何 偉，何 容

(華北水利水電大學(xué)土木與交通學(xué)院，河南鄭州 450045)

隨著我國高等教育事業(yè)由“精英教育”向“大眾化教育”的發(fā)展，對于工科力學(xué)課程教育來說，各力學(xué)課程教學(xué)的總體趨勢是學(xué)時變短、內(nèi)容變廣，因而教學(xué)難度加大。如何在較短的學(xué)時內(nèi)讓學(xué)生掌握必要的力學(xué)知識，提高學(xué)生力學(xué)素質(zhì)，提升學(xué)生創(chuàng)新能力，提高力學(xué)教育水平，對于從事力學(xué)教育的高校教師來說是值得研究的。目前國內(nèi)已有部分學(xué)者對此進(jìn)行了研究［1－3］，有研究認(rèn)為應(yīng)該轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，創(chuàng)造良好的思維情景，注重學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。也有研究認(rèn)為在較少的學(xué)時內(nèi)，既要完成教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，又要保證教學(xué)質(zhì)量，就應(yīng)要求教師在授課過程中做到深入淺出、言簡意賅，在保證容量充足的同時必須充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)理論力學(xué)課程的積極主動性，使學(xué)生全身心地投入到教學(xué)活動中［4］。目前對于高校力學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的研究較少，已有的研究也僅通過局部的或從某一角度進(jìn)行，缺乏對該問題的系統(tǒng)研究。

筆者在本科力學(xué)課程教育中注重貫徹《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010－2020年)》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010－2020年)》，注重落實卓越工程師教育培養(yǎng)計劃精神，結(jié)合學(xué)生專業(yè)的特點與要求，系統(tǒng)開展了力學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革研究與實踐，以期為廣大教師進(jìn)行創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供一定的參考。

一、因材施教，突出特色

力學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)不僅包含對力學(xué)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)，也包括其他開設(shè)了力學(xué)類課程的相關(guān)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)，其培養(yǎng)對象是多樣的。對于高校來說，一般在各工科專業(yè)均開設(shè)力學(xué)課程，因為學(xué)生專業(yè)背景、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)時安排、教學(xué)重點、教學(xué)要求等均不相同，應(yīng)結(jié)合各專業(yè)的特點與培養(yǎng)目標(biāo)來進(jìn)行力學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革。如華北水利水電大學(xué)是以水利、水電為特色的高校，因此，在力學(xué)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)上，可以依托水利行業(yè)背景，加強專業(yè)間的優(yōu)勢互補，擴(kuò)充內(nèi)涵，突出應(yīng)用。如在《理論力學(xué)》課程的學(xué)時安排上，對力學(xué)要求較高的專業(yè)，如工程力學(xué)、土木工程、水利水電工程等專業(yè)安排64學(xué)時，對力學(xué)要求較低的專業(yè)，如交通工程、熱能與動力工程、材料成型及控制工程等專業(yè)安排48學(xué)時。而在《材料力學(xué)》課程的學(xué)時安排與教材選用上，對于力學(xué)、土木、水利類專業(yè)安排80學(xué)時并選用孫訓(xùn)方主編的難度較大的《材料力學(xué)》教材。對于機械類專業(yè)安排64學(xué)時，選用劉鴻文主編的《材料力學(xué)》教材。在《彈性力學(xué)》課程的安排上，對于工程力學(xué)專業(yè)采用的是64學(xué)時的《彈性力學(xué)》，而土木工程、巖土工程等專業(yè)采用32學(xué)時的《彈性力學(xué)簡明教程》。根據(jù)不同專業(yè)以及各自培養(yǎng)目標(biāo)的差異，分別選用不同學(xué)時或不同教材以體現(xiàn)各專業(yè)特色，以適應(yīng)各專業(yè)的差異性要求。

