“金课”建设背景下《理论力学》教学研究与实践

桑永英 胡敏英 王泽河 李新领 王会强

（河北农业大学机电工程学院 河北·保定 071000）

在2018年召开的新时代全国高等学校本科教育工作会议上，陈宝生部长第一次提出了“金课”概念，对大学生要有效增负，号召教师真正的把“水课”转变成有深度、有难度、有挑战度的“金课”。随即教育部专门印发了《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》，提出各高校要全面梳理各门课程的教学内容，淘汰“水课”、打造“金课”，切实提高课程教学质量①。为顺应时代发展的要求，作为机械类专业三大力学之一的《理论力学》课程在教学内容和方法上必须进行改革。课程是人才培养的核心要素，人才的培养取决于课程建设的水平②。《理论力学》课程在机械类专业中是一门理论性较强的技术课，也是后续专业课的基础。我们应该借此机会，针对目前《理论力学》在课程建设中存在的问题，以金课建设标准为要求，积极探索理论力学教学改革方法和改进措施，增加《理论力学》教学的“含金量”，切实提高人才培养质量。

1 金课的内涵和特征

“金课”可以归结为“两性一度”：高阶性、创新性和挑战度的课。

其一，高阶性。就是知识、能力、素质有机融合，是要培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。在课程设计中，我们首先要确定教学目标，然后确定教学内容和教学活动。高阶性的教学目标才能让课程达到“金课”的要求。

其二，创新性。是指课程内容要反映前沿性和时代性，教学形式呈现先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化。课程教学活动设计应符合以学生为中心的课程教学改革方向，注重激发学生学习志趣和潜能，增强学生的社会责任感、创新精神和实践能力。在今天，老师们可以充分将信息技术与教育教学融合，课程应用与课程服务相融通以适合在线学习、翻转课堂以及线上线下混合式拓展性学习。有针对性地解决当前教育教学中存在的问题，充分利用和发挥网络教学优势，各教学环节充分、有效，满足学生的在线学习的诉求，不是传统课堂的简单翻版。

其三，挑战度。金课”相对于“水课”而言，就是对学生的考核要求提高了，不是在课堂中轻松学习就可以“混学分”的课程。而是课程有一定难度，考试有一定的挑战度，而这个挑战度的设计并非故意“刁难”学生，而是针对教学设计的目标分别设计相应的考核要求及题目。

要打造《理论力学》金课，应该充分重视课堂教学这一主阵地，利用好有限学时，努力营造好的课堂教学氛围，始终坚持以学生为中心的教学理念，培养学生的学习兴趣。同时做到丰富授课形式和授课内容，合理运用好现代信息技术手段，比如雨课堂、学习通等线上教学平台，落实《理论力学》课程的金课建设。

2 《理论力学》课程背景

2.1 课程性质和特点

《理论力学》是研究物体的机械运动及物体间相互机械作用的一般规律的学科，理论性较强。该课程的任务是使学生初步学会应用力学基本理论和基本方法来分析和计算从工程实际中简化出来的力学模型，从而掌握解决工程实际问题的能力，同时培养学生的逻辑思维能力、抽象化能力、数字计算能力等科学素质，为后续课程打下坚实的基础。目前课程知识体系如图1所示。

2.2 课程存在问题

理论力学对于很多学生来讲是一门比较枯燥和难懂的课程，在同学们的印象中是比较难学的一门课程，其中比较突出的问题包含以下几个方面。

（1）该课程理论性强，内容抽象，比较难激发学生学习兴趣。

（2）学生的学习处于被动的模式，学生课堂参与度不够，师生交流不足，以至于问题越积越多，导致课堂教学质量不高。

（3）课后作业练习少，大多数学生仅限于完成教师在课堂上布置的习题，导致考试成绩不是很理想。

（4）课本上例题大部分具有工程背景，但同时缺乏与实际工程相结合，因此大部分学生的学习目标是如何应对考试，导致知识面狭窄。

3 《理论力学》教学改革与实践

针对当前理论力学课程存在问题，以金课建设为目标，为了提高理论力学课程含金量，提高教学质量，在教学过程中提出以下教学改革的探索。

3.1 转变教学理念

对于教学的传统观念是“教师把知识传授给学生的过程”，这个过程是以教为中心，以老师为主体。这种单向的灌输式教学模式其实偏离了教学的本质的。那么教学的本质是什么？简单地说就是“教学生学”，教学生“乐学、会学、学会”工程认证的核心理念是以学生为中心，教师在进行教学设计和教学实施过程中，要以学生接受教育后所取得的学习成果为导向，进行能力导向教育，因此教师的教学理念要以教师的“教”为中心向以学生的“学”为中心进行转变，引导学生去主动思考问题，充分发挥学在学习中的自主性、能动性和创造性。

图1：理论力学知识体系

图2：《理论力学》混合式教学改革与实践设计

3.2 优化教学内容

由于课程本身难度较高，在目前64个学时的教学过程中不可能完成静力学、运动学和动力学所有知识的学习，不但是对任课教师如何把握讲课速度与深度是一个很大的挑战，更不能确保学生能够学会、理解并应用理论力学中的重点和难点知识。因此，在课程内容方面要尽量做到优化。

