基于應用能力培養(yǎng)的基礎力學課程教學設計

摘 要： 基礎力學是工科類專業(yè)重要的技術基礎課程。應用型本科院校培養(yǎng)學生的應用能力和綜合素質(zhì)是基礎力學課程的主要任務。在深入分析專業(yè)培養(yǎng)目標及對力學知識、素質(zhì)和能力要求的基礎上，對基礎力學課程重新設計，包括課程目標和教學內(nèi)容的構建、教學過程的設計、考核方式的研究，以培養(yǎng)學生解決實際工程問題的能力。

關鍵詞： 基礎力學 應用能力 教學設計

基礎力學課程包括理論力學和材料力學兩部分內(nèi)容，是機械、能源動力、建筑等工科專業(yè)非常重要的技術基礎課程?；A力學既可直接用于實際工程的計算，又可為學生學習相關的后續(xù)課程打好必要基礎。

我院是應用型本科院校，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和實際應用能力的工程技術人才為主要任務?；趹媚芰ε囵B(yǎng)的思想，一門課程科學完整的教學過程應包括傳授知識、應用知識和探究知識三個方面。長期以來，由于受高考應試教育的影響，我國現(xiàn)行的課程教學體系中，傳授知識成為主體，應用知識主要表現(xiàn)為簡單的習題訓練、缺少綜合型與實用性的工程應用，而探究知識就更薄弱。

對于基礎力學課程而言，教學重點在于培養(yǎng)學生的應用能力和綜合素質(zhì)。因此，要提高基礎力學的教學質(zhì)量，必須根據(jù)專業(yè)要求，對基礎力學的教學重新進行合理設計，力爭培養(yǎng)高素質(zhì)的工程技術人才。

一、基礎力學教學設計原則

教學設計是以達到優(yōu)化教學效果為目的，運用系統(tǒng)方法分析教學問題和確定教學目標，設計教學問題的解決方案、試行解決方案及對方案進行修改的過程。教學設計包含課程目標、課程內(nèi)容、教學策略幾個方面?；趹媚芰ε囵B(yǎng)的教學設計必須堅持以學生為中心，以項目為載體，把學習、探究、實踐有機結(jié)合，引導學生高度參與，并且運用知識自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題并解決問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐動手能力。

二、課程目標設計

在制定課程目標之前應明確專業(yè)培養(yǎng)目標及對力學知識、素質(zhì)和能力培養(yǎng)的要求，分析相關后續(xù)課程涉及的知識點，構建力學課程職業(yè)能力培養(yǎng)方向。

例如，機械專業(yè)的學生畢業(yè)后面對的一般都是機械制造企業(yè)，作為工程技術人員從事機械設計、工藝分析、質(zhì)量管理、設備管理等工作。針對機械專業(yè)，基礎力學課程目標包括工程結(jié)構或機構的受力分析能力、抽象化建模能力、平衡方程的應用能力及實際工程構件的強度分析、解決能力。另外，創(chuàng)新思維能力、團結(jié)協(xié)作能力和學習能力也是學生必須具備的基本素質(zhì)。

三、課程內(nèi)容設計

基礎力學的后續(xù)課程機械原理、機械設計、模具設計與制造等。通過理順力學課程與后續(xù)課程的關系，精選授課內(nèi)容，激發(fā)學生的求知欲望。例如，基礎力學課程涉及很多機構內(nèi)容，由于學生對機構知識缺乏了解，學習遇到很大困難。根據(jù)實際情況，增加常用機構類型與特點的介紹，學生不僅了解到力學的應用范圍，使學習更有針對性。根據(jù)機械專業(yè)人才和培養(yǎng)目標，對基礎力學的教學內(nèi)容進行重新整合，重點突出力學在機械類專業(yè)中的具體應用。例如工程結(jié)構和機構的力學模型建立、受力分析、連桿的強度、連接件的強度及傳動軸的設計等。同時打破單純傳授知識的教學模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂椖繛橹行慕M織課程內(nèi)容，并讓學生在完成項目的過程中構建相關理論知識體系，發(fā)展職業(yè)能力。教學要突出實踐性和應用性，著重培養(yǎng)學生運用知識分析、解決工程實際問題的能力。下表為課程內(nèi)容結(jié)構與對應的項目名稱。

