淺談基于CDIO理念的《理論力學》教學改革新思路

丁智+李丹薇+張世民

【摘要】基于CDIO工程培養理念，結合土木工程人才培養目標，借鑒先進的教學模式，積極開展教學方法與考核方式改革。對《理論力學》課堂教學改革方法進行了探索，提出了《理論力學》教學改革新思路。

【關鍵詞】教學創新理論力學CDIO項目在國內外所有高校的土木工程專業課程設置中，《理論力學》都是一門重要的專業基礎課。該課程學習效果的好壞將直接影響到學生對材料力學與結構力學的分析和計算能力，從而影響到許多后續設計等專業課程的學習效果，故該課程的學習效果也是影響土木工程系學生培養質量的重要因素之一。浙江大學城市學院土木工程專業是教育部首批CDIO工程教育試點專業之一，為本課程CDIO工程教育理念的探索和嘗試提供指導和保障。本文從CDIO教學理論出發，探討了《理論力學》教學改革新思路。

一、課程建設目標與思路

土木工程專業目標是培養思維活躍、專業基礎扎實，知識結構合理、具有相當的土木工程特色、一定的創新意識和創新能力、吃苦耐勞、善于溝通和協作的“應用型、復合型、創新型”高素質本科人才。基于此，筆者制定了如下改革思路：

1.培養學生具有良好的力學理論基礎，掌握質點、質點系的平衡和剛體機械運動的基本規律以及研究方法，初步學會運用這些理論和方法去分析和解決問題，并為學習有關的后繼課程（材料力學和結構力學等）準備必要的基礎。

2.在教學課堂中以知識探索的形式進行內容講授，以學生認知規律組織教學內容，培養學生主動鉆研和思考的習慣，最終目的是讓學生形成自我學習和自我創新的思維方式。

3.讓學生對融入到CDIO理念教學課堂中，學生可主動進行構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程，將課堂理論學習與創新實踐結合，培養工程綜合能力。

4.讓本課程逐漸具備標準化、精細化及多元化的特色，最終體現課程內容的實踐性、先進性與新穎性。

二、課程改革方案

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習，培養工程能力。這一工程培養理念始終貫穿在課程的教學中，根據《理論力學》的特點，采用傳統教學方法與現代教學手段相結合，注重學生基本力學素養的培養和訓練，課改方案如下：

1.保留有效的傳統教學手段與方法，輔以多媒體和網絡教學。板書授課與模型演示及多媒體授課相結合，鑒于理論力學的特點，板書授課仍是首選方法，使學生對基本概念和分析方法、過程有較深刻的印象，同時也強調了理論力學中動手分析和畫受力圖的重要性。相比多媒體演示，板書授課可更好地幫助學生理解概念和方法。另一方面，教學方法上注重教師講授和學生討論、演講相結合的互動模式。同時不定期展開理論力學CDIO項目，并讓學生進行口頭演講和匯報。

2.工程實踐、科研和教學相結合，以工程促教學，以科研促教學。鼓勵和支持教師提高自身工程能力，將更多的工程實例引入教學中，如展示不同約束形式在工程中的具體實例，真實工程的具體計算、設計過程和結果分析等，加深學生對力學的理解；同時，教師適當地將力學和工程領域的一些最新研究進展和成果引入教學，展示工程中遇到的力學問題和研究、計算現狀，有助于學生了解學習的必要性。

3.遵循CDIO工程教育理念，引導學生主動參與教學，培養工程能力。通過設計多個小項目并結合大學生結構設計競賽，使學生在構思—設計—實現的過程中，激發學習興趣，主動學習，深刻理解力學的基本概念和方法，培養工程能力。

4.完善作業機制，提倡個性化，考試改革注重主動學習。豐富和完善題庫，提倡學生根據自身情況，在滿足最低量的前提下，依據題庫自主選擇作業，一人一作業，最大限度地避免了抄襲，也激發了學生的主動性。教師根據學生的作業完成情況，給出建議和意見，將作業對教學的作用最大化。以閉卷考試為主，試題更加注重學生對基本概念的理解和掌握。最后的總評分數中，提高學生自主學習成果（如演示報告，作業，計算程序的應用與分析等）的比例，使考核更加全面。

三、結語

將CDIO理念融入《理論力學》課堂教學，對教師自身教學能力將有更高的要求，必將進一步鼓勵和支持教師下企業鍛煉，培養教師的工程能力，并整理和收集更多的與本課程相關的科研成果，以科研促進教學。另外，遵循CDIO工程教育理念，通過設計多個小項目，使學生在構思—設計—實現的過程中，激發學習興趣，主動學習，深刻理解力學的基本概念和方法，培養工程能力，形成特色課程。

參考文獻：

[1]楊峰.基于CDIO的《理論力學》教學改革探索[J].教育界，2015，（11）：108.

[2]車金如，齊暉，馬永政.基于CDIO理念的TM-CDIO理論力學教學改革的探索[J].寧波工程學院學報，2013，（02）：74-78.

本文系2015年浙江省課堂教學改革項目（Kg2015510）、浙江大學城市學院第七期重點課程建設項目（CD1401）。endprint