機械類專業的理論力學課程教學改革探索

黃才貴

（南寧學院機電與質量技術工程學院，廣西 南寧 530200）

0 前言

理論力學課程作為一門學科基礎課，為多門課程打下基礎，其教學內容包括靜力學、運動學和動力學三部分，課程涉及的公理、定理、公式較多，理論性比較強，需要進行大量的分析和計算，但理論的分析離不開實際的工程問題。工作過程系統化課程體系的構建，是根據真實工作過程作為一局的，體現完整性、學習漸進性、職業持續發展性，然后對知識和崗位進行重構的新課程體系。因此，本課程建設基于工作過程系統化，將靜力學、運動學和動力學的具體教學內容進行剖析。同時結合思政建設要求，將課程思政融入本課程的教學中， 不僅要進行力學知識的教學，還要培養學生創新意識和嚴謹的科學態度。

1 課程內容改革思考

在工作過程系統化的學習情境中，根據工作崗位的內容需求，明確教學內容之后進行教學，實現教學與崗位需求的對接。本課程建設基于工作過程系統化，將靜力學、運動學和動力學的具體教學內容進行剖析。具體做法是保持原有的知識學科體系，以實際真實案例中力學問題分析計算的工作過程融入課程的每一章教學中，章節對應的真實案例工作過程如表1 所示。

表1 知識點與真實案例工作過程

基于工作過程系統化的理論力學課程實施步驟如圖1 所示。

圖1 基于工作過程系統化的實施步驟

此外，理論力學課程作為工科專業課程，教學方式也以傳統教師講授為主， 內容較少出現思政元素。黨的十八大召開以來， 我國的高校培養目標明確為“以培養社會主義建設者和接班人為目標， 以立德樹人為根本任務，以學生發展為中心”。本課程作為機械設計制造及其自動化專業的學科基礎課，且本專業作為老牌的傳統專業，具有一定的發展歷史，也涌現出諸多優秀案例，可以結合這些優秀案例和事跡融入課程的講解里頭， 培養學生專業知識和技能的同時，樹立正確的人生觀和價值觀。結合本專業對本課程思政元素建設的思考如下：

將我國典型的思政案例、 事跡融入教學內容，在每個內容章節里面都要對應設置有思政教學案例。特別是針對力學問題， 需要將工程問題轉化為力學問題，同時以工程問題為引導進而引出我國優秀力學案例。關于經典力學案例，我國涌現出很多經典案例，如我國力學發展高峰期主要是在戰國時期和宋代，出現了一些經典的力學時間和著作，比如很早在《考工記》里面就發現并記載了慣性的現象，《墨經》和《論衡》里面記錄了力和運動的關系。近現代我國也出現很多經典力學案例，如鳥巢、水立方、長江跨海大橋等。在理論教學上通過發布相應的教學任務或案例分析任務，設定課程知識點的思政任務及目標，以小組形式進行思政案例的收集， 小組討論分析后在課堂上進行分享。在實踐教學中融入思政元素，在實驗過程中需要進行設備操作、原理分析、數據采集記錄、數據分析和結果分析等，要求學生對各個環節進行互助，相互討論分析解決方案、分析數據結果和原因，可以培養學生的團結協作、互幫互利的精神。在學生期末的考核評價中，除了平時作業、練習和考試外，可以適當將思政作為加分項納入考核評價體系中。

在線上教學資源庫中將具有教育意義的國內外經典力學案例視頻或者文字材料上傳至線上平臺，可通過線上任務如材料的閱讀、案例的分析討論、作業等，讓學生完成思政學習補充任務。同時，學生也可將發現的優秀思政案例發布到線上進行分享，并開展適當的研討。

2 教學手段和實踐措施

2.1 實施過程的教學方法和手段

案例教學：在內容上強調少而精的原則，精選教學內容，將大量的實際機械結構力學問題與理論教學相結合，以實際問題引出知識點，同時運用掌握的知識點對同類多種機構力學問題進行剖析，以鞏固知識點，強調精講多練。

