李書(shū)進(jìn)+王曉軍+厲見(jiàn)芬

摘要：基礎(chǔ)力學(xué)是土木工程、交通土建、機(jī)械制造等工科的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。文章依據(jù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)定位，提出讓學(xué)生“在探索的過(guò)程中學(xué)習(xí)、在自主的條件下實(shí)驗(yàn)、在工程的背景下實(shí)踐”的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)新理念，從探究式教學(xué)的運(yùn)用、分層次力學(xué)實(shí)驗(yàn)體系的構(gòu)建、開(kāi)放式工程訓(xùn)練情境的營(yíng)造等方面對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)進(jìn)行全方位的改革和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科院校；基礎(chǔ)力學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002-4107（2014）07-0013-02

在高等教育大眾化的大背景下，應(yīng)用型本科院校擔(dān)負(fù)著為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重任。一般認(rèn)為，應(yīng)用型人才是指具備一定理論基礎(chǔ)知識(shí)，具有較高的綜合素質(zhì)和較強(qiáng)的實(shí)踐能力，在工業(yè)和工程一線崗位從事解決實(shí)際問(wèn)題并維持正常生產(chǎn)的高等技術(shù)型人才[1]。對(duì)于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，要以實(shí)踐能力培養(yǎng)的系統(tǒng)性代替知識(shí)培養(yǎng)的系統(tǒng)性[2]，解決封閉的課堂教學(xué)與開(kāi)放的人才成長(zhǎng)工程環(huán)境相矛盾的問(wèn)題，探索適合應(yīng)用型人才成長(zhǎng)的教學(xué)模式。

目前，國(guó)內(nèi)很多高校在基礎(chǔ)力學(xué)的課程體系、教學(xué)方法[3-4]和結(jié)合工程實(shí)際[5-6]等方面都做了有益的嘗試。常州工學(xué)院是一所定位于“面向基層、服務(wù)地方和培養(yǎng)高素質(zhì)的具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的應(yīng)用型本科人才”的本科高校，學(xué)?；A(chǔ)力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)進(jìn)行了卓有成效的改革實(shí)踐。精講基本概念和基本方法，突出力學(xué)原理的工程應(yīng)用，提出讓學(xué)生“在探索的過(guò)程中學(xué)習(xí)、在自主的條件下實(shí)驗(yàn)、在工程的背景下實(shí)踐”的教學(xué)新理念，在應(yīng)用型人才的力學(xué)知識(shí)與能力系統(tǒng)的塑造培養(yǎng)方面取得了良好的效果。

一、基礎(chǔ)力學(xué)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的定位與問(wèn)題

在應(yīng)用型院校中，理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等基礎(chǔ)力學(xué)課程是土木工程、交通土建、機(jī)械設(shè)計(jì)制造等工科專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是聯(lián)系基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的橋梁和紐帶，在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中占有十分重要的地位。學(xué)生對(duì)力學(xué)知識(shí)體系和基本概念的理解和掌握程度，直接關(guān)系到后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及就業(yè)后解決工程實(shí)際問(wèn)題能力的養(yǎng)成。與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)，本科基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)應(yīng)定位于“培養(yǎng)運(yùn)用力學(xué)基本原理處理工程問(wèn)題的分析與計(jì)算能力”。

目前，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)尚有一些與應(yīng)用型人才培養(yǎng)不相適應(yīng)的問(wèn)題。如課堂教學(xué)中采用以傳授知識(shí)為目的的“填鴨式”教學(xué)模式，扼殺了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性；力學(xué)分析局限于簡(jiǎn)化后的計(jì)算簡(jiǎn)圖，只考慮力學(xué)模型而忽視構(gòu)件（結(jié)構(gòu)）原形；力學(xué)實(shí)驗(yàn)采取“課堂講授公式，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論”的固有模式，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目局限于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生按固定的步驟機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)；重理論而輕實(shí)踐，工程實(shí)踐教學(xué)缺位，力學(xué)課程與后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程脫節(jié)，學(xué)生不能學(xué)以致用。這些問(wèn)題的存在很容易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)力學(xué)的學(xué)習(xí)失去興趣，難以達(dá)到理想的教學(xué)效果。

二、運(yùn)用探究式教學(xué)，在探索的過(guò)程中學(xué)習(xí)

針對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)課程的特點(diǎn)和學(xué)生的接受能力，運(yùn)用探究式教學(xué)方法。探究式教學(xué)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，在教師的啟發(fā)下，學(xué)生在已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上按照自己的思維方式去認(rèn)知新事物，通過(guò)主動(dòng)學(xué)習(xí)原始材料探索有規(guī)律性的知識(shí)。教師在教學(xué)過(guò)程中著重引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)規(guī)律、提煉結(jié)論，學(xué)生體驗(yàn)到發(fā)現(xiàn)新知識(shí)的興奮感和完成任務(wù)的成就感，就會(huì)潛移默化地提高學(xué)習(xí)力學(xué)的自信心和積極性。

