基礎力學課程綜合能力培養途徑的探討

趙桐 宋林輝 王會

[摘 要] 基礎力學課程在培養工科大學生的基礎理論知識、分析能力、工程實踐能力和創新意識等方面有著重要的作用。根據學生能力培養目標的要求，在基礎力學課程的教學中，通過啟發引導法、開展針對專題的研究型課堂教學、在實踐教學活動中培養能力、不斷優化課程考核方式等途徑來探索并進行實踐，并取得了較好的效果。

[關鍵詞] 能力培養;專題研究;實踐環節;考核方式

[作者簡介] 趙 桐（1974—），女，山西太原人，工學碩士，南京工業大學數理科學學院講師，主要從事基礎力學的教學與結構工程研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）34-0231-03 ? ? [收稿日期] 2019-11-24

基礎力學課程是土木、交通、機械、材料、能源、力學、水利等工科專業的核心課程，對工程或自然中的基本規律進行研究和加以應用，為工科大學生的理論素養、工程實踐能力和創新意識的培養奠定重要基礎。按照《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》的要求，作為高等教育組成基礎的專業教育，要面向未來，強調可持續發展，以能力培養為導向。

面向學生能力發展的需求，應擺脫知識灌輸性教育，以知識為載體，實現思想方法的傳授，培養學生的專業基本能力和探索未知的強烈意識和能力。如工科大學生專業能力的構成包括專業技術能力、實踐應用能力和創新意識等。專業技術能力要求學生具有扎實的基礎理論和專業功底，并形成體系，做到融會貫通。實踐能力要求學生通過基于理論的分析計算、實驗驗證、團隊協作，解決實際工程問題。創新意識要求學生了解學科前沿、最新動態及發展方向，搜集和處理信息獲取知識，具有開發創造能力。

根據大學生綜合能力培養目標的要求，筆者在基礎力學課程的教學中，通過啟發引導法、開展研究型課堂教學、在實踐教學活動中培養能力、不斷優化課程考核方式等途徑來探索并進行實踐，取得了較好的效果。

一、啟發引導教學方法的應用

基礎力學課程教學不僅是對專業概念、定理的傳授和解讀，還應注重思維、能力的培養。力學是科學性、邏輯性、系統性都很強的學科，力學問題的解決思路可以推廣到實際工程中的各個方面，因此，在力學課程教學中培養學生科學思維方法、解決問題的能力、實踐能力和創新精神非常必要。筆者在多年的教學實踐中，以激發學習興趣、促進深入理解、兼顧學生的學習效果和能力發展為目標，教學過程與教學方法上堅持有效的啟發、引導，實現教學互動。

按照能力導向教育的要求，面向專業人才的培養，除需給出相應知識體系外，更重要的是明確給出學科方法學的內容。以知識為載體，教師通過向學生傳授本專業典型思想和方法，來實現對學科方法學內容的傳授。課堂上用科學內在的邏輯美來吸引學生，探究力學理論與概念深層次的內涵，詮釋它的來龍去脈和發展變革。在基本公式定理的推導過程中，突出思路和方法，將理論與工程案例緊密聯系起來，引導學生積極思考，有時還可特意留出一些疑問，鼓勵學生帶著疑問主動學習，思考和討論。

基礎力學課程中的許多概念、定理都是前輩大師科學研究的成果，力學人物及事跡、力學史發展歷程，其中蘊含著豐富的思想內涵。教學過程中如果能夠恰到好處地結合力學史，體現知識發現過程，必然是一種促成深刻理解、培養學生探索未知和創新能力的好途徑。

豐富深入的課程內容，實現了知識的拓展，啟發引導教學方法的恰當應用，激發了學生的學習興趣，可以幫助學生夯實理論基礎和發展能力。當然，這個目標實現的前提是教師自身對科學發展歷程、科學研究規律，還有概念定理本質都理解得非常透徹深入。

二、開展針對專題的研究型課堂教學

大學教育階段的培養目標，主要是專業知識的獲得和能力的發展培養。近年來面向本科生能力發展和培養的教學研究實踐都已經進行了大量的工作。其中，研究型教學模式（如圖1）是指在教師的指導下，學生以研究、實踐等方式對某一問題進行專門探討，最終形成結論。這種模式有利于提高學生的創新能力和實踐水平。

為了培養研究探索的學習習慣，教師對特定的教學內容可采用研究型課堂教學模式，學生圍繞選定的主題開展學習。一般所選主題題目不宜過大，是課堂知識的延伸，兼顧學生的興趣和特長，研究要具有可行性。課前學生自主地搜集資料獲取信息，課上通過小組討論交流來探索和獲取新知識，最后以學習小組的研究報告，包括知識的習得、研究的深度、能力的發展培養程度，作為此次學習效果的評價依據。

研究型教學模式是在學生為中心的教學理念指導下建立起來的，教師是學習活動的引導者和組織者，學生自主對實際問題或任務進行探索研究，尋找解決方案，成為主要參與者和完成者。整個研究過程都由學生自主完成，這不但激發了他們的學習欲望，還培養了表達能力、分工合作能力、創新意識和實踐能力等綜合能力。用于研究型學習的問題，既可以是教師設計的題目或布置的任務，也可以是學生選定的主題，好的題目或問題要貼近生活或工程實際，富有一定挑戰性，適宜于學生研究解決。整個研究過程都由學生自主完成，教師負責做好協助與引導。

