ISEC理念在“材料力學”教學改革中的應用探討

馬一江 陳國平 宋向榮 吳杰 任鵬

[摘 要] 隨著ISEC項目在國內高等院校的開展，該文將ISEC教學理念融入到“材料力學”課程的教學改革中去。ISEC項目把傳統的教學理念與國際化教學理念有機結合，構建全新的“理論知識—實踐—工程實例—信息反饋”教學模式;調整課程設置，優化教學設計，加強教師隊伍建設，為“材料力學”ISEC教學改革建設提供一點參考意見和借鑒建議。

[關鍵詞] ISEC教學理念;材料力學;教學改革

[作者簡介] 馬一江，就職于江蘇科技大學船舶與海洋工程學院;陳國平，就職于南京航空航天大學航空宇航學院。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）23-0177-03? ? [收稿日期] 2020-02-02

一、引言

國際本科學術互認課程[International Scholarly Exchange Curriculum （Undergraduate）]，即ISEC項目[1]，是國家留學基金管理委員會東方國際交流中心針對國內本科院校提供的系列教育國際化支持方案的啟動項目。ISEC項目旨在通過引入國際化教學理念、教學方法和教學管理機制，培養一批優秀的具有國際化視野的教師隊伍，促進我國高等教育事業的發展。ISEC項目的實施能夠促進國際化課程、國際化師資以及國際化教育資源的快速融合，也為國內合作院校搭建了一個全方位推進教育國際化工作的平臺。

1638年，意大利科學家伽利略發表了《關于力學和局部運動的兩門新科學的對話和數學證明》，標志著材料力學開始形成一門獨立學科[2]。材料力學與理論力學、結構力學并稱三大力學。“材料力學”課程一般是機械工程、土木工程、船舶工程、航空航天工程以及其他相關理工科專業的高等教育必修課程，在修讀“材料力學”課程之前一般要求學生先修讀“高等數學”和“理論力學”。“材料力學”課程的教學任務要求學生掌握材料在外力作用下的破壞規律，為受力構件提供強度、剛度和穩定性計算的理論基礎條件，并解決結構設計安全可靠與經濟合理的矛盾。通過對“材料力學”課程的學習，使得學生掌握材料力學的基本概念、基本理論和基本方法，為后續課程的學習打下良好的力學基礎，也為工程中結構件的選用和設計提供理論幫助。基于ISEC教學理念，本文結合“材料力學”課程的教學內容、教學方法以及考核方式，對新工科背景下“材料力學”課程的教學改革進行探討。

二、材料力學的教學現狀

筆者所在學校的材料力學課程作為基礎課，主要面向力學、船舶與海洋工程、能源與動力工程、機械工程、材料科學以及環境工程等相關本科專業。根據不同本科專業的特點，“材料力學”課程授課學時不同，并且“材料力學”課程教學大綱也并不相同。對于力學、船舶與海洋工程、能源與動力工程和機械工程等相關本科專業，“材料力學”課程的授課學時為64學時;而對于材料科學和環境工程等相關本科專業，授課的學時則減為48學時。現階段，在“材料力學”課程授課過程中，普遍存在以下幾個問題亟待解決：

（一）授課方式過于僵化[3]

在傳統的大學課堂中，教學模式以“教師講、學生聽”為主，學生受到的是消極的灌輸式、填鴨式的教學。作為知識的傳授者，高校教師一直扮演著教學主體的角色，而學生只是一味地被動接受知識。本校“材料力學”課程主要以課堂灌輸和講述為主，在授課過程中師生間缺乏有效互動，同時學生間的討論也較少。在課堂上教師很難及時發現學生的接受知識情況，導致學生在學習上碰到的問題留置到課堂之外，很難得到有效解決。現階段，在授課過程中授課教師采用PPT和板書相結合的方式，希望能夠增加師生間的互動交流，強化課堂訓練的效果，使得學生在課堂上暴露學習問題并及時得到解決。但是由于種種原因，現階段的授課方式也沒有達到各方的預期。部分專業教學課時縮減，教學內容多以教材為主以及工程案例引入不足，導致學生在接受理論知識的同時與工程實際脫離，缺乏從復雜工程背景中抽象出力學模型的能力、應用材料力學知識解決工程實際問題的能力。

