新工科背景下力學基礎課程多維聚能教學模式改革與實踐

摘"要：力學基礎課程作為工科專業的重要基礎課，主要研究物體的受力與平衡規律，以及外力作用下的變形與破壞規律，為合理設計構件提供基本理論與方法。面對新工科背景下的挑戰，從課程內容、教學方式、信息技術的融入、科研協作、評估機制及科技社團等多維度進行聚能發力，構建一種開放式、沉浸式和互動式的多維聚能教學模式。通過教學改革實踐，多維聚能教學模式顯著提升學生的學習興趣、理論應用能力及創新思維。學生不僅在理論學習上取得進步，更在實踐和創新能力上顯著提高，符合新工科人才培養的需求。同時，創建“力學社”等科技社團，并在課堂教學和系列活動中融入課程思政元素，全面強化學生實踐和創新能力的同時，注重培養其深厚的家國情懷和責任感。

關鍵詞：力學基礎課程；多維聚能；三階三享；課程思政；改革實踐

中圖分類號：G642"""文獻標志碼：A"""""文章編號：2096-000X（2025）02-0141-04

Abstract：Fundamentalmechanicscourses，crucialforengineeringdisciplines，explorethelawsofforcesandequilibrium，andthedeformationsandfailuresofmaterialsunderexternalforces，providingessentialtheoreticalandmethodologicalfoundationsforrationalcomponentdesign.Facedwithchallengesinthenewengineeringeducationcontext，amultidimensionalconvergenceteachingmodelhasbeendeveloped，integratingcoursecontent，teachingmethods，informationtechnology，researchcollaboration，evaluationmechanisms，andscientificclubs.Thismodelfostersanopen，immersive，andinteractivelearningenvironment.Thereformhassignificantlyenhancedstudents'interestinlearning，theoreticalapplicationskills，andinnovativethinking.Studentshaveshownnotableimprovementsnotonlyintheoreticalknowledgebutalsoinpracticalandinnovativeabilities，meetingthedemandsofnewengineeringtalentcultivation.Additionally，clubssuchasthe\"MechanicsSociety\"havebeenestablished，andideologicalandpoliticaleducationelementshavebeenintegratedintoclassroomteachingandactivities，substantiallystrengtheningstudents'practicalandinnovativeskillswhilefosteringadeepsenseofnationalidentityandresponsibility.

Keywords：FundamentalMechanicsCourse;multidimensionalconvergence;Three-levelThree-enjoyment;curriculumideologicalandpolitical;reformpractice

在新工科教育模式的背景下，力學基礎課程（主要包括理論力學、材料力學、工程力學等課程）面臨與工程實際的脫節、學生學習異質性，以及理論知識實際應用的困難等多重挑戰，這些問題顯著限制了工科學生的實際應用能力和創新思維的發展[1-2]。針對這些挑戰，學者們一方面在相關課程的教學改革方面取得了一定進展[3-4]，提升了學生的綜合素質和工程實踐能力。具體改革措施包括實施基于OBE的課程設計[5]、采用互動性教學策略如1+3PBL模式[6]，以及融合線上線下的教學方式[7]等。另一方面，為落實立德樹人根本任務，將課程思政融入力學基礎課程教學是有效途徑。張紅衛[8]以“內力求解”為例對材料力學課程思政教學進行了探索與實踐；彭小芳等[9]研究了力學課程融合思政元素的創新型人才培養；羅文波等[10]闡述了高校力學課程思政建設研究述評與發展探索。

本研究依托省級教改項目，立足當前力學基礎課程教學中的真實問題，緊扣“學生中心、產出導向、持續改進”的核心理念，全面整合課程內容、教學方式、科研協同等多維度資源，推動理論與實踐的深度融合。在具體實踐中，我們構建了包括理論講授、實驗操作、案例分析在內的教學框架，旨在強化學生的實際操作能力和創新思維。通過從課程內容、教學模式、信息技術、科研協同、考評機制和科技社團等多個維度進行創新，實現內化理論知識，顯化工程創新能力，提升職業情感品質。教學改革實踐思路如圖1所示，基于這些建設成果，形成了多維聚能、“三階三享”的教學模式。

一新工科背景下多維聚能教學模式改革與實踐

（一）多維聚能、“三階三享”教學模式創新

在課程教與學設計與實施過程中，從課程內容、教學模式、信息技術、科研協同、考評機制和科技社團六個維度聚能發力，開展教學改革與實踐。

1"內容筑基強能，著力打造VIP體驗

以力學基礎課程工程力學為例，該課程面向土木類、機械類等不同專業開設，教師團隊通過聽評課、共同備課等教學研討方式，圍繞各專業的培養目標重構教學內容，整合教學資源，內容構建上基于共性，強調特性，突出特點，打造契合專業特點的案例庫、習題庫和試題庫等。同一門課，同一本教材，針對不同專業制作不一樣的教學課件，采用不一樣的教學案例，給學生VIP式學習體驗。圖2中有針對土木類專業學生選用的結構類工程案例，凸顯土木特色。

