少學時工程力學課程建構模式教學

陳勝銘 周杜

【摘要】針對少學時工程力學課程教學矛盾，探索建構模式教學方法。以學生小組為中心，模塊化課程體系，通過多種教學手段，拓展學習時間。結合教學實踐，建構模式教學方法有效可行。

【關鍵詞】大學工科教學 ?工程力學 ?建構模式 ?生本教育

【基金項目】中南林業科技大學教改項目：理工科“工程力學”課程教學模式的改革與實踐;“大學生創新性實驗專項”項目資助。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）05-0225-01

工程力學包括剛體靜力學和變形體靜力學，是目前各高校工科非土建、機械類專業常開設的一門基礎力學課程，替代傳統的理論力學、材料力學。課程安排一般為少學時（48）。相對于分別開設理論力學、材料力學課程（合計達到96），教師的授課進度明顯加快，課堂練習減少，很多概念及其邏輯推理只能點到即止，不能充分展開。造成學生的學習強度增加，消化不了學習內容，跟不上教學進度，容易出現消極厭學的現象。因此，在授課內容增加，學時減少的條件下，探索與實踐新的教學形式與方法，成為高校力學教師必須面對的課題。本文參照建構主義學習觀，反思傳統教學方法的利弊，提出少學時工程力學課程教學方法的改進點，為我國高校教學方法改革提供素材。

1.建構生本理念，革新傳統教學模式

我校少學時工程力學課程開設于測繪、環境工程等專業，傳統教學模式存在老師講授與學生訴求脫節的矛盾。一方面，教師們認為它課程體系完整成熟，邏輯嚴謹清晰，是許多后續工科課程的基礎;另一方面，學生們卻反映教材內容尤其是事例與測繪、環境等專業聯系較少，課程學習對自己的專業認知幫助較少，能解決的實際問題較少。這些講授與訴求脫節的現象，原因在于傳統教學模式中教師處于中心地位，教學以既定教材為藍本。學生處于從屬地位，知識由外到內向學生灌注輸入。輕視了學生已有的知識體驗和認知能力，模糊了學生個體心理的差異性，抑制了學生的主觀判斷和創新欲望，學生對書本知識存在認知抵觸情緒。

建構主義（Constructivism）也譯作結構主義，最早由瑞士心理學家皮亞杰（Piaget）于1966年提出[1]。其強調認知過程中內因和外因的相互作用，認為學習過程并不是學習個體簡單地把知識從外界搬到自己的記憶中，而是使用個體已有的思維模式來解釋所遇見的新知識并重新構建它，即認知是建構內在心理表征的過程。因此，建構主義更關心如何以個體原有的經驗、心理結構和信念為基礎來構建新的知識[2]，教師應該刺激學生主動構建知識。建構主義理論與傳統教學理論最大的區別在于它將教學的本位出發點放在了學生這一邊，即“生本教育”。

少學時工程力學課程貫徹建構主義的教學模式可簡略設計如下：

（1）強調以學生為中心。教學主旨圍繞學生主動建構知識意義為目標，這也是“生本教育”的基本含義。教材不限于課本，還包括師生們能借用的各種媒介。教師起組織者、指導者和促進者的作用，利用情境、協作、會話等學習要素調動學生的主動性和積極性，最終使學生有效地對當前所學知識的意義達到建構的目的。

（2）強調“協作學習”。學生由2～4人分成多個學習小組，在教師的組織和引導下，小組成員一起討論和交流，搜尋參考資料，共同考察各種觀點、學說和假設，通過協商和辯論形成小組共識。協作學習環境能保證個人的思維與智慧被整個群體所共享，小組成員共同完成對所學知識的意義建構，而不僅僅是其中的一位或幾位。協作學習一方面加強了學生的集體榮譽感，另一方面最大程度地避免了個人知識認知的掉隊。

（3）強調教學中的“任務”的重要性。類似于游戲環節，傳統教學模式中老師“教授”的功能被替代為一個個的任務，希望學生新建構的知識都“蘊含”在任務中，“完成任務”成為實現教師和學生互動的樞紐。學生通過完成任務，對任務的意義進行自我建構，產生對任務的獨特理解和情感，獲得良好的成就感進而激發更多的求知欲望甚至分析能力。如老師可安排學生把一個砝碼壓在手指上，感覺砝碼對手指的壓力。第二次再把砝碼的重量通過一根細針壓在手指上，此時學生會明顯感覺到兩者的不同，從而加深對“應力”概念的理解。

