王小蔚 王敏容 陳孔亮 顏少榮

摘?要：面向新工科，力學(xué)類課程教學(xué)改革重在對學(xué)生力學(xué)思維的培養(yǎng)。從專業(yè)層面優(yōu)化力學(xué)類課程體系，本專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中體現(xiàn)對力學(xué)思維有層次遞進(jìn)式的培養(yǎng)：力學(xué)思維養(yǎng)成→力學(xué)思維提升→力學(xué)思維深化;從課程層面以三段式教學(xué)為主，輔以課程思政進(jìn)課堂、項目式教學(xué)等教學(xué)方式進(jìn)行改革，注重思維教學(xué);對應(yīng)完善了教學(xué)評價方法，實現(xiàn)了多樣化考核環(huán)節(jié)及多元化教學(xué)評價方案。

關(guān)鍵詞：新工科;力學(xué)思維培養(yǎng);思維教學(xué);教學(xué)評價多元化

1?緒論

自2016年“新工科”被正式提出以來[1]，“知識產(chǎn)權(quán)設(shè)計+自主研發(fā)能力”是新經(jīng)濟(jì)形勢下新工科建設(shè)的需要。新經(jīng)濟(jì)形勢下新工科建設(shè)將目光聚集在工科從業(yè)者的基本素質(zhì)上，要求工科從業(yè)者學(xué)識基礎(chǔ)及專業(yè)知識寬厚扎實，不僅要具備獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)設(shè)計能力，而且還需要掌握扎實的力學(xué)計算和分析能力。由于在解決高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展中的突出問題上，力學(xué)發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，因此，力學(xué)課程被視為“新工科”的一門核心課程，以適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)形勢下創(chuàng)新型應(yīng)用型人才培養(yǎng)的新需求。

面向新工科的力學(xué)類課程教學(xué)改革，應(yīng)通過力學(xué)課程學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)思維。

面向新工科的力學(xué)課程教學(xué)改革，應(yīng)當(dāng)將聚焦于力學(xué)思維的培養(yǎng)。故本力學(xué)類課程教學(xué)改革以力學(xué)思維培養(yǎng)為導(dǎo)向，為培養(yǎng)基礎(chǔ)及專業(yè)知識寬厚扎實的創(chuàng)新型應(yīng)用性“新工科”人才培養(yǎng)進(jìn)行實踐性探索。

2?現(xiàn)狀分析

我國目前工科培養(yǎng)力學(xué)教學(xué)中存在以下問題：

2.1?力學(xué)課程體系不完整

2003年黃再興[2]等人就對大學(xué)工科專業(yè)力學(xué)課程進(jìn)行了調(diào)查分析，相比國外工科專業(yè)對力學(xué)課程的重視程度，國內(nèi)則相差甚遠(yuǎn)：國內(nèi)高校中力學(xué)課程學(xué)分占比畢業(yè)總學(xué)分僅為6.4%，歐美國家高校這一比例達(dá)到11.8%;我國在過去一段時期側(cè)重于“拿來主義”，缺乏理論的深度研究，由此導(dǎo)致國內(nèi)高校力學(xué)課程體系不完整，直接影響了工科從業(yè)人員的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，無法滿足新工科的發(fā)展對創(chuàng)新型應(yīng)用性人才的需求。

2.2?傳統(tǒng)的教學(xué)模式的局限性

傳統(tǒng)力學(xué)教學(xué)無法適應(yīng)新工科的發(fā)展需要。如今，學(xué)生普遍面臨著科學(xué)理論與工程應(yīng)用實際脫節(jié)的困境，缺乏將數(shù)學(xué)，力學(xué)原理及工程有機(jī)關(guān)聯(lián)。再加之近年來教學(xué)改革的大背景影響下，力學(xué)類課程課時縮減，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣在傳統(tǒng)的教學(xué)模式在難以被激發(fā)，從而出現(xiàn)厭學(xué)現(xiàn)象，不及格率居高不下，讓學(xué)生對力學(xué)課程望而生畏。[35]

2.3?課程考核方式單一

重期末考試，輕平時成績的傳統(tǒng)力學(xué)課程考核方式，必將導(dǎo)致學(xué)生平時不認(rèn)真，考前集中突擊;所謂應(yīng)試教育的弊端顯現(xiàn)無疑，出現(xiàn)部分學(xué)生高分低能現(xiàn)象，這與當(dāng)今新工科人才力學(xué)素養(yǎng)的初衷背道而馳。

