新工科背景下以目標問題為導向提高大學生學習材料力學興趣的實踐探索

引言

當前，國家發展對高校人才的培養質量提出了更高要求，高校人才不僅要具有扎實的專業知識，還需兼備較強的問題分析與解決能力，以及良好的科學思維及職業素養等綜合素質，這是當前高校工科人才培養面臨的迫切任務。教育作為民族振興、社會進步的重要基石，是功在當代、利在千秋的德政工程，肩負著科教興國的使命。因此，高校應以國家戰略需求為導向，深入貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，全力推進教育、科技、人才強國建設，致力于培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。

本文倡導以自標問題為導向的教學理念，主要以學生為主體、教師為主導，構建深層互動式的新型教學模式，打破教師絕對主導的傳統地位，營造師生平等的和諧氛圍。該模式圍繞課程教學目標與高校人才培養目標，有針對性地設計涵蓋“基本問題、重點問題、難點問題、實踐問題、拓展問題”五類目標問題的課堂教學活動，旨在提升學生課前自主學習與分析問題的能力。在課堂教學中采用案例教學、啟發式教學等互動式教學法，通過小組討論交流培養學生解決實際工程問題的能力，同時，在課后引導其深人思考、不斷探索與創新。

以材料力學課程為例，基于目標問題為導向推動課堂教學創新，依據課程教學和培養目標開展一系列多樣化的課堂教學活動。這種互動交流式的教學模式打破了傳統課堂中教師主導的局面，營造了師生平等互動、氣氛活躍的課堂環境，激發了學生的學習興趣，促使學生從被動接受轉變為主動學習，積極參與課堂討論，提高實踐能力，從而改善學生課堂學習學風，提高教學質量。

材料力學課程特點與學習現狀

材料力學作為高校工科學生接觸較早的一門專業課，具有較強的工程實踐性，它以高等數學、大學物理及理論力學為基礎，是重要的工程技術基礎課，其不僅為學生后續學習專業課做好鋪墊，還在學科體系中發揮了“承前啟后”的關鍵作用。

與理論力學不同，材料力學更注重研究桿件受力后的內力分析、應力、變形特性以及解決桿件的強度、剛度和穩定性問題。該課程涉及的概念多、知識點繁雜且不關聯，同時又具有嚴格的邏輯性，不僅有填密的理論體系，還涉及廣泛的實際應用和大量公式的推導計算，是一門公認的、相對難學的專業基礎課，對學生的數學基礎和邏輯思維能力的要求較高。

傳統材料力學課程多以教師講授、學生被動學習的模式為主，缺乏學生主動參與討論交流，導致學生缺乏運用所學解決實際工程問題的能力。此外，隨著高校本科招生規模的不斷擴大，大多高校采用合班教學的模式，但生源質量參差不齊導致合班教學中問題頻出。這就很難滿足教學大綱“培養學生應用力學知識分析和解決工程問題的能力”的要求，容易讓學生失去對課程學習的興趣，降低學習主動性，進而影響整體的教學效果。

目標問題為導向的教學創新

課堂學習是學生獲得知識的主要途徑，學習興趣是影響授課質量的一個重要因素。盡管授課教師不斷探索如何改善教學效果，但往往忽略了學生是否接受這些措施。因此，本文從激發學生學習興趣出發，探討提高材料力學課程教學效果的策略。

1.教學目標的創新

材料力學教學目標涵蓋知識目標、能力目標及思政目標。理論教學針對學生的能力培養，通過課堂教學傳授經典力學體系在工程領域的應用思想和分析方法，提升學生解決工程科學問題的能力，使其掌握桿件強度、剛度分析的基本方法與設計思想。同時，深入挖掘課程育人功能，提煉課程中蘊含的育人要素、文化基因、思維方法和價值理念，將思政元素有機融入課堂教學建設全過程，實現知識傳授、能力培養、價值塑造的有機統一。結合課程的理論學習與實驗教學強化學生的實驗能力、解決問題能力及團隊合作精神，鞏固和加深理論知識，提升學生實踐水平。

2.教學模式的創新

鑒于材料力學知識點多且概念抽象等特點，學生學習時存在較大難度，這就要求任課教師不斷完善和改革教學模式。在傳統板書教學模式的基礎上，融入現代網絡教學平臺與技術，采用線上線下結合的混合式教學模式。以目標問題為導向，突出學生主體地位，培養學生自主學習習慣，促進教學效果的提升。

