基于“5yu”的《工程力學》創(chuàng)新設計

張艷華 張功學 李建軍 高羨明

（陜西科技大學機電工程學院 陜西·西安 710021）

0 引言

“教無定法、教必有法、貴在得法。”課有常而教法無常，良好的教學方法，可以發(fā)揮教學智慧、教學相長。我校基礎力學教學團隊為省級基礎力學教學團隊，團隊教師在多年的教學改革和實踐過程中，秉承著“傳—幫—帶”和“老—中—青”結合的教學傳統(tǒng)，在“守好一段渠，種好責任田”的同時，也取得了豐碩的教學成果，并逐漸形成了基于5“yu”的創(chuàng)新教學設計。

1 5“yu”的緣起

在我校，《工程力學》是面向輕化工大類本科生二年級上學期開設的一門學科基礎課。對輕化工大類的定位和培養(yǎng)目標是培養(yǎng)能夠從事輕化工程及相關領域的寬口徑、復合型高級應用技術人才。為實現(xiàn)上述目標，分析了學習過程中存在的有利學情和不利學情。其中不利學情中，學時少，學生多，學生專業(yè)復雜多樣不容忽視。古人有云“授人以魚不如授人以漁”，但是對于當代大學生，僅有“魚、漁”已經不能滿足他們的需求，尤其是情感和精神層面。所以在魚、漁的基礎上，結合課程思政，形成了現(xiàn)在的5“yu”，即：破“愚”，有“魚”，授“漁”，身“欲”和心“愉”創(chuàng)新教學設計，如圖1所示。下面以少學時《工程力學》為例進行詳細闡述。

圖1：5“yu”簡介

2 5“yu”的探索與實踐

2.1 破“愚”

基于力學兩大特征：（1）向深度挖掘的探索性，它不斷尋找形形色色的交互作用機制；（2）力學的凝聚性連接性，作為一座橫跨理工的橋梁，它不斷地再出發(fā)，去連接基礎與應用之間的道道鴻溝。此外，力學發(fā)展本身就是一個辯證思維的過程，力學在工程中的作用和地位可概括為：力學退后一步是數(shù)學，前進一步機械，左顧是物理，右盼是材料，綜合應用是工程，應用到極致是藝術。圖2所示為梁彎曲正應力分析示例。

圖2：力學的橋梁作用示例

學生需要學習，作為師者的我們也不例外，基礎力學團隊注重教師培養(yǎng)，老中青結合，互幫互學互助，一直踐行著“傳幫帶”的優(yōu)秀教學傳統(tǒng)。其中，年輕教師在助學，信息技術支持和服務方面做了大量工作。

2.2 有“魚”

基于破“愚”的鋪墊，使學習者看到“宇宙之大，粒子之小，力學無處不在”，并同時堅信自己的專業(yè)中，課程中均有“肥魚”“大魚”可抓。通過學習本課程，學生不僅可以掌握本課程的專業(yè)基礎知識，學會一定的計算能力，對機構運動進行分析、設計，幫助學生提升創(chuàng)新能力。

2.3 授“漁”

在授“漁”層面上主要是針對教學內容、課程建設、研究方法和教、學法上。

2.3.1 整合教學內容

根據(jù)現(xiàn)行學生的特點，結合各種新型媒體和手段，將知識點進行分類重組，基礎部分的積累性學習以師授為主，同類問題的反思性認知以生學為主，綜合性的探索性整合以師生共商為主，如圖3所示。該過程體現(xiàn)了學習中的三個不同層面，即知識理解、應用分析和綜合評鑒。其中后兩者屬于較高層次的思考。

圖3：教學內容的整合

2.3.2 完善課程建設

在先前建設力學實驗教學示范中心、精品課程建設、精品資源共享課和通識課的基礎上，進一步加強在線課程建設，其中工程力學在線課程已于去年在中國大學MOOC上線。

2.3.3 注重研究方法

對于基礎課程的學習，除知識點外，還應注重研究方法。比如，在靜力學篇，世界是立體的，而我們學習的主題卻基于平面，那是因為，我們發(fā)現(xiàn)不管是工程界還是生活中，很多東西都具有對稱性，因此，我們就能找到他的對稱面，對其進行簡化分析。此外，對于材料力學部分，我們研究對象是基于桿件，小到住行，大到國之重器，哪怕是落月成功的嫦娥5號身上，都能發(fā)現(xiàn)桿件纖瘦的身影。這就是我們提煉出的力學模型，外表簡單，內心卻豐富多彩，它是我們結構的骨架，主要承受拉、壓、剪、扭、彎等變形。上述也恰恰說明了我們力學源于生活、源于實踐的特性。