（1）讲重点，少重复。比如对于静力学部分的受力分析、摩擦和动力学部分机械能守恒等知识，与物理课程重复较多的知识点，在课程中尽量避开不讲或者少讲，而是重点讲解理论力学体系下的知识内容。

（2）重应用，少推导。理论力学中定理多，公式多，不可能在有限的课堂学时内把全部公式推导出来，比如在点的合成运动这一章节，在讲解三种运动的概念和加速度合成定理时，可以重点讲解定理在工程实践中的应用，减少繁琐公式的推导过程，让学生在解决工程案例过程中学到知识点，应该可以达到事半功倍效果。

3.3 转变教学模式

课程内容不应该仅仅局限在教材上，要充分利用线上慕课视频、国家在线仿真平台等网络教学资源。课程设计也不仅仅只包含PPT和板书，要充分利用动画、视频、声音、文字等传播媒介，这种线上线下混合式教学模式，使得教师可以全程“干预”学生学习的全过程。以章节为基本单位列出学生应掌握的学习内容及学习方式，以及课堂组织方式（如大班课程、小班讨论等）。具体实施路径如图2所示。

3.3.1 课前发布

教师根据《理论力学》知识体系将课程分成静力学、运动学和动力学三个系统教学模块。静力学研究的是物体平衡时所受的力应该满足的条件，还研究物体受力的分析方法及力系简化，但是没有讨论如果受到的力系平衡的话，刚体或者刚体系统将有什么样的运动；运动学仅仅从几何的角度来研究点或刚体的运动规律，比如轨迹、速度、加速度，而没有研究引起运动的原因；动力学是把运动和它受到的力联系起来，研究运动和受力之间的关系。所以三大模块内容互相关联，有机结合。对重点和难点知识点可以借助网上优质的MOOC资源或者教师自己录制相关视频，便于学生重复观看和学习。教学设计方面，教师在课前进行任务布置，提出问题和任务，让学生带着任务、有目的的进行预习，它是线上学习的引擎。对于学生而言，在课前先了解学习目标，了解学习中需要解决的问题并思考解决的方法，为线下课堂教学埋设学习需求。

3.3.2 课中实施

设置点名签到系统，管理学生出勤信息，节约原先点名所浪费的时间。在课堂教学中，在关键知识点和难点设置问题抢答、必答等环节，如：静力学中主矢、合力、摩擦角、摩擦自锁的概念及应用、空间任意力系四种简化结果分析；运动学中刚体的平移和刚体的平面运动的区分、牵连运动和牵连点的定义、刚体平面运动中求速度的方法以及各自的优点；动力学中刚体在不同运动形式下的动量矩、动能、惯性力的计算等，让学生真正参与到教学环境中来，成为课堂教学的中心。同时根据平台大数据实时分析结果，将学生没有掌握或掌握得不理想的知识点进行重点分析，从而达到更好的教学效果。

3.3.3 课后巩固

理论力学概念听起来简单，但题目难解。老师在学习通平台上布置课后作业，学生可以通过移动平台在线上交流，协同完成任务，并可以发布问题贴。教师可以在线答疑，实现随时随地教学，解决原先时间和空间上的不便，同时通过学生作业情况掌握本节课授课效果，以便实时调整教学进度和难易程度。

3.3.4 课程考核及评价

原课程规范中，理论力学的平时成绩只占20%，期末测试成绩占80%，其中平时成绩是由课堂点名和随堂作业组成，这种评价和考核形式非常注重期末考试。线上线下混合教学模式，教师可以根据学生课前预习情况、课堂参与度、课下任务完成情况以及平台活跃度等课程教学过程中各个环节的考查，来客观评价平时成绩，注重对学生学习过程的考核，减少以期末闭卷考试为主单一决定学生期末成绩的弊端，使得学生的成绩评价更加的多元化、合理化，有利于学生不断调整学习态度，提高自我学习能力和自觉性。

3.3.5 教学活动延伸与拓展

教师通过学生在平台上的综合反馈，可以对学习有困难的学生进行单独辅导和强化，解决他们学习中实际存在的困难。还可以挑选出优秀的学生，进行课外提升。由于理论力学是很多高校机械专业的考研课程，对于这部分同学而言，需要对课堂内容的深度和广度进行提升。同时鼓励优秀的学生积极参加力学竞赛和其他创新创业项目，提升逻辑思维以及综合解决科学问题的能力。

4 结束语

在新工科建设的思想指导下，《理论力学》课程构建“以学生为中心”线上线下相结合的教学模式，来提高学生的学习兴趣；以课前自学、课堂讨论、课后复习的方式使得学生从传统的听取变为主动汲取和掌握课程知识，有效提高分析问题能力、解决问题的能力；增加实践环节，促进学生学习的积极性、主动性，培养学生创新能力、工程实践能力和综合素质培养。《理论力学》课程改革是一个持续的探索过程，在这个过程中要不断的更新教学理念，不断进行教与学的改革实践，打造“两性一度”的《理论力学》课程，提高人才培养质量。

注释

① https：//www.sohu.com/a/280162124_657974

② http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201811/t20181129_361868.html