新工科背景下《理論力學》課程教學改革探索

喬健

摘 要 在新工科建設背景下，對機械類專業人才的培養提出了更高要求。《理論力學》作為工科專業技術基礎課程，在人才培養體系中起著至關重要的作用。本文分別從不同專業教學內容側重的調整，教學手段的改進和教師綜合實踐素質的提高三方面探討了新時期下《理論力學》課程教學改革，以期為提高該門課程的教學質量，達到新工科建設要求，培養出可滿足企業實際需求的專業技術人才。

關鍵詞 新工科 理論力學 教學改革

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A

隨著德國工業4.0、美國工業互聯網和中國制造2025的深入推進，我國的經濟發展步入了飛速發展的快車道，與此同時對提高高等教育的教育質量，造就高素質人才的需求更為迫切。2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，標志著我國的工程教育步入了新工科建設的新篇章。

1教學內容調整

目前人才培養方案中《理論力學》課程的知識體系與工程實際結合不夠緊密，教材中用于推導公式的力學模型一般均為理想化，需要滿足已知假定條件進行推理。學生在學習過程中無法對課程的實際應用性做出準確直觀判斷，在缺少實驗操作的條件下，學生缺乏學習興趣和主動思考的動力，不利于激發學生的學習積極性和培養學生的創新實踐能力。新工科建設中以培養有較強交叉學科融合能力、自主學習自主創新能力為主，在此背景下，課程的教學質量的提高，教學內容的改革和探索就顯得尤為重要。

1.1優化理論教學

《理論力學》課程教學內容至少需要64學時才能完成靜力學、運動學、動力學三大部分授課，各種縮減課時的安排只有通過壓縮習題課，甚至取消實驗課的條件下才能完成相應的教學內容，這直接影響著最終課程教學效果。在教學課程的安排應結合各專業差異性，對相應章節的課時量進行合理安排，教學內容適當調整。對機械工程專業教學重點在靜力學中的平面任意力系、空間力系，運動學中剛體平面運動和動力學中的動量矩定理和動能定理；車輛工程專業授課重點放在靜力學中的空間力系，運動學中剛體平面運動和動力學中的動能定理；橋梁工程等專業教學重點在靜力學部分結構中力的分析求解；材料成型及控制工程等專業的教學重點在靜力學中空間力系，運動學中剛體平面運動和動力學中的動能定理。授課老師可依據不同的授課對象，結合各自專業后續課程的安排對授課內容的側重進行調整。

1.2加強實驗教學

實驗教學是提高學生動手操作能力、培養創新型人才的重要環節，通過直觀操作可對理論計算的有效性進行驗證，進一步加深對理論知識的感性理解。實驗過程的設計一定要緊密結合工程實際問題，啟發學生發現問題、分析問題和自主解決問題，激發學生自主創新的潛能和自主學習能力。理論力學中三大部分的教學內容均安排對應的實驗，使學生對所學知識內容進一步的掌握和理解，至少保證每部分在教學完成后有2學時的實驗操作環節，甚至通過增加開放性虛擬仿真實驗，吸引學生通過設計實驗來化解抽象理論，同時還培養了學生的自主創新能力。

2教學方法探索

教學手段是否具有針對性直接決定著最終教學效果，在新工科建設背景下《理論力學》課程教學的基本原則是結合工程實際來展開授課，注重基本概念及其應用，勢必在教學方法及教學手段上應有相應調整。

2.1充分利用多媒體教學

理論力學課程內容中包含有大量的公式和受力及運動分析示意圖，傳統板書教學方式無法大幅提升課程授課內容，滿足不了現在的教學要求。目前，通過現代教學手段、結合先進多媒體教學平臺和豐富動畫技術，能夠直觀看到工程實際的結構動作，比如在運動學授課中，通過動畫可直觀顯示出曲柄滑塊機構的運動合成，甚至可通過三維運動的方式直觀體現出往復活塞式內燃機的關聯結構，把運動合成理論和工程實際緊密結合，培養了學生學習興趣。在教學方法中利用板書和多媒體課件配合的授課方式，可實現教學手段互補對接，根據教學內容采取恰當教學手段，可擴大教學信息量，加深學生對抽象內容的理解和掌握，激發學生的自主學習動力。

2.2引導式與互動式結合教學方式

引導式與互動式教學的關鍵是如何引出恰當問題，通過問題讓學生去思考和分析，引導學生總結規律，善于用科學思維方式分析力學問題。在上課前可通過微信等教學平臺提前將授課重點發給學生，讓學生提前進行課前預習，對于相對簡單的教學內容，只需引導學生帶著問題完成自學，課堂上進行總結式講解；對于重點內容，學生在預習基礎上，帶著疑問在課堂上認真聽講，同時在授課過程老師適當引入討論知識點的環節，及時了解學生對相關知識點的掌握程度；對于例題的講解重點放在解題的方法和思路；布置的作業題可根據學生完成情況，邀請同學上講臺講解其思路并及時進行講評。尤其是授課之前可通過多媒體引入一些與授課內容相關的實際工程案例吸引學生注意力，激發學生的學習主動性。

3教師素質提升

新工科建設過程中，主要以培養學生實踐能力和創性能力，要求教師除了所承擔教學任務之外的所有相關課程和學科專業上，還要關注一些新興、交叉和前沿學科，尤其是與本學科專業領域相關的新技術、新產業的出現和發展，具備運用多學科知識、原理和方法解決復雜工程問題的能力，這對教師自身的綜合能力提出更高要求。通過選派年輕教師到企業、研究院所進行進修，進入行業內知名企業進行實踐學習，了解產業發展的前沿動態，充分將自身的理論知識與工程實際相結合，提高教師多學科交叉應用的工程實踐能力。同時可通過與一流力學學科的高校就《理論力學》課程師資隊伍的建設進行交流，深入教學課堂，汲取成功經驗，應用到本校實際教學中。

4小結

在新工科建設背景下，通過對《理論力學》課程的不斷改革，始終將培養學生的自主創新學習能力為目標，同時提高授課教師解決實際工程問題的能力，強化教師綜合素質，授課時將理論知識與工程實際相結合，最終把《理論力學》課程的教學質量提升到可滿足新工科專業建設的要求，培養出滿足社會需求的綜合性技術人才。

參考文獻

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