材料力學(xué)教學(xué)中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)探究

彭楚才 羅華 李斌 王光輝

【摘要】創(chuàng)新是當(dāng)今社會發(fā)展的主旋律，而創(chuàng)新能力培養(yǎng)也是教育工作重要任務(wù)和挑戰(zhàn)。本文從創(chuàng)新能力的定義出發(fā)，分析了創(chuàng)新能力培養(yǎng)的四個基本要素。通過分析目前材料力學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀，探討了教育現(xiàn)代化背景下材料力學(xué)教學(xué)過程中實現(xiàn)課程思政與創(chuàng)新能力培養(yǎng)融合的可行性方法。

【關(guān)鍵詞】教育現(xiàn)代化? 創(chuàng)新能力? 課程思政

【基金項目】湖南理工學(xué)院教學(xué)研究改革項目（2019B05）;《材料力學(xué)》課程思政項目（湖理工政通〔2020〕9號）;湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目（HNJG-2020-1328）;湖南省課程思政建設(shè)研究項目（HNKCSZ-2020-0867）;湖南理工學(xué)院校級教學(xué)研究改革項目《產(chǎn)教融合背景下地方本科院校土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索與實踐》（湘教通[2019]291號）;南湖學(xué)院院級教研教改課題《教育現(xiàn)代化背景下材料力學(xué)教學(xué)中的實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)探究》（院教字〔2021〕37號）。

【中圖分類號】G642.0 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）10-0164-02

《中國教育現(xiàn)代化2035》提出要加強(qiáng)創(chuàng)新人才特別是拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，加大應(yīng)用型、復(fù)合型、技術(shù)技能型人才培養(yǎng)比重。加強(qiáng)高等學(xué)校創(chuàng)新體系建設(shè)，建設(shè)一批國際一流的國家科技創(chuàng)新基地，加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，全面提升高等學(xué)校原始創(chuàng)新能力[1-2]。目前各大高校主要通過“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+”“創(chuàng)青春”等各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽來激勵學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情，通過實踐類學(xué)科競賽以及本科生科研訓(xùn)練項目來提高學(xué)生的專業(yè)創(chuàng)新能力[3]。雖然這些競賽類項目已經(jīng)開展多年，但是“賽”和“教”是分離的，尤其是有針對性地對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還很缺乏，怎樣提高創(chuàng)新能力培養(yǎng)的系統(tǒng)化和普及性是進(jìn)一步教學(xué)改革的方向。本課題將對材料力學(xué)教學(xué)中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式進(jìn)行探索，注重課程思政元素的融入，讓課堂教學(xué)更立體，綜合素質(zhì)的培養(yǎng)更全面。

一、創(chuàng)新能力的構(gòu)成要素

創(chuàng)新能力是各種實踐活動領(lǐng)域中不斷提供具有經(jīng)濟(jì)價值、社會價值、生態(tài)價值的新思想、新理論、新方法和新發(fā)明的能力。從不同的側(cè)重和表述來對創(chuàng)新能力進(jìn)行闡釋可以劃分為三種觀點[4]：第一種觀點認(rèn)為創(chuàng)新能力包括創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能等三部分，核心是創(chuàng)新思維。第二種觀點認(rèn)為創(chuàng)新能力表現(xiàn)為兩個相互關(guān)聯(lián)的部分，一部分是對已有知識的獲取、改組和運用;另一部分是對新思想、新技術(shù)、新產(chǎn)品的研究與發(fā)明。第三種觀點認(rèn)為創(chuàng)新能力應(yīng)具備基礎(chǔ)性、工具性、專業(yè)性、綜合性等四類知識。綜上分析，創(chuàng)新的本質(zhì)就是創(chuàng)造新的思想，并將其付諸實踐創(chuàng)造新的事物，因此培養(yǎng)創(chuàng)新能力可以從認(rèn)知基礎(chǔ)、創(chuàng)新思維能力、非智力因素、創(chuàng)新實踐能力四個方面開展。

其一，認(rèn)知基礎(chǔ)。創(chuàng)新不是無源之水，不是無根之木，它是在已有事物或已有需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)或創(chuàng)造。豐富的知識、技能和實踐經(jīng)驗積累是創(chuàng)新的源泉。知識面越廣，對事物的認(rèn)知越透徹，其產(chǎn)生新思想、新觀點的可能性就越大，也更容易產(chǎn)生高價值的創(chuàng)新。

