中外合作辦學下力學基礎課程教學內容和模式改革研究

李晨亮，郭 晶，王超營，何 建

（哈爾濱工程大學 黑龍江 哈爾濱 150001）

面對新時代對高層次人才的需求，高等教育擔負著重要的使命。通過中外合作辦學，在合理利用國內高校教育資源的同時，積極引進國外優(yōu)質的教育資源，以國際化視野充分借鑒他國教育經(jīng)驗[1-2]，對于加快我國教育改革和發(fā)展步伐，轉變現(xiàn)有的教育模式，促進教育體制改革與創(chuàng)新，從而提高中國高校在世界范圍的知名度等方面都起到了積極作用[3]。哈爾濱工程大學針對 “三海一核” 的辦學定位，面向國家 “海洋強國” 的戰(zhàn)略需求，不斷深化教學資源與培養(yǎng)模式改革，先后與英國南安普頓大學和阿伯丁大學開展中外合作辦學項目，從而優(yōu)化專業(yè)教學，提高辦學質量，為培養(yǎng)具有國際視野的創(chuàng)新型人才奠定了堅實的基礎[4]。

在高等教育人才培養(yǎng)過程中，力學基礎課程是理工科院校的很多專業(yè)，如土木工程、船舶與海洋工程、能源與動力工程以及機械制造等基礎核心課程，處于由基礎理論課向專業(yè)課過渡的地位，并與一些后續(xù)課程密切相關[5]。力學基礎課程不僅僅是知識的傳授，還包括對學生創(chuàng)新能力、工程思維、動手能力以及解決實際問題能力的培養(yǎng)。然而，目前力學基礎課程的教育體系逐漸固化，盡管不斷有改革的嘗試，卻未出現(xiàn)整體推陳出新的變局。力學基礎課程本身具有 “四梁八柱” 的強大支撐作用，但卻少有 “雕梁畫棟” 的感染力。因此，如何對基礎力學課程進行改革從而適應新形勢的需求，是當代力學工作者亟須解決的問題。

基于當前中外合作辦學的形勢，結合國外的教育研究體系，從基礎知識、工程實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)三個方面出發(fā)[6]，對力學基礎課程教學內容和模式進行改革，構建新的力學課程體系，力求讓學生深入理解、靈活運用相關知識，從而培養(yǎng)能適應國家建設創(chuàng)新型科技強國的戰(zhàn)略需求，具有創(chuàng)新精神和實踐能力，具備良好人文素養(yǎng)和社會責任感，能夠在相關科學或工程領域從事教育、科研、技術開發(fā)、工程設計的可靠實用人才，這是力學基礎課程教學改革的根本目的。

在對力學基礎課程教學內容和模式的改革中，我們提出了三個目標：知識目標、技能目標和素質目標，現(xiàn)分別進行詳細闡述：

1 知識目標

力學課程本身具有概念多、知識抽象和理論性強的特點，這使得學生學習起來容易感到枯燥無味并具有一定的難度，因此如何讓學生學好力學，是基礎力學課程改革的首要目標。

為讓學生學好力學，首先要使其對力學產生濃厚的學習興趣，因此要對陳舊的力學基礎教學內容進行改革。隨著當今世界的快速發(fā)展，力學基礎課程的教學內容也要考慮其前沿性和實用性，將教材內容與工程實踐以及現(xiàn)代社會、科技發(fā)展緊密聯(lián)系起來，改變原有課程中繁、難以及舊的知識現(xiàn)狀[7]，從而激發(fā)學生對力學學習的興趣，是其能夠學好力學的基礎。

課上要改變教學模式和方法，讓學生不僅僅是上課聽，同時還要積極參與到教學中，激發(fā)其學習的主動性。可以根據(jù)學習內容和學生特點，采用示范教學法、展示教學法、任務驅動法、模塊教學等教學方法，力求教學形式的多樣化和個性化。并可依據(jù)不同的力學課程教學內容將傳統(tǒng)教學、翻轉課堂和小組討論等多種學習模式相結合，為每位學生創(chuàng)造展示自己的機會，從而激發(fā)其學習興趣，培養(yǎng)其善于思考和主動思考的能力，以及分析問題和解決問題的能力。