2.3.4 注重教、學法

在教法和學法上，結合現(xiàn)代信息技術，信息技術融入到課堂后，不管是教師教學方式，學生的學習方式，還是課堂形態(tài)都有了很大的變化。具體創(chuàng)新點結合案例進行說明。

（1）在學習提高梁彎曲強度時，利用分組實踐進行探究性學習，通過一張A4紙和兩盒粉筆的故事，演繹提高梁承載能力的主要措施整個過程，如圖4(a)所示。學生是臺前，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，老師為幕后，揭示本質。運用明辨性思維+追問的形式啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題、解決問題以及評價問題。

圖4：實踐操作

（2）在學習軸向拉壓桿的強度條件時，利用項目教學法，通過設計一個簡易的小型起重機為例，由實物引發(fā)，到結構簡圖，到力學模型，并結合數(shù)據(jù)，引導學生從不同角度出發(fā)進行計算分析，從而引出利用強度條件主要解決的三大類工程問題，如圖5所示。

（3）在學習壓桿穩(wěn)定部分，通過自制教具進行課堂實踐，在理論推導前，先進行科學的猜測，該過程更加注重研究問題的思路和方法。此外，除實驗課外，我們還加強實踐操作，而實踐結果往往超乎學生的想象。最讓同學們驚訝的是一張薄薄A4紙卷的紙筒，竟然可以承受20余瓶礦泉水的重量，如圖4(b)所示

此外，授課過程中深挖案例，古今中外結合，從魁北克橋梁的垮塌到中國大跨度橋梁的代表港珠澳大橋，說明偶然中的必然性，揭示事物的認知規(guī)律和發(fā)展規(guī)律等。

2.4 身“欲”

在身“欲”層面，在學生還未養(yǎng)成良好的主動學習學習習慣之前，我們利用信息技術等多種手段，讓學生先動起來，忙起來，這主要體現(xiàn)在課前、課中和課后。（1）課前，學生通過完成線上任務進行預習；（2）課中，主要是互動交流，利用在線答題、投稿、彈幕等鞏固重點，學練結合并及時檢測和掌握學生的學習動態(tài)；（3）課后，主要是進行交流和答疑等，提供服務支持，包括學生課程學習結束后有進一步的需要。

2.5 心“愉”

心“愉”層面，可以說體現(xiàn)的是過程性的評價。不同階段，心愉的感受是不一樣的，按時間關系遠近可以分成這樣的五個層次，即立刻、馬上、后續(xù)、將來、未來。立刻是反饋是在學習進行中，比如今天我在課堂上小露了一手，成功又自信，又或者，不知所措時，老師的會心一笑。馬上是順利完成課程考核。我們主要用的是學習通和雨課堂兩者結合的方式。但是課程考核的結束不是學習的終結，往往新一篇章的開啟。基于前述的學習和扎實功底，在后續(xù)設計，專業(yè)課程中乃至各大賽事中，因為根基深固，不斷取得傲人的成績，以至于乃至不久的將來，畢業(yè)時收到心儀的offer或是遙遠的未來，成為行業(yè)的精英，服務社會，都與今天的努力分不開。

3 結束語

總的來說，基于5“yu”創(chuàng)新緊緊圍繞這三點，人、文、術。人是育人，文是內容，術是技術等，在以學生為中心的情況下，融入課程思政，牢記教書育人，力爭德才兼?zhèn)洌蝗诤袭斚滦畔⒓夹g，重組課程內容，線上線下結合，多種手段并用，實現(xiàn)學生學為主，教師導為主，注重學習過程。該創(chuàng)新設計雖以《工程力學》為例，但對其它學科亦具有借鑒意義。