高校力学文化素质教育的教学改革与实践

宋 奎 罗文波 邓旭辉 赵荣国 尹久仁 涂佳黄

（湘潭大学土木工程与力学学院 湖南·湘潭 411105）

2016年，国家出台的《中国公民科学素质基准》[1]（以下简称《基准》）涵盖了公民需要掌握或了解的科学知识，是健全监测评估公民科学素质体系的重要内容。力学与人类的生活生产息息相关，基准中的掌握基本的物理知识、掌握基本的天文知识、掌握基本的地球和地理知识、掌握自然灾害的防御和应急避险的基本方法，合理利用土地资源和水资源等都直接或间接与力学相关，因此了解基本的力学知识点对公民科学素质的提高具有重要的推动作用。在此背景下，在高校开设一门关于力学的文化素质课程就显得很有必要。开设力学文化素质课，可以使不同专业的大学生能够通过选修学习、了解基本的力学知识。另外，学生们可以根据自己的兴趣、爱好选择学习，这也一定程度上调动了学生学习的积极性，对消除高校中普遍存在的某些不良现象（如上网、玩手机游戏等）有重要意义。我们根据素质教育的特点，[2]改变传统的教学模式和方法，探讨了一种新的教学方法，并面向全校各年级学生开设了力学文化素质选修课。课程采取力学团队老师以轮流报告、讲授的方式开展教学活动。课堂上各位老师就自身专长的力学学科、结合日常生活中的与力学相关的现象，深入浅出的讲授力学知识，并积极与学生互动。同时，讲课中凸显力学的奇妙性和趣味性，以提高学生的兴致，达到更好的教学效果。

1 提高公民科学素质为培养目标的现代教育理念

在大力弘扬科学精神、普及科学知识背景下，通过提高全民科技意识和科学素质，全社会形成了鼓励大众创业、万众创新的良好氛围。公民具备基本科学素质一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。找到一种对全社会公民进行基本科学知识普及的方法或平台，是更好地提高公民科学素质、建设创新型国家和实现全面建成小康社会目标的迫切需要。学生最终会走向社会，是全社会公民的重要组成部分和社会发展的有力群体。大学是人学习的黄金阶段，在大学课堂开设力学文化素质课程，使不同专业的学生能够通过选修学习，了解力学学科的基本知识和方法，符合国家制定的《基准》的精神，对提高公民的科学素质也会起到更好的效果。同时，大学生基本都是18周岁以上的成年人，这也符合《基准》适用范围为18周岁以上，具有行为能力的中华人民共和国公民的情况。

2 力学学科知识为基础的课程教学体系

全校性力学文化素质教育的教学改革与实践具体要面向全校各专业学生，开设力学文化素质课程。课程目的是使学生了解力学的基本知识点，促进其科学素质的提高。我们构建了以力学知识为基础的课程教学体系，包括：（1）组建力学教学团队。根据力学中的流变学、弹性力学、理论力学、结构力学、流体力学、振动力学、材料力学等课程，选择合适的教师来组建力学教学团队。（2）制作教学资料。调研国内外力学文化素质课程情况、学生选学情况，并根据文化素质课程教学特点，力学教学团队教师进行沟通、讨论，制定教学内容，利用书籍、多媒体、网络和计算机等制作教学资料。教学资料包括课件、视频等。（3）开展教学活动。采取团队老师轮流讲授的方式开展教学工作。在课堂上要深入浅出的传授力学知识，利用教学实例和道具开展多种多样的教学活动，并积极与学生互动。教学团队成员注重现代教学手段的应用。[3]

3 体现力学基本科学素质和不断充实的教学内容

教学内容一方面体现公民具备力学相关的基本科学素质，包括所应了解的必要科学技术知识，所应掌握的基本科学方法，树立的科学思想等。《基准》中涉及力学的内容包括区分物质主要的物理性质、了解生活中常见的力，如重力、弹力、摩擦力、电磁力等；知道大气压的变化及其对生活的影响；能描述牛顿力学定律，能用它解释生活中常见的运动现象；知道地球的运动和地球内部的各向异性产生各种力，造成自然灾害；知道天气和气候的成因和大气状态，看懂天气预报及气象灾害预警信号；知道地球上的水的运动和循环方式，及水的时空分布不均造成的洪涝、干旱等灾害；了解地震、滑坡、泥石流、沙尘暴等主要自然灾害的特征；知道开采地下水资源注意事项和合理开发利用海洋资源等。另一方面，教学中力学教学团队的老师要关注日常生活中涉及的与力学相关的现象和知识，不断的充实、完善教学内容。教学中我们根据力学教学团队老师的专长划分各自负责讲授的主题。

4 实践-反馈-提高和突出奇妙性的教学方法

通过开设奇妙的力学全校性文化素质课程，在实践教学中不断完善教学方案。具体根据教学效果、评价和学生反馈情况，进一步改进和完善教学方案设计，不断探索更好的教学方式和方法。教学中追求创新。通过轮流报告、讲授的方式，力学教学团队里的每位老师分别上若干次课，一次课2学时。这种教学方法比较新颖，对于力学这种要求专业精深的课程来说是一种新的尝试。老师不断在实践-反馈-提高中上好这门课，达到好的教学效果。作为全校性文化素质课，奇妙的力学更加突出特色。教学中结合日常生活现象，突出力学知识的奇妙性和趣味性，[4]使力学知识在讲授和解释日常现象过程中让学生有较惊奇的认识，从而提高学生的兴致。力学中的一些奇妙现象和知识点以课件、图片、视频、道具或力学相关故事的形式在课堂上讲授，如流变力学、结构力学与建筑美、非牛顿流体等。老师和学生在生动、奇妙、趣味的课堂氛围中分别进行教与学，以达到更好的教学效果。

本文以大力弘扬科学精神、普及科学知识为背景，探索和构建了力学课程教学新体系，提出了新的教学方式和方法。通过开设高校全校性力学文化素质课程，进行了教学实践，对提高公民基本科学素质具有重要意义。