比如，在理論力學(xué)關(guān)于“點(diǎn)的速度合成定理”的教學(xué)，可利用PPT展示工地上塔吊的工作視頻，向?qū)W生提出問(wèn)題：“如何求滑車(chē)相對(duì)于地面的速度？”進(jìn)一步引出“絕對(duì)速度”、“相對(duì)速度”及“牽連速度”等力學(xué)概念，通過(guò)討論與啟發(fā)形成解決問(wèn)題的方法，并提煉形成結(jié)論性的知識(shí)點(diǎn)——絕對(duì)速度等于相對(duì)速度和牽連速度矢量之和，最后通過(guò)列舉工程案例將新知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。在探究式教學(xué)過(guò)程中，可讓學(xué)生完整地體驗(yàn)到用力學(xué)原理解決工程問(wèn)題的思路和方法，鍛煉了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

再如，在材料力學(xué)關(guān)于基本變形的教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生學(xué)會(huì)從幾何、物理和靜力學(xué)三個(gè)方面入手推導(dǎo)“單軸拉伸（壓縮）”正應(yīng)力公式后，學(xué)生頭腦中已經(jīng)形成一定的思維模式和認(rèn)知規(guī)律，此后的“圓軸扭轉(zhuǎn)”、“梁的彎曲”等基本變形下的強(qiáng)度和剛度計(jì)算公式，推導(dǎo)思路基本相同，教師在教學(xué)過(guò)程中可只起引導(dǎo)作用，不再面面俱到地詳細(xì)講解，把探究問(wèn)題的過(guò)程真正還給學(xué)生，使學(xué)生在開(kāi)放與自主性的教學(xué)活動(dòng)中主動(dòng)參與新知識(shí)構(gòu)建的全過(guò)程。

基礎(chǔ)力學(xué)的各門(mén)力學(xué)課程構(gòu)成了一個(gè)嚴(yán)密的知識(shí)體系，課堂教學(xué)中要適時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生從知識(shí)體系的角度探究規(guī)律，不斷加深、豐富對(duì)力學(xué)基本概念的理解。如關(guān)于桿件受力分析的截面法，材料力學(xué)中矩形截面梁的正應(yīng)力關(guān)于中性軸對(duì)稱(chēng)，結(jié)構(gòu)力學(xué)中的平行弦桁架的上、下弦桿的內(nèi)力也是對(duì)稱(chēng)的，可認(rèn)為桁架是由梁衍化而來(lái)的結(jié)構(gòu)形式，在對(duì)比分析各種工程結(jié)構(gòu)形式的受力特點(diǎn)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)中，讓學(xué)生加深對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)概念的理解，培養(yǎng)綜合分析能力。

探究式教學(xué)教師由單向知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)榛诮鉀Q問(wèn)題的互動(dòng)式教學(xué)，學(xué)生由被動(dòng)繼承知識(shí)為主的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)未知事物的主動(dòng)求索，從“知識(shí)本位”上升到“能力本位”，從“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題”遞進(jìn)為“應(yīng)用理論”。

三、構(gòu)建分層次力學(xué)實(shí)驗(yàn)體系，在自主的條件下實(shí)驗(yàn)

力學(xué)實(shí)驗(yàn)是工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究的重要手段，也是培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和獨(dú)立工作能力的重要環(huán)節(jié)。力學(xué)實(shí)驗(yàn)體系的改革也應(yīng)突出學(xué)生的主體地位，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。根據(jù)學(xué)生認(rèn)知能力和興趣差異，構(gòu)建由基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)構(gòu)成的分層次實(shí)驗(yàn)體系，從不同層面培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從基礎(chǔ)性課內(nèi)實(shí)驗(yàn)向綜合性課外實(shí)驗(yàn)延伸，實(shí)驗(yàn)性質(zhì)也由驗(yàn)證性向綜合性和探索性轉(zhuǎn)變。

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)由演示實(shí)驗(yàn)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)組成。演示實(shí)驗(yàn)用于課堂教學(xué)中引出問(wèn)題和驗(yàn)證理論。通過(guò)視頻、動(dòng)畫(huà)、圖片引導(dǎo)學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)逐漸上升到理性認(rèn)識(shí)，啟發(fā)學(xué)生從中提出問(wèn)題或發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解釋力學(xué)現(xiàn)象并進(jìn)行力學(xué)分析?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)是將理論教學(xué)中的基本概念和方法直接用于實(shí)驗(yàn)分析中，熟悉和掌握重要知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)熟練操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力。