其二，創(chuàng)新思維能力。創(chuàng)新思維是相對于傳統(tǒng)思維而言的，它是指以新穎獨創(chuàng)的方法解決問題的思維過程，通過這種思維能突破常規(guī)思維的界限，以超常規(guī)甚至反常規(guī)的方法、視角去思考問題，提出與眾不同的解決方案，從而產(chǎn)生新穎的、獨到的、有社會意義的思維成果。常運用的創(chuàng)新思維有逆向思維、發(fā)散思維、聯(lián)想思維、縱深思維、系統(tǒng)思維等。

其三，非智力因素。這里的非智力因素主要包括兩方面：一方面是內(nèi)在的求知欲望、興趣、熱情、品德、信念等，它們影響著創(chuàng)新行為的產(chǎn)生和維持，對創(chuàng)新思維起著定向、定性和引導(dǎo)的作用。另一方面是外部的創(chuàng)新環(huán)境與氛圍，人的社會屬性決定了人的認(rèn)知行為的產(chǎn)生和突破往往是在特定的背景環(huán)境下產(chǎn)生的，所謂時勢造英雄，外部環(huán)境對創(chuàng)新行為起著重要的協(xié)調(diào)和激勵作用。

其四，創(chuàng)新實踐能力。創(chuàng)新實踐能力包括動手操作能力、語言表達(dá)能力、人際交流能力、環(huán)境適應(yīng)能力、組織管理能力、心理承受能力、團(tuán)隊協(xié)作能力等。在社會化分工越來越精細(xì)，交流越來越密切的今天，往往重大的創(chuàng)新突破都是團(tuán)隊交流合作所碰撞出的智慧火花。因此，任何創(chuàng)新都不是一蹴而就的，創(chuàng)新性想法要演變成新思想、新技術(shù)、新產(chǎn)品，都需要在不斷的實踐中去驗證和完善。

二、材料力學(xué)課堂教學(xué)的現(xiàn)狀

材料力學(xué)是土木工程專業(yè)相當(dāng)重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，將高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)課過渡到結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)等專業(yè)課，起著承前啟后的關(guān)鍵作用。材料力學(xué)課堂教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新思維、工程問題處理能力以及工程職業(yè)精神和品德方面可以發(fā)揮重要作用。目前高校材料力學(xué)的教學(xué)存在的問題[5]：

1.教學(xué)內(nèi)容缺創(chuàng)新。材料力學(xué)屬于比較傳統(tǒng)的理論課程，課堂教學(xué)多以知識講解和習(xí)題訓(xùn)練為主，在課堂上很多老師年年都用著同一個教案和課件在教學(xué)。雖然有一些教師嘗試將實際工程問題引入到課堂教學(xué)，但是工程問題往往只是作為一種概念引入，缺乏深度地創(chuàng)新開發(fā)，其內(nèi)在教育價值還沒有充分發(fā)掘，與知識點以及課程思政元素的融合也還不夠深入。

2.教學(xué)方式太傳統(tǒng)。2020年的新冠疫情加速了線上教育資源建設(shè)的進(jìn)度，線上線下聯(lián)合教學(xué)為拓展教學(xué)新形式創(chuàng)造了條件。然而，線上資源的建設(shè)還處于起步階段，而且小組研討式教學(xué)、情境式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式在實際的理論教學(xué)過程中并沒有得到普遍應(yīng)用。

3.教學(xué)實踐滯后于教學(xué)理念。雖然秉持以生為本，我們提出了很多新的教學(xué)理念，但是教學(xué)實踐與教學(xué)理念脫節(jié)。雖然現(xiàn)在通過打造“金課”建設(shè)了一批精品課程，但是這些線上精品課程一方面覆蓋面還比較窄，另一方面還只是處在資源建設(shè)階段，在實踐中取得的教學(xué)成效并不大，難以真正解決讓學(xué)生從“要我學(xué)”向“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)變。我們一直提倡要授人以漁，但何曾想過，不知魚味何曾想要魚，更勿論想要被授之以漁。因此新的教學(xué)理念也應(yīng)從實際出發(fā)，在更廣泛的實踐中去完善。316269DF-501A-4410-851B-AE44F7F4AB8D