任務教學：強調以學生為主體，要求學習者通過完成任務，用目標語進行有目的的交際活動，任務型教學理論的目的在于用任務來引導學習。

問題導向、分組討論：強調問題分析和解決時以小組形式進行討論學習，或由學生根據知識點、案例，自行提出問題及解決方案， 以獲得最有效率的學習。強調自主學習能力的提升， 鼓勵學生通過查閱書籍、期刊、網絡檢索等方式，提出解決方案以激發學生的求知欲，同時和他人討論分析和解決問題以培養團隊合作精神。

2.2 教學軟件的應用及在線課程建設情況

利用虛擬仿真軟件進行動畫制作，特別是針對難以理解的復雜機構、復雜運動等，動畫的展示可以幫助學生快速理解知識點。此外，通過建立理論力學的在線課程，包括習題庫、作業庫、上課討論區、考勤方式等， 所上傳的教學資源可以讓知識在課余時間呈現，讓學生有更多機會學習和鞏固知識點。根據大綱以及工作過程系統化， 對內容進行整合并建立了12章的目錄以及子章節，包括課程的PPT、基于工作過程的案例、制作并上傳相關機構的動畫和視頻、建立了練習題庫，每次課（2 課時）對應均有課堂習題，并有相應的解答分析，課程總共設置6 次課后作業，均為在線作業，作業包括填空題、判斷題、簡答題和計算題等。

2.3 實施效果分析

本課程從2018 級和2019 級機械本科開始，就采用基于工作過程的線上線下混合式教學，目前課程的點擊率已經達到12 萬余次， 說明了學生對線上的資源使用率高。線上平臺主要用于學生課前預習、自學以及做線上專題測驗及線上作業、考勤等。專題測驗和線上作業均為教師組題、輸入題目和設置各項測驗內容。從目前學生做題統計情況來看，專題測驗學生基本上都按時完成了， 但是作業情況完成的不夠好，主要原因是有各種圖解法題目，學生在家完成有一定困難。

對比2017 級為線下教學和傳統的教學方式，課程考核的情況如下： 卷面的及格率為80.2%， 最高分90 分，最低分3 分，總評的平均分僅為60.16 分，多數成績分布在60～70。在建立在線課程資源之后，2018級采用線上線下混合教學的課程考核情況如下：90 分以上的7 人，80～90 分為28 人，70～79 分為34 人，60～69 分為20 人，不及格人數為16 人，總評的平均分達到74.31 分， 相對上一屆的成績提升明顯， 提升了約14 分，說明了教學改革之后的教學效果顯著。

3 存在的問題及今后的建設思路

本課程本身的理論性較強，目前通過課程的建設主要是基于工作過程系統化的理念進行的，目前具體采取的方式主要還是保留學科知識體系的框架，對章節融入工作過程案例分析。而對整個課程的內容還無法進行詳細的解構和重構， 且目前教材均為傳統教材，教材方面需要進行更新或者自編等才能滿足許多教學細節需求。

今后充分調研機械制造企業相關職業崗位需求，在其基礎上確定更多的典型工作任務，通過對機械專業崗位群進行整體化的調研與分析，對知識點進行進一步細分，引入更多工程的工作案例，形成基于工作過程分析、成果產出為導向的模式。并按照職業工作過程設計教學內容和過程，開發建設適合工作過程系統化的校本教材。

4 結語

本文是基于工作過程系統化的課程開發探索，將實際工程案例的力學分析計算引入課堂教學，以完整的工程案例的計算工作過程為主線，對各個章節的知識點進行應用分析，體現理論聯系實際、理論知識解決實際問題的理念。在教學中融入思政元素，并且依托現有在線資源開發平臺的在線資源開發，依照教學資源建設的規范化、系列化、產品化理念，保障了教學資源的開放性、實用性和先進性，并使得教學資源建設具有可復制性、可借鑒性和可推廣性。