摘要：培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是當(dāng)前大學(xué)生素質(zhì)教學(xué)的重要內(nèi)容之一。應(yīng)用團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)模式，通過(guò)力學(xué)建模與分析報(bào)告、創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目、大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽等多種形式，鍛煉了學(xué)生的力學(xué)知識(shí)綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：團(tuán)隊(duì)合作；材料力學(xué)；創(chuàng)新能力

作者簡(jiǎn)介：徐鵬（1969-），男，山西永濟(jì)人，中北大學(xué)理學(xué)院副院長(zhǎng)，教授。（山西 太原 030051）

基金項(xiàng)目：本文系2011年～2013年山西省高等學(xué)校教學(xué)改革項(xiàng)目“材料力學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生力學(xué)建模與創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐”的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）06-0017-01

當(dāng)今世界，創(chuàng)新已成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力，創(chuàng)新能力成為國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的核心要素?！督逃筷P(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》（教高[2012]4號(hào)）指出：“加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和就業(yè)指導(dǎo)服務(wù)。把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿人才培養(yǎng)全過(guò)程。”同時(shí)，當(dāng)今世界范圍內(nèi)的重大科學(xué)與工程技術(shù)實(shí)踐，越來(lái)越需要龐大的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)進(jìn)行多學(xué)科高度協(xié)同合作，所以善于與其他人交流互助、協(xié)調(diào)合作是創(chuàng)新人才的必備品質(zhì)。工科大學(xué)生除了要掌握本專業(yè)的基本理論、方法和知識(shí)以外，還應(yīng)具備開拓創(chuàng)新的意識(shí)、思維和能力。專業(yè)知識(shí)的傳授是教育的主要內(nèi)容之一，而創(chuàng)新意識(shí)、思維和能力的開發(fā)、培養(yǎng)則是教育更本質(zhì)、更核心的內(nèi)容。當(dāng)前高等學(xué)校應(yīng)在加強(qiáng)工科大學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，以強(qiáng)化創(chuàng)新能力和合作精神為核心，重構(gòu)課程體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，著力推動(dòng)團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)方法，加強(qiáng)工科大學(xué)生創(chuàng)新能力訓(xùn)練和創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)。[1-4]本文在山西省高等學(xué)校教學(xué)改革項(xiàng)目支持下，針對(duì)機(jī)械類和近機(jī)械類大學(xué)生開展了材料力學(xué)課程教學(xué)改革，在提高學(xué)生創(chuàng)新能力方面進(jìn)行了有益的探索。

一、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的整體思路

材料力學(xué)課程是理工科相關(guān)專業(yè)學(xué)生直接面向工程設(shè)計(jì)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度工程師最主要的專業(yè)基礎(chǔ)課。隨著應(yīng)用型人才、復(fù)合型創(chuàng)新人才的社會(huì)需求不斷提高，以及有限元模擬和其他數(shù)值計(jì)算商業(yè)軟件的廣泛應(yīng)用，材料力學(xué)教學(xué)在掌握基本概念、方法的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用材料力學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新的能力。創(chuàng)新能力培養(yǎng)的整體思路主要包括：與傳統(tǒng)課堂授課模式相結(jié)合，通過(guò)團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)方式進(jìn)行力學(xué)建模訓(xùn)練；依托學(xué)校創(chuàng)新平臺(tái)，通過(guò)參加全國(guó)大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽和山西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、力學(xué)建模分析訓(xùn)練中對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

