新工科背景下《理論力學(xué)》課程教學(xué)改革探索

喬健

摘 要 在新工科建設(shè)背景下，對機械類專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了更高要求。《理論力學(xué)》作為工科專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，在人才培養(yǎng)體系中起著至關(guān)重要的作用。本文分別從不同專業(yè)教學(xué)內(nèi)容側(cè)重的調(diào)整，教學(xué)手段的改進和教師綜合實踐素質(zhì)的提高三方面探討了新時期下《理論力學(xué)》課程教學(xué)改革，以期為提高該門課程的教學(xué)質(zhì)量，達到新工科建設(shè)要求，培養(yǎng)出可滿足企業(yè)實際需求的專業(yè)技術(shù)人才。

關(guān)鍵詞 新工科 理論力學(xué) 教學(xué)改革

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A

隨著德國工業(yè)4.0、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和中國制造2025的深入推進，我國的經(jīng)濟發(fā)展步入了飛速發(fā)展的快車道，與此同時對提高高等教育的教育質(zhì)量，造就高素質(zhì)人才的需求更為迫切。2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，標志著我國的工程教育步入了新工科建設(shè)的新篇章。

1教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

目前人才培養(yǎng)方案中《理論力學(xué)》課程的知識體系與工程實際結(jié)合不夠緊密，教材中用于推導(dǎo)公式的力學(xué)模型一般均為理想化，需要滿足已知假定條件進行推理。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中無法對課程的實際應(yīng)用性做出準確直觀判斷，在缺少實驗操作的條件下，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣和主動思考的動力，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。新工科建設(shè)中以培養(yǎng)有較強交叉學(xué)科融合能力、自主學(xué)習(xí)自主創(chuàng)新能力為主，在此背景下，課程的教學(xué)質(zhì)量的提高，教學(xué)內(nèi)容的改革和探索就顯得尤為重要。

1.1優(yōu)化理論教學(xué)

《理論力學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容至少需要64學(xué)時才能完成靜力學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)三大部分授課，各種縮減課時的安排只有通過壓縮習(xí)題課，甚至取消實驗課的條件下才能完成相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，這直接影響著最終課程教學(xué)效果。在教學(xué)課程的安排應(yīng)結(jié)合各專業(yè)差異性，對相應(yīng)章節(jié)的課時量進行合理安排，教學(xué)內(nèi)容適當調(diào)整。對機械工程專業(yè)教學(xué)重點在靜力學(xué)中的平面任意力系、空間力系，運動學(xué)中剛體平面運動和動力學(xué)中的動量矩定理和動能定理；車輛工程專業(yè)授課重點放在靜力學(xué)中的空間力系，運動學(xué)中剛體平面運動和動力學(xué)中的動能定理；橋梁工程等專業(yè)教學(xué)重點在靜力學(xué)部分結(jié)構(gòu)中力的分析求解；材料成型及控制工程等專業(yè)的教學(xué)重點在靜力學(xué)中空間力系，運動學(xué)中剛體平面運動和動力學(xué)中的動能定理。授課老師可依據(jù)不同的授課對象，結(jié)合各自專業(yè)后續(xù)課程的安排對授課內(nèi)容的側(cè)重進行調(diào)整。

1.2加強實驗教學(xué)

實驗教學(xué)是提高學(xué)生動手操作能力、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要環(huán)節(jié)，通過直觀操作可對理論計算的有效性進行驗證，進一步加深對理論知識的感性理解。實驗過程的設(shè)計一定要緊密結(jié)合工程實際問題，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和自主解決問題，激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新的潛能和自主學(xué)習(xí)能力。理論力學(xué)中三大部分的教學(xué)內(nèi)容均安排對應(yīng)的實驗，使學(xué)生對所學(xué)知識內(nèi)容進一步的掌握和理解，至少保證每部分在教學(xué)完成后有2學(xué)時的實驗操作環(huán)節(jié)，甚至通過增加開放性虛擬仿真實驗，吸引學(xué)生通過設(shè)計實驗來化解抽象理論，同時還培養(yǎng)了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