在案例資源庫中，增強趣味性和引入學科前沿，將新穎的力學競賽內容和考研真題融入，共包含有初階生活案例庫、工程案例庫；中階工程試件案例庫；高階學科前沿案例庫，共計150余個案例，為培養學生工程實際問題的抽象建模能力，力學模型的定性與定量分析能力和從工程中來到工程中去的解決實際問題的能力提供了很好的案例資源。

2"項目驅動增能，著力鑄造高階思維

在開放式項目教學實踐中，以實際工程為背景，以開放式項目為載體，開展課題研究，個人項目和小組項目選題均考慮難易程度，根據個人或小組實際情況可選初階、中階或高階項目類型，高階項目具有一定的挑戰度。同時，分組方式注重考慮學情差異，組內互幫互助，組間追比趕超。在整個開放式項目教學中，讓理論教學變得生動鮮活，為學生帶來開放式、沉浸式、互動式教學體驗。

項目驅動教學模式實施過程，精心設計選題指南（圖3為工程力學課程中的選題設計），學生組隊線上線下討論，結合知識點理解選題，進行獨立探索和協作學習，課堂上進行項目成果匯報，通過多元評價達成相應目標，教學過程中不斷完善項目方案并持續改進，形成鏈條閉環式教學模式。通過項目教學的具體實施，實現知識點的融會貫通，培養學生運用力學知識解決復雜工程問題的綜合能力和高階思維，具有一定的挑戰度。

3"信息技術賦能，著力塑造“三階三享”

初階分享。運用“學習通”等信息平臺推送學習資源，精準引導，喚醒學生的學習興趣，快樂學習。利用“學習通”開展每節課課前必測、課堂選答搶答、章節測驗等過程考核，了解學生基本知識的學習情況，構建教與學分享的智慧課堂，教與學持續改進，課堂做到重復再現，主動探索，知識內化，讓學生“忙”起來。

中階樂享。以問題為導向，分組研討，學生之間討論與探究，產生思想火花碰撞，發揮朋輩間示范作用，樂享學習過程。綜合案例分析，查閱資料、提煉力學問題、分析推演，培養學生高階思維；利用“學習通”主題討論、分組任務等功能，鍛煉學生的表達能力；生生互評，老師點評，系統講解，知識遷移，探究本質，讓能力“強”起來。

高階創享。為了提升學生學習興趣，培養學生力學建模能力和創新思維能力，鼓勵學生參加力學競賽和結構設計競賽，以賽促學，啟迪創新，團隊協作，獲得國家級、省級獎項，增加成就感和獲得感，創享高峰體驗。同時，利用微信公眾號推送最新賽題及解答，同時搭建線上線下展示平臺，豐富教學資源，動態更新教學內容。學生通過結構設計競賽，運用力學知識，設計制作模型，讓知識“活”起來。

“三階三享”教學創新設計，貫穿了課前、課中和課后培養全過程，逐步提高了課程的廣度和深度，提升了學生解決工程實際問題的能力。建設數字化資源，實現資源共享。建設微課視頻資源、習題庫等，課前課后推送，實現資源在師生之間的共享，便于教師布置課內外練習、組織測驗或考試，提高教與學的效率。教學流程基于信息化資源，課前重在督促、課堂重在互動、課后重在反思總結，持續改進，打造智慧課堂。

4"科研協同提能，著力構造科教互融

依托如港珠澳大橋等重大工程建設項目，結合國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）等國家級項目，鼓勵和吸收學生積極參與科學研究。通過科研訓練與理論教學的有機結合，學生被鼓勵將科研項目與課堂理論知識相結合，從而實現理論與實際的緊密聯系。此舉不僅將科研融入教學中，而且還用教學成果來推動科研進展，為學生未來的升學和深造打下堅實的基礎。

另一方面，為了提升課堂教學的質量，特別強化了理論知識的深度，并有意識地將科研成果與教學內容相結合。在教學過程中，注重理論與實際的結合，將課堂理論知識與實際工程項目聯系起來。這種做法不僅使理論知識更加豐富和生動，而且通過實例教學，學生不但能夠深入理解知識點，還能激發他們的愛國情懷和科技創新的熱情。有效地培養了學生的實際操作能力和創新思維，加深了學生對科技服務國家的理解和承諾。

5"全面考評測能，著力創造有效評價

在綜合考慮線上線下互動、課堂內外作業以及項目研討的效果之后，我們建立了一套學習評價機制，該機制直接將學習評價與學習目標相對應，確保評價體系覆蓋不僅是知識目標的考核，而且涵蓋了能力、素質和情感目標的全面考核。通過這種方式，形成了一個全方位多元的考評機制，旨在全面評估學生的學習成果。

