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基于新工科下的“理论力学”教学的几点思考

2020-08-10 316 上传者：管理员

摘要：新工科是为适应时代发展,响应国家战略需求,培养实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才,高等工程教育承担的职责与使命。该文结合理论力学教学特点,从培养学生责任感、使命感;与时俱进,改变教学模式;产学合作、多学科系统学习;优化考核模式等四个方面对新工科背景下理论力学教学改革进行了探讨。

关键词：
教学
教学改革
新工科
物理教学
理论力学
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新工科是为适应人工智能、全智能时代，响应国家《中国制造2025》等战略需求，培养实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才，高等工程教育承担的职责与使命。“新工科”这一概念自2016年提出以来，在不到一年的时间里，教育部组织高校进行深入研讨，形成了“复旦共识”和“天大行动”[1]等，由此可以看出国家对新工科发展的全局考量。新工科是我国高等工程教育今后的发展方向。

对新工科的理解，首先要突破传统的对学科的思维定式，新经济的发展及其产业变革不会因为人类对学科的界定而局限在某门学科内，也必然突破原有的学科界限和产业划分[2]。对大学来说，新工科不是一味去开设所谓“新技术”专业，而是要在全部学科中注入“新”思想，改变原有课程设置模式，形成“新”教学模式。一流大学不能被动适应产业需求，而是要引领产业发展[3]。

智能制造业是实施制造强国战略的重要领域。理论力学是学习其他理论物理学科的入门向导，也是近现代工程技术的理论基础[4]。理论力学通常分为三个部分：静力学、运动学与动力学。静力学研究作用于物体上的力系的简化理论及力系平衡条件；运动学只从几何角度研究物体机械运动特性而不涉及物体的受力；动力学则研究物体机械运动与受力的关系[5]。由于其理论性强，内容较抽象，学生在学习过程中难免会感觉枯燥和吃力。因此，让学生有兴趣学并学好理论力学，并在学习过程中形成超前的思想、创新的意识、跨学科和大工程的系统化观念、批判的思维，以适应后期专业课程的学习，成为创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才，需要任课教师改变灌输式的教学模式。本文试从以下四点，探讨新工科背景下理论力学教学的模式。

一、培养学生责任感、使命感

新时代工科人才应该是适应时代飞速发展、拥有高度自主意识的人才，不把工作当做自己的任务，而是作为自己的使命。在教学过程中，须将学科发展历程、重要的发展节点等内容讲述给同学们，增加课程趣味性；同时，也让同学们了解到学科的任何发展，都是由一个个小发现、一点点小进步促成的，我们将来的工作其实也是在为学科的发展贡献力量。将新时代需要什么样的人才，我们国家科教兴国、制造强国的具体目标需要什么样的人才告诉同学们，让他们明白自己的使命和努力的方向，在学习过程中更有主动性和目标性。

二、与时俱进，改变教学模式

我们处于互联网、人工智能、大数据、云计算时代，教育教学工作也应该充分利用网络技术。一方面是通过利用多媒体技术，将理论性、抽象性的内容具体化、形象化，加深学生的理解；另一方面也是适应现如今学生喜欢利用网络等多媒体进行交流学习的习惯。

目前，微课、慕课等资源很多，网络上的相关资源资料数据更是层出不穷。如何充分利用各种有效资源，并筛选整合成对自己有用的信息，是学生今后学习、科研、工作必备的一项基本技能。教师在教学中，可以引导学生学会如何利用网上的资源加以自学，整理有效资料，并消化成属于自己的内容。

理论力学理论体系庞大，仅靠课堂时间教师并不能完全教授清楚，学生也来不及消化。而网络化的教学模式也让我们的教与学不再拘泥于课堂之上。以学生为中心，课上学习与课下学习相结合，课上重点解决复杂的理论问题，具体的应用可以通过课后设置习题、工程问题数值模拟、实验等多种方式进行，指导学生撰写规划书，提供节点数据，一方面督促学生真正动手训练，另一方面了解学生对知识的掌握情况，并利用微课辅导答疑，与老师利用QQ、微信等方式进行交流，将学习延伸至课堂外。

三、产学合作，多学科系统学习

新工科提倡重实践、跨学科，把创新创业教育贯穿教育教学全过程。在教学过程中加入工程实例，通过这种方式，一方面，让学生对学习的知识有一个更全面、更具体的理解，明白学即所用，增加学习的兴趣，同时让同学们理解到，再高级的工程案例，再优秀的创新模式，也是建立在扎实的理论基础上的；另一方面，工程实例一般都涉及实用、美观、经济、环境等多个方面，在解决实际问题时，可以鼓励同学们结合感兴趣的课程，让学生形成系统化观念。

教学中加入实际工程案例的方式有多种，可以是给出优秀的工程案例，让同学们去分析案例中采用做法的原因或者优异之处，通过学习优秀案例来提高自己对理论的认识、对创新的理解。可以给出工程问题，让同学们寻找解决途径，通过实验或者数值分析等方法，让学生参与其中，增加对理论知识的理解。

教授内容中可以多引入新兴行业、其他学科中对本学科知识的应用，如航空航天领域、新能源产业对机械化、自动化的需求等等。介绍理论力学与材料力学等学科等交叉融合内容。

四、优化考核模式

根据实际教学情况，不断完善考核细则，细化给分条目、细化考核项目、丰富考核方式，重点考核项目完成过程中力学知识的掌握和应用情况。例如采用平时成绩+课后习题任务成绩+期末闭卷考试成绩相结合的方式，每一项加权相加作为学生最终的课程成绩，这样既全面考察了学生对理论知识的掌握程度，也避免了以期末考试成绩为主的前提下学生期末考前突击、考完全忘的情况。

课后习题任务考核时，应该根据小组任务分配情况、节点完成情况等等细化考核项目，以学生的参与度、知识掌握度给分。小组任务完成好，但是参与度不高的同学也不能得到高分；即使最终结果没有完成，实验不成功，但规划过程正确、过程知识掌握情况高，也可以得到一定的分数，这样考核方式更合理、更公平。

五、结语

理论力学作为许多工程专业的重要专业基础课，在教学过程中培养学生责任感、使命感；利用多种渠道，改变教学模式，拓宽、延伸教学；通过产学合作加强学生的实践性，通过多学科学习形成系统观念；制定更公平合理的考核模式，全面考察学生对知识的掌握程度。让学生有兴趣学并学好理论力学，并在学习过程中形成超前的思想、创新的意识、跨学科和大工程的系统化观念、批判的思维，以适应后期专业课程的学习，成为创新能力强，具备国际竞争力的高素质复合型人才。

参考文献：

[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017(3):1-6.

[2]林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究,2017,2(38):26-35.

[3]李培根.工科何以而新[J].高等工程教育研究,2017(3):1-15.

[4]周衍柏.理论力学教程(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2009.

[5]李世远,代阳,等.理论力学课程教学指导科技创新训练的探索与实践[J].教育教学论坛,2019(34):137-138.

石丽建,汤方平,杨帆.新工科背景下关于“理论力学”教学的几点思考[J].教育教学论坛,2020(23):314-315.

基金:2017年度扬州大学教学改革研究项目(YZUJX2017-18B);江苏省高校优势学科建设项目(PAPD).

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期刊名称：力学学报

期刊人气：2525

期刊详情

主管单位：中国科学院

主办单位：中国科学院力学研究所

出版地方：北京

专业分类：科学

国际刊号：0459-1879

国内刊号：11-2062/O3

邮发代号： 2-814

创刊时间：1957年

发行周期：双月刊

期刊开本：大16开

见刊时间：一年半以上

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