張淼溶

（泰州學(xué)院船舶與機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 泰州 225300）

應(yīng)用能力是應(yīng)用思想方法、基礎(chǔ)理論、知識(shí)技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是“需求+方法”，即用先進(jìn)的符合規(guī)律的方法來(lái)滿足相關(guān)的人的重要的需求。應(yīng)用能力從需求起步，再通過(guò)尋找方法、理解方法、判斷方法、比較方法、選擇方法、掌握方法、使用方法、改進(jìn)方法八步，最終解決實(shí)際問(wèn)題。應(yīng)用能力的前提是儲(chǔ)備必要的思想理論、知識(shí)技能，應(yīng)用能力的核心是解決實(shí)際問(wèn)題。

應(yīng)用型本科院校指以應(yīng)用型為辦學(xué)定位，而不是以理論研究、原理研究為辦學(xué)定位的本科院校。2014年3月，教育部改革方向已經(jīng)明確：全國(guó)1200所普通本科高等院校中，將有600多所逐步向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)型的本科院校正好占高?？倲?shù)的50%［1-3］。可以預(yù)見(jiàn)：應(yīng)用型本科院校的建設(shè)對(duì)于滿足中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)高層次應(yīng)用型人才需要以及推進(jìn)中國(guó)高等教育大眾化進(jìn)程將起到積極的促進(jìn)作用。

應(yīng)用型本科院校重在“應(yīng)用”二字，在教學(xué)過(guò)程上其核心環(huán)節(jié)是實(shí)踐教學(xué)，在培養(yǎng)目標(biāo)上強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)踐能力［4］。那么，應(yīng)用型本科院校是否需要進(jìn)行基礎(chǔ)理論的教學(xué)？應(yīng)用型本科院?；A(chǔ)理論的教學(xué)必須達(dá)到怎樣的要求？應(yīng)用型本科院校如何進(jìn)行基礎(chǔ)理論的教學(xué)？在基礎(chǔ)理論教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力？本文將以工科類應(yīng)用型本科院校理論力學(xué)教學(xué)為例探索學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)的問(wèn)題。

一、應(yīng)用型本科院校是否需要進(jìn)行基礎(chǔ)理論的教學(xué)

我國(guó)本科生的培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)較扎實(shí)地掌握本門學(xué)科的基礎(chǔ)理論，專門知識(shí)和基本技能，并具有從事科學(xué)研究工作或擔(dān)負(fù)專門技術(shù)工作初步能力的高級(jí)人才。研究型本科院校側(cè)重于學(xué)生從事科學(xué)研究的素養(yǎng)培育，應(yīng)用型本科院校側(cè)重于學(xué)生擔(dān)負(fù)專門技術(shù)工作的能力培養(yǎng)。

掌握基礎(chǔ)理論是所有本科教學(xué)必須實(shí)現(xiàn)的首要目標(biāo)，顯然，應(yīng)用型本科院校必須進(jìn)行基礎(chǔ)理論的教學(xué)。但是，普遍培養(yǎng)目標(biāo)與側(cè)重培養(yǎng)目標(biāo)的必然聯(lián)系并不能得到一些人的肯定，要確定應(yīng)用型本科院校基礎(chǔ)理論教學(xué)的必要性還需要從生成學(xué)生應(yīng)用能力的過(guò)程確認(rèn)。

桁架是一種由細(xì)長(zhǎng)直桿在兩端用焊接、鉚接、榫接或螺栓連接等方式連接而成的幾何形狀不變的結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于工程中房屋的屋架、橋梁、起重機(jī)、各類鐵塔等?，F(xiàn)以理論力學(xué)課程中的桁架內(nèi)力計(jì)算為教學(xué)案例，進(jìn)一步論證基礎(chǔ)理論教學(xué)對(duì)于生成學(xué)生應(yīng)用能力的必要性。

【例1】圖1（a）為某典型建筑的頂蓋，其中各桿的長(zhǎng)度確定，現(xiàn)需要給各桿選用合適的材料并設(shè)計(jì)其截面形狀，使其在外載荷F的作用下處于安全狀態(tài)。

圖1 典型建筑的頂蓋模型

更適應(yīng)的方法是理論力學(xué)“系統(tǒng)+節(jié)點(diǎn)”的研究方法，即先以整體為研究對(duì)象，受到的外載荷有，建立直角坐標(biāo)系，列平衡方程：得到未知約束。再以局部（三角架）為研究對(duì)象，如圖1（b）所示，桿1，2，5均為二力桿，三角架受到桿1，2，5的作用力均沿桿的方向，可以求出在此基礎(chǔ)上對(duì)各節(jié)點(diǎn)研究可以得到所有桿的內(nèi)力。