2教學(xué)方法探索

教學(xué)手段是否具有針對性直接決定著最終教學(xué)效果，在新工科建設(shè)背景下《理論力學(xué)》課程教學(xué)的基本原則是結(jié)合工程實際來展開授課，注重基本概念及其應(yīng)用，勢必在教學(xué)方法及教學(xué)手段上應(yīng)有相應(yīng)調(diào)整。

2.1充分利用多媒體教學(xué)

理論力學(xué)課程內(nèi)容中包含有大量的公式和受力及運動分析示意圖，傳統(tǒng)板書教學(xué)方式無法大幅提升課程授課內(nèi)容，滿足不了現(xiàn)在的教學(xué)要求。目前，通過現(xiàn)代教學(xué)手段、結(jié)合先進多媒體教學(xué)平臺和豐富動畫技術(shù)，能夠直觀看到工程實際的結(jié)構(gòu)動作，比如在運動學(xué)授課中，通過動畫可直觀顯示出曲柄滑塊機構(gòu)的運動合成，甚至可通過三維運動的方式直觀體現(xiàn)出往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，把運動合成理論和工程實際緊密結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)方法中利用板書和多媒體課件配合的授課方式，可實現(xiàn)教學(xué)手段互補對接，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容采取恰當教學(xué)手段，可擴大教學(xué)信息量，加深學(xué)生對抽象內(nèi)容的理解和掌握，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)動力。

2.2引導(dǎo)式與互動式結(jié)合教學(xué)方式

引導(dǎo)式與互動式教學(xué)的關(guān)鍵是如何引出恰當問題，通過問題讓學(xué)生去思考和分析，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)規(guī)律，善于用科學(xué)思維方式分析力學(xué)問題。在上課前可通過微信等教學(xué)平臺提前將授課重點發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生提前進行課前預(yù)習(xí)，對于相對簡單的教學(xué)內(nèi)容，只需引導(dǎo)學(xué)生帶著問題完成自學(xué)，課堂上進行總結(jié)式講解；對于重點內(nèi)容，學(xué)生在預(yù)習(xí)基礎(chǔ)上，帶著疑問在課堂上認真聽講，同時在授課過程老師適當引入討論知識點的環(huán)節(jié)，及時了解學(xué)生對相關(guān)知識點的掌握程度；對于例題的講解重點放在解題的方法和思路；布置的作業(yè)題可根據(jù)學(xué)生完成情況，邀請同學(xué)上講臺講解其思路并及時進行講評。尤其是授課之前可通過多媒體引入一些與授課內(nèi)容相關(guān)的實際工程案例吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

3教師素質(zhì)提升

新工科建設(shè)過程中，主要以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)性能力，要求教師除了所承擔(dān)教學(xué)任務(wù)之外的所有相關(guān)課程和學(xué)科專業(yè)上，還要關(guān)注一些新興、交叉和前沿學(xué)科，尤其是與本學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展，具備運用多學(xué)科知識、原理和方法解決復(fù)雜工程問題的能力，這對教師自身的綜合能力提出更高要求。通過選派年輕教師到企業(yè)、研究院所進行進修，進入行業(yè)內(nèi)知名企業(yè)進行實踐學(xué)習(xí)，了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前沿動態(tài)，充分將自身的理論知識與工程實際相結(jié)合，提高教師多學(xué)科交叉應(yīng)用的工程實踐能力。同時可通過與一流力學(xué)學(xué)科的高校就《理論力學(xué)》課程師資隊伍的建設(shè)進行交流，深入教學(xué)課堂，汲取成功經(jīng)驗，應(yīng)用到本校實際教學(xué)中。

4小結(jié)

在新工科建設(shè)背景下，通過對《理論力學(xué)》課程的不斷改革，始終將培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力為目標，同時提高授課教師解決實際工程問題的能力，強化教師綜合素質(zhì)，授課時將理論知識與工程實際相結(jié)合，最終把《理論力學(xué)》課程的教學(xué)質(zhì)量提升到可滿足新工科專業(yè)建設(shè)的要求，培養(yǎng)出滿足社會需求的綜合性技術(shù)人才。

參考文獻

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