3.教學內容的創新

隨著教學改革的不斷推進，材料力學授課學時逐漸減少。課程教學需優化授課內容的知識體系與結構，采用階梯式教學，以主線貫穿，將整體分成幾大模塊，融人最新科技成果，在經典理論的基礎上增加新內容，使學生畢業后能快速適應現代工程建設需要。知識點講授采用案例式教學模式設計課程思政，專題化教學突出內容的共性，工程案例式教學突出內容的應用性和針對性，以此培養學生綜合運用知識、分析解決工程實際問題的能力。

4.教學方法的創新

材料力學采用拓展式、案例式等多種教學方法，在學生有一定預習準備的基礎上開展課堂教學。預習階段設計出“基本、重點、難點、實踐、拓展”五類目標問題。授課教師密切關注專業熱點問題，從實際工程案例中選取適合的教學素材，引導學生積極思考、分析討論、主動探索，總結力學問題及提出解決方案，加深學生理論知識的掌握，培養學生解決問題的力學思維。實際教學案例需緊密結合專業實際和最新的科技成果，推動“一言堂”教學模式向研究型教學模式轉變，這對培養新型科研人才起到至關重要的作用。

5.考核方式的創新

傳統材料力學考核方式忽略過程考核，與新時代培養創新型高素質應用型人才的目標相情。需加強課堂理論與實驗教學的管理，加大過程考核的力度。考核內容涵蓋教學目標（知識、能力和思政）和實驗目標，線上線下結合進行過程性考核和期末考試，通過全方位、多角度、全過程的綜合考核，得到學生綜合測評的成績。

基于目標問題的材料力學教學設計

以目標問題為導向的材料力學教學方案設計，旨在通過優化知識體系與結構，創新教學環節，提升學生自主學習興趣與綜合能力。具體思路如下：根據教學大綱梳理知識要點，構建階梯式、模塊化的知識內容框架；將知識要點轉化為目標問題，課前推送給學生以便自主預習；課堂教學聚焦于知識講解與解決問題；課后作業鞏固知識，并輔以拓展資料加深學生的理解；循環推送預習資料和目標問題，并在課堂開始時對上一節知識掌握及預習情況進行點評。

1.課前準備與目標問題設計

教師在全面掌握材料力學教學內容的基礎上，通過知識點設計目標問題。這要求教師不僅要熟知教材內容，還要熟悉授課專業的工程實際，以設計出更好的目標問題。課前向學生推送預習資料，鼓勵學生自主學習，這些知識點多為基礎問題，易于理解，通過預習報告和課堂提問了解學生的預習情況。在課堂授課時，圍繞目標問題開展相關知識的講解，通過分組討論、線上線下答疑解決重難點問題，運用案例式、專題引人式教學引導學生解決實際問題。教學形式依據目標問題的難易程度進行調整，知識點越簡單學生的主導性越強，目標問題越復雜授課教師的引導作用越大。

2.課程授課與思政目標設計

材料力學應結合授課專業特點和育人目標，深挖課程中蘊含的育人要素、文化基因、思維方法和價值理念。授課過程中充分發揮課程的育人功能，將課程思政有機融入課堂教學全過程，實現知識傳授、能力培養、價值塑造的有機統一。通過隱性滲透、工程案例、專題引人等形式，將思政元素融人課前預習、課堂授課及課后拓展問題中，以案例思政為抓手，通過力學理論與力學思維引導學生樹立正確的價值觀與職業道德。

3.課堂授課案例設計

以目標問題為導向的案例教學法，旨在改變傳統“一言堂”或“填鴨式”的教學，激發學生學習的積極性和主動性。通過案例教學，引導學生積極思考、主動參與討論，深化對理論知識的理解，提升解決實際工程問題的能力，體現了“理論聯系實際，學以致用”的教育理念。案例涵蓋工程案例、科研案例和生活案例等，結合授課的學生專業進行甄選。通過目標問題設置和案例分析，讓學生明確掌握課本中的知識要點，按照由淺及深的原則設計一系列目標問題，引導學生積極思考、討論，最終掌握相應的理論知識。