課下充分利用當代互聯(lián)網(wǎng)技術多維度延伸教學內容，一方面重視課堂教學，另一方面鼓勵學生利用現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)技術進行自主學習，充分拓展知識的廣度和深度。創(chuàng)建適應學生學習的精品線上線下共享課程，使學生接觸更多與力學基礎課程相關的精品課程，通過互聯(lián)網(wǎng)的延伸學習，可以有效彌補學生在課堂學習中的缺失。同時，依托網(wǎng)絡資源優(yōu)勢，建立適應學生需求的優(yōu)秀多媒體課件和慕課資源，超星網(wǎng)絡云平臺與學習通APP相結合，實現(xiàn)教師與學生的網(wǎng)上互動教學，擴大學生學習的信息量，從而產生積極的連鎖反應。

將作業(yè)、大小考試和課程設計等納入對學生的考核中，形成過程考核。在作業(yè)和課程設計中布置具有討論性、創(chuàng)設性的問題，來引導學生積極思考、樂于實踐，從而培養(yǎng)思維敢于求新、思路有閃光點的學生。通過大小考試，將知識點相互融合，一方面可以幫助學生持續(xù)性鞏固所學知識點，另一方面可以有效提升學生綜合運用力學知識的能力。

2 技能目標

在讓學生學好力學基礎知識的同時，如何培養(yǎng)學生用所學知識去解決工程實際問題，是基礎力學課程改革的又一重要目標。為實現(xiàn)這一目標，需要在注重課程整體建設思路的同時，與相關基礎知識、設計實踐以及應用實例相結合，一方面以理論教學為框架，創(chuàng)建 “現(xiàn)象―問題―理論―方法―創(chuàng)新意識” 五環(huán)相扣的創(chuàng)新教學法[8]，吸引學生的學習興趣和注意力；另一方面加強對實際工程技術現(xiàn)象和問題的分析，通過剖析技術和理論沿革，使學生理解原創(chuàng)并思考未來，將專業(yè)的基礎理論框架與學生的實踐技能培養(yǎng)相滲透。

在借鑒國外教材的過程中可以發(fā)現(xiàn)，其設置的練習題目更多是注重鍛煉學生如何用所學力學知識去解決實際問題。我們充分借鑒這一點，在新編教材中不僅加入相應的習題，并對力學知識結構進行重組，使其與創(chuàng)新型、應用型人才培養(yǎng)模式相適應。同時，在教學過程中大量引入工程實際案例，并將生活中與力學教學內容相關的現(xiàn)象引入課堂，讓學生進行討論和思考。例如，為什么食品調料袋要有個V型口？通過這個例子讓學生很容易理解應力集中的概念；子彈的質量雖小但為什么可以穿透物體？通過這個現(xiàn)象讓學生理解沖量的概念；將飛車走壁現(xiàn)象與達朗貝爾原理結合起來，讓學生通過達朗貝爾原理來定量分析飛車走壁的最低車速。通過將這些內容穿插到課堂教學中，讓學生進行討論，不僅可以激發(fā)其學習的興趣，同時培養(yǎng)其良好的力學理論素養(yǎng)及思維習慣，達到 “學力學、用力學” 的目的。

教學與科研是相輔相成的關系，而不是各自獨立。教學能促進科研，同時科研可以豐富教學內容和方法，并提升教學質量。一方面，將與力學相關的科研工作融入力學基礎課程教學中，將科研問題細分為幾個點，通過課程設計的方式分配給學生進行探討和交流，在啟發(fā)和培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和能力的同時，也能幫助教師走出思維定勢，從而對科研問題產生新的思考；另一方面，將科研成果作為案例引入課堂教學中，為學生講解相關的力學知識點，使其能夠更好地理解和掌握該知識點，同時，將科研工作中涉及的創(chuàng)新知識和方法介紹給學生，從而拓展課堂教學內容的維度和深度，使教學的方法和思路變得多元化。

