中外合作辦學(xué)下力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容和模式改革研究

李晨亮，郭 晶，王超營(yíng)，何 建

（哈爾濱工程大學(xué) 黑龍江 哈爾濱 150001）

面對(duì)新時(shí)代對(duì)高層次人才的需求，高等教育擔(dān)負(fù)著重要的使命。通過中外合作辦學(xué)，在合理利用國(guó)內(nèi)高校教育資源的同時(shí)，積極引進(jìn)國(guó)外優(yōu)質(zhì)的教育資源，以國(guó)際化視野充分借鑒他國(guó)教育經(jīng)驗(yàn)[1-2]，對(duì)于加快我國(guó)教育改革和發(fā)展步伐，轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的教育模式，促進(jìn)教育體制改革與創(chuàng)新，從而提高中國(guó)高校在世界范圍的知名度等方面都起到了積極作用[3]。哈爾濱工程大學(xué)針對(duì) “三海一核” 的辦學(xué)定位，面向國(guó)家 “海洋強(qiáng)國(guó)” 的戰(zhàn)略需求，不斷深化教學(xué)資源與培養(yǎng)模式改革，先后與英國(guó)南安普頓大學(xué)和阿伯丁大學(xué)開展中外合作辦學(xué)項(xiàng)目，從而優(yōu)化專業(yè)教學(xué)，提高辦學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)具有國(guó)際視野的創(chuàng)新型人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

在高等教育人才培養(yǎng)過程中，力學(xué)基礎(chǔ)課程是理工科院校的很多專業(yè)，如土木工程、船舶與海洋工程、能源與動(dòng)力工程以及機(jī)械制造等基礎(chǔ)核心課程，處于由基礎(chǔ)理論課向?qū)I(yè)課過渡的地位，并與一些后續(xù)課程密切相關(guān)[5]。力學(xué)基礎(chǔ)課程不僅僅是知識(shí)的傳授，還包括對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力、工程思維、動(dòng)手能力以及解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。然而，目前力學(xué)基礎(chǔ)課程的教育體系逐漸固化，盡管不斷有改革的嘗試，卻未出現(xiàn)整體推陳出新的變局。力學(xué)基礎(chǔ)課程本身具有 “四梁八柱” 的強(qiáng)大支撐作用，但卻少有 “雕梁畫棟” 的感染力。因此，如何對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)課程進(jìn)行改革從而適應(yīng)新形勢(shì)的需求，是當(dāng)代力學(xué)工作者亟須解決的問題。

基于當(dāng)前中外合作辦學(xué)的形勢(shì)，結(jié)合國(guó)外的教育研究體系，從基礎(chǔ)知識(shí)、工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)三個(gè)方面出發(fā)[6]，對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容和模式進(jìn)行改革，構(gòu)建新的力學(xué)課程體系，力求讓學(xué)生深入理解、靈活運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，從而培養(yǎng)能適應(yīng)國(guó)家建設(shè)創(chuàng)新型科技強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略需求，具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，具備良好人文素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任感，能夠在相關(guān)科學(xué)或工程領(lǐng)域從事教育、科研、技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計(jì)的可靠實(shí)用人才，這是力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的根本目的。

在對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容和模式的改革中，我們提出了三個(gè)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)，現(xiàn)分別進(jìn)行詳細(xì)闡述：

1 知識(shí)目標(biāo)

力學(xué)課程本身具有概念多、知識(shí)抽象和理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，這使得學(xué)生學(xué)習(xí)起來容易感到枯燥無味并具有一定的難度，因此如何讓學(xué)生學(xué)好力學(xué)，是基礎(chǔ)力學(xué)課程改革的首要目標(biāo)。

為讓學(xué)生學(xué)好力學(xué)，首先要使其對(duì)力學(xué)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，因此要對(duì)陳舊的力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革。隨著當(dāng)今世界的快速發(fā)展，力學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容也要考慮其前沿性和實(shí)用性，將教材內(nèi)容與工程實(shí)踐以及現(xiàn)代社會(huì)、科技發(fā)展緊密聯(lián)系起來，改變?cè)姓n程中繁、難以及舊的知識(shí)現(xiàn)狀[7]，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)力學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，是其能夠?qū)W好力學(xué)的基礎(chǔ)。

課上要改變教學(xué)模式和方法，讓學(xué)生不僅僅是上課聽，同時(shí)還要積極參與到教學(xué)中，激發(fā)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。可以根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn)，采用示范教學(xué)法、展示教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、模塊教學(xué)等教學(xué)方法，力求教學(xué)形式的多樣化和個(gè)性化。并可依據(jù)不同的力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容將傳統(tǒng)教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂和小組討論等多種學(xué)習(xí)模式相結(jié)合，為每位學(xué)生創(chuàng)造展示自己的機(jī)會(huì)，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其善于思考和主動(dòng)思考的能力，以及分析問題和解決問題的能力。