4.能力培養(yǎng)針對性不強(qiáng)。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，具有土木工程師的職業(yè)道德和行為規(guī)范是材料力學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)之一。我們一直在強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，但是我們的教學(xué)往往還是籠統(tǒng)地進(jìn)行知識傳授，對于知識點或者教學(xué)環(huán)節(jié)所對應(yīng)的具體能力培養(yǎng)目標(biāo)我們很少去進(jìn)行精準(zhǔn)的把控。大部分課堂的創(chuàng)新能力和職業(yè)道德培養(yǎng)還只是出于口號狀態(tài)，并沒有針對性地落實到具體的每一個教學(xué)環(huán)節(jié)中。

三、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)思路

目前我們教學(xué)過程中面臨的很大挑戰(zhàn)就是傳統(tǒng)思維的束縛，包括對老師教學(xué)的束縛和對學(xué)生學(xué)習(xí)的束縛。因為力學(xué)是一門非常經(jīng)典的傳統(tǒng)學(xué)科，很多教學(xué)思維和教學(xué)體系都已經(jīng)完全成型了，要突破很難，所以創(chuàng)新需要很大的勇氣和毅力。在教學(xué)任務(wù)不減，課時量一再被壓縮的今天，怎樣提升材料力學(xué)課堂教學(xué)的質(zhì)量，將思政元素和創(chuàng)新元素融入到課堂教學(xué)中，是力學(xué)教師們所面臨的挑戰(zhàn)，可從以下幾方面改革：

首先，從非智力因素入手，將喚起學(xué)生好奇與創(chuàng)新興趣的培養(yǎng)放在首要地位。我們要構(gòu)建一個活躍的課堂氛圍，調(diào)動學(xué)生的思維活躍性。面向教育現(xiàn)代化，如果僅靠嚴(yán)格的管理制度去約束學(xué)生學(xué)習(xí)，會讓學(xué)生的天性被壓抑住，那么他們的思維也難以真正活躍起來。而如果完全開放，全靠學(xué)生自覺學(xué)習(xí)，也是不現(xiàn)實的。從力學(xué)的角度可知，從高中階段的高壓學(xué)習(xí)氛圍中走出來，如果一次性將外部的束縛都去掉，會形成強(qiáng)勢的反彈，大部分學(xué)生的自制力都不足以抵擋這股反彈力，容易翻跟頭。所以我們應(yīng)當(dāng)以合適的教學(xué)模式來進(jìn)行管理。可以采用分組教學(xué)法，將分組教學(xué)法貫穿材料力學(xué)的理論和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過適當(dāng)?shù)募顧C(jī)制和小組互動來營造一個輕松趣味的課堂，讓年輕人在團(tuán)隊競爭與合作中點燃學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的熱情，引導(dǎo)學(xué)生從“要我創(chuàng)新”走向“我要創(chuàng)新”。其次創(chuàng)新是把雙刃劍，如果你創(chuàng)新的是“營養(yǎng)”，那么它能讓這個世界更加美好，也能幫你在前進(jìn)的道路上披荊斬棘;如果創(chuàng)新出的是“病毒”，也可能會給這個社會帶來無限的危機(jī)，讓你在歧途中越陷越深。所以正確地引導(dǎo)創(chuàng)新，讓學(xué)生明白“為什么要創(chuàng)新”“為誰創(chuàng)新”是高校創(chuàng)新教育的核心目標(biāo)之一。我們要將課程思政元素融入課堂，這種融入應(yīng)當(dāng)身教勝于言傳，給學(xué)生創(chuàng)造判斷、選擇和討論的空間，讓學(xué)生自己來感悟和體會自然哲學(xué)和社會哲學(xué)的魅力。引導(dǎo)學(xué)生形成積極的人生觀、價值觀和社會責(zé)任感，為創(chuàng)新指引正確的方向。

其次，擴(kuò)展學(xué)生的知識儲備空間。創(chuàng)新的知識積累可以概括為基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識、工具性知識或方法論知識以及綜合性知識這四類。雖然我們進(jìn)入了信息爆炸時代，但是爆炸的信息更多的是娛樂信息和新聞信息。對于專業(yè)領(lǐng)域的這四類知識學(xué)生往往接收得比較慢。因此，在課堂教學(xué)之外，我們需要向?qū)W生提供一些獲得基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的渠道和平臺。推薦給他們專業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫、公眾號、視頻等優(yōu)秀的資源。讓學(xué)生了解最前沿和最實際的工程問題和科學(xué)技術(shù)，從這些信息中吸取創(chuàng)新的源泉。方法論知識和綜合性知識比較抽象，它的獲取往往需要從兩個方面著手：一是系統(tǒng)地傳遞給學(xué)生這些方法的基本概念;二是在課堂的教學(xué)中充分運用這些知識，通過言傳和身教并重，幫助學(xué)生更好地理解這些知識，并提煉成自己的行為習(xí)慣。

