基礎力學課程綜合能力培養(yǎng)途徑的探討

趙桐 宋林輝 王會

[摘 要] 基礎力學課程在培養(yǎng)工科大學生的基礎理論知識、分析能力、工程實踐能力和創(chuàng)新意識等方面有著重要的作用。根據(jù)學生能力培養(yǎng)目標的要求，在基礎力學課程的教學中，通過啟發(fā)引導法、開展針對專題的研究型課堂教學、在實踐教學活動中培養(yǎng)能力、不斷優(yōu)化課程考核方式等途徑來探索并進行實踐，并取得了較好的效果。

[關(guān)鍵詞] 能力培養(yǎng);專題研究;實踐環(huán)節(jié);考核方式

[作者簡介] 趙 桐（1974—），女，山西太原人，工學碩士，南京工業(yè)大學數(shù)理科學學院講師，主要從事基礎力學的教學與結(jié)構(gòu)工程研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）34-0231-03 ? ? [收稿日期] 2019-11-24

基礎力學課程是土木、交通、機械、材料、能源、力學、水利等工科專業(yè)的核心課程，對工程或自然中的基本規(guī)律進行研究和加以應用，為工科大學生的理論素養(yǎng)、工程實踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)奠定重要基礎。按照《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》的要求，作為高等教育組成基礎的專業(yè)教育，要面向未來，強調(diào)可持續(xù)發(fā)展，以能力培養(yǎng)為導向。

面向?qū)W生能力發(fā)展的需求，應擺脫知識灌輸性教育，以知識為載體，實現(xiàn)思想方法的傳授，培養(yǎng)學生的專業(yè)基本能力和探索未知的強烈意識和能力。如工科大學生專業(yè)能力的構(gòu)成包括專業(yè)技術(shù)能力、實踐應用能力和創(chuàng)新意識等。專業(yè)技術(shù)能力要求學生具有扎實的基礎理論和專業(yè)功底，并形成體系，做到融會貫通。實踐能力要求學生通過基于理論的分析計算、實驗驗證、團隊協(xié)作，解決實際工程問題。創(chuàng)新意識要求學生了解學科前沿、最新動態(tài)及發(fā)展方向，搜集和處理信息獲取知識，具有開發(fā)創(chuàng)造能力。

根據(jù)大學生綜合能力培養(yǎng)目標的要求，筆者在基礎力學課程的教學中，通過啟發(fā)引導法、開展研究型課堂教學、在實踐教學活動中培養(yǎng)能力、不斷優(yōu)化課程考核方式等途徑來探索并進行實踐，取得了較好的效果。

一、啟發(fā)引導教學方法的應用

基礎力學課程教學不僅是對專業(yè)概念、定理的傳授和解讀，還應注重思維、能力的培養(yǎng)。力學是科學性、邏輯性、系統(tǒng)性都很強的學科，力學問題的解決思路可以推廣到實際工程中的各個方面，因此，在力學課程教學中培養(yǎng)學生科學思維方法、解決問題的能力、實踐能力和創(chuàng)新精神非常必要。筆者在多年的教學實踐中，以激發(fā)學習興趣、促進深入理解、兼顧學生的學習效果和能力發(fā)展為目標，教學過程與教學方法上堅持有效的啟發(fā)、引導，實現(xiàn)教學互動。

按照能力導向教育的要求，面向?qū)I(yè)人才的培養(yǎng)，除需給出相應知識體系外，更重要的是明確給出學科方法學的內(nèi)容。以知識為載體，教師通過向?qū)W生傳授本專業(yè)典型思想和方法，來實現(xiàn)對學科方法學內(nèi)容的傳授。課堂上用科學內(nèi)在的邏輯美來吸引學生，探究力學理論與概念深層次的內(nèi)涵，詮釋它的來龍去脈和發(fā)展變革。在基本公式定理的推導過程中，突出思路和方法，將理論與工程案例緊密聯(lián)系起來，引導學生積極思考，有時還可特意留出一些疑問，鼓勵學生帶著疑問主動學習，思考和討論。

