新工科背景下理论力学教学改革探索★

倪 骁 慧

(嘉兴学院建筑工程学院，浙江 嘉兴 314001)

0 引言

“新工科”这个概念从2016年提出，到达成“复旦共识”，进一步得到“天大行动”和“北京指南”[1-3]，从而对人才培养方案提出新标准，为适应和引领经济和技术的高速发展，提出工程教育改革的新思路、新方法。其内涵可概括为：以德行为引领，通过继往开来、交叉融合这一途径，培养多元化、创新型、能够引领未来的工程科技人才。这类人才兼具理论与实践能力，同时保持自我知识体系的更新迭代，逐步将成为各行各业的中坚力量。“天大行动”直接提出需要进行课堂教学改革：一方面，随着行业专业技术进步，需要不断更新授课知识体系及内容，达到授课体系与时俱进的目标；另一方面，随着教育技术、学习理论的发展，需要改革创新授课方法、方式，将信息技术与教学内容进行深度融合，使得学生的学习效率和教师的教学效率得到大幅提升。

理论力学作为大学力学体系中的第一门课程，是航空航天、机械、土木等专业的专业基础课，具有理论性和实践性双重特点，是数学力学知识理论与工程实践之间的纽带。学生在学习理论力学课程过程中，不仅要学习理论知识，更要求进行理论联系实际，能够用所学知识解决实际问题，而随着教学改革的课时数减少，就进一步要求教师对知识内容进行整合、凝练，提高授课效率及学习效率。

1 理论力学课程存在的问题

现阶段理论力学课程存在如下几方面问题[4]：

1)课程内容理论性和逻辑性强，概念抽象，传统教学方法不适应现在的大学生，学习缺乏主动性。

2)课程内容系统性强、关联度大，在课时减少的情况下，学生在没有掌握好上一个环节知识内容就继续学习，学习效果大打折扣。

2 理论力学课程改革的内容

针对上述课程中出现的各类问题，进行总结归纳、分析验证，本项目从以下几个方面进行课堂教学改革。

2.1 优化教学内容

基于学校定位于应用型本科院校的基础上，理论力学课程人才培养目标进一步定位于“学生通过掌握理论力学基本原理，能够分析解决工程中所遇到的相关力学问题”，这就要求教师进一步调整教学内容，合理分配教学用时。在把握课程章节重点与难点的前提下，分解教学目标及任务，在完成大纲要求的前提下，设计充分调动学生的学习主动性的教学内容。静力学中物体受力分析是该部分的第一个重点，是后续力系平衡的基础，因此授课过程中要安排较多课时进行学习，同时注意引入相关工程案例，使得教学过程更好的贴合工程实践。运动学及动力学则根据专业不同，可以有所侧重，如对于机械相关专业，由于本部分内容是后续专业课必备知识，所以需要重点讲述。

2.2 系统化、应用化理论知识框架

为了强化学生理论联系实际的能力，教学过程中需要重视理论知识与实际应用的关联，在搭建知识体系的时候不仅考虑到课本理论知识体系，更需要将其重构为基于解决问题的应用化知识体系。在把握专业特点基础上，先将课本各个部分章节知识点进行拆分、细化，建立课本知识点体系，然后根据具体工程实际，对知识点体系进行重组调整，以适应实际应用。如运动学中点的合成定理知识点，经过拆分、调整及重构，得到如下知识体系(如图1所示)。

2.3 将多媒体教学与传统板书教学相结合

多媒体教学有具象化特点，降低了抽象思维的难度，使得抽象的内容可以以具象的形式展现在面前。通过视频、图片、音频及动图等，可以对某些抽象概念进行形象生动的解释，有助于学生对知识的理解与把握。而且这里素材的使用，有助于为学生营造一个良好的课堂氛围，激发学习兴趣及主动性，有助于教学目标的达成。而传统板书则具有条理明确、层次分明的特点，教师书写的过程同时也是学生思考内化的过程，对于需要深度理解和运用的知识点的学习有较好的效果。结合多媒体教学与板书教学各自优点，以多角度、多形式呈现概念与小知识点，以板书进行逻辑推导及例题演算，这有助于大幅度提高授课效率及学习效率。

2.4 建立适合学生特点的微课资源

随着近年来网络技术的迅速发展，各类网络视频课程大量涌现，为课程教学提供了大量的教学资源[5]。其中，以讲解最小知识点为中心，通过图像、声音及文字等多种形式，以10 min以内为时间单元，形成微视频进行教学的资源，称为微视频。这类视频可以应用于学生预习、自主学习、课后复习等教学环节，通过适当的设置测试题及对测试进行有效反馈，将有助于学生对不清楚的知识点进行精确复习，从而提高知识的掌握程度。

2.5 理论联系实际

授课过程中，经常会有学生问及理论力学在未来工作中的应用方面，因此，需要在教学过程中架构理论知识与实际工程案例之间的桥梁过渡，这个过程将数学分析及力学理论有效结合起来，用于解决实际工程中某个方面的力学问题，一方面，使得学生知道力学知识在将来的那些工作中更可能遇到，另一方面，提高学生模型化实际工程的能力，从而进一步加深对力学理论的理解与认知。教师根据所涉及的授课内容，将现实生活中耳熟能详的各类工程进行整合、对比，找到适合学生现有知识水平的工程，进行整理、整合、提炼，得到相关授课内容。

3 结语

理论力学课程是一门有着大量理论知识和工程实践的专业基础课，在工科应用型人才培养体系中起着承前启后的桥梁作用。在当下新工科教育大背景下，理论力学教学改革是每一位理论力学授课教师所追寻的目标，这将是一个反复实践、螺旋上升的过程。