（二）學生學習主觀能動性不強[4]

從力學分類上來說，材料力學屬于固體力學的一個分支。首先，在內容上“材料力學”課程包含很多力學新概念，例如應力集度、軸向拉伸和壓縮、扭轉和彎曲等等，也包含公式推導，例如軸向拉壓應力推導、扭轉切應力推導以及彎曲應力推導等等，同時還包含軸力圖、扭矩圖、彎矩圖和剪力圖等的繪制。“材料力學”課程本身內容較多、理論深度較大，加之上述教學模式的缺陷，導致學生在學習過程中的積極性不高、學習效果不佳。其次，由于授課學時有限，授課過程中很少介紹工程實例力學模型的抽象過程，使得理論知識與工程案例脫節，給學生造成材料力學沒有用的假象[5]。同時，“材料力學”教學內容將課程知識割裂成互不相連的幾個部分，導致學生對“材料力學”課程學習的主觀能動性不高，使得學生很難理解和應用相關知識解決工程實際問題。

（三）考核方式較為單一[6]

目前，本校“材料力學”課程的考核方式是平時成績、實驗成績和期末成績相結合的綜合考核形式。平時成績占總成績的20%，實驗成績占總成績的10%，期末成績占總成績的70%。考察學生的學習效果，現行的考核方式過于重視期末考試成績，忽略了對學生平時學習狀況的考察。學生容易放松平時學習的要求，產生錯誤的認識：只要期末考試及格了，平時成績無所謂。學生有這樣的學習態度，與教師的授課方式和課程考核方式有直接關系。因此，我們希望通過對課程考核方式的優化，有效遏制學生通過期末突擊就能通過課程考核的現象發生。

三、ISEC理念對“材料力學”教學改革的探索

與傳統教學理念不同，ISEC項目的核心教學理念是以學生為中心，主要包括：以學生的學習為中心、重視學生的學習效果、促進學生的發展。ISEC項目把傳統的教學理念與國際化教學理念有機結合，強調教師和學生在教學活動地位和身份的轉變，改變傳統的教學方法和評價方法，體現學生的主體地位，發揮學生主動學習的積極性。

調整課程設置，根據ISEC教學理念，“材料力學”課程內容的設置需要適當地專題化或者模塊化。在每個教學專題或模塊中的每次課程內設置評價方法和評價標準，同時在每個教學專題或者模塊明確教學目標、教學內容、教學方法以及考評方式，使得授課教師可以第一時間掌握學生對知識的掌握程度，以及隨時調整教學進度。ISEC教學理念更加強調過程式評價，通過過程式評價建立更加綜合、更加全面、更加合理的評價系統。我們根據每個教學專題或者模塊的考核結果，增加對學生整個學習進程的過程式評價。對學生的過程式評價主要包括：課堂表現、課堂測驗、課后作業、課程設計、期末考試等等，每種考核方式都是根據每個教學專題或者模塊的教學內容設計的。針對不同的知識點，需要設計不同的考核方式來評價學生的掌握程度，從而實現對學生整個學習進度的過程式考核。

優化教學設計，授課教師的教學設計必須緊緊圍繞以學生為中心的理念。教師根據不同的課堂主題設計不同的教學活動和互動環節，例如小組討論、角色扮演、小組辯論等等。教學課堂多以啟發式教學方式展開，即“理論知識—實踐—工程實例—信息反饋”。希望能夠引導學生主動思考問題—提出問題—解決問題，結合課題研究和案例分析，將學生的思維引入到工程實際問題中來。激發學生主動融入課堂的積極性，培養學生獨立思考解決工程問題的能力。合理設計實踐和工程實例部分，在向學生教授理論知識的同時，還要求學生能夠融會貫通，將理論知識和工程實例相結合，靈活地運用抽象的理論知識去解決工程實際問題。然后在課后時間布置習題或者課題設計，將學生對課堂知識的掌握情況反饋給教師，根據學生對知識融會貫通的程度對學生的學習進行評價。

