面向“兩性一度”的“理論力學”教學改革課程探索

趙洋 祿盛 陳翔 馬瑩 鄧聰穎

1 課程簡介

“理論力學”是高等工科院校機械、力學、航空、航天、航海、土建、機電、水利、材料和動力與能源等專業的一門理論性較強的專業基礎核心課，受眾面甚廣，是我校機械類專業核心課程。前序課程包含“高等數學”、“大學物理”等，同時也是學生由公共基礎課向專業課“機械原理”以及“機械設計”過渡的關鍵課程之一，處于非常重要的地位。

其理論教學內容分為三部分：靜力學、運動學和動力學。靜力學研究物體在力系作用下的平衡條件，主要包括物體的受力分析、力系的等效替換（或簡化）、各種力系的平衡條件及其應用;運動學研究物體運動的幾何性質，主要包括點的運動學、剛體的簡單運動、點的合成運動、剛體的平面運動;動力學研究物體的機械運動與作用力之間的關系，主要包括質點動力學基本方程、動量定理、動量矩定理、動能定理、以及機械振動基礎知識等[1，2]。

2學情分析

2.1學時緊，任務重

理論力學課程留給大部分同學的印象就是“怎么這么難？”。這其中一部分原因是由于理論力學抽象的教學內容導致的。其三部分主要內容均比較抽象，習題類型多，解題方法靈活，需要學生具有較強的空間想象力和邏輯分析能力。同時，雖然學時在大幅縮減，但理論力學屬于經典牛頓力學范疇，其教學內容和基本要求變化不大，導致出現學時緊張的情況。

2.2工程思維偏弱

縱觀全國高校，理論力學課程大部分都是在大學二年級秋季學期展開。而力學問題來源于工程，學生在上這門課之前，還沒有掌握很多工程知識，加之理論力學偏重理論，針對抽象模型做分析，問題背景講解得過少，就像在解中學時的數學題、物理題。

“理論力學”這門課程源自蘇聯模式下的教育[3]，與歐美教材的相比，國內采用理論力學教材在工程背景知識的闡述上稍有差異。比如在較難理解的運動學分析部分[4]，教材中通常只出現計算用的運動簡圖，學生不知其所對應的工程問題。但若告知學生該問題的出處，給出圖片和機械運動動圖，則更加有助于學生對問題的理解。

2.3目標不明確

“這道題怎么做？”、“并不知道做這些題的意義何在？”、“做了有什么用？”學生經常會提出這樣的疑問。大量的時間精力投入到背公式，找解題技巧上，題型發生變化便無法適應。若讓其獨立解決實際的工程問題，直接卡在了第一環節，不知如何提煉工程問題中的力學本質。完全脫離了力學問題源于工程，又回歸工程的初心，無法真正去解決實際工程問題。

2.4專注度下降

內容多學時緊的客觀事實，課堂上單靠閉塞的課堂教學資源，學生主動思考的空間太少，往往都是被動的填鴨式接受，容易形成滿堂灌，課堂趣味性大大降低。理論力學知識結構層層遞進，學生一旦沉迷智能手機，稍有松懈便追趕乏術。

3 教學改革與實踐

作為教學主導的教師，從凝練教學目標、規劃教學設計和拓展教學維度三方面入手進行教學改革與實踐。

凝練三級教學目標：知識、能力和素養教學目標，層層遞進針對靜力學、運動學和動力學問題設計相應的能力和素養目標，培養其工程思維能力、愛國主義和科學精神，自然辨證法看世界。

重新規劃教學設計：采用實驗演示、問題驅動、案例教學、討論教學、任務驅動等多種教學方法并用。自制教具直觀展示力學原理應用，師生互動、生生互動促進學生思考。

拓展教學維度：借助信息技術和市級精品在線課程，線上線下混合，線上注重知識點講解，線下重難點突破，訓練工程思維。課后翻轉課堂項目驅動，實現全學習周期過程管理。

縱觀理論力學課堂，本課程結合學科前沿性的知識，開展全學習周期管控與評價，以學生為中心，成果導向，持續改進工程認證的思路展開整個課程的設計與實踐。課程始終踐行以學生發展為中心，秉行立德樹人根本任務。注重課程思政，以具備“兩性一度”的金課標準為建設目標。采用面向持續改進的評價模式與方法。采用“成績考核評價”加“滿意度評價”的綜合評價模式，對教師全教學過程（課內）和學生的能力產出（課外）進行全方位評價。采用工程認證的模式展開，從而保證持續改進。

團隊將課程思政以及“兩性一度”融入特色教學：課程思政潤物細無聲，選取關聯的“大國重器”、“超級工程”等相關內容進課堂培養愛國主義情懷并引導學生以自然辯證法看待世界，分析問題，擁有科學的探索精神。在“高階性”方面，嚴格落實知識能力素質三級教學目標，以科研團隊“本科生科研訓練計劃”制度為載體，展開專題訓練，培養學生解決復雜問題的能力與思維。在“創新性”方面，充分利用信息技術，拓展課程內容的前沿性與時代性。推送最新科技文獻;自制教具激發動力;多種教學手段并用;科研訓練課賽結合;過程終結評價并重，讓學習更具有探究性和個性化。在“挑戰度”方面，拓展延伸課堂教學，培養實際問題建模能力;項目驅動實踐環節激發學生深度探索。

4 改革成效

授課教師潛心教學，利用創新教學方法，使學生滿意度大幅提升，近三年主講教師的評教評價等級均為優秀。同時，學生的學業成績也體現了獲得感十足。近三年主講教師教學班學生平時和期末考核成績均呈上升趨勢。通過理論力學課程的改革，作為學習主體的學生在觀念上、評價上、行動上都有所改進;教師教學水平得到顯著提升，得到督導和學生的一致好評;課程獲評重慶市級精品在線開放課程并進行相應的應用推廣。團隊教師將繼續踐行立德樹人根本任務，基于“兩性一度”的要求建設一流本科課程。

參考文獻：

[1]哈爾濱工業大學理論力學教研室， 理論力學（I） 第8版， 北京： 高等教育出版社， 2016.9.

[2]哈爾濱工業大學理論力學教研室， 理論力學（II） 第8版， 北京： 高等教育出版社， 2016.9.

[3]陳立群， “理論力學”名稱的由來， 力學與實踐， 2022， 44（01）： 225-232.

[4]曹樹謙， 高校專業課教師如何做好課程思政-以《理論力學》為例， 高教論壇， 2021， 1： 15-17

作者簡介：趙洋（1988-），男，重慶郵電大學副教授.

基金項目：重慶市高教學會2020年“高校產學合作教學改革”專項研究課題（CQGJ20ZX009）;重慶郵電大學教改項目（XJG20212，XJG20111）;重慶郵電大學“課程思政”試點示范課程（XKCSZ2140、XKCSZ2141）