基于創新人才培養的理論力學實驗教學改革

張雪珊

摘要：理論力學是高校許多工科專業學生必修的一門專業技術基礎課，其基本理論、建模思路和計算方法在諸多工程領域有著廣泛應用。理論力學的教學質量對學生力學素質的培養、綜合能力的提高具有重要作用。隨著社會需求、學生個性和學科變革的發展，將實驗教學引入理論力學課程教學過程，完善傳統的僅理論講授無實驗內容的教學體系，這有利于提高理論力學教學質量，培養更具競爭力的工科創新型人才。本文對理論力學實驗教學改革及過程實施進行了初級探探，以期為推動理論力學教學新體系的建立作為借鑒。

關鍵詞：創新人才；理論力學；實驗教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）08-0047-02

理論力學是工科許多專業的專業技術基礎課，是現代工程技術基礎理論之一，我國高校很多理工科專業，如機械、車輛、土木和交通等專業學生都需要學習該課程。理論力學在諸多領域中有著廣泛應用，對研究開發、創新求新、開拓思維及處理重大工程問題、設計新產品、技術革新等作用很大，因而倍受有關專業人員重視。而長期以來，我國高校的理論力學課程一度沿襲前蘇聯的模式，采用只有理論講授、部分無實驗內容的課程體系。隨著社會需求、學生個性和學科變革的發展，這種體系既不利于當前理論力學教學高質量實施，也不足以滿足現代社會對高素質創新人才培養的需求。因此，為提高理論力學教學質量，培養更具競爭力的工科創新型人才，開展高校理論力學實驗教學改革、創建理論力學實驗教學體系十分必要。

一、理論力學實驗教學改革的意義

1.符合課程性質需要。理論力學是工科學生接觸的第一門力學課程，其“基礎課性質”在學生中得到了普遍認可與肯定，然而該課程“在許多領域中有著廣泛應用”卻難讓學生接受。盡管授課教師從緒論課就開始強調它的技術性，但學生還是難于將書本上的“抽象模型”還原成實際問題，極大地影響了學生的學習興趣，致使許多學生對理論力學望而生畏。如果結合理論教學引入具有豐富實用背景的實驗教學，將書本上涉及的主要知識點，在實驗室通過實物、模型等體現，既可培養學生的工程意識，讓學生真正感受到由基礎課向專業技術基礎課的跨越，激發學生對本課程的學習興趣和求知欲，減輕學生的學習壓力，有效提高教學質量。

2.適應人才培養需要。國內人才的培養目標為“基礎厚、知識寬、能力強、素質高”，國外大學已將“掌握實驗方法和工程實際原理的知識技能”列入新世紀人才應具備的特性指標。近年來全國高校圍繞著加強素質能力培養展開了一系列的課程實踐等教學內容體系和教學方法的改革。基礎力學課程也圍繞著“整體力學素質教育和力學能力培養”展開教學改革，而整體力學素質就體現在力學理論、力學實驗技能與計算機應用技能的良好結合。實驗教學過程中，學生可將實驗室中具體的實物或實物模型，經過分析、簡化、抽象得到計算模型，進行描述與計算，體會理論力學知識的產生與應用過程，這種探索性學習，可以提升學習層次，既培養學生將工程問題抽象為力學模型的思維，又增強學生應用理論力學知識解決力學實際問題的能力。全面實施素質教育，對培養學生的洞察能力、動手實踐能力、分析和解決問題能力、集體協作能力及創新性思維方式和嚴謹的工作作風都有著不可替代的作用。

二、理論力學實驗教學改革的內涵

開展理論力學實驗教學改革，創建理論力學實驗教學體系，對于許多高校都是一項全新的研究課題，需要根據學校的課程要求及特點，開展實踐，積極探索，建立一個系統、科學的理論力學實驗教學體系，從而進一步推動教學思想觀念創新，建設適合本校的理論力學課程新教學體系。