區(qū)別于以往材料力學(xué)教學(xué)過(guò)程中的“大作業(yè)”，力學(xué)建模分析訓(xùn)練需要以團(tuán)隊(duì)合作完成，且更強(qiáng)調(diào)學(xué)生從工程和生活實(shí)際中自主選擇問題并提煉力學(xué)模型，最后提交PPT報(bào)告并選出各組代表上臺(tái)匯報(bào)。整個(gè)力學(xué)建模過(guò)程中每個(gè)學(xué)生都不是旁觀者，必須全力以赴參與，學(xué)生在小組中的作用及其參與程度作為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)方面，從而能最大程度地調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。為了培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，在材料力學(xué)課程開始時(shí)把學(xué)生按學(xué)號(hào)分成學(xué)習(xí)小組，每個(gè)小組需要合作完成力學(xué)建模與分析報(bào)告，以《力學(xué)建模與分析報(bào)告指導(dǎo)建議書》的形式布置給各組。建議書包括以下主要內(nèi)容：所選取的工程問題描述和解釋（需要提供工程和生活實(shí)際的照片或網(wǎng)上的圖片）；簡(jiǎn)化得到力學(xué)計(jì)算簡(jiǎn)圖，包括載荷、約束、結(jié)構(gòu)尺寸以及材料，建立工程問題的力學(xué)模型；具體分析計(jì)算，包括強(qiáng)度、剛度等；本組的創(chuàng)新點(diǎn)說(shuō)明；對(duì)本組在建模過(guò)程中表現(xiàn)的自我評(píng)價(jià)；小組成員在報(bào)告形成過(guò)程中的貢獻(xiàn)等。學(xué)生利用課后時(shí)間以小組形式研究討論，并及時(shí)與教師交流，教師因勢(shì)利導(dǎo)、因材施教，根據(jù)各組選擇問題的特點(diǎn)，發(fā)揚(yáng)每個(gè)學(xué)生的長(zhǎng)處，挖掘他們的潛能，使每個(gè)學(xué)生都各得其所，從而達(dá)到了創(chuàng)新教育的目的。

學(xué)生選擇的大多是身邊能看到的問題，涉及工程結(jié)構(gòu)和生活器具結(jié)構(gòu)等。例如指甲刀的強(qiáng)度校核、衣架強(qiáng)度與變形分析、普通插銷受力力學(xué)模型分析、門把手力學(xué)分析、單杠模型力學(xué)分析、人字梯結(jié)構(gòu)分析、街道信號(hào)燈桿的強(qiáng)度剛度分析、塔吊結(jié)構(gòu)模型及其力學(xué)分析、空調(diào)支架穩(wěn)定性力學(xué)建模、樓房雨棚的強(qiáng)度設(shè)計(jì)等等，涉及的領(lǐng)域和覆蓋的材料力學(xué)知識(shí)知識(shí)都較全面。報(bào)告的陳述和評(píng)價(jià)由學(xué)生來(lái)完成，主要從下面幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)：選題的綜合性和難易程度、力學(xué)模型建立是否準(zhǔn)確、分析計(jì)算是否正確、PPT制作和講解，最后把各組的評(píng)分表交回教師作為總評(píng)成績(jī)的一部分。

有的組反饋：“本組的創(chuàng)新點(diǎn)：在沒有試驗(yàn)器材的情況下充分發(fā)揮我組的各個(gè)成員的想象力完成了任務(wù)；該例子非常接近生活，是我們大家每天都要碰到的力學(xué)實(shí)例”?！巴ㄟ^(guò)本次的力學(xué)建模，使我們認(rèn)識(shí)到生活中處處皆力學(xué)，更好地利用掌握的力學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)，最重要的是令我學(xué)會(huì)如何去思考一個(gè)問題，思維過(guò)程是非常重要的，并且學(xué)到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性?！?/p>

三、依托學(xué)校創(chuàng)新平臺(tái)的創(chuàng)新實(shí)踐

1.山西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目

為了提高學(xué)生利用力學(xué)及其相關(guān)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)的能力，迫切需要建立培養(yǎng)創(chuàng)新能力的平臺(tái)體系，并根據(jù)建構(gòu)主義教育理論和學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)，設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的綜合體系，讓有興趣、有特長(zhǎng)、有熱情的大學(xué)生和教師參與到創(chuàng)新實(shí)踐中來(lái)，從而培育大學(xué)生科技創(chuàng)新團(tuán)體，調(diào)動(dòng)大學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性，形成良好的學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新氛圍。我們鼓勵(lì)高年級(jí)本科生充當(dāng)科研助手，筆者從自己承擔(dān)的科研項(xiàng)目中提煉一部分適合高年級(jí)學(xué)生完成的內(nèi)容，和項(xiàng)目組同事組織學(xué)生申報(bào)并獲批了山西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目3項(xiàng)。

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)首先必須有硬件平臺(tái)作保證，并且其硬件環(huán)境必須與圍繞創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)所構(gòu)建的知識(shí)框架相適應(yīng)，山西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目就提供了一個(gè)非常好的創(chuàng)新平臺(tái)和機(jī)會(huì)。這些活動(dòng)具有實(shí)踐性強(qiáng)、探索性強(qiáng)和綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和專業(yè)素質(zhì)。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，4-5個(gè)人組成小組自主進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，包括發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、組織設(shè)備及材料、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、考察調(diào)研、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理、撰寫總結(jié)報(bào)告和科學(xué)論文等。通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施，促進(jìn)高等學(xué)校積極探索創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的新模式，倡導(dǎo)以學(xué)生為主體的人才培養(yǎng)和研究性學(xué)習(xí)教學(xué)改革，建立以問題和課題為核心的教學(xué)模式，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，使學(xué)生得到科學(xué)研究、發(fā)明創(chuàng)造和就業(yè)創(chuàng)業(yè)的初步訓(xùn)練，形成優(yōu)良的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)氛圍和文化，推動(dòng)高等教育教學(xué)改革，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。

