，不斷探索和實(shí)踐先進(jìn)的教學(xué)方法，以學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展為中心，適應(yīng)能力導(dǎo)向教育，為培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)做出貢獻(xiàn)。

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