四、教學策略設計

（一）學習筆記設計

多年來基礎力學課程改革的重點集中在課程體系改革、教學內(nèi)容、考試方法等方面，但從學生角度考慮較少。多數(shù)情況是，學生帶著一本教材聽課，對這堂課要講什么，哪些是重點，學習的目標是什么茫然不知，學習缺乏針對性。因此，我們針對每一次課，精心設計學習筆記，包括本次課的學習目標、主要知識點、課堂思考題等。另外，在介紹主要知識點前應針對本次課內(nèi)容巧妙設置問題，再導入主要內(nèi)容，以提高學生的學習興趣。最后的綜合應用環(huán)節(jié)要有針對性，盡量引入工程實際案例。教學筆記提前發(fā)給學生，這樣學生可提前了解本次課的主要內(nèi)容，帶著問題學習，學習效果提高顯著。

（二）教學方法與過程設計

與應用型人才培養(yǎng)的目標相對應，我們采用探究式教學方法。探究式教學法是一種以學生為中心、教師為主導的教學模式。相對于以傳承知識為中心的傳授式教學，探究式教學特點是將研究實踐融入教學過程，通過小型研討課、綜合性訓練，充分體現(xiàn)學生主體地位。

下面以運動學部分的難點，點的合成運動為例介紹探究式教學法實施的過程。

首先，演示刨床急回機構實驗如上圖所示，此實驗需重復播放幾遍并提醒學生仔細觀察。然后提出問題：此機構中有幾個構件組成，各自作什么運動？

然后，學生分組討論，有的學生說滑塊作直線運動，有學生說作圓周運動?？梢娧芯磕澄矬w的運動首先要選擇參照物，參照物不同，物體的運動情況不同，由此引出靜系、動系和動點的概念，進一步定義三種運動，即絕對運動、相對運動和牽連運動。然后詳細說明絕對速度和相對速度，引出牽連點和牽連速度的概念。這樣通過對刨床急回機構實例的具體分析獲得比較完整的知識體系。

其次，講解速度合成定理。速度合成定理是重要的一個定理，可作簡單推導。作為應用型本科院校，也可定性分析后直接得出結(jié)論，重要的是學會應用。

最后，進行課堂練習。課堂練習是重要的一環(huán)，可舉學生較熟悉的例子，例如凸輪機構、兩汽車相對行駛等，學生在研究、分析的過程中提高解決實際問題的能力。

為提高學生運用知識的能力，增加綜合訓練環(huán)節(jié)。綜合訓練題目可提前發(fā)給學生，然學生帶著問題學習，效果更好。綜合訓練安排在教學的最后一個月進行，以小組為單位，每組三四人，每組設組長一人。學生可自選工程或生活中的實際問題，也可從教師所擬工程問題中選題研究。例如，2012年機制專業(yè)某班兩組學生的題目是“箱包拉桿的設計”。學生查閱了參考資料，了解了設計方法，首先將工程中的實際問題抽象為一個力學模型，然后進行力學分析，最后計算。兩組學生通過研究合作，圓滿解決問題，實現(xiàn)從被動學習到積極自學的轉(zhuǎn)變，解決實際問題的能力明顯提高。

（三）考核方式設計

考試是教學過程的一個重要環(huán)節(jié)，考核方式應注意知識與能力相結(jié)合。在考試內(nèi)容上，要盡量減少客觀性試題，增加分析、理解和應用性等方面考題?？己朔绞揭鄻踊]卷與開卷相結(jié)合，改革計分方法，把課堂討論、綜合訓練，研究報告等按一定比例計入總成績，這樣才能提高學生自主學習的積極性。

五、結(jié)語

應用型本科院校主要培養(yǎng)面向一線的高素質(zhì)工程技術人才，因而在基礎力學教學中應加強工程意識和應用能力的培養(yǎng)。人才培養(yǎng)定位的改變要求教師轉(zhuǎn)變教學觀念，以學生為中心組織教學，增加工程案例，解決好與后續(xù)課程的銜接問題，突出力學的應用性。同時對教師的教學水平提出更高要求，我們在教學中應不斷探索與實踐，不斷完善教學設計，提高教學質(zhì)量。

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