新工科背景下理論力學教學改革探索★

倪 驍 慧

(嘉興學院建筑工程學院，浙江 嘉興 314001)

0 引言

“新工科”這個概念從2016年提出，到達成“復旦共識”，進一步得到“天大行動”和“北京指南”[1-3]，從而對人才培養方案提出新標準，為適應和引領經濟和技術的高速發展，提出工程教育改革的新思路、新方法。其內涵可概括為：以德行為引領，通過繼往開來、交叉融合這一途徑，培養多元化、創新型、能夠引領未來的工程科技人才。這類人才兼具理論與實踐能力，同時保持自我知識體系的更新迭代，逐步將成為各行各業的中堅力量?！疤齑笮袆印敝苯犹岢鲂枰M行課堂教學改革：一方面，隨著行業專業技術進步，需要不斷更新授課知識體系及內容，達到授課體系與時俱進的目標；另一方面，隨著教育技術、學習理論的發展，需要改革創新授課方法、方式，將信息技術與教學內容進行深度融合，使得學生的學習效率和教師的教學效率得到大幅提升。

理論力學作為大學力學體系中的第一門課程，是航空航天、機械、土木等專業的專業基礎課，具有理論性和實踐性雙重特點，是數學力學知識理論與工程實踐之間的紐帶。學生在學習理論力學課程過程中，不僅要學習理論知識，更要求進行理論聯系實際，能夠用所學知識解決實際問題，而隨著教學改革的課時數減少，就進一步要求教師對知識內容進行整合、凝練，提高授課效率及學習效率。

1 理論力學課程存在的問題

現階段理論力學課程存在如下幾方面問題[4]：

1)課程內容理論性和邏輯性強，概念抽象，傳統教學方法不適應現在的大學生，學習缺乏主動性。

2)課程內容系統性強、關聯度大，在課時減少的情況下，學生在沒有掌握好上一個環節知識內容就繼續學習，學習效果大打折扣。

2 理論力學課程改革的內容

針對上述課程中出現的各類問題，進行總結歸納、分析驗證，本項目從以下幾個方面進行課堂教學改革。

2.1 優化教學內容

基于學校定位于應用型本科院校的基礎上，理論力學課程人才培養目標進一步定位于“學生通過掌握理論力學基本原理，能夠分析解決工程中所遇到的相關力學問題”，這就要求教師進一步調整教學內容，合理分配教學用時。在把握課程章節重點與難點的前提下，分解教學目標及任務，在完成大綱要求的前提下，設計充分調動學生的學習主動性的教學內容。靜力學中物體受力分析是該部分的第一個重點，是后續力系平衡的基礎，因此授課過程中要安排較多課時進行學習，同時注意引入相關工程案例，使得教學過程更好的貼合工程實踐。運動學及動力學則根據專業不同，可以有所側重，如對于機械相關專業，由于本部分內容是后續專業課必備知識，所以需要重點講述。

2.2 系統化、應用化理論知識框架

為了強化學生理論聯系實際的能力，教學過程中需要重視理論知識與實際應用的關聯，在搭建知識體系的時候不僅考慮到課本理論知識體系，更需要將其重構為基于解決問題的應用化知識體系。在把握專業特點基礎上，先將課本各個部分章節知識點進行拆分、細化，建立課本知識點體系，然后根據具體工程實際，對知識點體系進行重組調整，以適應實際應用。如運動學中點的合成定理知識點，經過拆分、調整及重構，得到如下知識體系(如圖1所示)。

2.3 將多媒體教學與傳統板書教學相結合

多媒體教學有具象化特點，降低了抽象思維的難度，使得抽象的內容可以以具象的形式展現在面前。通過視頻、圖片、音頻及動圖等，可以對某些抽象概念進行形象生動的解釋，有助于學生對知識的理解與把握。而且這里素材的使用，有助于為學生營造一個良好的課堂氛圍，激發學習興趣及主動性，有助于教學目標的達成。而傳統板書則具有條理明確、層次分明的特點，教師書寫的過程同時也是學生思考內化的過程，對于需要深度理解和運用的知識點的學習有較好的效果。結合多媒體教學與板書教學各自優點，以多角度、多形式呈現概念與小知識點，以板書進行邏輯推導及例題演算，這有助于大幅度提高授課效率及學習效率。

2.4 建立適合學生特點的微課資源

隨著近年來網絡技術的迅速發展，各類網絡視頻課程大量涌現，為課程教學提供了大量的教學資源[5]。其中，以講解最小知識點為中心，通過圖像、聲音及文字等多種形式，以10 min以內為時間單元，形成微視頻進行教學的資源，稱為微視頻。這類視頻可以應用于學生預習、自主學習、課后復習等教學環節，通過適當的設置測試題及對測試進行有效反饋，將有助于學生對不清楚的知識點進行精確復習，從而提高知識的掌握程度。

2.5 理論聯系實際

授課過程中，經常會有學生問及理論力學在未來工作中的應用方面，因此，需要在教學過程中架構理論知識與實際工程案例之間的橋梁過渡，這個過程將數學分析及力學理論有效結合起來，用于解決實際工程中某個方面的力學問題，一方面，使得學生知道力學知識在將來的那些工作中更可能遇到，另一方面，提高學生模型化實際工程的能力，從而進一步加深對力學理論的理解與認知。教師根據所涉及的授課內容，將現實生活中耳熟能詳的各類工程進行整合、對比，找到適合學生現有知識水平的工程，進行整理、整合、提煉，得到相關授課內容。

3 結語

理論力學課程是一門有著大量理論知識和工程實踐的專業基礎課，在工科應用型人才培養體系中起著承前啟后的橋梁作用。在當下新工科教育大背景下，理論力學教學改革是每一位理論力學授課教師所追尋的目標，這將是一個反復實踐、螺旋上升的過程。