基于行動學習法的新工科材料力學課程教學改革

王伯昕 趙群 許曉慧

摘要：文章分析了我國工科大學生基礎力學教學的現狀，指出了新工科材料力學課堂中運用行動學習法的建立原則。以吉林大學土木工程專業大學生材料力學課程為例，介紹了新工科課程教學改革的具體實踐要點，為推廣基于行動學習法的新工科基礎力學課程教學改革提供了參考依據。

關鍵詞：行動學習法;新工科;材料力學;教學改革

中圖分類號：G304 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）21-0177-02

一、引言

行動學習法是目前國外教育、培訓機構廣為使用和推崇的實踐教學模式，國外教育者普遍認為要提高教學質量，必須要實行行動學習[1]，國內也有高校引入了行動學習法[2]。但目前行動學習法多應用于主流商管教育如MBA、EMBA等，近年來吉林大學建設工程學院將行動學習法引入到新工科基礎力學課程教學中，開展了以行動學習法為核心的新工科基礎力學教學體系改革與探索，在培養本科生的創造性方面取得了一定的成效。

二、工科基礎力學教學現狀

工科基礎力學系列課程包括理論力學、材料力學、工程力學、彈性力學和結構力學，是工科學生普遍反映“理解困難、掌握難度大、運用成問題”的學科基礎課程。由于基礎力學系列課程是后續專業課程的理論基石，關系到學生專業知識掌握和運用的好壞，同時也在很大程度上決定了學生今后從事科學研究和實際技術工作的成敗，所以工科基礎力學系列課程一直是工科（機械類、土建類、地質類、材料類）教學中的重點和難點。傳統的基礎力學教學模式主要存在與后續專業課程、畢業設計、工程實踐脫節，不注重工程實際應用等問題。現行工科力學教學模式，教師側重圍繞課本知識進行課堂教學，力學理論嚴謹而完整，注重基本理論及解題方法、技巧的講授，忽視了基本理論在工程實際中的應用，涉及工程應用問題的例題和習題少，很少設置專章或專節介紹工程技術應用。教材和教學中，對許多計算題往往忽略了力學模型的原型，只給出了計算簡圖或計算模型，導致力學教學出現學生會做現成的力學題，但遇到實際問題卻無從下手的情況。其根本問題就是缺少從實際問題中抽象出力學模型的訓練。教材和教學在不同程度上存在重理論，輕應用;重知識傳授，忽視能力培養的傾向，不符合現代教育的要求，理論和實驗教學與具體工程實際問題還存在相當的“距離”。綜上，基礎力學教學亟待提高學生集成知識解決實際工程問題的能力，提高工程實踐中團隊的合作意識，增強人文科學素養和社會責任感[3]。

三、行動學習法的建立原則

將教學班的學生分成若干學習團隊，每個學生所在的團隊每周都提出一個比較棘手的力學問題，然后被交換到不同于自己原有的題目下，群策群力，互相支持，分享知識與經驗，在一段時間內，學習團隊里的成員集體解決這些棘手的力學問題。通過團隊合作解決力學學習過程中遇到的難題，團隊成員進行情感互動，有利于形成相對真實的學習環境，提升工科基礎力學系列課程的教學效果。行動學習法的建立應遵循以下四個基本原則。

（一）分組應注重學生成績的均勻搭配

在行動學習過程中應注重各組學生的成績搭配，每組既有學業拔尖的學生，也有相對后進的學生。這樣既可以在不同小組交換力學討論題目的過程中保持題目難度的適宜性，又可以在組內形成先進帶動后進、后進趕超先進的學習氛圍。

（二）問題應難度適當，保持連續性

應選擇在專業上處于研究熱點和很具實用前景的力學問題作為主要的學習題目，不能做一些與本專業無關的選題，也不能選擇太簡單或太困難的題目去討論，只有這樣，才能夠使學生既品嘗到成功的喜悅，又培養自身的自主學習能力。行動學習提出的力學問題要通過課堂教學把自主探索的特色固定下來，使其常態化、規范化。

