力學類課程教學的多角度挖掘研究

李清祿

（蘭州理工大學理學院 甘肅·蘭州 730050）

2020年5月，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，剛要指出高校要全面推進課程思政建設。因此各高校必須將課程的思政和思政的課程有機融合，從各渠道挖掘各類課程思想政治資源，將三全育人體現到每門課程教學的各個環節，培養符合新時代國家需要的人才[1]。

1 加大課堂思政元素的切入

知道了新工科背景下高校培養人才的目的和意義，就不難理解為什么大學所有課程都要加入思政的元素。而力學課程是所有工科院校的重要的技術基礎課，在本科生的課程教學中占據十分重要的地位，是學習其他課程的基礎也是通向專業知識的橋梁。因此在這門課中加入思政的教學元素，對塑造和培養社會主義建設的新鮮血液具有十分重要的意義。如何切入思政的內容呢，實際上思政的內容和課堂講授知識是同步的，或者說思政元素是可設計的。理論力學是大學生接觸的第一門力學課，在緒論部分會講到理論力學的任務，學習方法。這里結合理論力學課程體系的形成給同學們介紹大家熟知的力學家的生平事。比如介紹大力學家牛頓還沒出生父親就去世了，給他們講解牛頓是如何勤奮學習，如何從現實生活中發現萬有引力定理的，然后指出只有帶著問題去思考才能發現未知的科學奧妙，這樣對那些剛接觸力學課程的大學生有一種激烈作用，這樣對他們進一步渴望想了解后續的內容也是有引導作用的。因此，課程思政的教學要考慮到課程本身的人文內涵，如力學中蘊含的很多哲學原理。其次需要考慮到各學校各個學科的定位、不同專業自身特點與行業要求，因此思政設計時，需要分門別類、兼顧并深挖課程和專業的特性。

2 教學中加大教學實踐能力的培養

力學研究問題的一般過程為：首先將工程實際問題現象進行凝練，簡化，通過已有的力學知識形成力學模型，然后使用數學工具解決問題。比如在理論力學運動學部分，教學中會講到剛體的平面圖形上求任一點的速度的三種方法，同學們容易將基點法和點的合成運動中求速度的內容相互混淆。另外，三種方法都可以求一點的速度，同學們對選擇哪種方法有點不知所措，因此同學們在學習過程中必須清楚為什么首先求剛體的角速度，而求出角速度是前提，對后面求解加速度問題至關重要，但是每種方法都有其自身的適用性和優缺點，如何進行選擇需要動腦子。同樣，在動力學問題中，這種現象更普遍，有的問題既可以適用動力學普遍定理求解又可以采用達朗伯原理去解決。而有的問題用達朗伯原理或者虛位移原理才能解決。在材料力學的教學中盡量應用大量的工程實例，將理論教學和工程問題結合，使學生理解材料力學的許多原理可直接應用于工程問題上，特別是增加土木工程領域中工程事故的例子，從而重視力學學習[2]。比如講到壓桿的穩定性問題，給學生講鬼北克大橋塌陷之謎。再比如引入2021年7月12日發生在蘇州市的酒店發生倒塌的事故，本來三層的舊樓進行了多次的加蓋，然后進行了超過該樓承受能力的裝修才造成此次事故，這時就給學生講述強度問題可以解決三個方面的工程問題，除了強度校核外還有選擇截面面積和確定許可載荷。類似這樣的工程事故的介紹，他們課后會主動查閱相關專業文獻，實現變被動學習為主動學習的目的[3]。