由上述例證可知：系統(tǒng)化是尋找方法的重要途徑，原理化是理解方法的基礎(chǔ)，精確化是判斷方法、比較方法、選擇方法的關(guān)鍵，理論推演又常常為改進(jìn)方法指明了正確的方向。而系統(tǒng)化、原理化、精確化、邏輯化正是基礎(chǔ)理論課教學(xué)的基本內(nèi)容，因此，基礎(chǔ)理論課的教學(xué)對(duì)應(yīng)用型本科院校是必須的。

二、應(yīng)用型本科院校基礎(chǔ)理論的教學(xué)必須達(dá)到怎樣的要求

在應(yīng)用型本科院校，基礎(chǔ)理論課的教學(xué)目標(biāo)是：培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科理論素養(yǎng)，夯實(shí)應(yīng)用能力基礎(chǔ)，為學(xué)生深入應(yīng)用研究提供必要的理論支撐。由于應(yīng)用能力發(fā)展是應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)重點(diǎn)，因此，在應(yīng)用型本科院校，基礎(chǔ)理論課教學(xué)的時(shí)間不可能太多，難度要求也不能太高。與此相對(duì)應(yīng)，掌握合理的教學(xué)要求十分必要。

應(yīng)用型本科院校基礎(chǔ)理論教學(xué)必須達(dá)到怎樣的要求呢？從培養(yǎng)目標(biāo)和必要性分析可知，對(duì)于每一基礎(chǔ)理論課，都必須達(dá)到以下要求：

第一，讓學(xué)生掌握該課程的知識(shí)體系、知識(shí)結(jié)構(gòu)與學(xué)科思想方法、思維方法，掌握該系統(tǒng)知識(shí)的相關(guān)知識(shí)與衍生知識(shí)，由需求與現(xiàn)象回歸到相應(yīng)的理論知識(shí)范疇。

第二，讓學(xué)生掌握該課程知識(shí)的基本原理、知識(shí)板塊之間的內(nèi)在邏輯，能應(yīng)用原理解釋相關(guān)的現(xiàn)象、選擇應(yīng)用方向，建立初步的應(yīng)用模型與范式，看懂簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)原理。

第三，讓學(xué)生掌握該課程的基本知識(shí)推演方法及基礎(chǔ)運(yùn)算方法，能進(jìn)行理論性概算與測(cè)算，掌握以基本參數(shù)為載體進(jìn)行測(cè)試、校正、優(yōu)化的方法。

第四，為學(xué)生進(jìn)行深入的應(yīng)用設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)預(yù)留必要的文獻(xiàn)出口與原理出口，為學(xué)生進(jìn)行綜合的設(shè)計(jì)整合、設(shè)計(jì)提檔提供必要的文獻(xiàn)入口與原理入口。

【例2】剛體對(duì)于任一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，等于剛體對(duì)于通過(guò)質(zhì)心、并與該軸平行的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，加上剛體的質(zhì)量與兩軸間距離平方的乘積，即平行軸定理。僅以該定理教學(xué)在研究型、應(yīng)用型本科院校教學(xué)要求為例，見(jiàn)表1，具體說(shuō)明兩者的區(qū)別。

表1 平行軸定理教學(xué)在研究型、應(yīng)用型本科院校教學(xué)要求對(duì)比表

三、應(yīng)用型本科院校應(yīng)如何進(jìn)行基礎(chǔ)理論的教學(xué)

根據(jù)應(yīng)用型本科院?；A(chǔ)理論教學(xué)的必要性與培養(yǎng)目標(biāo)，其基礎(chǔ)理論課教學(xué)必須在以下原則上選擇教學(xué)方法。

第一，從解決實(shí)際問(wèn)題的需要出發(fā)引入學(xué)科概念，在學(xué)科界定的前提下幫助學(xué)生建立學(xué)科知識(shí)系統(tǒng)，在概述學(xué)科知識(shí)體系的基礎(chǔ)上教給學(xué)生學(xué)科思想方法和思維方法，通過(guò)分部的知識(shí)講解回答（解決）簡(jiǎn)單的、單純的實(shí)際問(wèn)題。

第二，通過(guò)系統(tǒng)的知識(shí)原理認(rèn)識(shí)具體的工程原理，通過(guò)板塊原理分析判斷獨(dú)立設(shè)計(jì)的正確性，通過(guò)問(wèn)題分析查找問(wèn)題所涉及的知識(shí)板塊與問(wèn)題歸因，通過(guò)條件的關(guān)聯(lián)性分析檢驗(yàn)理論設(shè)計(jì)的完備性，通過(guò)加入條件建立初步的應(yīng)用模型與范式并改進(jìn)方法。