（三）課堂教學與行動學習具有相容性

加強力學課與實際問題的橫向聯系，注意課堂教學與行動學習間的相互協調和對應，避免力學知識的零散和片面，讓學生目的明確地學習基礎力學知識。要做到上述要求，必須從每位任課教師的每節課講授做起，注意加強基礎力學課與分組自主學習主題的照應和對學生橫向的啟發，注意培養學生的探索能力和舉一反三的能力。

（四）行動學習應面向學術前沿

大學教育的核心是“創新”，創新必須放眼于學術前沿問題中對基礎力學的背景和應用，著眼于相應專業中的熱點問題。新技術、新材料的不斷涌現及廣泛應用，促使我們不斷進行材料力學基本知識的繼承與更新[4]。固然本科生尚不能開展非常深入的研究，但在探索過程中其發現問題和分析問題的能力會得到極大的提升。

四、新工科材料力學教學的具體實踐

近三年吉林大學建設工程學院在本科生中選取三屆卓越工程師班和三屆普通教學班開展了基于行動學習法的新工科材料力學教學改革試點研究，對比傳統材料力學教學班的教學效果，在以下方面有明顯變化。

（一）課堂參與度

采用行動學習法進行教學的班級，材料力學的課堂參與度有了極大的提升，徹底改變了以往“老師講、學生聽”的模式，每節課都留有一定的時間去進行“學生講、老師聽、師生討論”，課堂參與回答問題的學生人數占比由原來的10%上升至57%，學生由被動學變為主動學，課堂教學效果顯著改善。

（二）作業完成積極性和獨立性

大學生的課程作業完成情況是反映學生學習態度和檢驗學生學習效果的重要手段。以往工科基礎力學課程的作業，學生抄襲、延誤、不做的情況比較普遍，采用行動學習法后，傳統的課程作業形式獲得改變，極大地調動了學生的積極性，作業的獨立完成度有了較大提高，延誤率下降了五成。

（三）課程結業考試成績

采用行動學習法教學的班級，材料力學結業考試的及格率為97%，優秀率為63%，而采用傳統方法教學的班級，材料力學結業考試的及格率為83%，優秀率為33%。

（四）后續專業課和科研能力

采用行動學習法教學的班級，在后續申請大學生創新創業訓練計劃過程中，選題與材料力學相關的項目數為13項，而采用傳統方法教學的班級僅為2項。在后續課程的學習中，采用行動學習法教學的班級結構力學的及格率為93%，優秀率為43%，而采用傳統方法教學的班級結構力學的及格率為77%，優秀率僅為20%。

五、結語

隨著“行動學習法”在基礎力學教學中的具體實施和新工科基礎力學教學體系的逐步建立，大學生的創新思維得到了一定程度的訓練，同時營造出良好的學習氛圍。基于行動學習法的新工科基礎力學系列課程必將激發出大學生學習基礎力學系列課程的興趣，為新一輪教學改革和工程教育專業論證進行有益的嘗試和提供參考依據。

參考文獻：

[1]S.Stark.Using action learning for professional development[J].Educational Action Research，2006，（1）：76-91.

[2]賈清萍，史利琴.行動學習：大學課程教學模式創新研究[J].教育教學論壇，2017，（51）：180-181.

[3]周繼磊，程相孟，張東煥，等.以工程教育認證為導向的材料力學課程教學模式探索研究[J].大學教育，2019，（04）：78-80.

[4]王春香，周鵬，胡恒山.依據課程定位深化材料力學教學改革[J].高等建筑教育，2018，27（01）：53-56.

Abstract： This paper analyses the present situation of basic mechanics teaching for engineering students in China， and points out the principles of establishing action learning method in Material Mechanics classroom of Emerging Engineering. Taking the course of Material Mechanics for civil engineering majors in Jilin University as an example， this paper introduces the practical points of the course teaching reform of Emerging Engineering， which provides a reference for promoting the teaching reform of basic mechanics of Emerging Engineering based on action learning method.

Key words： action learning method; Emerging Engineering; Material Mechanics; teaching reform