二、優(yōu)化課程體系，強調(diào)重點

我國高等教育力學(xué)類課程的總體趨勢是學(xué)時逐步減少，而隨著科技的發(fā)展，力學(xué)理論更加豐富，因而要求高校力學(xué)教學(xué)內(nèi)容更加精煉。為此可以根據(jù)專業(yè)特點，整合教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化理論課程。對與該專業(yè)聯(lián)系較弱的內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行篩減，或作為選學(xué)內(nèi)容，僅作一般的指導(dǎo)性教學(xué)。對重要的教學(xué)內(nèi)容，如虛功原理，在《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》中都有涉及，但《理論力學(xué)》是根據(jù)具有理想約束的質(zhì)點和質(zhì)點系平衡的充要條件而給出的虛位移原理，不考慮物體本身的變形。而《材料力學(xué)》是對處于平衡狀態(tài)下的桿件給出的虛位移原理，還考慮了物體本身的變形，且從約束上看，《理論力學(xué)》中虛位移原理約束條件僅包括支座約束條件，而《材料力學(xué)》中還包括變形的幾何相容條件。《結(jié)構(gòu)力學(xué)》與《材料力學(xué)》相比是從桿系的角度分別給出了虛位移原理和虛力原理。因此在《結(jié)構(gòu)力學(xué)》教學(xué)中可先回顧前面兩門課程中的虛功原理，相互比較說明，從而加深學(xué)生對虛功原理的理解，熟悉虛功原理的應(yīng)用條件。

三、“內(nèi)”“外”兼學(xué)，“教”“學(xué)”相長

學(xué)生一般都感覺力學(xué)類課程難度較大，僅通過課堂教學(xué)難以完全掌握，因而力學(xué)課程學(xué)習(xí)不能僅僅著眼于課堂教學(xué)，可采取課“內(nèi)”和課“外”相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式，開展課堂面授和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合的教育模式。主講教師可把個人的電話號碼、E－mail、個人主頁等告訴給學(xué)生，鼓勵其通過電話或網(wǎng)絡(luò)與老師溝通對課程教學(xué)的要求。另一方面，時代在進(jìn)步，知識在更新，教師只有不斷地學(xué)習(xí)、充實自己，才能提高教學(xué)水平與質(zhì)量，更好地教書育人。因此應(yīng)加快教學(xué)內(nèi)容的更新步伐，使教學(xué)內(nèi)容緊跟時代的發(fā)展和力學(xué)前沿，與時俱進(jìn)，吸引學(xué)生對力學(xué)未知世界的興趣。通過網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可以及時與老師溝通學(xué)習(xí)中存在的問題，老師可以了解學(xué)生對于課堂知識的理解程度、對自己授課方法的意見和建議［5］，并以此建立更好的教學(xué)結(jié)構(gòu)和教學(xué)方法。通過對學(xué)生提出問題的思考，可以促進(jìn)教師進(jìn)一步加強自身學(xué)習(xí)，補充相關(guān)專業(yè)知識，從而達(dá)到“教”“學(xué)”相長的目的。

四、深入實踐，豐富教學(xué)案例

一個合格的力學(xué)課程教師既要有豐富的力學(xué)理論知識，加強對與力學(xué)相關(guān)的學(xué)科如土木工程、水利水電工程、機械工程等領(lǐng)域的了解，還要有較強的實踐能力，只有這樣課堂教學(xué)才有針對性，才能適當(dāng)?shù)匮a充相關(guān)工程背景及應(yīng)用案例，激發(fā)學(xué)生的興趣和進(jìn)一步探究的熱情。為此力學(xué)教師應(yīng)積極投身于工程實踐，積累豐富的工程實踐經(jīng)驗，儲存足夠的工程案例，這樣在授課時才不會局限于書本知識，可以在授課時適當(dāng)?shù)卮┎逡恍┫嚓P(guān)的工程案例或者科研成果，有助于提高理論知識的生動性、趣味性，也可提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生認(rèn)識到復(fù)雜的實際工程問題是由一些基本的、存在于我們身邊的力學(xué)現(xiàn)象所組成，是摸得著、看得到的東西，而不是抽象的、深奧的理論［6］。如講解“應(yīng)力集中”概念時，可說明渡槽或者隧道等結(jié)構(gòu)橫截面邊角一般要設(shè)計為圓形或弧形倒角，避免尖角，從而降低應(yīng)力集中程度，避免了邊角處局部應(yīng)力過大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。所以力學(xué)教師需要深入實踐，才能在教學(xué)中密切地聯(lián)系實際，豐富教學(xué)案例，更好地引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生聯(lián)系實際，更深入地理解教學(xué)內(nèi)容，避免課堂教學(xué)成為枯燥的說教，以達(dá)到更好的教學(xué)效果［7］。