課下充分利用當(dāng)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)多維度延伸教學(xué)內(nèi)容，一方面重視課堂教學(xué)，另一方面鼓勵(lì)學(xué)生利用現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，充分拓展知識(shí)的廣度和深度。創(chuàng)建適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的精品線上線下共享課程，使學(xué)生接觸更多與力學(xué)基礎(chǔ)課程相關(guān)的精品課程，通過互聯(lián)網(wǎng)的延伸學(xué)習(xí)，可以有效彌補(bǔ)學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的缺失。同時(shí)，依托網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢(shì)，建立適應(yīng)學(xué)生需求的優(yōu)秀多媒體課件和慕課資源，超星網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)與學(xué)習(xí)通APP相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的網(wǎng)上互動(dòng)教學(xué)，擴(kuò)大學(xué)生學(xué)習(xí)的信息量，從而產(chǎn)生積極的連鎖反應(yīng)。

將作業(yè)、大小考試和課程設(shè)計(jì)等納入對(duì)學(xué)生的考核中，形成過程考核。在作業(yè)和課程設(shè)計(jì)中布置具有討論性、創(chuàng)設(shè)性的問題，來引導(dǎo)學(xué)生積極思考、樂于實(shí)踐，從而培養(yǎng)思維敢于求新、思路有閃光點(diǎn)的學(xué)生。通過大小考試，將知識(shí)點(diǎn)相互融合，一方面可以幫助學(xué)生持續(xù)性鞏固所學(xué)知識(shí)點(diǎn)，另一方面可以有效提升學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)的能力。

2 技能目標(biāo)

在讓學(xué)生學(xué)好力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，如何培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)知識(shí)去解決工程實(shí)際問題，是基礎(chǔ)力學(xué)課程改革的又一重要目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要在注重課程整體建設(shè)思路的同時(shí)，與相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)實(shí)踐以及應(yīng)用實(shí)例相結(jié)合，一方面以理論教學(xué)為框架，創(chuàng)建 “現(xiàn)象―問題―理論―方法―創(chuàng)新意識(shí)” 五環(huán)相扣的創(chuàng)新教學(xué)法[8]，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意力；另一方面加強(qiáng)對(duì)實(shí)際工程技術(shù)現(xiàn)象和問題的分析，通過剖析技術(shù)和理論沿革，使學(xué)生理解原創(chuàng)并思考未來，將專業(yè)的基礎(chǔ)理論框架與學(xué)生的實(shí)踐技能培養(yǎng)相滲透。

在借鑒國(guó)外教材的過程中可以發(fā)現(xiàn)，其設(shè)置的練習(xí)題目更多是注重鍛煉學(xué)生如何用所學(xué)力學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問題。我們充分借鑒這一點(diǎn)，在新編教材中不僅加入相應(yīng)的習(xí)題，并對(duì)力學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組，使其與創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式相適應(yīng)。同時(shí)，在教學(xué)過程中大量引入工程實(shí)際案例，并將生活中與力學(xué)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的現(xiàn)象引入課堂，讓學(xué)生進(jìn)行討論和思考。例如，為什么食品調(diào)料袋要有個(gè)V型口？通過這個(gè)例子讓學(xué)生很容易理解應(yīng)力集中的概念；子彈的質(zhì)量雖小但為什么可以穿透物體？通過這個(gè)現(xiàn)象讓學(xué)生理解沖量的概念；將飛車走壁現(xiàn)象與達(dá)朗貝爾原理結(jié)合起來，讓學(xué)生通過達(dá)朗貝爾原理來定量分析飛車走壁的最低車速。通過將這些內(nèi)容穿插到課堂教學(xué)中，讓學(xué)生進(jìn)行討論，不僅可以激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)培養(yǎng)其良好的力學(xué)理論素養(yǎng)及思維習(xí)慣，達(dá)到 “學(xué)力學(xué)、用力學(xué)” 的目的。

教學(xué)與科研是相輔相成的關(guān)系，而不是各自獨(dú)立。教學(xué)能促進(jìn)科研，同時(shí)科研可以豐富教學(xué)內(nèi)容和方法，并提升教學(xué)質(zhì)量。一方面，將與力學(xué)相關(guān)的科研工作融入力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，將科研問題細(xì)分為幾個(gè)點(diǎn)，通過課程設(shè)計(jì)的方式分配給學(xué)生進(jìn)行探討和交流，在啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和能力的同時(shí)，也能幫助教師走出思維定勢(shì)，從而對(duì)科研問題產(chǎn)生新的思考；另一方面，將科研成果作為案例引入課堂教學(xué)中，為學(xué)生講解相關(guān)的力學(xué)知識(shí)點(diǎn)，使其能夠更好地理解和掌握該知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)，將科研工作中涉及的創(chuàng)新知識(shí)和方法介紹給學(xué)生，從而拓展課堂教學(xué)內(nèi)容的維度和深度，使教學(xué)的方法和思路變得多元化。