第三，通過(guò)基本知識(shí)推演了解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)回程，通過(guò)基礎(chǔ)運(yùn)算掌握正常運(yùn)動(dòng)的參數(shù)波動(dòng)范圍，確保系統(tǒng)在控制范圍內(nèi)運(yùn)行，通過(guò)數(shù)據(jù)變化規(guī)律研判運(yùn)動(dòng)回程的可靠性，進(jìn)行方法的比較、選擇和優(yōu)化，提高設(shè)計(jì)與運(yùn)行的效率。

第四，在基礎(chǔ)理論教學(xué)的過(guò)程中給學(xué)生留下深入思考的問(wèn)題點(diǎn)，讓他們?cè)趹?yīng)用操作中能由問(wèn)題快速進(jìn)入過(guò)程診斷，在基礎(chǔ)理論教學(xué)的過(guò)程中延伸問(wèn)題方向，提供大量文獻(xiàn)及鏈接，讓他們?cè)诮窈蟮脑O(shè)計(jì)優(yōu)化與系統(tǒng)提高中及時(shí)找到切入點(diǎn)與方向。

【例3】《理論力學(xué)·靜力學(xué)應(yīng)用專題·摩擦·摩擦角與自鎖現(xiàn)象》［5］教學(xué)示例

自鎖現(xiàn)象在生產(chǎn)實(shí)踐中分布十分廣泛，教學(xué)這一知識(shí)點(diǎn)按以下四步流程實(shí)施。

第一步：由實(shí)際問(wèn)題引入全約束力、摩擦角、摩擦錐和自鎖的概念。

第二步：由概念進(jìn)入各種數(shù)量關(guān)系的演繹。

上述兩步常常穿插教學(xué)，即由一般概念引入物理量，由物理量特定數(shù)量關(guān)系再到相關(guān)概念的精確表述。

第三步：應(yīng)用概念和數(shù)理關(guān)系解決實(shí)際問(wèn)題。

圖2（a）所示為凸輪機(jī)構(gòu)［6］。已知推桿（不計(jì)自重）與滑道間的靜摩擦因數(shù)為，滑道寬度為b。設(shè)凸輪與推桿接觸處的摩擦忽略不計(jì)。在該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，凸輪著力點(diǎn)偏移推桿中心軸距離a控制在什么范圍內(nèi)，推桿才不致被卡??？

圖2 凸輪機(jī)構(gòu)

分析：凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)使推桿右側(cè)上升并向左傾斜，滑道左側(cè)上方A點(diǎn)以及右側(cè)下方B點(diǎn)與推桿接觸，發(fā)生作用。（快速反應(yīng)）推桿被卡住，即自鎖，全約束力的方向角滿足。推桿處于平衡，受到三個(gè)作用力：。根據(jù)三力平衡匯交定理，F(xiàn)的作用線必定通過(guò)作用線的交點(diǎn)C，確定a的極限值。設(shè)全約束的方向角為推桿發(fā)生自鎖，此時(shí)C點(diǎn)位于圖2（b）陰影部分。若a≥a極限，無(wú)論F多大，也不能推動(dòng)推桿。

拓展：如何通過(guò)控制參數(shù)，使a極限增大一些？能否對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使a極限增大一些？

第四步：向?qū)W生提供自鎖現(xiàn)象相關(guān)文獻(xiàn)索引及深入探討的理論鏈接。

縱觀上述教學(xué)過(guò)程，應(yīng)用型本科院校所教的基礎(chǔ)理論是應(yīng)用所迫切需要的理論，是完整而又簡(jiǎn)約的系統(tǒng)理論。系統(tǒng)的規(guī)律提供設(shè)計(jì)的依據(jù)、診斷設(shè)計(jì)的問(wèn)題。運(yùn)算公式是系統(tǒng)規(guī)律的集中體現(xiàn)，掌握重要的運(yùn)算公式、通過(guò)運(yùn)算和參數(shù)比較，學(xué)生的應(yīng)用更快捷、更準(zhǔn)確、更簡(jiǎn)單。當(dāng)設(shè)計(jì)需要提升、控制需要更精準(zhǔn)的時(shí)候，學(xué)生能及時(shí)索引到所需的知識(shí)時(shí)，基礎(chǔ)理論的深度和廣度得到了躍升。

四、在基礎(chǔ)理論教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力

在應(yīng)用型本科院校基礎(chǔ)理論教學(xué)的要求和方法探索中，如何培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力問(wèn)題已有分散解決，為方便能力培養(yǎng)，這里再做總結(jié)歸并。

第一，在基礎(chǔ)理論教學(xué)中培養(yǎng)應(yīng)用能力要從問(wèn)題入手。問(wèn)題是最有效的驅(qū)動(dòng)力，解決問(wèn)題的過(guò)程就是運(yùn)用的過(guò)程。理論是解決問(wèn)題所需要的，把問(wèn)題集中在一起，找到問(wèn)題的共同點(diǎn)，引入基礎(chǔ)理論，掌握基礎(chǔ)理論，將理論應(yīng)用到實(shí)際的問(wèn)題，找到了理論就是找到了方法。