五、增設(shè)自選實驗，提升創(chuàng)新能力

做好高校力學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作，要求高校能開拓創(chuàng)新，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)實驗室以增加學(xué)生實踐機會，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。在實踐課程中，可以增設(shè)學(xué)生自選性開放創(chuàng)新試驗，以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和科研素質(zhì)。對于具有科研課題的教師來說，可以吸收學(xué)生參與課題，使學(xué)生更深入地學(xué)習(xí)力學(xué)相關(guān)知識，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、解決問題的能力，提升學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新實驗在選型、設(shè)計、測量儀器配備等方面要充分考慮到工科相關(guān)專業(yè)教學(xué)實驗的特點和要求，實驗內(nèi)容要與課堂授課內(nèi)容關(guān)聯(lián)但不重復(fù)，要有操作方便、設(shè)備耐用等特點，給學(xué)生留有一定的思考和發(fā)揮空間。通過一些綜合性、創(chuàng)新性實驗，可以讓學(xué)生提前了解到科研工作相關(guān)實驗方法，提高實驗操作的動手能力，培養(yǎng)實驗創(chuàng)新意識。

此外，在完成了《材料力學(xué)》或《工程力學(xué)》等課程后，可組織學(xué)生參加全國大學(xué)生周培源力學(xué)競賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽等競賽活動，以賽帶練，以賽促學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的競爭意識，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力。同時也可以強化學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)知識的理解，提高學(xué)生運用力學(xué)知識分析、解決實際問題的能力。

六、結(jié)語

創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是一項系統(tǒng)工程，是通過全方位培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，從而培養(yǎng)、提升其創(chuàng)新能力。高校力學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革包括力學(xué)教學(xué)理念與教育機制、培養(yǎng)方法的完善。結(jié)合系統(tǒng)研究和實踐中出現(xiàn)的問題，得到以下主要結(jié)論。

第一，提出了根據(jù)國家相關(guān)發(fā)展規(guī)劃綱要和卓越工程師教育培養(yǎng)計劃、結(jié)合學(xué)校的傳統(tǒng)特色、根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點和要求、因材施教、突出特色、以力學(xué)教育為突破口、建立培養(yǎng)學(xué)生全面素質(zhì)的人才培養(yǎng)模式。

第二，在教學(xué)安排上，優(yōu)化力學(xué)課程體系，根據(jù)相關(guān)專業(yè)特點，整合教學(xué)內(nèi)容，突出課程重點，以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)。

第三，結(jié)合力學(xué)學(xué)科的進(jìn)展，在教學(xué)內(nèi)容上做好經(jīng)典與現(xiàn)代相結(jié)合，繼承與創(chuàng)新相結(jié)合，與時俱進(jìn)，激勵學(xué)生對力學(xué)學(xué)習(xí)的熱情與興趣，促進(jìn)教師加強自身學(xué)習(xí)，教學(xué)相長。

第四，通過理論教學(xué)與工程實踐相結(jié)合的教學(xué)模式，提升教學(xué)質(zhì)量，豐富相關(guān)工程背景及應(yīng)用案例，增強學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)知識的熱情，構(gòu)建有特色的開放創(chuàng)新型力學(xué)教學(xué)模式。

第五，增設(shè)學(xué)生自選性開放試驗，吸收學(xué)生參與實際科研項目，提高學(xué)生科研素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

［1］李紀(jì)周，王慶峰．材料力學(xué)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)探索［J］．天中學(xué)刊，2007，(5)．

［2］季順迎，武金瑛，金立強．“材料力學(xué)”課程中創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng)［J］．高等理科教育，2008，(5)．

［3］何美娟．改革力學(xué)實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識［J］．撫州師專學(xué)報，2001，(3)．

［4］劉百來．少課時理論力學(xué)課程教學(xué)模式的探索［J］．高等建筑教育，2010，(4)．

［5］耿端陽，董越波．基于創(chuàng)新教育的人才培養(yǎng)模式研究［J］．農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)，2010，(13)．

［6］孫雅珍，侯祥林．創(chuàng)新教學(xué)模式，構(gòu)建基礎(chǔ)力學(xué)和諧課堂［J］．沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2007，(2)．

［7］姜宇，干紅．普通工科院校力學(xué)課程教學(xué)的新思考［J］．中國電力教育，2010，(30)．