中外合作办学下力学基础课程教学内容和模式改革研究

李晨亮，郭 晶，王超营，何 建

（哈尔滨工程大学 黑龙江 哈尔滨 150001）

面对新时代对高层次人才的需求，高等教育担负着重要的使命。通过中外合作办学，在合理利用国内高校教育资源的同时，积极引进国外优质的教育资源，以国际化视野充分借鉴他国教育经验[1-2]，对于加快我国教育改革和发展步伐，转变现有的教育模式，促进教育体制改革与创新，从而提高中国高校在世界范围的知名度等方面都起到了积极作用[3]。哈尔滨工程大学针对 “三海一核” 的办学定位，面向国家 “海洋强国” 的战略需求，不断深化教学资源与培养模式改革，先后与英国南安普顿大学和阿伯丁大学开展中外合作办学项目，从而优化专业教学，提高办学质量，为培养具有国际视野的创新型人才奠定了坚实的基础[4]。

在高等教育人才培养过程中，力学基础课程是理工科院校的很多专业，如土木工程、船舶与海洋工程、能源与动力工程以及机械制造等基础核心课程，处于由基础理论课向专业课过渡的地位，并与一些后续课程密切相关[5]。力学基础课程不仅仅是知识的传授，还包括对学生创新能力、工程思维、动手能力以及解决实际问题能力的培养。然而，目前力学基础课程的教育体系逐渐固化，尽管不断有改革的尝试，却未出现整体推陈出新的变局。力学基础课程本身具有 “四梁八柱” 的强大支撑作用，但却少有 “雕梁画栋” 的感染力。因此，如何对基础力学课程进行改革从而适应新形势的需求，是当代力学工作者亟须解决的问题。

基于当前中外合作办学的形势，结合国外的教育研究体系，从基础知识、工程实践和创新能力培养三个方面出发[6]，对力学基础课程教学内容和模式进行改革，构建新的力学课程体系，力求让学生深入理解、灵活运用相关知识，从而培养能适应国家建设创新型科技强国的战略需求，具有创新精神和实践能力，具备良好人文素养和社会责任感，能够在相关科学或工程领域从事教育、科研、技术开发、工程设计的可靠实用人才，这是力学基础课程教学改革的根本目的。

在对力学基础课程教学内容和模式的改革中，我们提出了三个目标：知识目标、技能目标和素质目标，现分别进行详细阐述：

1 知识目标

力学课程本身具有概念多、知识抽象和理论性强的特点，这使得学生学习起来容易感到枯燥无味并具有一定的难度，因此如何让学生学好力学，是基础力学课程改革的首要目标。

为让学生学好力学，首先要使其对力学产生浓厚的学习兴趣，因此要对陈旧的力学基础教学内容进行改革。随着当今世界的快速发展，力学基础课程的教学内容也要考虑其前沿性和实用性，将教材内容与工程实践以及现代社会、科技发展紧密联系起来，改变原有课程中繁、难以及旧的知识现状[7]，从而激发学生对力学学习的兴趣，是其能够学好力学的基础。

课上要改变教学模式和方法，让学生不仅仅是上课听，同时还要积极参与到教学中，激发其学习的主动性。可以根据学习内容和学生特点，采用示范教学法、展示教学法、任务驱动法、模块教学等教学方法，力求教学形式的多样化和个性化。并可依据不同的力学课程教学内容将传统教学、翻转课堂和小组讨论等多种学习模式相结合，为每位学生创造展示自己的机会，从而激发其学习兴趣，培养其善于思考和主动思考的能力，以及分析问题和解决问题的能力。

课下充分利用当代互联网技术多维度延伸教学内容，一方面重视课堂教学，另一方面鼓励学生利用现有互联网技术进行自主学习，充分拓展知识的广度和深度。创建适应学生学习的精品线上线下共享课程，使学生接触更多与力学基础课程相关的精品课程，通过互联网的延伸学习，可以有效弥补学生在课堂学习中的缺失。同时，依托网络资源优势，建立适应学生需求的优秀多媒体课件和慕课资源，超星网络云平台与学习通APP相结合，实现教师与学生的网上互动教学，扩大学生学习的信息量，从而产生积极的连锁反应。

将作业、大小考试和课程设计等纳入对学生的考核中，形成过程考核。在作业和课程设计中布置具有讨论性、创设性的问题，来引导学生积极思考、乐于实践，从而培养思维敢于求新、思路有闪光点的学生。通过大小考试，将知识点相互融合，一方面可以帮助学生持续性巩固所学知识点，另一方面可以有效提升学生综合运用力学知识的能力。

2 技能目标

在让学生学好力学基础知识的同时，如何培养学生用所学知识去解决工程实际问题，是基础力学课程改革的又一重要目标。为实现这一目标，需要在注重课程整体建设思路的同时，与相关基础知识、设计实践以及应用实例相结合，一方面以理论教学为框架，创建 “现象―问题―理论―方法―创新意识” 五环相扣的创新教学法[8]，吸引学生的学习兴趣和注意力；另一方面加强对实际工程技术现象和问题的分析，通过剖析技术和理论沿革，使学生理解原创并思考未来，将专业的基础理论框架与学生的实践技能培养相渗透。