顯而易見，在新工科建設(shè)的大背景下對工科從業(yè)人員的力學(xué)素養(yǎng)需求大大增加;而當(dāng)下的教育改革現(xiàn)狀卻是工科教育中力學(xué)課程課時被壓縮，由此導(dǎo)致力學(xué)課程體系不完整;傳統(tǒng)的知識教學(xué)又難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，甚至出現(xiàn)厭學(xué)現(xiàn)象，考試及格率令人擔(dān)憂等。而這些則成了當(dāng)前我國工科人才培養(yǎng)中的絆腳石，嚴(yán)重阻礙新工科發(fā)展。因此，力學(xué)課程的教學(xué)改革勢在必行且迫在眉睫，這樣才能確保“新工科”人才培養(yǎng)的大局。

3?力學(xué)類課程教學(xué)改革設(shè)計與實施

教學(xué)改革以力學(xué)思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的培養(yǎng)體系展開，具體如下：面向新工科，故提出以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與運用為教學(xué)目標(biāo)，以力學(xué)思維培養(yǎng)為導(dǎo)向，結(jié)合我校土木工程專業(yè)辦學(xué)定位和專業(yè)特色，通過優(yōu)化現(xiàn)有的力學(xué)課程體系，實現(xiàn)力學(xué)思維有層次遞進(jìn)式的培養(yǎng);思維教學(xué)貫穿力學(xué)類課程的教學(xué)，重在課程層面培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)思維;注重考查學(xué)生力學(xué)思維的運用，教學(xué)評價方法進(jìn)行改革;培養(yǎng)具有扎實的力學(xué)計算和分析能力的創(chuàng)新型新工科人才進(jìn)行實踐性探索（如圖2所示）。

3.1?優(yōu)化現(xiàn)有的力學(xué)課程體系

力學(xué)思維的培養(yǎng)不是通過學(xué)習(xí)一兩門力學(xué)課程就能實現(xiàn)，需要開設(shè)一系列的力學(xué)課程，有針對性開展培養(yǎng)。以力學(xué)思維的培養(yǎng)為基礎(chǔ)，根據(jù)本院土木工程系現(xiàn)狀，合理優(yōu)化現(xiàn)有的力學(xué)課程體系。通過力學(xué)課程體系的優(yōu)化，實現(xiàn)力學(xué)思維有層次遞進(jìn)式的培養(yǎng)（如圖3所示）。

力學(xué)課程門類眾多，即需要梳理力學(xué)課程之間的脈絡(luò)關(guān)系;還需要結(jié)合本院土木工程專業(yè)現(xiàn)狀，選擇合適的力學(xué)課程。因力學(xué)課程的學(xué)習(xí)難度大，要做到既能實現(xiàn)力學(xué)思維有層次遞進(jìn)式的培養(yǎng)，又能適應(yīng)我院土木工程專業(yè)的專業(yè)辦學(xué)定位及專業(yè)特色。具體實施如下：

高數(shù)、線代、概率論及數(shù)理統(tǒng)計等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程，以及理力、材力、結(jié)力三大力學(xué)作為基礎(chǔ)類力學(xué)課程，通過這類課程學(xué)習(xí)重在培養(yǎng)學(xué)生力學(xué)思維的養(yǎng)成;

彈性力學(xué)、水力學(xué)作為連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基礎(chǔ)課程，通過課程學(xué)習(xí)起到可提升學(xué)生力學(xué)思維的作用;

有限元通過商業(yè)軟件來解決復(fù)雜的工程問題，可以貫穿上述力學(xué)課程，同時也是上述力學(xué)課程之間的連接紐帶。通過該課程學(xué)習(xí)將雙向、可逆的力學(xué)思維深入運用。

以此，實現(xiàn)力學(xué)思維有層次遞進(jìn)式的培養(yǎng)。

3.2?教學(xué)方法改革

如今，新工科建設(shè)對創(chuàng)新型應(yīng)用性人才培養(yǎng)提出了更高的要求，其中之一就是快速學(xué)習(xí)的能力。代表著過去側(cè)重于掌握科學(xué)知識已然無法適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)形勢下創(chuàng)新型應(yīng)用性人才培養(yǎng)的新需求，而如今新工科人才培養(yǎng)的核心將圍繞如何讓其更快速地學(xué)習(xí)、消化、吸收、應(yīng)用各類科學(xué)知識及技巧的能力。因此，力學(xué)的教育應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)思維。

力學(xué)思維三個落腳點是工程、力學(xué)、數(shù)學(xué)。對學(xué)生力學(xué)思維的培養(yǎng)，宜采用三段式教學(xué)方法，即對應(yīng)知識點要求學(xué)生按工程背景、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、力學(xué)原理三個方面進(jìn)行解讀，歸納總結(jié)，繪制每章節(jié)的思維導(dǎo)圖;針對教師指定的知識點，從工程背景、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、力學(xué)原理三個方面以小組的形式開展三段式講課。教學(xué)方法涉及教與學(xué)，故需要從教的層面以及學(xué)的層面進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生力學(xué)思維的教學(xué)目標(biāo)。