再次，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。創(chuàng)新思維大家都有，但是大部分人沒有學(xué)會運用和進(jìn)一步訓(xùn)練開發(fā)，有意識地去培養(yǎng)創(chuàng)新思維。老師在教授新知識的時候要訓(xùn)練大家的觀察能力和模仿能力。模仿是通過實踐去理解知識，而在深刻地理解后才有更好地運用和創(chuàng)新。在教學(xué)資源的創(chuàng)建過程中要鼓勵原創(chuàng)，教師應(yīng)該以身作則，在將熱點工程實例與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合的過程中，引導(dǎo)學(xué)生將工程案例簡化成力學(xué)模型進(jìn)行計算，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、信息提取能力和聯(lián)想能力。習(xí)題練習(xí)我們應(yīng)當(dāng)鼓勵少題多法，要打擊盜版，在解題方法上鼓勵和提倡多元化，引導(dǎo)學(xué)生將逆向思維、發(fā)散思維、聯(lián)想思維、縱深思維、系統(tǒng)思維等融入到解題的方法中，將創(chuàng)新思維培養(yǎng)成一種思維習(xí)慣。

最后，積極引導(dǎo)創(chuàng)新實踐。材料力學(xué)的創(chuàng)新實踐可以通過三個方面來實現(xiàn)：其一是習(xí)題創(chuàng)新和解題方法創(chuàng)新。習(xí)題練習(xí)要注重背景介紹，將學(xué)生及其周圍熟悉的各種元素融入到題中，在解決問題的同時，增強(qiáng)學(xué)生的帶入感。其二是實驗課上的實踐創(chuàng)新。我們鼓勵設(shè)置開放性實驗，并給有需求的學(xué)生開放實驗室，為學(xué)生實踐創(chuàng)新提供必要的資源保障。其三是學(xué)科競賽的創(chuàng)新應(yīng)用，結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽是與材料力學(xué)相對應(yīng)的一個很好的實踐創(chuàng)新平臺，一方面我們應(yīng)鼓勵學(xué)生積極參與，同時我們可以將比賽設(shè)計中的各種優(yōu)秀設(shè)計案例融入到課堂教學(xué)中，讓學(xué)生更好地理解運用知識來實現(xiàn)創(chuàng)新。

四、總結(jié)

創(chuàng)新并不神秘，它是基于解決問題和需求所進(jìn)行的實踐活動，它的形成過程也是有規(guī)律可循的。我們談創(chuàng)新不是要完全打破傳統(tǒng)思維，而是要在傳承經(jīng)典的同時，去探索新的知識和將傳統(tǒng)的知識發(fā)揮出新的活力。“問渠那得清如許，為有源頭活水來。”我們的教學(xué)應(yīng)該敢于創(chuàng)新，善于創(chuàng)新，這樣高校教學(xué)的這汪清泉才能始終充滿活力。我們應(yīng)該牢牢把握住創(chuàng)新能力培養(yǎng)的四要素，將課程思政與創(chuàng)新能力培養(yǎng)融入到材料力學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中。要充分利用理論課，實驗課以及學(xué)科競賽，通過教學(xué)資源創(chuàng)新，教學(xué)方法創(chuàng)新以及教學(xué)理念創(chuàng)新來營造一個良好的創(chuàng)新學(xué)習(xí)與實踐環(huán)境，全力構(gòu)建面向現(xiàn)代化的材料力學(xué)創(chuàng)新型教學(xué)體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉軍，李英梅.“材料力學(xué)”教學(xué)中的思政建設(shè)[J]. 科教文匯，2020（34）： 117-118.

[2]陳大鵬，姜琳婧. 基于學(xué)科競賽的土木工程專業(yè)實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J]. 中國冶金教育，2020（6）：62-64.

[3]何倩鴻，王科盛，丁杰雄. 探索新形勢下實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)新機(jī)制[J]. 教育教學(xué)論壇，2020（53）： 203-205

[4]康齊力，楊帆. 論大學(xué)生創(chuàng)新能力構(gòu)成要素[J]. 繼續(xù)教育研究，2018（7）： 57-60.

[5]婁艷輝，王照奎.新形勢下理工科本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與實踐探索[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2020（21）：174-175.316269DF-501A-4410-851B-AE44F7F4AB8D