3 素質(zhì)目標(biāo)

在學(xué)好力學(xué)、用好力學(xué)的基礎(chǔ)上，如何讓學(xué)生愛上力學(xué)是基礎(chǔ)力學(xué)課程改革的素質(zhì)目標(biāo)。以符合力學(xué)基礎(chǔ)課程特點(diǎn)的方式，將課程思政元素有機(jī)地融合到力學(xué)課程中，如以力學(xué)史上典型科學(xué)家的故事為榜樣，以典型事跡作鼓勵(lì)，以典型案例為指導(dǎo)，活躍課堂氛圍，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，并激發(fā)學(xué)生追求科學(xué)知識(shí)和真理的熱情，讓價(jià)值引導(dǎo)的成分在課堂討論和課堂教學(xué)中充分發(fā)揮，達(dá)到育人效果。由此，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中就能逐漸具備科學(xué)素養(yǎng)和服務(wù)于國(guó)家工程領(lǐng)域的思想認(rèn)知及科研能力。

一方面，以力學(xué)基礎(chǔ)課程大綱為載體，將其涉及的知識(shí)點(diǎn)作為思政元素的切入點(diǎn)，使思政元素與教學(xué)內(nèi)容無縫對(duì)接，潤(rùn)物無聲。在緒論部分，可適當(dāng)介紹為力學(xué)做出卓越貢獻(xiàn)的科學(xué)家事跡，例如：中國(guó)導(dǎo)彈之父錢學(xué)森突破重重阻力毅然回國(guó)，致力于祖國(guó)的科技事業(yè)，為我國(guó)科技發(fā)展做出卓越貢獻(xiàn)； “兩彈一星” 元?jiǎng)住⒅袊?guó)近代力學(xué)事業(yè)奠基人之一郭永懷，為發(fā)展導(dǎo)彈、核彈與衛(wèi)星事業(yè)作出了重要貢獻(xiàn)，他的事跡激勵(lì)了一代又一代的力學(xué)人。通過在教學(xué)中穿插這些科學(xué)家在學(xué)術(shù)上刻苦鉆研和嚴(yán)謹(jǐn)篤學(xué)的態(tài)度，以及堅(jiān)持不懈、追求創(chuàng)新的職業(yè)素養(yǎng)和人生態(tài)度，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷，良好的科學(xué)態(tài)度和工匠精神。

另一方面，通過哲學(xué)元素的引入，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀。例如，在講理論力學(xué)的動(dòng)力學(xué)部分時(shí)，指出牛頓三大定律和萬有引力定律的提出是牛頓對(duì)自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)表達(dá)，為唯物主義哲學(xué)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。通過工程元素的引入，培養(yǎng)學(xué)生崇高的社會(huì)使命感，例如，講動(dòng)量矩定理時(shí)，引入中國(guó)航天探月工程，不僅增加教學(xué)過程的趣味性和實(shí)用性，也增強(qiáng)學(xué)生對(duì)我國(guó)偉大工程事業(yè)發(fā)展的自豪感。

通過上述對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容和模式的改革，取得以下三方面的成效：第一，提升教師自身的教學(xué)能力和水平，在課程改革過程中，不僅要求教師具有扎實(shí)的力學(xué)教學(xué)基本功，同時(shí)要具備前瞻性的學(xué)科融合能力和國(guó)際化教學(xué)視野[9]，還要考慮學(xué)生的認(rèn)知情況，以自己的道德素養(yǎng)和扎實(shí)學(xué)識(shí)來引領(lǐng)學(xué)生。第二，課堂信息量的變化，通過課前預(yù)習(xí)、課上學(xué)習(xí)和研討、翻轉(zhuǎn)課堂、課后討論以及與線上慕課的有機(jī)融合，多維度多空間地?cái)U(kuò)展學(xué)生的學(xué)習(xí)深度和廣度。第三，學(xué)生思維程度的變化，在完善課程體系的基礎(chǔ)上，通過精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和技巧，激勵(lì)學(xué)生提高思維能力，注重科學(xué)觀的培養(yǎng)。

4 結(jié)語

在中外合作辦學(xué)的有利時(shí)機(jī)下，如何對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)課程進(jìn)行有效的改革，從而培養(yǎng)出適應(yīng)新時(shí)代需求，并具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的新型工科人才，是我們亟須解決的重要問題。我們著力從知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)出發(fā)積極探索有效的基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容和模式的改革，通過多樣化的授課模式和考核模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并激發(fā)其科學(xué)創(chuàng)新能力，并將工程實(shí)際問題和思政元素融入教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神，同時(shí)提高其科學(xué)素養(yǎng)，并增強(qiáng)其愛國(guó)情懷和文化自信，從而適應(yīng)當(dāng)今高技時(shí)代發(fā)展對(duì)新型人才的要求。