1.改革目標。按照構造現代化課程體系的價值取向與要求，將實驗引入到理論力學課程，建立完善理論力學實驗室，建設相應師資隊伍，開展理論力學實驗教學，創建理論力學實驗教學體系，豐富高校理論力學課程建設的內容。遵循教育教學研究規律，通過這一實踐教學環節的實施，開闊學生的眼界，加強學生理論力學的工程概念，使其了解這門課程與工程實際的緊密關系，一方面激發學生對課程理論知識的興趣，增強學生學習的主動性，提高教學質量，更重要的一方面是能夠適應當前素質教育的要求，使他們在未來工作中更具競爭力。

2.改革關鍵。①建設和完善理論力學實驗室，并合理的科學化使用，使其能滿足學校理論力學實驗教學要求，包括實驗室占地面積、實驗設備和教學用具配備、學生可參與動手實踐的規模等，實現教學空間的應用價值與教學效果要求的一致。②建設一支高水平的理論力學實驗教學師資隊伍，爭取達到授課教師理論教學與實驗教學一體化、專業化，實現理論力學實驗教學的可持續發展，同時達到課堂教學和實踐教學的互相促進。③從適應素質教育出發，以培養創新人才為目的，按照構造現代化課程體系的價值取向與要求，結合學校理論力學課程教學特點，引入實驗教學內容，建立一套完整齊全的理論力學實驗教學指導性文件。④由于理論力學實驗教學在很多高校都將是面臨從無到有的突破性改革，故應分層次、分步驟實施：分層次指開課專業（班級）的選擇，即首先在學生質量較高的專業試點教學，如近年各高校著力建設的特色專業班或精英班，進而在工科相關各專業推廣教學，分步驟指教學內容的選擇，如此通過幾輪教學實踐—反饋—研討的良性循環，不斷完善理論力學實驗教學過程，并側重教學效果的研究，從而確定本校的理論力學實驗教學內容。⑤依據實驗教學內容，設計合理翔實的理論力學實驗指導講義和實驗報告，并探索實驗教學相應的考核方式，側重素質教育理念和學生創新思維的培養，使形式靈活、豐富的實驗課激發學生對課程理論知識的興趣和學習主動性。

3.實施方案。①群策群力全局計劃，具體實施可采取個人分工、重點負責、集體研討、總結方案的研究方法。首先從教師相關業務素質的提高入手，參加調研或培訓學習；其次教學實踐中，可按專項實驗專人負責的辦法實施，在研究確定實驗教學內容、制定教學大綱、設計實驗報告、探索相應的考核方式等方面則采取全體探討、集體合作的方式；②實施遵循教育教學研究規律，特別是針對理論力學實驗教學開創性革新與實踐的院校，應根據自身專業設置特點及實際情況，建議具體實施采取“因材施教”和分層次、分步驟教學：分層次指開課專業（班級）的選擇，由特色專業推廣至工科各相關專業，分步驟指實驗教學內容的選擇，由講解、演示性實驗到學生動手實踐、設計性實驗，涵蓋基礎型、提高型、創新型等多種形式的實驗。如此的改革實施方案和方法具有良好的可操作性且特色鮮明，通過教學團隊研討、教學實踐反饋的有效結合，不斷完善實驗教學過程，注重教學效果提高的研究，確定適合學校自身理論力學課程的實驗教學內容和體系，為建設理論力學課程新教學體系打好堅實的基礎。

目前全國僅有不到百家高校引進了理論力學實驗室的建設理念，開展相應的實驗教學探索。為改變我國理論力學課程教學沿襲前蘇聯“無實驗”的傳統狀態，適應當前創新人才培養社會需求，高校應建設理論力學實驗室，開展理論力學實驗教學改革，探索各個教學環節的實施，創建適合學校自身的理論力學課程實驗教學體系，實現從無到有的突破，豐富理論力學課程教學體系內容，從而使得理論力學課程教學處于高等教育基礎學科的領先地位。而符合現代教育教學研究規律的、具有一定特色和通用操作性的教學改革實施方案與方法是理論力學實驗教學體系建立和實踐的有力保障。

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