新工科背景下力學(xué)課程體系教學(xué)改革探索

蔣瑜

摘要：為主動應(yīng)對世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，我國抓住機(jī)遇，尋找戰(zhàn)略，推動工程教育改革創(chuàng)新，達(dá)成“新工科”建設(shè)，對于高校來說，新工科就是對傳統(tǒng)高校工科專業(yè)的升級改造。在新工科背景下，以水利水電工程專業(yè)為例，對專業(yè)核心課力學(xué)課程體系進(jìn)行教學(xué)改革探索。從學(xué)生和教師兩個主體入手，融入新理念，尋找新模式，優(yōu)化力學(xué)課程體系，提升教師的力學(xué)功底，保證學(xué)生擁有扎實(shí)的力學(xué)知識，培養(yǎng)出符合“新工科”要求的人才。

關(guān)鍵詞：新工科 力學(xué)課程體系 教學(xué)改革

中圖分類號：G642? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1009-5349（2020）07-0226-02

當(dāng)今世界范圍內(nèi)，以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟(jì)呼喚“新工科”建設(shè)[1]?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)是我國為應(yīng)對挑戰(zhàn)、適應(yīng)改革提出的重要戰(zhàn)略舉措，對工程教育和人才的專業(yè)性、創(chuàng)新性、綜合性等提出了新的要求，注重理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，通過教育和人才，提升國際競爭力。地方性院校應(yīng)該對傳統(tǒng)工科專業(yè)進(jìn)行新的改造，通過教與學(xué)的改革，培養(yǎng)應(yīng)用型和技術(shù)技能型人才。

水利水電工程專業(yè)是傳統(tǒng)的工科專業(yè)，而力學(xué)課程體系是它的專業(yè)核心課。以銅仁學(xué)院為例，該專業(yè)開設(shè)了理論力學(xué)、水力學(xué)、土力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)五門力學(xué)課程，各力學(xué)課程之間相互聯(lián)系，是學(xué)生學(xué)好后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)，如何使這些力學(xué)課程之間配合好，形成完整的知識體系，使學(xué)生能夠在學(xué)好的基礎(chǔ)上靈活運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維等，這些都是我們需要圍繞“新工科”的任務(wù)和要求進(jìn)行探索的。

一、學(xué)與教兩個主體的感受

1.學(xué)生方面

通過對學(xué)生的調(diào)查了解，大部分學(xué)生對力學(xué)課程有畏懼感，沒接觸之前聽名稱就覺得難度大，而且也從學(xué)長學(xué)姐處打探到掛科率高;在接觸課程后，發(fā)現(xiàn)力學(xué)課程和數(shù)學(xué)有一定聯(lián)系，如微積分、極限等數(shù)學(xué)基本知識，很多學(xué)生對高數(shù)的基礎(chǔ)掌握不好，導(dǎo)致對力學(xué)課程的畏懼感又加深了一點(diǎn);在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生認(rèn)為課程內(nèi)容較多，理論推導(dǎo)很難聽不懂，結(jié)論不會靈活運(yùn)用;上課比較枯燥，提不起興趣。

2.教師方面

力學(xué)課程的內(nèi)容豐富，知識點(diǎn)特別多，而每門課的課時有限，如何在有限的課時中給學(xué)生有效地講授知識點(diǎn)有一定難度;各力學(xué)課程之間知識點(diǎn)互相聯(lián)系，與高中階段的力學(xué)知識也有一定聯(lián)系，但部分相同知識點(diǎn)的表述或表達(dá)又有區(qū)別，學(xué)生會有一種似曾相識但又沒有掌握的感覺;課程內(nèi)容有難度、抽象，而且比較枯燥，要求一定的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)，經(jīng)常是教師在講臺上講的天花亂墜，學(xué)生在下面聽得一頭霧水;作業(yè)完成效果不好，教師講過的相似題型可能會做，但是題型稍微變化，就不會做了，不能靈活運(yùn)用。