山西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目對(duì)學(xué)生融合其所學(xué)知識(shí)，激發(fā)新知識(shí)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)動(dòng)手能力、創(chuàng)造能力和協(xié)作精神具有明顯的作用，促進(jìn)了創(chuàng)新素質(zhì)教育。

2.全國(guó)大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽

以力學(xué)競(jìng)賽為契機(jī)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)力學(xué)的熱情與動(dòng)力，探索力學(xué)素質(zhì)教育新途徑。在教學(xué)實(shí)踐中，我們充分利用校級(jí)、國(guó)家級(jí)力學(xué)競(jìng)賽活動(dòng)的時(shí)間連貫性特點(diǎn)，通過(guò)一系列的競(jìng)賽輔導(dǎo)方式鼓勵(lì)學(xué)生積極參加比賽，在全程參與力學(xué)競(jìng)賽、享受競(jìng)賽樂趣的同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)力學(xué)的熱情與動(dòng)力。經(jīng)過(guò)校級(jí)競(jìng)賽選拔，組建競(jìng)賽隊(duì)伍進(jìn)行培訓(xùn)。因?yàn)闀r(shí)間有限，為了提高培訓(xùn)效果，將學(xué)生分為若干個(gè)小組，每個(gè)組由一名老師負(fù)責(zé)答疑。培訓(xùn)分為兩部分，首先是基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)、教材中難點(diǎn)和綜合內(nèi)容的挖掘。因?yàn)橐郧耙呀?jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了，這部分比較枯燥，除了完成一些難度較大的題目，還要求組長(zhǎng)定期集中起來(lái)各組的問題，及時(shí)請(qǐng)教指導(dǎo)老師。其次，進(jìn)行歷屆競(jìng)賽試題解析，將看似枯燥的力學(xué)基礎(chǔ)理論與具有趣味性生活實(shí)例結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生體驗(yàn)到力學(xué)的用武之地。通過(guò)這種自由討論、交流、補(bǔ)充、修正的方式，極大地激活了學(xué)生的創(chuàng)新思維，在潛移默化中提高了學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)力學(xué)的興趣。

通過(guò)創(chuàng)新基礎(chǔ)力學(xué)教育教學(xué)模式，創(chuàng)造了一種課程體系和課程內(nèi)容改革的引導(dǎo)機(jī)制，探索出一套切實(shí)有效的學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的競(jìng)賽模式，搭建了一個(gè)培養(yǎng)高素質(zhì)力學(xué)人才的平臺(tái)和載體，轉(zhuǎn)變了教師對(duì)材料力學(xué)課程的傳統(tǒng)教育教學(xué)觀念，提升了水平能力，推動(dòng)了力學(xué)教育教學(xué)改革，較好解決學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的問題。

四、結(jié)束語(yǔ)

在材料力學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生的創(chuàng)新能力是社會(huì)發(fā)展的要求，也是課程體系、知識(shí)結(jié)構(gòu)變化的需要。

通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)和合作研究，最大限度地調(diào)動(dòng)了絕大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)的主動(dòng)性，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新的動(dòng)力，促進(jìn)了材料力學(xué)理論和實(shí)踐的結(jié)合，有利于鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新性和實(shí)用性人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳海英.機(jī)械類創(chuàng)新人才培養(yǎng)與教學(xué)改革[J].中國(guó)電力教育，2009，（7）：82-83.

[2]宋曦，楊靜寧.工科專業(yè)材料力學(xué)教學(xué)創(chuàng)新的探索與實(shí)踐[J].力學(xué)與實(shí)踐，2010，32（2）：142-143.

[3]屈本寧，張曙紅.基礎(chǔ)力學(xué)創(chuàng)新教育的理論與環(huán)境[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2007，（2）：23-24.

[4]李學(xué)平.力學(xué)教學(xué)中的創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)[J].長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2009，10（1）：38-39.

（責(zé)任編輯：劉輝）