基礎力學課程中的許多概念、定理都是前輩大師科學研究的成果，力學人物及事跡、力學史發(fā)展歷程，其中蘊含著豐富的思想內(nèi)涵。教學過程中如果能夠恰到好處地結(jié)合力學史，體現(xiàn)知識發(fā)現(xiàn)過程，必然是一種促成深刻理解、培養(yǎng)學生探索未知和創(chuàng)新能力的好途徑。

豐富深入的課程內(nèi)容，實現(xiàn)了知識的拓展，啟發(fā)引導教學方法的恰當應用，激發(fā)了學生的學習興趣，可以幫助學生夯實理論基礎和發(fā)展能力。當然，這個目標實現(xiàn)的前提是教師自身對科學發(fā)展歷程、科學研究規(guī)律，還有概念定理本質(zhì)都理解得非常透徹深入。

二、開展針對專題的研究型課堂教學

大學教育階段的培養(yǎng)目標，主要是專業(yè)知識的獲得和能力的發(fā)展培養(yǎng)。近年來面向本科生能力發(fā)展和培養(yǎng)的教學研究實踐都已經(jīng)進行了大量的工作。其中，研究型教學模式（如圖1）是指在教師的指導下，學生以研究、實踐等方式對某一問題進行專門探討，最終形成結(jié)論。這種模式有利于提高學生的創(chuàng)新能力和實踐水平。

為了培養(yǎng)研究探索的學習習慣，教師對特定的教學內(nèi)容可采用研究型課堂教學模式，學生圍繞選定的主題開展學習。一般所選主題題目不宜過大，是課堂知識的延伸，兼顧學生的興趣和特長，研究要具有可行性。課前學生自主地搜集資料獲取信息，課上通過小組討論交流來探索和獲取新知識，最后以學習小組的研究報告，包括知識的習得、研究的深度、能力的發(fā)展培養(yǎng)程度，作為此次學習效果的評價依據(jù)。

研究型教學模式是在學生為中心的教學理念指導下建立起來的，教師是學習活動的引導者和組織者，學生自主對實際問題或任務進行探索研究，尋找解決方案，成為主要參與者和完成者。整個研究過程都由學生自主完成，這不但激發(fā)了他們的學習欲望，還培養(yǎng)了表達能力、分工合作能力、創(chuàng)新意識和實踐能力等綜合能力。用于研究型學習的問題，既可以是教師設計的題目或布置的任務，也可以是學生選定的主題，好的題目或問題要貼近生活或工程實際，富有一定挑戰(zhàn)性，適宜于學生研究解決。整個研究過程都由學生自主完成，教師負責做好協(xié)助與引導。

三、注重力學課程實踐環(huán)節(jié)中能力的培養(yǎng)

基礎力學課程是很多工科專業(yè)的核心課程，從世界工科教育的起源來看，1794年巴黎綜合工科學校誕生，工科教育才逐漸成熟起來，其標志性事件之一是該校兩本力學教材的出版：泊松所著的《力學教程》和納維所著的《力學在結(jié)構(gòu)和機械方面的應用》。這兩本教材的內(nèi)容反映了力學是與工程實踐密切結(jié)合的課程，其發(fā)展和源動力也源于實際工程問題。而大學生的能力培養(yǎng)目標中，其中一個就是解決實際工程問題的能力培養(yǎng)，這離不開力學課程實踐教學環(huán)節(jié)所發(fā)揮的重要作用。