2.因勢利導，建構基于專業需要的課程體系

少學時課程教學必須做到有所為有所不為，才能保證有的放矢，提高教學質量。基于力對物體作用的效應，工程力學的體系可整合為三個模塊，即力的外效應模塊，力的內效應模塊和應力分析專題模塊。學生根據本專業的特點和個人興趣選擇事例進行分析和知識建構，老師只負責根據不同專業的需要開展知識擴充的專題講座。如構件的受力強度和變形量的計算，測繪專業的學生可能對后者更感興趣，而前者往往超出了他們的專業考慮范疇。因此，可考慮允許學生在二者之間做自主側重式學習理解。這樣，工程力學課程從單純向學生傳授全面的知識技能向重視培養學生自學能力、工作能力轉變;從知識傳授為主的教學方式，向鍛煉思考、培養素質的方式轉變;從注重學科系統性向重視工程綜合性應用轉變[3]。

3.多手段多途徑教學，拓展學習時間

工程力學課程基本概念多，邏輯關系緊密。要求學生建立以數學為基礎的模型化思維習慣。而良好的思維習慣不是一朝一夕的時間內可以養成的，在于日常積累和建構。因此，多途徑尋求教學手段，拓展學習時間很有必要。少學時課程建構教學模式應做到：

（1）強調利用各種信息資源。現代信息技術的發展，特別是因特網的普及，使學生在學習過程中可以借助各類型的教學媒體和資料獲取信息資源，再通過協作式評價篩選有效信息。我校開設了“工程力學”和“材料力學”湖南省精品課程網絡教學網站。學生可隨時隨地通過網絡作業與教師交流學習心得，獲取教學信息，是很好的一個范例。

（2）強調實驗動手環節的認知培養。我校自主編寫了“材料力學”實驗教材，除涉及材料的“拉、壓、彎、扭”等常規實驗，還融進了我校“流變力學”的特色內容，為學生拓展材料力學研究思路打開了一個新的窗口。2009年力學實驗中心列為湖南省教育廳“普通高等學校實踐教學示范中心”。2013年籌建“工程流變學湖南省重點實驗室”，為學生自主學習力學課程提供了良好的硬件平臺。

（3）強調學習過程的最終目的是完成知識意義建構。傳統教學中，教學任務和目標高于一切，教師往往為了這個目標而要和時間賽跑，無暇顧及知識點是否真正為學生所掌握。在建構教學模式下，由于強調學生是認知的主體、是知識意義的求知發起者和主動建構者，因此，學生可通過日常學習的積累獲得平時成績，教師通過平時成績了解和掌握每個學生的認知進度。平時成績由作業+任務完成+實驗活動構成，進一步地，課程考核目標由平時成績30%+試卷成績70%組成。這樣，可分散學生的學習強度，靈活掌握學習時間，體現活學活用的建構模式教學思想。

4.結論

建構教學模式以學生為中心展開教學活動，即“生本教育”。通過轉變教學中心理念，模式化教學內容，多手段拓展教學時間，適當解決少學時工程力學課程教學中存在的“教”、“學”脫節的矛盾。在授課內容增加，學時減少的條件下，提出建構主義工程力學課程教學改革的方向，符合當前教學改革的主流思想，其應用范圍不僅僅局限于少學時工程力學課程教學，也可推廣到其他課程教學方法的變革之中。

參考文獻：

[1]Piaget J.The Origins of Intelligence in Children[M].New York： International UniversitiesPress， 1966

[2]張佳.建構主義學習理論視野下的本科生科研能力培養[J].華中師范大學學報，2013，01，247-250

[3]刁海林.木材科學與工程類專業《工程力學》教材的建設與思考[J].中國林業教育，2012，30（05），36-39

作者簡介：

陳勝銘（1968年-），男，湖南株洲人，中南林業科技大學高級實驗師，碩士，研究方向：流變力學、力學計算。