机械类专业的理论力学课程教学改革探索

黄才贵

（南宁学院机电与质量技术工程学院，广西 南宁 530200）

0 前言

理论力学课程作为一门学科基础课，为多门课程打下基础，其教学内容包括静力学、运动学和动力学三部分，课程涉及的公理、定理、公式较多，理论性比较强，需要进行大量的分析和计算，但理论的分析离不开实际的工程问题。工作过程系统化课程体系的构建，是根据真实工作过程作为一局的，体现完整性、学习渐进性、职业持续发展性，然后对知识和岗位进行重构的新课程体系。因此，本课程建设基于工作过程系统化，将静力学、运动学和动力学的具体教学内容进行剖析。同时结合思政建设要求，将课程思政融入本课程的教学中， 不仅要进行力学知识的教学，还要培养学生创新意识和严谨的科学态度。

1 课程内容改革思考

在工作过程系统化的学习情境中，根据工作岗位的内容需求，明确教学内容之后进行教学，实现教学与岗位需求的对接。本课程建设基于工作过程系统化，将静力学、运动学和动力学的具体教学内容进行剖析。具体做法是保持原有的知识学科体系，以实际真实案例中力学问题分析计算的工作过程融入课程的每一章教学中，章节对应的真实案例工作过程如表1 所示。

表1 知识点与真实案例工作过程

基于工作过程系统化的理论力学课程实施步骤如图1 所示。

图1 基于工作过程系统化的实施步骤

此外，理论力学课程作为工科专业课程，教学方式也以传统教师讲授为主， 内容较少出现思政元素。党的十八大召开以来， 我国的高校培养目标明确为“以培养社会主义建设者和接班人为目标， 以立德树人为根本任务，以学生发展为中心”。本课程作为机械设计制造及其自动化专业的学科基础课，且本专业作为老牌的传统专业，具有一定的发展历史，也涌现出诸多优秀案例，可以结合这些优秀案例和事迹融入课程的讲解里头， 培养学生专业知识和技能的同时，树立正确的人生观和价值观。结合本专业对本课程思政元素建设的思考如下：

将我国典型的思政案例、 事迹融入教学内容，在每个内容章节里面都要对应设置有思政教学案例。特别是针对力学问题， 需要将工程问题转化为力学问题，同时以工程问题为引导进而引出我国优秀力学案例。关于经典力学案例，我国涌现出很多经典案例，如我国力学发展高峰期主要是在战国时期和宋代，出现了一些经典的力学时间和著作，比如很早在《考工记》里面就发现并记载了惯性的现象，《墨经》和《论衡》里面记录了力和运动的关系。近现代我国也出现很多经典力学案例，如鸟巢、水立方、长江跨海大桥等。在理论教学上通过发布相应的教学任务或案例分析任务，设定课程知识点的思政任务及目标，以小组形式进行思政案例的收集， 小组讨论分析后在课堂上进行分享。在实践教学中融入思政元素，在实验过程中需要进行设备操作、原理分析、数据采集记录、数据分析和结果分析等，要求学生对各个环节进行互助，相互讨论分析解决方案、分析数据结果和原因，可以培养学生的团结协作、互帮互利的精神。在学生期末的考核评价中，除了平时作业、练习和考试外，可以适当将思政作为加分项纳入考核评价体系中。

在线上教学资源库中将具有教育意义的国内外经典力学案例视频或者文字材料上传至线上平台，可通过线上任务如材料的阅读、案例的分析讨论、作业等，让学生完成思政学习补充任务。同时，学生也可将发现的优秀思政案例发布到线上进行分享，并开展适当的研讨。

2 教学手段和实践措施

2.1 实施过程的教学方法和手段

案例教学：在内容上强调少而精的原则，精选教学内容，将大量的实际机械结构力学问题与理论教学相结合，以实际问题引出知识点，同时运用掌握的知识点对同类多种机构力学问题进行剖析，以巩固知识点，强调精讲多练。

任务教学：强调以学生为主体，要求学习者通过完成任务，用目标语进行有目的的交际活动，任务型教学理论的目的在于用任务来引导学习。

问题导向、分组讨论：强调问题分析和解决时以小组形式进行讨论学习，或由学生根据知识点、案例，自行提出问题及解决方案， 以获得最有效率的学习。强调自主学习能力的提升， 鼓励学生通过查阅书籍、期刊、网络检索等方式，提出解决方案以激发学生的求知欲，同时和他人讨论分析和解决问题以培养团队合作精神。

2.2 教学软件的应用及在线课程建设情况

利用虚拟仿真软件进行动画制作，特别是针对难以理解的复杂机构、复杂运动等，动画的展示可以帮助学生快速理解知识点。此外，通过建立理论力学的在线课程，包括习题库、作业库、上课讨论区、考勤方式等， 所上传的教学资源可以让知识在课余时间呈现，让学生有更多机会学习和巩固知识点。根据大纲以及工作过程系统化， 对内容进行整合并建立了12章的目录以及子章节，包括课程的PPT、基于工作过程的案例、制作并上传相关机构的动画和视频、建立了练习题库，每次课（2 课时）对应均有课堂习题，并有相应的解答分析，课程总共设置6 次课后作业，均为在线作业，作业包括填空题、判断题、简答题和计算题等。

2.3 实施效果分析

本课程从2018 级和2019 级机械本科开始，就采用基于工作过程的线上线下混合式教学，目前课程的点击率已经达到12 万余次， 说明了学生对线上的资源使用率高。线上平台主要用于学生课前预习、自学以及做线上专题测验及线上作业、考勤等。专题测验和线上作业均为教师组题、输入题目和设置各项测验内容。从目前学生做题统计情况来看，专题测验学生基本上都按时完成了， 但是作业情况完成的不够好，主要原因是有各种图解法题目，学生在家完成有一定困难。

对比2017 级为线下教学和传统的教学方式，课程考核的情况如下： 卷面的及格率为80.2%， 最高分90 分，最低分3 分，总评的平均分仅为60.16 分，多数成绩分布在60～70。在建立在线课程资源之后，2018级采用线上线下混合教学的课程考核情况如下：90 分以上的7 人，80～90 分为28 人，70～79 分为34 人，60～69 分为20 人，不及格人数为16 人，总评的平均分达到74.31 分， 相对上一届的成绩提升明显， 提升了约14 分，说明了教学改革之后的教学效果显著。

3 存在的问题及今后的建设思路

本课程本身的理论性较强，目前通过课程的建设主要是基于工作过程系统化的理念进行的，目前具体采取的方式主要还是保留学科知识体系的框架，对章节融入工作过程案例分析。而对整个课程的内容还无法进行详细的解构和重构， 且目前教材均为传统教材，教材方面需要进行更新或者自编等才能满足许多教学细节需求。

今后充分调研机械制造企业相关职业岗位需求，在其基础上确定更多的典型工作任务，通过对机械专业岗位群进行整体化的调研与分析，对知识点进行进一步细分，引入更多工程的工作案例，形成基于工作过程分析、成果产出为导向的模式。并按照职业工作过程设计教学内容和过程，开发建设适合工作过程系统化的校本教材。

4 结语

本文是基于工作过程系统化的课程开发探索，将实际工程案例的力学分析计算引入课堂教学，以完整的工程案例的计算工作过程为主线，对各个章节的知识点进行应用分析，体现理论联系实际、理论知识解决实际问题的理念。在教学中融入思政元素，并且依托现有在线资源开发平台的在线资源开发，依照教学资源建设的规范化、系列化、产品化理念，保障了教学资源的开放性、实用性和先进性，并使得教学资源建设具有可复制性、可借鉴性和可推广性。