基礎力學課程的實踐教學活動是工程能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，主要有以下幾個方面。一是需要動手動腦的趣味力學實驗，探尋其中所蘊含的力學機理，激發(fā)學生的學習興趣，加深對課程內(nèi)容的理解，鍛煉知識的實際應用能力和整合能力。二是計算機模擬仿真試驗，如模擬汽車碰撞現(xiàn)象、模擬人體關(guān)節(jié)運動機理、模擬結(jié)構(gòu)受力變形現(xiàn)象等。視覺化和形象化能幫助學生更深刻的理解相關(guān)概念和理論，做到知識拓展、理論結(jié)合實際。三是實地考察學習，對設備或?qū)嵨铿F(xiàn)場觀摩研究，動手操作做實驗，達成深層次的學習目標。如圖2，學生可以在實驗室對工程結(jié)構(gòu)模型觀摩學習，也可以自主設計實驗方案、動手制作，驗證或?qū)崿F(xiàn)自己的新想法，課內(nèi)學習與課外研究相結(jié)合，培養(yǎng)解決問題的能力。四是參加各種科技競賽和創(chuàng)新項目，比如大學生力學競賽、結(jié)構(gòu)設計競賽、實驗操作技能競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等。這些資源是學生課外學習研究、開闊眼界、拓展能力的重要途徑，它們對知識應用、創(chuàng)新意識、團隊協(xié)作等綜合能力的培養(yǎng)非常有益。

四、優(yōu)化課程考核和成績評定方式

對學生課程學習的考核，是教學的重要環(huán)節(jié)之一，實施有效的、更加靈活的課程考試和成績評定方式，對教和學都具有重要的導向性，不僅對學習方法、學習效果和學習努力程度有很大影響，而且對教師組織教學內(nèi)容、教學方式，以及教學精力投入轉(zhuǎn)變都將有很大的促進。為了切實提高學生的能力和綜合素質(zhì)，保障創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的質(zhì)量，教師需要在教學實踐中不斷探索和改進課程考核的方式。目前，筆者在結(jié)構(gòu)力學課程考核模式的實踐中，進行了以下方面的探索，如圖3。一是采取多樣化、累計式的考核方式，學生的課程總評成績由平時學習過程的累計式成績和課內(nèi)考試成績兩項綜評得到。比如平時累計式成績占比60%、課內(nèi)考試成績占比40%的計算方式。其中平時成績構(gòu)成包括作業(yè)、實驗、課程小論文（心得體會）、學習小組的成果展示等成績。此外，鼓勵學生自主性的學習，鼓勵參與課外學術(shù)研究和科技創(chuàng)新實踐。教師在學習效果評定時，嘗試考慮學生課外參加的學科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)意項目等活動的成果展示，鼓勵并給以適當?shù)募臃帧？陀^公正的成績評定，需要教師對學生的以上各種學習表現(xiàn)作詳細記錄和全面整理，并設計詳細可靠的評分細則。二是改革課內(nèi)考核試題設計和命題方式，除了考查對知識的理解、掌握、應用和分析計算判斷的能力，還要巧妙設計一些題目，聯(lián)系實際工程或生活，能反映創(chuàng)意思維、建模能力，答案靈活開放，把考試變成學生展示自己才能的平臺。但畢竟課內(nèi)考試涉及的深度和廣度是有限的，對學習結(jié)果的考核，如何兼顧知識習得和能力體現(xiàn)，需要繼續(xù)深入研究和實踐。

五、結(jié)語

如何在基礎力學課程的教學中加強對學生能力的培養(yǎng)，筆者從啟發(fā)引導教學方法的應用、開展研究型課堂教學、嘗試在課程實踐環(huán)節(jié)對學生提出較高的要求、不斷優(yōu)化課程考核和成績評定方式這幾個方面進行探索和實踐，并期望與教師同行進行探討。科學在不斷發(fā)展，教學理念也在不斷更新，力學課程教學具有鮮明的時代特征，教師需要持續(xù)開展學科研究，了解學科發(fā)展的動態(tài)和前沿，不斷探索和實踐先進的教學方法，以學生的學習和發(fā)展為中心，適應能力導向教育，為培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)做出貢獻。

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