3 素質目標

在學好力學、用好力學的基礎上，如何讓學生愛上力學是基礎力學課程改革的素質目標。以符合力學基礎課程特點的方式，將課程思政元素有機地融合到力學課程中，如以力學史上典型科學家的故事為榜樣，以典型事跡作鼓勵，以典型案例為指導，活躍課堂氛圍，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W精神，并激發(fā)學生追求科學知識和真理的熱情，讓價值引導的成分在課堂討論和課堂教學中充分發(fā)揮，達到育人效果。由此，學生在學習的過程中就能逐漸具備科學素養(yǎng)和服務于國家工程領域的思想認知及科研能力。

一方面，以力學基礎課程大綱為載體，將其涉及的知識點作為思政元素的切入點，使思政元素與教學內容無縫對接，潤物無聲。在緒論部分，可適當介紹為力學做出卓越貢獻的科學家事跡，例如：中國導彈之父錢學森突破重重阻力毅然回國，致力于祖國的科技事業(yè)，為我國科技發(fā)展做出卓越貢獻； “兩彈一星” 元勛、中國近代力學事業(yè)奠基人之一郭永懷，為發(fā)展導彈、核彈與衛(wèi)星事業(yè)作出了重要貢獻，他的事跡激勵了一代又一代的力學人。通過在教學中穿插這些科學家在學術上刻苦鉆研和嚴謹篤學的態(tài)度，以及堅持不懈、追求創(chuàng)新的職業(yè)素養(yǎng)和人生態(tài)度，激發(fā)學生的愛國主義情懷，良好的科學態(tài)度和工匠精神。

另一方面，通過哲學元素的引入，幫助學生樹立正確的人生觀。例如，在講理論力學的動力學部分時，指出牛頓三大定律和萬有引力定律的提出是牛頓對自然哲學的數(shù)學表達，為唯物主義哲學奠定了科學基礎。通過工程元素的引入，培養(yǎng)學生崇高的社會使命感，例如，講動量矩定理時，引入中國航天探月工程，不僅增加教學過程的趣味性和實用性，也增強學生對我國偉大工程事業(yè)發(fā)展的自豪感。

通過上述對力學基礎課程教學內容和模式的改革，取得以下三方面的成效：第一，提升教師自身的教學能力和水平，在課程改革過程中，不僅要求教師具有扎實的力學教學基本功，同時要具備前瞻性的學科融合能力和國際化教學視野[9]，還要考慮學生的認知情況，以自己的道德素養(yǎng)和扎實學識來引領學生。第二，課堂信息量的變化，通過課前預習、課上學習和研討、翻轉課堂、課后討論以及與線上慕課的有機融合，多維度多空間地擴展學生的學習深度和廣度。第三，學生思維程度的變化，在完善課程體系的基礎上，通過精心設計教學內容和技巧，激勵學生提高思維能力，注重科學觀的培養(yǎng)。

4 結語

在中外合作辦學的有利時機下，如何對力學基礎課程進行有效的改革，從而培養(yǎng)出適應新時代需求，并具有國際競爭力的新型工科人才，是我們亟須解決的重要問題。我們著力從知識目標、技能目標和素質目標出發(fā)積極探索有效的基礎力學課程教學內容和模式的改革，通過多樣化的授課模式和考核模式，充分調動學生的學習積極性，并激發(fā)其科學創(chuàng)新能力，并將工程實際問題和思政元素融入教學過程中，培養(yǎng)學生的科學探索精神，同時提高其科學素養(yǎng)，并增強其愛國情懷和文化自信，從而適應當今高技時代發(fā)展對新型人才的要求。