面向應(yīng)用型本科高校理論力學(xué)一流課程探索與實踐

楊權(quán)權(quán) 李 蕓 朱為國

（淮陰工學(xué)院 江蘇省先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)實驗室，淮安 223003）

理論力學(xué)主要研究物體機(jī)械運(yùn)動的一般規(guī)律，是許多工科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，在全國諸多高校都有開設(shè)。根據(jù)學(xué)校辦學(xué)定位，開課高校主要分為研究型和應(yīng)用型兩類。研究型大學(xué)和應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)目標(biāo)存在明顯差異，對理論力學(xué)課程要求也各有側(cè)重。當(dāng)前研究型大學(xué)理論力學(xué)課程建設(shè)成果豐富。在2019年教育部公布的首批國家級一流本科課程名單中，理論力學(xué)共獲批11門，其中研究型大學(xué)占10門，應(yīng)用型高校1門。應(yīng)用型高校理論力學(xué)一流課程建設(shè)相對落后、成效不佳，因此建設(shè)適于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的理論力學(xué)一流課程迫在眉睫[1-2]。

應(yīng)用型高校理論力學(xué)課程教學(xué)主要面臨以下幾個問題。首先，課程理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象。應(yīng)用型高校學(xué)生容易感覺枯燥乏味，學(xué)習(xí)積極性不高，部分學(xué)生有厭學(xué)情緒[3]。其次，理論力學(xué)作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，需要有效支撐應(yīng)用型人才培養(yǎng)的相關(guān)畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)，因此課程如何在“理論知識”傳授過程中培養(yǎng)“應(yīng)用能力”值得深入探究。最后，課程作為一門傳統(tǒng)經(jīng)典的力學(xué)課程，如何在新時代背景下開展立德樹人教育，培養(yǎng)應(yīng)用型高校學(xué)生的家國情懷、科學(xué)精神與人文素養(yǎng)，是當(dāng)前力學(xué)教學(xué)領(lǐng)域討論的熱點(diǎn)問題之一[4]。

1 課程改革理念與思路

面對上述學(xué)情挑戰(zhàn)，課程改革堅持以學(xué)生為中心，秉持“面向工程、強(qiáng)化基礎(chǔ)、提升能力、塑造價值”的教學(xué)理念，致力于開啟學(xué)生的內(nèi)在潛力，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)評價3個方面進(jìn)行整體系統(tǒng)規(guī)劃，統(tǒng)籌推進(jìn)改革創(chuàng)新，讓學(xué)生忙起來、課堂活起來、課程優(yōu)起來。改革思路如圖1所示。

圖1 面向應(yīng)用型高校理論力學(xué)一流課程改革思路

2 課程改革的方法與途徑

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，讓課程質(zhì)量優(yōu)起來

圍繞學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)，課程在教學(xué)內(nèi)容中構(gòu)建系列工程實際案例。靜力學(xué)構(gòu)建包括軸承（徑向、導(dǎo)向、止推等）約束、車床主軸受力分析、減速箱約束反力以及千斤頂自鎖原理等內(nèi)容；運(yùn)動學(xué)構(gòu)建包括對牛頭刨床、行星輪系、曲柄連桿、偏心輪搖桿以及四連桿等機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析；動力學(xué)構(gòu)建包括對傳動軸系、凸輪導(dǎo)板、離心澆注裝置、撞擊試驗機(jī)以及水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪等的動力學(xué)分析。通過系列工程案例，推進(jìn)理論知識與工程實際相結(jié)合，強(qiáng)化工程概念，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、實證并解決相關(guān)工程問題的能力。

為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，課程圍繞關(guān)鍵章節(jié)核心知識點(diǎn)，建立豐富有趣的日常生活實例，包括體操運(yùn)動中旋空翻動作的動力學(xué)原理、雜技中持續(xù)轉(zhuǎn)動的陀螺、客車坐后排比前排易暈車的原因、筆尖上發(fā)現(xiàn)的行星、爬繩比賽以及艦載機(jī)彈射動力學(xué)等。通過豐富有趣的故事實例吸引學(xué)生注意力，引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生在學(xué)中思、思中學(xué)，提高學(xué)習(xí)效果。

