面向應用型本科高校理論力學一流課程探索與實踐

楊權權 李 蕓 朱為國

（淮陰工學院 江蘇省先進制造技術重點實驗室，淮安 223003）

理論力學主要研究物體機械運動的一般規律，是許多工科生的專業基礎課，在全國諸多高校都有開設。根據學校辦學定位，開課高校主要分為研究型和應用型兩類。研究型大學和應用型高校人才培養目標存在明顯差異，對理論力學課程要求也各有側重。當前研究型大學理論力學課程建設成果豐富。在2019年教育部公布的首批國家級一流本科課程名單中，理論力學共獲批11門，其中研究型大學占10門，應用型高校1門。應用型高校理論力學一流課程建設相對落后、成效不佳，因此建設適于應用型人才培養的理論力學一流課程迫在眉睫[1-2]。

應用型高校理論力學課程教學主要面臨以下幾個問題。首先，課程理論性強、內容抽象。應用型高校學生容易感覺枯燥乏味，學習積極性不高，部分學生有厭學情緒[3]。其次，理論力學作為一門重要的專業基礎課，需要有效支撐應用型人才培養的相關畢業要求和培養目標，因此課程如何在“理論知識”傳授過程中培養“應用能力”值得深入探究。最后，課程作為一門傳統經典的力學課程，如何在新時代背景下開展立德樹人教育，培養應用型高校學生的家國情懷、科學精神與人文素養，是當前力學教學領域討論的熱點問題之一[4]。

1 課程改革理念與思路

面對上述學情挑戰，課程改革堅持以學生為中心，秉持“面向工程、強化基礎、提升能力、塑造價值”的教學理念，致力于開啟學生的內在潛力，調動學生學習的主觀能動性，從教學內容、教學手段和教學評價3個方面進行整體系統規劃，統籌推進改革創新，讓學生忙起來、課堂活起來、課程優起來。改革思路如圖1所示。

圖1 面向應用型高校理論力學一流課程改革思路

2 課程改革的方法與途徑

2.1 優化教學內容，讓課程質量優起來

圍繞學生應用能力培養，課程在教學內容中構建系列工程實際案例。靜力學構建包括軸承（徑向、導向、止推等）約束、車床主軸受力分析、減速箱約束反力以及千斤頂自鎖原理等內容；運動學構建包括對牛頭刨床、行星輪系、曲柄連桿、偏心輪搖桿以及四連桿等機構的運動分析；動力學構建包括對傳動軸系、凸輪導板、離心澆注裝置、撞擊試驗機以及水輪機轉輪等的動力學分析。通過系列工程案例，推進理論知識與工程實際相結合，強化工程概念，培養學生觀察、分析、實證并解決相關工程問題的能力。

為激發學生學習興趣，課程圍繞關鍵章節核心知識點，建立豐富有趣的日常生活實例，包括體操運動中旋空翻動作的動力學原理、雜技中持續轉動的陀螺、客車坐后排比前排易暈車的原因、筆尖上發現的行星、爬繩比賽以及艦載機彈射動力學等。通過豐富有趣的故事實例吸引學生注意力，引發學生思考，讓學生在學中思、思中學，提高學習效果。

為促進學生家國情懷、科學精神的養成，課程要不斷豐富思政元素的案例庫，在教學內容中介紹力學史上發生的相關科學爭論，如比薩斜塔實驗、太陽中心說和地球中心說的爭論、牛頓和萊布尼茲在微積分發現權上的爭論等，以培養學生大膽質疑、追求真理、實事求是的科學精神。同時，結合錢學森、周培源等中國力學家報效祖國的感人故事，引導學生發揚艱苦奮斗精神，厚植愛國主義情懷。

2.2 豐富教學手段，讓課堂活起來

以提升教學效果為目的，大力推進現代信息技術與教學深度融合，融入信息化手段。利用超星網絡教學平臺，建立校內小規模限制性在線課程（Small Private Online Course，SPOC）資源，針對部分教學內容開展混合式教學。課堂結合超星學習通平臺，開展投票、問卷、討論、填空等學習互動，打破課堂的沉默狀態。通過網絡教學平臺共享圖文并茂的視頻、動畫等資料，讓學生直觀了解機械運動過程，使抽象的理論形象化、可視化，加深學生對概念的理解，提升學習成效。

在教學組織方面，不斷細化課堂設計，增加師生互動和生生互動，開展問題導向式學習。一方面，將教學內容中的工程案例或是生活實例以問題形式拋出，引發學生思考，讓學生帶著問題學習；另一方面，組織小組討論，以學生為主體，讓學生自覺、主動地探索，通過共同討論解決問題。

2.3 完善教學評價，讓學生忙起來

課程教學期間分別以“力學科學家故事分享”和“學術論文文獻閱讀匯報”為主題，將學生分組，讓其課后收集資料，并準備PPT在課堂交流匯報。課程結束后，要求每位學生提交關于課程章節內容的思維導圖開放式作業，讓學生加深對課程整體知識框架的認識。將2次階段匯報和1次開放式作業作為過程考核，占課程總成績的20%，以激發學生對課外學習的興趣。課程成績還包括平時成績和期末考試成績。其中：平時成績占比30%，重點考核學生對每節課知識點的認知和掌握程度；期末成績占比50%，主要考核學生對課程核心知識點的理解和運用知識解決相關工程問題的能力。將過程性和終結性考核相結合構建多元化評價方式，科學“增負”，提升課程學習的挑戰度，讓學生忙起來。

3 結語

經過長期探索與實踐，課程建設改革成效顯著，主要體現在以下3個方面：

（1）將理論知識與工程實例相結合，實現理科與工科的學科交叉與技術融合，形成獨具特色的教學內容，讓理論力學不再只有理論，使得課程應用能力培養特色顯著；

（2）多元化的教學方法有效提升了學生學習的主觀能動性，課堂沉默狀態得到較好改善，學生對網絡平臺課程有了積極評價，越來越接近課程開設目標，得到了同行教師的高度認可；

（3）“以學生為中心”的教學理念在課程教學中得到了很好展現，課堂活躍度和學業挑戰度明顯提升，逐漸形成了一種符合應用型本科高校的理論力學教學新模式。