二、教學(xué)改革措施

1.提升專業(yè)教師的力學(xué)功底

在銅仁學(xué)院，水利水電工程專業(yè)開設(shè)了五門力學(xué)課程，每門力學(xué)課程的任課教師各不相同，而課程之間是有相同或相似知識點(diǎn)的，如受力分析，土力學(xué)對土體，水力學(xué)對水體，材料力學(xué)對固體等;土力學(xué)和水力學(xué)中都有水的滲透，達(dá)西定律的應(yīng)用;理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)都涉及力系平衡、彎矩平衡等知識……

因此，各位教師要提高自身的力學(xué)功底，在精通自己教授課程的同時，要對其他力學(xué)課程也做到熟悉，在腦海中構(gòu)成一個力學(xué)課程知識體系。教師可以集體探討或備課，理清每門課的知識點(diǎn)和重難點(diǎn)，理清力學(xué)課程之間的脈絡(luò)關(guān)系[2]。如果某個知識點(diǎn)在一門力學(xué)課程中已經(jīng)講授過，那么當(dāng)它出現(xiàn)在其他力學(xué)課程中，是該再次重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)還是簡化講解？如何構(gòu)建本門力學(xué)課程與其他力學(xué)課程的聯(lián)系？這些問題都是教師需要著重把握的。因此，強(qiáng)大的力學(xué)功底是教師上好力學(xué)課程必不可少的因素。

2.重視學(xué)生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)

立德樹人是教育的根本任務(wù)和中心環(huán)節(jié)[3]，作為教師，不僅要傳授課程知識，還需要把社會主義核心價值觀體現(xiàn)到教書育人全過程中，在課堂教學(xué)中，融入思政教育。在力學(xué)課程中，教師可以引入力學(xué)史上有突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家的故事[4]，讓學(xué)生學(xué)習(xí)他們嚴(yán)謹(jǐn)、持之以恒、勇于探索追求真理的精神。同時，要想成為一名卓越的工程師，必須具備良好的職業(yè)道德、正確的價值觀，在工程規(guī)范的基礎(chǔ)上，具有批判精神和全球化思維模式，以適應(yīng)時代和未來發(fā)展的需要。

3.以學(xué)生為主體，以學(xué)促教

以學(xué)生為主體，從學(xué)生的知識水平和期望他們達(dá)到的學(xué)習(xí)結(jié)果出發(fā)，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和課堂安排。傳統(tǒng)的教學(xué)思想是教師教什么學(xué)生就學(xué)什么，然后課后布置作業(yè)，學(xué)生完成后教師再講解等，這種方式可能會導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高、創(chuàng)新能力不強(qiáng)，不利于培養(yǎng)全面發(fā)展的工科人才。我們應(yīng)及時轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生主動探索求知。

在學(xué)生初接觸課程的第一節(jié)課時，教師應(yīng)多花點(diǎn)時間講解緒論[5]，讓學(xué)生明確課程的目標(biāo)和預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果，了解整門課程的知識體系，以及該課程與其他力學(xué)課程之間的相關(guān)性，使學(xué)生在課程開始之初就知道自己需要去回顧和補(bǔ)充的知識點(diǎn)，激起對這門課程的好奇心;教師可以提前布置問題和任務(wù)，讓學(xué)生先自學(xué)，獨(dú)立解決問題和完成任務(wù)，然后教師根據(jù)學(xué)生解決問題和完成任務(wù)的情況，合理地、有目的地安排新知識的課堂設(shè)計(jì)。這樣學(xué)生就能根據(jù)自學(xué)情況，在課堂上有針對性地聽課，學(xué)懂的知識得到鞏固，不懂的部分著重聽教師講解，從而達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果。學(xué)生的創(chuàng)新能力、舉一反三的能力、批判思維等都可以在這一過程中得到鍛煉。