三、注重力學課程實踐環節中能力的培養

基礎力學課程是很多工科專業的核心課程，從世界工科教育的起源來看，1794年巴黎綜合工科學校誕生，工科教育才逐漸成熟起來，其標志性事件之一是該校兩本力學教材的出版：泊松所著的《力學教程》和納維所著的《力學在結構和機械方面的應用》。這兩本教材的內容反映了力學是與工程實踐密切結合的課程，其發展和源動力也源于實際工程問題。而大學生的能力培養目標中，其中一個就是解決實際工程問題的能力培養，這離不開力學課程實踐教學環節所發揮的重要作用。

基礎力學課程的實踐教學活動是工程能力培養的重要環節，主要有以下幾個方面。一是需要動手動腦的趣味力學實驗，探尋其中所蘊含的力學機理，激發學生的學習興趣，加深對課程內容的理解，鍛煉知識的實際應用能力和整合能力。二是計算機模擬仿真試驗，如模擬汽車碰撞現象、模擬人體關節運動機理、模擬結構受力變形現象等。視覺化和形象化能幫助學生更深刻的理解相關概念和理論，做到知識拓展、理論結合實際。三是實地考察學習，對設備或實物現場觀摩研究，動手操作做實驗，達成深層次的學習目標。如圖2，學生可以在實驗室對工程結構模型觀摩學習，也可以自主設計實驗方案、動手制作，驗證或實現自己的新想法，課內學習與課外研究相結合，培養解決問題的能力。四是參加各種科技競賽和創新項目，比如大學生力學競賽、結構設計競賽、實驗操作技能競賽、創新創業項目等。這些資源是學生課外學習研究、開闊眼界、拓展能力的重要途徑，它們對知識應用、創新意識、團隊協作等綜合能力的培養非常有益。

四、優化課程考核和成績評定方式

對學生課程學習的考核，是教學的重要環節之一，實施有效的、更加靈活的課程考試和成績評定方式，對教和學都具有重要的導向性，不僅對學習方法、學習效果和學習努力程度有很大影響，而且對教師組織教學內容、教學方式，以及教學精力投入轉變都將有很大的促進。為了切實提高學生的能力和綜合素質，保障創新型人才培養的質量，教師需要在教學實踐中不斷探索和改進課程考核的方式。目前，筆者在結構力學課程考核模式的實踐中，進行了以下方面的探索，如圖3。一是采取多樣化、累計式的考核方式，學生的課程總評成績由平時學習過程的累計式成績和課內考試成績兩項綜評得到。比如平時累計式成績占比60%、課內考試成績占比40%的計算方式。其中平時成績構成包括作業、實驗、課程小論文（心得體會）、學習小組的成果展示等成績。此外，鼓勵學生自主性的學習，鼓勵參與課外學術研究和科技創新實踐。教師在學習效果評定時，嘗試考慮學生課外參加的學科競賽、創新創意項目等活動的成果展示，鼓勵并給以適當的加分。客觀公正的成績評定，需要教師對學生的以上各種學習表現作詳細記錄和全面整理，并設計詳細可靠的評分細則。二是改革課內考核試題設計和命題方式，除了考查對知識的理解、掌握、應用和分析計算判斷的能力，還要巧妙設計一些題目，聯系實際工程或生活，能反映創意思維、建模能力，答案靈活開放，把考試變成學生展示自己才能的平臺。但畢竟課內考試涉及的深度和廣度是有限的，對學習結果的考核，如何兼顧知識習得和能力體現，需要繼續深入研究和實踐。

五、結語

如何在基礎力學課程的教學中加強對學生能力的培養，筆者從啟發引導教學方法的應用、開展研究型課堂教學、嘗試在課程實踐環節對學生提出較高的要求、不斷優化課程考核和成績評定方式這幾個方面進行探索和實踐，并期望與教師同行進行探討。科學在不斷發展，教學理念也在不斷更新，力學課程教學具有鮮明的時代特征，教師需要持續開展學科研究，了解學科發展的動態和前沿，不斷探索和實踐先進的教學方法，以學生的學習和發展為中心，適應能力導向教育，為培養學生的綜合素質做出貢獻。

參考文獻

[1]蔣宗禮.科學構建課程體系提高專業教育水平[J].中國大學教學，2012（3）：8-11.

[2]季順迎，武金瑛，等.力學史知識在材料力學教學中的結合與實踐[J].高等理科教育，2012（4）：137-142.

[3]吳艾輝.研究型大學工科專業力學課程教學方法創新與實踐[J].力學與實踐，2017，39（3）：299-301.

[4]范欽珊，陳建平，唐靜靜，等.研究型大學需要研究型教學[J].中國大學教學，2009（11）：8-10.

[5]蔣持平.材料力學教學中的科學思維方式培養[J].力學與實踐，2001（23）：52-55.

[6]葉志明.試論力學課程教學的方法論[J].力學課程報告論壇論文集，2006：41-45.

[7]趙桐.材料力學研究性教學探討[J].高等建筑教育，2012，21（6）：133-135.

[8]張一春.精品微課設計與開發[M].北京：高度教育出版社，2016.

[9]張桂蓮.材料力學課程累計式考核模式實踐與思考[J].高等建筑教育，2011，20（2）：104-107.