4.教學授課過程設計

在傳統教學模式的基礎上，采用線上線下有機結合的教學方法，通過課前、課堂和課后三階段的學習，充分發揮教師的主導性和學生的主動性。課前，利用“雨課堂”等發送課程要求和預習資料，設置目標問題引導學生自主預習知識要點，讓學生全方位地進行課前預習，為教師開展課堂教學做好充分的準備。課上，教師先梳理預習知識要點，總結預習完成情況；集中講授、結合小組討論，重點講授重點難點問題，既可以避免教師機械式重復教學產生疲勞，又提高了教師的積極性；采用案例式教學，將工程問題轉化為力學問題，建立相應的力學模型，彌補課后作業的不足，培養學生樹立工程安全意識和專業責任感。課后，讓學生整理知識點形成知識脈絡圖，加深學生的理解，培養其總結歸納的能力。

材料力學的教學實踐與效果

以材料力學中“壓桿穩定”這一章為例，設計目標問題（如表1所示）。知識目標：掌握壓桿穩定的概念，兩端鉸支細長壓桿的臨界力計算，其他支座條件下細長壓桿的臨界力確定，歐拉公式的適用范圍界定，經驗公式的應用，以及壓桿的穩定校核和提高壓桿穩定性的措施。能力目標聚焦于培養學生運用理論知識解決復雜工程中壓桿問題的能力，以及設計與校核壓桿穩定性的能力。思政目標體現在：在講授壓桿穩定性時結合工程案例，將穩定性理論發展史中的事件及人物自然聯系，把馬克思主義教育與科學精神的培養結合起來，提高學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力。

鑒于穩定性內容相對比較抽象，教學中綜合運用任務式、啟發式和討論式等方法。設置開放性作業，鼓勵學生課后整理和查閱與壓桿穩定性相關的工程事故資料，充分調動學生的積極性，使其參與到實際工程問題的分析、討論中，培養學生的工程安全意識，促使學生意識到課程教學的目標是保證設計的構件能夠安全工作。

相較于2020級土木班級的授課情況，2021級和2022級土木班級在教學模式和考核方式上進行了優化，增加了過程考核環節。從圖1和圖2中可以看出，材料力學課程的及格率、優良率、卷面平均成績和總平均成績都有顯著提高。這表明基于目標問題為導向的教學模式及考核方式取得了一定的積極成果，大部分學生能夠掌握材料力學的理論知識，并具備一定的理論聯系實際、分析問題、解決問題的能力。

結論

本文堅持“立德樹人”根本任務，貫徹“以學生為中心，以目標問題為導向”的教學模式與理念。通過線上線下有機結合的教學模式，全面優化教學目標、教學模式、教學內容、教學方法及考核模式五個維度，推動材料力學教學模式的深度改革。教學上，精心梳理教學內容各知識點，圍繞其設置五類目標問題，作為組織課程教學主線。這不僅有助于引導學生自主學習，還能有效促進學生對理論知識的理解與掌握，提升學生運用所學知識解決工程實際問題的能力。

基于目標問題為導向的材料力學教學改革，能夠促使授課方法和考核方式不斷完善，同時，這種深層互動的教學方式能夠營造出師生平等、和諧的課堂氛圍，真正激發學生的學習興趣，培養學生理論聯系實際、運用所學解決復雜工程問題的能力，切實提高學生的成績，為實現新工科背景下高素質創新型人才的最終目標打下堅實基礎。

參考文獻：

[1]吳中江，黃成亮.應用型人才內涵及應用型本科人才培養.高等工程教育研究，2014（2）：66-70.

[2]曲淑英，盧龍玉，宋良，等.材料力學課程思政教學實踐：以“壓桿穩定”為例].力學與實踐，2021，43（6）：959-963.

[3]于月民，南景富，劉寶良，等.基于目標問題的材料力學教學改革.高教學刊，2022（10）：120-123.

[4]肖久梅.“材料力學”教學中大學生社會責任感培養以工程事故案例為例[.教育教學論壇，2021（52）：165-168.

[5]吳琛，麻勝蘭，王展亮，等.工程教育人才培養目標的多主體多要素模糊綜合評價].高等工程教育研究，2020（5）：78-83.

（韓鐵林、梁鑫、王硯、解敏：西安理工大學土木建筑工程學院）