4.采取多元化教學(xué)手段，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力

傳統(tǒng)的教學(xué)方式比較單一，不能滿足當(dāng)前學(xué)生的培養(yǎng)需求，應(yīng)和其他手段相結(jié)合，才能培養(yǎng)出理論知識豐富，同時實(shí)踐能力也強(qiáng)的實(shí)用型人才。教師可以充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，開展線上慕課+線下課堂教學(xué)。線上教師可以分享學(xué)習(xí)各大高校優(yōu)秀的慕課資源、相關(guān)輔助學(xué)習(xí)資料，還可以通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督學(xué)生課后是否查看學(xué)習(xí);線下課堂上教師再進(jìn)行知識的鞏固和解疑，開展分組討論，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作、有效溝通能力。還可以引入翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生展示分享自己所學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力。

力學(xué)知識比較抽象，學(xué)生理解起來有一定難度，如需要空間想象能力，涉及三個坐標(biāo)的力系分析等，教師可以采取在PPT中加入動畫，在課堂教學(xué)中帶入實(shí)體模型、引入工程案例等方法，結(jié)合動畫或動圖，給學(xué)生一個直觀的印象。如水力學(xué)中的底流、挑流、面流消能或虹吸管原理，可以直接把高年級學(xué)生學(xué)完課程后動手做的模型，展示給低年級學(xué)生，這樣一來，高年級學(xué)生實(shí)現(xiàn)了從理論到實(shí)踐的運(yùn)用，其制作的模型成果幫助低年級學(xué)生理解抽象的知識。在課堂中引入工程案例，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析、解決工程問題，可以使抽象的知識具體化。通過這些方式，學(xué)生可以牢記知識點(diǎn)，學(xué)會如何運(yùn)用，培養(yǎng)了實(shí)踐能力。

5.改革考核方式，突出過程化考核

傳統(tǒng)的考核方式中期末考試成績所占比例較大，很多學(xué)生于是認(rèn)為，平時可以不學(xué)習(xí)，不參與課堂教學(xué)，在期末考試之前根據(jù)教師劃的重點(diǎn)，認(rèn)真學(xué)幾天，就可以通過考核。但實(shí)際上力學(xué)課程如果沒有平時的積累，臨時抱佛腳是很難通過考核的，因此，應(yīng)改革考核方式，減少期末考試所占的比例，提高平時成績的比例，平時成績比例可占到總成績比例的50%甚至更多，突出過程化考核[6]，讓學(xué)生重視教學(xué)過程?？梢栽黾与S堂測試、每章小測、期中考試等環(huán)節(jié)，作為平時成績的一部分;平時成績還應(yīng)體現(xiàn)在學(xué)生的考勤、作業(yè)、討論、展示、實(shí)踐能力等方面。平時成績不像期末考試成績這么簡單，有直接分?jǐn)?shù)，它的組成比較復(fù)雜，教師一定要做到有理有據(jù)、公平公正公開。

三、結(jié)語

在新工科建設(shè)的背景下，我們要用新理念、新要求培養(yǎng)工程人才。課程的改革只是其中的一小部分。我們要順應(yīng)國家新時代發(fā)展理念，通過提升教師的力學(xué)功底，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)，采用多元化的教學(xué)手段和考核方式，重視學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)，從以“教師”為主轉(zhuǎn)變到以“學(xué)生”為主，注重學(xué)生的需求和發(fā)展，對力學(xué)課程體系進(jìn)行改革探索，努力提升課程的教學(xué)質(zhì)量，為國家培養(yǎng)具有分析和解決問題能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力的全方面發(fā)展的人才。

參考文獻(xiàn)：

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[3]鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

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[5]劉鐵軍.“逆向教學(xué)法”在力學(xué)類基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（70）：75-76.

[6]田榮燕，嚴(yán)李強(qiáng)，劉寧波.新工科建設(shè)背景下“理論力學(xué)”教學(xué)普適性探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2019，36（8）：156-159.

責(zé)任編輯：劉健