加強教師隊伍建設，作為教書育人的直接實施者，教師的地位舉足輕重。首先，ISEC項目要求授課教師通過專業的English Media Instruction培訓。在課程開始之前，根據授課內容和進度編排編寫《材料力學課程英語詞匯進度表》，讓學生在課前能夠熟記課堂內容涉及的力學生詞。同時根據課程的進度，授課教師適當控制講課深度和語速，引導學生逐步適應雙語授課。基于ISEC教學理念，“材料力學”課程要求授課教師要具有扎實的力學基礎知識和廣泛的專業知識，了解力學學科的學科前沿和發展方向，培養學生縝密的邏輯思維能力。同時，為了更好地監控學生的學習過程，授課教師需要堅持以學生為中心，對學生認真負責，通過更強的責任心和更科學的監管理念來實現對學生學習狀況的實時追蹤。最重要的是，為了更好實踐ISEC教學理念，要求我們組建結構合理、特點鮮明且傳承性強的教學團隊。通過開展統一備課等活動使得教學團隊對教學內容能更全面的掌握，同時不定期地開展教學觀摩和教學研討活動，加強教學團隊的內部交流，使得團隊成員的聯系更加緊密、更加通暢，實現教學效果的成效顯著和教學團隊的健康成長。

四、結語

根據ISEC教學理念，本文簡要地介紹了“材料力學”課程教學改革方面的意見和建議，還有很多需要進一步斟酌和修改的方面。引入ISEC項目的主要目是提高學生學習的主觀能動性，使學生融入到“材料力學”課堂，達到共同學習、終生學習的目的。“材料力學”ISEC教學改革不是該課程唯一的教改方案，教改也不是一蹴而就的。希望，本文的粗略見解能夠為“材料力學”ISEC教學改革建設提供一點意見和建議。

參考文獻

[1]張全友.ISEC項目中的通識教育反思——以許昌學院中外合作辦學為例[J].文教資料，2012（20）：140-141.

[2]Galilei G.Dialogues concerning two new sciences[M].Dover，1914.

[3]龐偉秀.基于ISEC理念的理論力學教改研究[J].陰山學刊（自然科學版）（1）.

[4]趙艷玲，齊春燕，樊永軍.ISEC教學理念下植物學教學改革幾點思考[J].陰山學刊（自然科學版）（1）：84.

[5]楊虹，李昕.理論力學和材料力學教改探討[J].建材高教理論與實踐，2001（02）：96-97.

[6]史春雪，龐佑霞.理工科理論力學教學中的教改方案探討[J].教育現代化，v.5（14）：72-73.

Discussion on the Application of ISEC Ideas in the Teaching Reform of Mechanics of Materials

MA Yi-jiang1，CHEN Guo-ping2，SONG Xiang-rong1，WU Jie1，REN Peng1

（1.Institute of Marine Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang，Jiangsu 212003，China;2.Aerospace Institute，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing，Jiangsu 210016，China）

Abstract：With the development of the ISEC project in the domestic colleges and universities，this paper integrates the ISEC teaching concept into the teaching reform of the Mechanics of Materials course.The ISEC project organically combines the traditional teaching idea with the international teaching idea，constructs the brand-new teaching model of "theoretical knowledge-practice-engineering case-information feedback "，adjusts the curriculum，optimizes the teaching design，strengthens the teacher team construction，and provides some opinions and suggestions for the construction of ISEC teaching reform in Mechanics of Materials.

Key words：ISEC teaching concept;Mechanics of Materials;teaching reform