第二，在基礎(chǔ)理論教學(xué)中培養(yǎng)應(yīng)用能力要抓住規(guī)律?；A(chǔ)理論的核心是規(guī)律，理解了規(guī)律就理解了設(shè)計(jì)原理與工藝流程。應(yīng)用型本科院校不應(yīng)對(duì)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行繁瑣推演，但對(duì)規(guī)律的各個(gè)節(jié)點(diǎn)必須進(jìn)行充分的展示。要讓學(xué)生反復(fù)運(yùn)用規(guī)律解釋實(shí)際的現(xiàn)象、查找實(shí)際的原因、回答實(shí)際的問(wèn)題。

第三，在基礎(chǔ)理論教學(xué)中培養(yǎng)應(yīng)用能力要重視公式教學(xué)。公式是規(guī)律最簡(jiǎn)約的表達(dá)形式，老師要引導(dǎo)學(xué)生建立公式關(guān)聯(lián)因素間的聯(lián)系通道，由此因素迅速聯(lián)想到彼因素。要通過(guò)公式估算、計(jì)算參數(shù)的變化范圍，對(duì)方法進(jìn)行判斷、比較，從而選擇方法、掌握方法、使用方法。

第四，在基礎(chǔ)理論教學(xué)中培養(yǎng)應(yīng)用能力要養(yǎng)成學(xué)生應(yīng)用習(xí)慣。不但要重視學(xué)生應(yīng)用理論解決實(shí)際問(wèn)題習(xí)慣的養(yǎng)成，還必須養(yǎng)成學(xué)生自覺(jué)地由現(xiàn)象尋找理論、選擇方法解決問(wèn)題的習(xí)慣。即不僅重視學(xué)生運(yùn)用原理規(guī)律的習(xí)慣，而且重視學(xué)生挖掘新應(yīng)用、建立新模型、解決新問(wèn)題的習(xí)慣。

五、在基礎(chǔ)理論教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的反思

2016年，泰州學(xué)院將應(yīng)用型本科院校作為自己的辦學(xué)定位，作為工科基礎(chǔ)理論課教師，筆者就開(kāi)始關(guān)注應(yīng)用型本科院校是否應(yīng)該開(kāi)設(shè)基礎(chǔ)理論課、課程要求如何定位、課程教學(xué)如何實(shí)施等問(wèn)題。兩年來(lái)的探索與實(shí)踐給人的思考是多方面的。

首先，應(yīng)用型本科院校不是一張標(biāo)簽，而是一個(gè)人才的類型標(biāo)準(zhǔn)。大學(xué)培養(yǎng)人才既要靠大學(xué)精神的熏陶，更要依托大學(xué)課程的實(shí)施。在具體的學(xué)科教學(xué)中著力培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，這是應(yīng)用型本科院校實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵所在，這樣的培養(yǎng)意識(shí)只有深入每門課教師的目標(biāo)深處，應(yīng)用型本科院校才能培養(yǎng)出實(shí)實(shí)在在的應(yīng)用型人才。

其次，在應(yīng)用型本科院校，通過(guò)專業(yè)課程進(jìn)行應(yīng)用能力培養(yǎng)是基本任務(wù)，這一點(diǎn)容易取得共識(shí)，但在基礎(chǔ)理論課教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的應(yīng)用能力，這并不能讓所有人所認(rèn)可。囿于認(rèn)識(shí)的偏頗，有人甚至呼吁在應(yīng)用型本科院校取消基礎(chǔ)理論課的設(shè)置，更談不上在基礎(chǔ)理論課教學(xué)中進(jìn)行應(yīng)用能力培養(yǎng)。而事實(shí)上，扎實(shí)的基礎(chǔ)理論不僅利于學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，更利于學(xué)生應(yīng)用能力的可持續(xù)發(fā)展。基于這樣的思考，筆者的探索與實(shí)踐才得以進(jìn)行，并將持續(xù)下去。

最后，在基礎(chǔ)理論課教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，這是一個(gè)復(fù)雜而艱難的課題，本文以理論力學(xué)教學(xué)為例所展現(xiàn)的探索只是初步的，但必要性研究、標(biāo)準(zhǔn)研究、原則方法研究、操作流程研究構(gòu)成系統(tǒng)研究的框架，這一研究思路是可行的、能夠初步確認(rèn)的。隨著研究的深入，應(yīng)用型本科院校的基礎(chǔ)理論課教材必將更加特色化、基礎(chǔ)理論教學(xué)的過(guò)程必將更加應(yīng)用化，基礎(chǔ)理論教學(xué)的評(píng)價(jià)必將更加能力化，為了這樣的期待，探索的帷幕已經(jīng)打開(kāi)。