機械類專業(yè)的理論力學(xué)課程教學(xué)改革探索

黃才貴

（南寧學(xué)院機電與質(zhì)量技術(shù)工程學(xué)院，廣西 南寧 530200）

0 前言

理論力學(xué)課程作為一門學(xué)科基礎(chǔ)課，為多門課程打下基礎(chǔ)，其教學(xué)內(nèi)容包括靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)三部分，課程涉及的公理、定理、公式較多，理論性比較強，需要進行大量的分析和計算，但理論的分析離不開實際的工程問題。工作過程系統(tǒng)化課程體系的構(gòu)建，是根據(jù)真實工作過程作為一局的，體現(xiàn)完整性、學(xué)習(xí)漸進性、職業(yè)持續(xù)發(fā)展性，然后對知識和崗位進行重構(gòu)的新課程體系。因此，本課程建設(shè)基于工作過程系統(tǒng)化，將靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)的具體教學(xué)內(nèi)容進行剖析。同時結(jié)合思政建設(shè)要求，將課程思政融入本課程的教學(xué)中， 不僅要進行力學(xué)知識的教學(xué)，還要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

1 課程內(nèi)容改革思考

在工作過程系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)情境中，根據(jù)工作崗位的內(nèi)容需求，明確教學(xué)內(nèi)容之后進行教學(xué)，實現(xiàn)教學(xué)與崗位需求的對接。本課程建設(shè)基于工作過程系統(tǒng)化，將靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)的具體教學(xué)內(nèi)容進行剖析。具體做法是保持原有的知識學(xué)科體系，以實際真實案例中力學(xué)問題分析計算的工作過程融入課程的每一章教學(xué)中，章節(jié)對應(yīng)的真實案例工作過程如表1 所示。

表1 知識點與真實案例工作過程

基于工作過程系統(tǒng)化的理論力學(xué)課程實施步驟如圖1 所示。

圖1 基于工作過程系統(tǒng)化的實施步驟

此外，理論力學(xué)課程作為工科專業(yè)課程，教學(xué)方式也以傳統(tǒng)教師講授為主， 內(nèi)容較少出現(xiàn)思政元素。黨的十八大召開以來， 我國的高校培養(yǎng)目標明確為“以培養(yǎng)社會主義建設(shè)者和接班人為目標， 以立德樹人為根本任務(wù)，以學(xué)生發(fā)展為中心”。本課程作為機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，且本專業(yè)作為老牌的傳統(tǒng)專業(yè)，具有一定的發(fā)展歷史，也涌現(xiàn)出諸多優(yōu)秀案例，可以結(jié)合這些優(yōu)秀案例和事跡融入課程的講解里頭， 培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識和技能的同時，樹立正確的人生觀和價值觀。結(jié)合本專業(yè)對本課程思政元素建設(shè)的思考如下：

將我國典型的思政案例、 事跡融入教學(xué)內(nèi)容，在每個內(nèi)容章節(jié)里面都要對應(yīng)設(shè)置有思政教學(xué)案例。特別是針對力學(xué)問題， 需要將工程問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問題，同時以工程問題為引導(dǎo)進而引出我國優(yōu)秀力學(xué)案例。關(guān)于經(jīng)典力學(xué)案例，我國涌現(xiàn)出很多經(jīng)典案例，如我國力學(xué)發(fā)展高峰期主要是在戰(zhàn)國時期和宋代，出現(xiàn)了一些經(jīng)典的力學(xué)時間和著作，比如很早在《考工記》里面就發(fā)現(xiàn)并記載了慣性的現(xiàn)象，《墨經(jīng)》和《論衡》里面記錄了力和運動的關(guān)系。近現(xiàn)代我國也出現(xiàn)很多經(jīng)典力學(xué)案例，如鳥巢、水立方、長江跨海大橋等。在理論教學(xué)上通過發(fā)布相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)或案例分析任務(wù)，設(shè)定課程知識點的思政任務(wù)及目標，以小組形式進行思政案例的收集， 小組討論分析后在課堂上進行分享。在實踐教學(xué)中融入思政元素，在實驗過程中需要進行設(shè)備操作、原理分析、數(shù)據(jù)采集記錄、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果分析等，要求學(xué)生對各個環(huán)節(jié)進行互助，相互討論分析解決方案、分析數(shù)據(jù)結(jié)果和原因，可以培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)協(xié)作、互幫互利的精神。在學(xué)生期末的考核評價中，除了平時作業(yè)、練習(xí)和考試外，可以適當將思政作為加分項納入考核評價體系中。

在線上教學(xué)資源庫中將具有教育意義的國內(nèi)外經(jīng)典力學(xué)案例視頻或者文字材料上傳至線上平臺，可通過線上任務(wù)如材料的閱讀、案例的分析討論、作業(yè)等，讓學(xué)生完成思政學(xué)習(xí)補充任務(wù)。同時，學(xué)生也可將發(fā)現(xiàn)的優(yōu)秀思政案例發(fā)布到線上進行分享，并開展適當?shù)难杏憽?/p>

2 教學(xué)手段和實踐措施

2.1 實施過程的教學(xué)方法和手段

案例教學(xué)：在內(nèi)容上強調(diào)少而精的原則，精選教學(xué)內(nèi)容，將大量的實際機械結(jié)構(gòu)力學(xué)問題與理論教學(xué)相結(jié)合，以實際問題引出知識點，同時運用掌握的知識點對同類多種機構(gòu)力學(xué)問題進行剖析，以鞏固知識點，強調(diào)精講多練。