3 注重啟發式教學

啟發式的教學就是通過教師的講，誘導學生去想，通過學生自己的積極思考而達到弄懂知識，把學生從開始的被動狀態積極地向主動方面轉化。啟發式的教學方法，其形式是多種多樣的，如有所謂的發現式教學、組織式教學、討論式教學和實驗式教學等等。這些教學形式又可因教學內容、對象和條件的不同而不同，但不管采用什么形式，啟發式教學法最根本的目的是增強學習的主動性。為什么有些教師講起課來能喚起學生的教學興趣，使學生覺得50分鐘一下子就過去了，學生在學完這門課后就能抓住科目的主干，覺得這門課并不難學，而另一些教師講起課來枯燥乏味，在50分鐘學生內如坐針氈，學完之后抓不住主干，覺得這門科目亂麻一堆呢。這關鍵就是教師的教學技巧問題，更確切地說就是教學藝術問題。為了增強教學效果，我們先從英語單詞“Mechanics”的詞義入手，一開始就給學生一個深刻的印象。原來從單詞詞義來看，力學就是機械學。那么力學這門課對機械系的重要性就不說自明了。接著我們再普及一下機械設計的一般程序，從而引出材料力學的任務。這樣，同學們聽了之后印象就很深刻，興趣也就隨之而生了。教學技巧還表現于教師積極誘導他們去思考問題，在誘導的過程中，教師的講解要緊扣學生的心弦，重點要突出，邏輯要分明，說話要簡練，板書要整齊，要善于用聯系、比喻手法使學生心領神會，要善于把難以理解的東西形象化，把復雜的東西簡單化，把瑣碎的東西系統化，把枯燥的東西生動化[4]。

4 優化教學過程和教學內容

2021版隨著我校課程大綱的動態調整，我們對理論力學設置了三個教學平臺供不同專業選擇，分別是56學時、64學時和72學時。材料力學有64和72兩個可供選擇的教學平臺。每個學院可以按照自己專業對教學內容的側重去選擇不同學時的教學內容，避免了以前只有一個教學學時平臺的弊端。因為有個別專業不需要這么多的內容去學習，但老師非要教，考試必須考，造成很多專業的學生被動地去接受知識。既然教學平臺變了，那教材教材內容必須修改。因此我們打算對教材內容做一個裁剪，刪除很多不必要的煩瑣的公式推導，直接給出結論后就讓學生熟悉如何應用。這樣既節約了課時，又避開了學生不想聽大量公式的推導，因此優化了課堂內容的教學過程，把更多時間放在作業的訓練方面無論，通過作業強化具體章節的內容。另外不同學時都是要考慮到該專業學習的系統性，但是克服了與大學物理內容的重復性。教學內容方面，我們設置不同學時教學平臺時，就考慮了教學內容的側重，比如對學時較少的專業，理論力學的靜力學教學時刪除了摩擦，在動力學方面保留了動能定理的學習，而動量矩部分的教學一帶而過，所以教學內容也是進行了大大的優化。

5 線上線下教學的有機融合

我們學習在 2020年春季學期統一采用了中國大學MOOC平臺，外加QQ群直播的方式完成了教學任務。因為當時是迫不得已的教學手段，但從那一次教學中也獲得了今后遇到類似突發事件時如何更好的應對教學的辦法。我校是培養國際留學生較多的高校之一，很多留學生到目前不能來華學習，所以要對不到校學生進行線上的教學。另外還有部分國內學生因為種種原因也需要進行線上教學。因為學生較少，感覺QQ群直播是比較方便的，包括習題的講解，作業的布置都通過QQ的交流進行，因為QQ全天在線，學生有問題隨時可留言，哪怕在公交車上都能回答學生的問題，我認為是對我比較方便的。2020年秋季學期學生的考試成績也是相當可期待。在校留學生的成績和線上國外留學生的成績相比還高出了十個百分點。之后對試卷作了分析，我們認為留學生線下教學對語言是有障礙的，所以線下的教學并沒有太大優勢。當然，線下教學對他們和老師的接觸和學生之間的互動的優勢是另當別論，這里只想說明線上的教學沒有想象的那么糟糕。對于國內的學生，線上教學還是存在很多弊端，必須以線下教主為主，而線上的教學只能作為輔助手段。

6 結語

綜上所述，由于高校教育的變革，即線上線下相互融合的教學時代。大學力學類課程既是學會分析問題、培養工程師的過程，也是立德樹人、鑄魂育人的過程。因此特殊時期高校力學類課程的教學應順應時代的要求，結合自己學校的特點和各個專業要求的不同去開展教學。需要指出的是，無論采取什么樣的教學手段，高等教育還是要回到教育的原點，以本為本，重視教育的人文屬性，重視三全育人，引導廣大學生具有樹立正確的三觀。