在借鉴国外教材的过程中可以发现，其设置的练习题目更多是注重锻炼学生如何用所学力学知识去解决实际问题。我们充分借鉴这一点，在新编教材中不仅加入相应的习题，并对力学知识结构进行重组，使其与创新型、应用型人才培养模式相适应。同时，在教学过程中大量引入工程实际案例，并将生活中与力学教学内容相关的现象引入课堂，让学生进行讨论和思考。例如，为什么食品调料袋要有个V型口？通过这个例子让学生很容易理解应力集中的概念；子弹的质量虽小但为什么可以穿透物体？通过这个现象让学生理解冲量的概念；将飞车走壁现象与达朗贝尔原理结合起来，让学生通过达朗贝尔原理来定量分析飞车走壁的最低车速。通过将这些内容穿插到课堂教学中，让学生进行讨论，不仅可以激发其学习的兴趣，同时培养其良好的力学理论素养及思维习惯，达到 “学力学、用力学” 的目的。

教学与科研是相辅相成的关系，而不是各自独立。教学能促进科研，同时科研可以丰富教学内容和方法，并提升教学质量。一方面，将与力学相关的科研工作融入力学基础课程教学中，将科研问题细分为几个点，通过课程设计的方式分配给学生进行探讨和交流，在启发和培养学生创新思维和能力的同时，也能帮助教师走出思维定势，从而对科研问题产生新的思考；另一方面，将科研成果作为案例引入课堂教学中，为学生讲解相关的力学知识点，使其能够更好地理解和掌握该知识点，同时，将科研工作中涉及的创新知识和方法介绍给学生，从而拓展课堂教学内容的维度和深度，使教学的方法和思路变得多元化。

3 素质目标

在学好力学、用好力学的基础上，如何让学生爱上力学是基础力学课程改革的素质目标。以符合力学基础课程特点的方式，将课程思政元素有机地融合到力学课程中，如以力学史上典型科学家的故事为榜样，以典型事迹作鼓励，以典型案例为指导，活跃课堂氛围，培养学生严谨的科学精神，并激发学生追求科学知识和真理的热情，让价值引导的成分在课堂讨论和课堂教学中充分发挥，达到育人效果。由此，学生在学习的过程中就能逐渐具备科学素养和服务于国家工程领域的思想认知及科研能力。

一方面，以力学基础课程大纲为载体，将其涉及的知识点作为思政元素的切入点，使思政元素与教学内容无缝对接，润物无声。在绪论部分，可适当介绍为力学做出卓越贡献的科学家事迹，例如：中国导弹之父钱学森突破重重阻力毅然回国，致力于祖国的科技事业，为我国科技发展做出卓越贡献； “两弹一星” 元勋、中国近代力学事业奠基人之一郭永怀，为发展导弹、核弹与卫星事业作出了重要贡献，他的事迹激励了一代又一代的力学人。通过在教学中穿插这些科学家在学术上刻苦钻研和严谨笃学的态度，以及坚持不懈、追求创新的职业素养和人生态度，激发学生的爱国主义情怀，良好的科学态度和工匠精神。

另一方面，通过哲学元素的引入，帮助学生树立正确的人生观。例如，在讲理论力学的动力学部分时，指出牛顿三大定律和万有引力定律的提出是牛顿对自然哲学的数学表达，为唯物主义哲学奠定了科学基础。通过工程元素的引入，培养学生崇高的社会使命感，例如，讲动量矩定理时，引入中国航天探月工程，不仅增加教学过程的趣味性和实用性，也增强学生对我国伟大工程事业发展的自豪感。

通过上述对力学基础课程教学内容和模式的改革，取得以下三方面的成效：第一，提升教师自身的教学能力和水平，在课程改革过程中，不仅要求教师具有扎实的力学教学基本功，同时要具备前瞻性的学科融合能力和国际化教学视野[9]，还要考虑学生的认知情况，以自己的道德素养和扎实学识来引领学生。第二，课堂信息量的变化，通过课前预习、课上学习和研讨、翻转课堂、课后讨论以及与线上慕课的有机融合，多维度多空间地扩展学生的学习深度和广度。第三，学生思维程度的变化，在完善课程体系的基础上，通过精心设计教学内容和技巧，激励学生提高思维能力，注重科学观的培养。

4 结语

在中外合作办学的有利时机下，如何对力学基础课程进行有效的改革，从而培养出适应新时代需求，并具有国际竞争力的新型工科人才，是我们亟须解决的重要问题。我们着力从知识目标、技能目标和素质目标出发积极探索有效的基础力学课程教学内容和模式的改革，通过多样化的授课模式和考核模式，充分调动学生的学习积极性，并激发其科学创新能力，并将工程实际问题和思政元素融入教学过程中，培养学生的科学探索精神，同时提高其科学素养，并增强其爱国情怀和文化自信，从而适应当今高技时代发展对新型人才的要求。