培养“卓越工程师”的理论力学的教学改革与实践

刘 云，董 荭

(华北水利水电大学土木与交通学院，河南郑州 450046)

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020年)》明确提出:将“卓越工程师教育培养计划”列为未来10年内中国全日制工科高等教育的重大改革项目［1］。如何在未来10年内成功实施“卓越工程师培养”计划，发展学生的自学能力，独立分析解决问题的能力和学生的创新能力，对理论力学课程的教学提出了新的要求。

理论力学是高等院校工科专业必修的一门重要的技术基础课，是很多工程专业的基础课程，例如材料力学、结构力学、流体力学、机械原理、混凝土原理等［2］。另外，它与工程实际紧密联系，有助于培养学生分析、解决工程实际问题的能力。针对理论力学课程较为抽象，学生的积极性不高，教学效果也不理想这些问题，理论力学的教学内容和教学方法有待进一步改进。面对学时少与内容多的突出矛盾，积极参与教学研究与教学改革实践，以课程内容体系改革为核心，以加强实践环节为途径，以培养具有科学素质和创新能力的人才为目标开展教学改革，不断提高课程的教学水平和教学质量。在教学实践中，我们对理论力学课程的教学内容体系、教学方法、考核方式等方面进行了改革与探索，并取得了一定的成效。

一、改革课程内容体系，夯实学生基础

理论力学课程的教学内容经典完整，随着力学新知识的不断涌现对力学的要求越来越高，而力学课程的教学课时数却越来越少，且教材中所举的例题和习题大都是理想化、抽象化的力学模型，很少引入对工程背景的介绍，体现不出专业特色，使得学生很难把它与工程实际结合起来。面对以上问题可以修改理论力学教学计划，减少重复的内容，如理论力学的静力学部分和动力学部分有比较多的内容在大学物理，甚至在高中物理中就有所涉及，如果理论力学课程中再对这些内容详细讲解，则浪费了学时，也不利于调动学生学习积极性。

另外，结合实际情况紧抓教材重点内容并加强联系工程实际，以激发学生学习兴趣。对静力学问题要强调基本理论，采用由空间任意力系到平面力系的原则，即把重点放在与工程实际紧密结合的空间力系，这对于知识的学习和掌握更有利。例如，起重机吊重物﹑飞机的起落架等结构属于空间力系。对于运动学，应用矢量分析方法，将点的简单运动和复杂运动结合起来，将刚体的简单运动和复杂运动结合起来分析更清晰。动力学是理论力学的重要内容，应加强对复杂系统动力学内容的讲解，灵活运用动力学普遍定理解决工程实际问题。例如:利用质心运动定理进行工程上的定向爆破;利用相对于质心动量矩守恒定理实施花样滑冰的高速转动等，可加深学生对理论力学基本定理的理解，提高学生对理论力学的学习兴趣［3］。因此，注重从最基本的理论出发引导学生掌握物体各种机械运动形态下的具体规律，强调方法的掌握，使学生将前后知识融会贯通。

二、改革教学方法，培养学生的学习能力

按照“卓越计划”的目的和培养要求，在课堂教学中，教师不仅要教授理论知识，完成教学计划任务，还要培养学生的学习能力，遵循学生是教育教学活动的主体原则，以学生为本，以学生为中心［4］。改革“灌输式”以及在教学中过分偏重讲授教学方法，探讨“启发式”、“研究式”和“讨论式”等教学方法。加强学生自学能力、独立分析解决问题的能力、加强学生的创新能力。综合运用多种教学方法，实现教学的互动，有效地促进教学效果的优化，激发学生学习兴趣，发展学生的学习能力。

利用现代化多媒体教学技术的案例教学法［5］，直观性强，可增强学生的感性认识，增加课堂教学的信息容量，使抽象、难理解、枯燥的物理情景和物理过程形象化，授课生动活泼且减少板书时间，有利于增加学生的学习兴趣、主动性和创造性，有利于师生、学生之间的互动交流，以便达到更好的学习效果。

但是教学方法的选取不是一成不变的，应该根据不同的教学内容、不同的学生灵活选用或交叉使用，以达到较好的教学效果［6］。另外，为培养大学生的科技创新能力［7］，开展科技创新实践活动，这要求教师在讲授过程中，适当地讲解一些基于力学知识的创新作品案例，积极引导和鼓励学生运用理论力学知识进行科技作品创作，激发学生的学习热情。也可以在教学过程中加入力学史内容，让学生用软件如Matlab、Maple等模拟理论力学中的经典问题，还可以对比较抽象、难以理解和接受的内容进行编程处理，降低学习难度，达到轻松学习的目的［8］。

三、改革教学评价方法，对学生进行全面评价

在教学的过程中，我们既关注学生对知识结论的掌握，又重视学生在教学过程中的各种实践表现。我们实施了考试改革，综合评定学生成绩:具有较强针对性的平时训练、课堂提问、课堂纪律表现等占10%;小论文或学习总结等占20%;期末综合考试占70%。实践证明，采取小论文或学习总结等方式可考查学生平时的表现，采取闭卷考试可考查学生对知识的整体掌握情况。通过改进评价方式，可以使理论知识教学及基本技能培养方面得到提高，又使学生得到综合分析、解决实际问题的体验，这些改革激发了学生学习的兴趣，发展了学生的自学能力、独立分析解决问题的能力和学生的创新能力，有效地促进了教学效果的优化，且综合运用多种教学评价方法对学生进行了全面的评价。

［1］周臻，陆金钰，尹凌峰，缪志伟．面向卓越土木工程师培养的结构力学教学改革与实践［J］，高等建筑教育，2012，(4)．

［2］哈尔滨工业大学理论力学教研室．理论力学［M］．北京:高等教育出版社，2009．

［3］王瑾．理论力学课程教学改革与实践［J］．安徽工业大学学报(社会科学版)，2006，(7)．

［4］于庚蒲．关于高等教育理念与教学改革的若干思考［J］．北华大学学报(社科版)，2001，(3)．

［5］韩宪军，王钦亭，蔺海晓．“理论力学”教学改革与实践研究［J］．中国电力教育，2012，(17)．

［6］胡志娟．理论力学教学现代化探索［D］．成都:四川师范大学，2003．

［7］汪敏等．提高学生理论力学课程学习积极性的方法探索［J］．安徽工业大学学报(社会科学版)，2009，(11)．

［8］孙海滨，宫衍香．理论力学教学改革的实践与探索［J］．高等理科教育，2007，(5)．