此外，課程教學過程中充分利用了信息技術手段，對學生的學習過程進行全程記錄，從而確保每個環節都能被準確監控和評估。期末考試之前，會發布平時成績，這些成績基于學生在各個階段，如隨堂、單元階段以及期末的表現。同時，為了更精確地反映課程教學設計的實施程度，我們建立了一套量化評定準則，重點關注學生的產出難度與量度、教師介入程度，并致力于持續改進這一評價機制。這一系統的目的是增加過程考核在學生成績評定中的權重，從而更準確地反映學生的實際學習成效，如圖4所示。這種綜合評價方法確保了教學質量的持續優化和學生能力的全面發展。

6"科技社團拓能，著力營造創新場景

學生在教學團隊的鼓勵和支持下，自發成立了力學社和結構建模協會，兩個社團由教學團隊中的老師擔任指導老師。老師不僅在專業知識方面提供指導，還組織和引導學生開展各種豐富多彩的活動。其中包括“力學篤行，筑夢科創”系列活動，旨在激發學生對科學創新的熱情；舉辦“力學科普交流會”，通過這一平臺，學生可以交流力學知識，增進對專業領域的理解；以及開展“力學同行-教師有約”活動，促進了學生與教師之間的互動，加深了師生關系。通過這些活動，社團不僅拓展了學生的學習交流空間，還探索了力學的深層知識，增強了學生的實踐操作能力，培養了科學興趣，并顯著提升了學生的創新意識和問題解決能力。這些社團活動為學生提供了一個實踐和探索力學知識的理想平臺，使他們能夠在實際操作中更好地理解和應用所學的理論知識。

（二）"以德施教，課程思政貫穿始終

本課程思政目標為通過該課程的學習讓同學們一方面認識到基礎研究的重要性，另一方面注重理論知識與工程實踐的結合，培養學生基礎科學的研究精神，大國工匠的責任擔當，涵養深沉的家國情懷。

在課程的課堂教學中，根據不同學科專業，結合學生未來從事工作的職業素養、中國特色社會主義的偉大實踐、國際國內時事；結合學校實際和特色，學生線上線下訪談優秀校友、卓越工程師，充分挖掘力學基礎課程思政元素，將教學形式和教學內容與課程思政有機結合。讓價值引導的成分在課程設計和課堂教學中如鹽在水，達到春風化雨、潤物無聲的育人效果，培養基礎研究的科學思維，精益求精的大國工匠精神，責任重于泰山的使命擔當，涵養深沉的家國情懷。

二"結束語

通過多維聚能、“三階三享”教學改革實踐，促進了學生“三轉化”：被動學習向主動學習轉化；學習效果從我知道向我會學、我創造轉化；學生思維向工程師思維轉化。此外，課程思政貫穿教學全過程，通過強化學生的工程倫理素養和社會責任感，有效地培養了學生的家國情懷和使命擔當。這種教學模式的改革不僅強化了學生的主體性和積極性，而且有利于其獨立思考、實踐操作、創新及分析應用能力的培養和提升，滿足了現代高等教育對創新型工程技術人才的復合培養需求。

參考文獻：

[1]陳磊磊，李嘉琪，顧成軍，等.新工科背景下材料力學教學體系探索與實踐——以土木交通大類專業為例[J].高等建筑教育，2024，33（4）：76-83.

[2]韓鐵林，馬凱，胡義鋒，等.新工科背景下材料力學課程教學改革與實踐[J].力學與實踐，2024，46（5）：1096-1097.

[3]宮賀，李苗.新工科背景下應用型大學材料力學的教學模式探索與實踐[J].科教文匯，2024（4）：63-66.

[4]李天霄，劉東，劉繼龍.新工科背景下土力學課程教學改革與實踐[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2024（9）：18-20.

[5]李廣賀，賈蘭，王東，等.新工科背景下基于OBE理念的露天礦邊坡穩定課程教學改革與實踐[J].高教學刊，2024，10（21）：58-62.

[6]李孟倩，汪金花，韓秀麗，等.新工科背景下1+3PBL互動性教學設計改革與實踐[J].高教學刊，2024，10（20）：42-46.

[7]魏鳳春，徐三魁，彭進，等.新工科背景下材料力學性能課程“線上線下+課程思政”教學改革與實踐[J].高教學刊，2023，9（5）：129-132.

[8]張紅衛.材料力學課程思政教學探索與實踐——以“內力求解”為例[J].高教學刊，2024，10（22）：96-99.

[9]彭小芳，賀夢冬，譚仕華.力學課程融合思政元素的創新型人才培養[J].湖南科技學院學報，2024，45（3）：67-70.

[10]羅文波，宋奎，馬雯波，等.高校力學課程思政建設研究述評與發展探索[J].高教學刊，2024，10（17）：38-41.

基金項目：2024年湖南省普通高等學校教學改革研究項目重點項目“面向新工科的力學基礎課程思政教學改革與實踐”（202401000881）；2022年湖南省學位與研究生教學改革研究項目“新工科背景下《結構振動控制理論與技術》課程思政教學改革與實踐”（2022JGSZ052）

第一作者簡介：彭劍（1982-），男，漢族，湖南邵陽人，博士，教授，碩士研究生導師。研究方向為結構振動與控制。