綜合性實(shí)驗(yàn)綜合應(yīng)用一門(mén)課程的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)或多門(mén)課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，體現(xiàn)所學(xué)內(nèi)容的交叉與融合。這類(lèi)實(shí)驗(yàn)注重綜合性和自主性（自選題目、自選實(shí)驗(yàn)方案），以提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)配合后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)，就專(zhuān)業(yè)相關(guān)實(shí)際工程中的力學(xué)問(wèn)題提出力學(xué)模型、分析方法和實(shí)驗(yàn)方案。或從任課教師的科研項(xiàng)目中提煉與力學(xué)計(jì)算相關(guān)、難度適中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，歷經(jīng)調(diào)研、立項(xiàng)、實(shí)施、結(jié)題等科研活動(dòng)過(guò)程，使學(xué)生經(jīng)受系統(tǒng)的科研訓(xùn)練。

四、營(yíng)造開(kāi)放性工程訓(xùn)練情境，在工程的背景下實(shí)踐

（一）力學(xué)教學(xué)著眼于解決工程問(wèn)題

實(shí)踐教學(xué)是對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本技能訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段，也是基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于應(yīng)用型本科的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)，要在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中強(qiáng)化工程的觀點(diǎn)，優(yōu)化整合基礎(chǔ)力學(xué)與后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容，將解決工程問(wèn)題的能力作為檢驗(yàn)教學(xué)效果的根本依據(jù)。

（二）提供各種訓(xùn)練途徑培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力

在基礎(chǔ)力學(xué)課堂教學(xué)之外開(kāi)辟第二課堂，營(yíng)造開(kāi)放性的工程訓(xùn)練情境，結(jié)合力學(xué)競(jìng)賽、橫向課題、社團(tuán)活動(dòng)等課外實(shí)踐途徑，讓學(xué)生在真實(shí)工程的背景下體會(huì)力學(xué)建模、力學(xué)分析和計(jì)算過(guò)程，在實(shí)踐過(guò)程中加深對(duì)力學(xué)知識(shí)的理解，提高對(duì)力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

相比常規(guī)教學(xué)方式，力學(xué)競(jìng)賽具有趣味性、激勵(lì)性和交流性，切合學(xué)生思維活躍、參與欲強(qiáng)的特點(diǎn)。結(jié)合定期舉辦的省級(jí)、國(guó)家級(jí)大學(xué)生力學(xué)（實(shí)驗(yàn)）競(jìng)賽，組織學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生報(bào)名參賽，并給予系統(tǒng)的輔導(dǎo)和培訓(xùn)。對(duì)于獲得比賽名次的學(xué)生，所在學(xué)期的基礎(chǔ)力學(xué)課程可予免考，直接給予良好以上的課程成績(jī)，激勵(lì)學(xué)生投入更多的精力來(lái)學(xué)習(xí)力學(xué)。

依托學(xué)校工程教育中心和校外實(shí)踐教學(xué)基地，讓學(xué)有余力的學(xué)生參與橫向課題項(xiàng)目，特別是與力學(xué)原理相關(guān)性強(qiáng)的內(nèi)容（如現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)玻璃幕墻拉結(jié)螺栓錨固強(qiáng)度、檢測(cè)鋼筋混凝土屋架強(qiáng)度、檢測(cè)行車(chē)混凝土梁撓度等），讓學(xué)生參與完成其中的力學(xué)分析、工程結(jié)構(gòu)位移測(cè)試、材料及構(gòu)件力學(xué)性能檢測(cè)等工作任務(wù)。讓學(xué)生在真實(shí)工程背景中意識(shí)到力學(xué)的實(shí)用價(jià)值，可起到事半功倍的教學(xué)效果。

組織學(xué)生成立“力學(xué)社”、“機(jī)械創(chuàng)新社”、“工程檢測(cè)小組”等科技社團(tuán)，開(kāi)展經(jīng)常性的工程實(shí)踐活動(dòng)，以“項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)”作為工程實(shí)踐的組織原則，發(fā)揮社團(tuán)骨干成員的核心作用，以點(diǎn)帶面地發(fā)動(dòng)更多的學(xué)生參與工程實(shí)踐，既鍛煉了學(xué)生用力學(xué)原理解決工程問(wèn)題的能力，又培養(yǎng)了溝通協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

應(yīng)用型本科基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)應(yīng)秉承“從工程實(shí)踐來(lái)，再回到工程實(shí)際中去”的理念，改革基礎(chǔ)力學(xué)“課堂傳授知識(shí)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，營(yíng)造工程情境，讓學(xué)生“在探索的過(guò)程中學(xué)習(xí)、在自主的條件下實(shí)驗(yàn)、在工程的背景下實(shí)踐”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，為培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才奠定基礎(chǔ)。

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收稿日期：2013-11-24

作者簡(jiǎn)介：李書(shū)進(jìn)（1975—），男，山東鄒城人，常州工學(xué)院土建學(xué)院副教授，主要從事土木工程和高性能土木工程材料研究。

基金項(xiàng)目：江蘇省高等教育教改研究課題“校企共建開(kāi)放式工程實(shí)踐教育中心的研究與實(shí)踐”（2013JSJG048）