任務(wù)教學(xué)：強調(diào)以學(xué)生為主體，要求學(xué)習(xí)者通過完成任務(wù)，用目標語進行有目的的交際活動，任務(wù)型教學(xué)理論的目的在于用任務(wù)來引導(dǎo)學(xué)習(xí)。

問題導(dǎo)向、分組討論：強調(diào)問題分析和解決時以小組形式進行討論學(xué)習(xí)，或由學(xué)生根據(jù)知識點、案例，自行提出問題及解決方案， 以獲得最有效率的學(xué)習(xí)。強調(diào)自主學(xué)習(xí)能力的提升， 鼓勵學(xué)生通過查閱書籍、期刊、網(wǎng)絡(luò)檢索等方式，提出解決方案以激發(fā)學(xué)生的求知欲，同時和他人討論分析和解決問題以培養(yǎng)團隊合作精神。

2.2 教學(xué)軟件的應(yīng)用及在線課程建設(shè)情況

利用虛擬仿真軟件進行動畫制作，特別是針對難以理解的復(fù)雜機構(gòu)、復(fù)雜運動等，動畫的展示可以幫助學(xué)生快速理解知識點。此外，通過建立理論力學(xué)的在線課程，包括習(xí)題庫、作業(yè)庫、上課討論區(qū)、考勤方式等， 所上傳的教學(xué)資源可以讓知識在課余時間呈現(xiàn)，讓學(xué)生有更多機會學(xué)習(xí)和鞏固知識點。根據(jù)大綱以及工作過程系統(tǒng)化， 對內(nèi)容進行整合并建立了12章的目錄以及子章節(jié)，包括課程的PPT、基于工作過程的案例、制作并上傳相關(guān)機構(gòu)的動畫和視頻、建立了練習(xí)題庫，每次課（2 課時）對應(yīng)均有課堂習(xí)題，并有相應(yīng)的解答分析，課程總共設(shè)置6 次課后作業(yè)，均為在線作業(yè)，作業(yè)包括填空題、判斷題、簡答題和計算題等。

2.3 實施效果分析

本課程從2018 級和2019 級機械本科開始，就采用基于工作過程的線上線下混合式教學(xué)，目前課程的點擊率已經(jīng)達到12 萬余次， 說明了學(xué)生對線上的資源使用率高。線上平臺主要用于學(xué)生課前預(yù)習(xí)、自學(xué)以及做線上專題測驗及線上作業(yè)、考勤等。專題測驗和線上作業(yè)均為教師組題、輸入題目和設(shè)置各項測驗內(nèi)容。從目前學(xué)生做題統(tǒng)計情況來看，專題測驗學(xué)生基本上都按時完成了， 但是作業(yè)情況完成的不夠好，主要原因是有各種圖解法題目，學(xué)生在家完成有一定困難。

對比2017 級為線下教學(xué)和傳統(tǒng)的教學(xué)方式，課程考核的情況如下： 卷面的及格率為80.2%， 最高分90 分，最低分3 分，總評的平均分僅為60.16 分，多數(shù)成績分布在60～70。在建立在線課程資源之后，2018級采用線上線下混合教學(xué)的課程考核情況如下：90 分以上的7 人，80～90 分為28 人，70～79 分為34 人，60～69 分為20 人，不及格人數(shù)為16 人，總評的平均分達到74.31 分， 相對上一屆的成績提升明顯， 提升了約14 分，說明了教學(xué)改革之后的教學(xué)效果顯著。

3 存在的問題及今后的建設(shè)思路

本課程本身的理論性較強，目前通過課程的建設(shè)主要是基于工作過程系統(tǒng)化的理念進行的，目前具體采取的方式主要還是保留學(xué)科知識體系的框架，對章節(jié)融入工作過程案例分析。而對整個課程的內(nèi)容還無法進行詳細的解構(gòu)和重構(gòu)， 且目前教材均為傳統(tǒng)教材，教材方面需要進行更新或者自編等才能滿足許多教學(xué)細節(jié)需求。

今后充分調(diào)研機械制造企業(yè)相關(guān)職業(yè)崗位需求，在其基礎(chǔ)上確定更多的典型工作任務(wù)，通過對機械專業(yè)崗位群進行整體化的調(diào)研與分析，對知識點進行進一步細分，引入更多工程的工作案例，形成基于工作過程分析、成果產(chǎn)出為導(dǎo)向的模式。并按照職業(yè)工作過程設(shè)計教學(xué)內(nèi)容和過程，開發(fā)建設(shè)適合工作過程系統(tǒng)化的校本教材。

4 結(jié)語

本文是基于工作過程系統(tǒng)化的課程開發(fā)探索，將實際工程案例的力學(xué)分析計算引入課堂教學(xué)，以完整的工程案例的計算工作過程為主線，對各個章節(jié)的知識點進行應(yīng)用分析，體現(xiàn)理論聯(lián)系實際、理論知識解決實際問題的理念。在教學(xué)中融入思政元素，并且依托現(xiàn)有在線資源開發(fā)平臺的在線資源開發(fā)，依照教學(xué)資源建設(shè)的規(guī)范化、系列化、產(chǎn)品化理念，保障了教學(xué)資源的開放性、實用性和先進性，并使得教學(xué)資源建設(shè)具有可復(fù)制性、可借鑒性和可推廣性。