為促進(jìn)學(xué)生家國情懷、科學(xué)精神的養(yǎng)成，課程要不斷豐富思政元素的案例庫，在教學(xué)內(nèi)容中介紹力學(xué)史上發(fā)生的相關(guān)科學(xué)爭論，如比薩斜塔實驗、太陽中心說和地球中心說的爭論、牛頓和萊布尼茲在微積分發(fā)現(xiàn)權(quán)上的爭論等，以培養(yǎng)學(xué)生大膽質(zhì)疑、追求真理、實事求是的科學(xué)精神。同時，結(jié)合錢學(xué)森、周培源等中國力學(xué)家報效祖國的感人故事，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揚(yáng)艱苦奮斗精神，厚植愛國主義情懷。

2.2 豐富教學(xué)手段，讓課堂活起來

以提升教學(xué)效果為目的，大力推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)深度融合，融入信息化手段。利用超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，建立校內(nèi)小規(guī)模限制性在線課程（Small Private Online Course，SPOC）資源，針對部分教學(xué)內(nèi)容開展混合式教學(xué)。課堂結(jié)合超星學(xué)習(xí)通平臺，開展投票、問卷、討論、填空等學(xué)習(xí)互動，打破課堂的沉默狀態(tài)。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺共享圖文并茂的視頻、動畫等資料，讓學(xué)生直觀了解機(jī)械運(yùn)動過程，使抽象的理論形象化、可視化，加深學(xué)生對概念的理解，提升學(xué)習(xí)成效。

在教學(xué)組織方面，不斷細(xì)化課堂設(shè)計，增加師生互動和生生互動，開展問題導(dǎo)向式學(xué)習(xí)。一方面，將教學(xué)內(nèi)容中的工程案例或是生活實例以問題形式拋出，引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)；另一方面，組織小組討論，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生自覺、主動地探索，通過共同討論解決問題。

2.3 完善教學(xué)評價，讓學(xué)生忙起來

課程教學(xué)期間分別以“力學(xué)科學(xué)家故事分享”和“學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)閱讀匯報”為主題，將學(xué)生分組，讓其課后收集資料，并準(zhǔn)備PPT在課堂交流匯報。課程結(jié)束后，要求每位學(xué)生提交關(guān)于課程章節(jié)內(nèi)容的思維導(dǎo)圖開放式作業(yè)，讓學(xué)生加深對課程整體知識框架的認(rèn)識。將2次階段匯報和1次開放式作業(yè)作為過程考核，占課程總成績的20%，以激發(fā)學(xué)生對課外學(xué)習(xí)的興趣。課程成績還包括平時成績和期末考試成績。其中：平時成績占比30%，重點(diǎn)考核學(xué)生對每節(jié)課知識點(diǎn)的認(rèn)知和掌握程度；期末成績占比50%，主要考核學(xué)生對課程核心知識點(diǎn)的理解和運(yùn)用知識解決相關(guān)工程問題的能力。將過程性和終結(jié)性考核相結(jié)合構(gòu)建多元化評價方式，科學(xué)“增負(fù)”，提升課程學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)度，讓學(xué)生忙起來。

3 結(jié)語

經(jīng)過長期探索與實踐，課程建設(shè)改革成效顯著，主要體現(xiàn)在以下3個方面：

（1）將理論知識與工程實例相結(jié)合，實現(xiàn)理科與工科的學(xué)科交叉與技術(shù)融合，形成獨(dú)具特色的教學(xué)內(nèi)容，讓理論力學(xué)不再只有理論，使得課程應(yīng)用能力培養(yǎng)特色顯著；

（2）多元化的教學(xué)方法有效提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，課堂沉默狀態(tài)得到較好改善，學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)平臺課程有了積極評價，越來越接近課程開設(shè)目標(biāo)，得到了同行教師的高度認(rèn)可；

（3）“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念在課程教學(xué)中得到了很好展現(xiàn)，課堂活躍度和學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度明顯提升，逐漸形成了一種符合應(yīng)用型本科高校的理論力學(xué)教學(xué)新模式。