常利武 王錦燕

摘? 要：探討了工程力學(xué)教學(xué)中存在的問題，基于力學(xué)競賽試題的趣味性、發(fā)散性和創(chuàng)新的特點(diǎn)，分析了以力學(xué)競賽為導(dǎo)向課程改革的優(yōu)點(diǎn)，研究了將力學(xué)競賽試題引入工程力學(xué)課堂教學(xué)中的運(yùn)用。結(jié)合引入課堂教學(xué)的力學(xué)競賽試題，運(yùn)用創(chuàng)新教學(xué)模式對學(xué)生加強(qiáng)創(chuàng)新思維和哲學(xué)思維能力的培養(yǎng)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)的興趣和課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度，為其他課程開展“以賽促教”教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：力學(xué)競賽? 工程力學(xué)? 教學(xué)改革? 創(chuàng)新教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）08（c）-0185-03

Abstract： This paper discusses the problems existing in the teaching of engineering mechanics. Based on the interesting， divergent and innovative features of mechanical competition problems， this paper analyzes the advantages of the course reform based on mechanical competition problems， and studies the application of mechanical competition problems in the teaching of engineering mechanics. Combined with the mechanical competition problems introduced into the classroom teaching， the innovative teaching mode is used to strengthen the cultivation of students' innovative thinking and philosophical thinking ability. It improves students' interest in learning mechanics and the degree of achieving the teaching objectives of the course， and provides reference for other courses to carry out the teaching reform of "promoting teaching with competition".

Key Words： Mechanics competition; Engineering mechanics; Teaching reform; Innovative teaching mode

工程力學(xué)課程作為我校紡織、建環(huán)、機(jī)自、機(jī)電等工科專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及科學(xué)思維的養(yǎng)成起著關(guān)鍵的作用[1]。力學(xué)競賽主要包括“全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽”和“省級(jí)大學(xué)生力學(xué)競賽”，開展力學(xué)競賽有助于大學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)興趣的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對促進(jìn)高等學(xué)校力學(xué)基礎(chǔ)課程的改革與建設(shè)起著重要的引領(lǐng)作用[2-4]。為使學(xué)生在競賽中取得好成績，我校力學(xué)教研室進(jìn)行了必要的賽前輔導(dǎo)。這種集中的賽前輔導(dǎo)模式雖能對競賽成績的提高起到一定的作用，但不利于培養(yǎng)學(xué)生的基本力學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維能力。此外，為適應(yīng)當(dāng)今人才培養(yǎng)的需要，全國高校的工程力學(xué)學(xué)時(shí)都有不同程度的減少，這對學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)知識(shí)帶來了不小的負(fù)面影響[5-6]。因此，如何在“少學(xué)時(shí)”條件下，以力學(xué)競賽為導(dǎo)向?qū)φn程教學(xué)進(jìn)行改革是每位授課教師必須面對和思考的問題。

1? 基于力學(xué)競賽的課程改革的優(yōu)勢

隨著課時(shí)的減少，現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式與力學(xué)競賽之間的“矛盾”日益突出。課程教學(xué)以基本知識(shí)點(diǎn)的講授為主，對學(xué)生創(chuàng)新思維能力的訓(xùn)練相對偏少，不利于參賽學(xué)生競賽成績的提高和能力的提升。為適應(yīng)少學(xué)時(shí)的教學(xué)改革，教學(xué)大綱也做了不小的變動(dòng)，不少力學(xué)競賽知識(shí)點(diǎn)不在課堂授課范圍。課時(shí)的縮減使得力學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)嚴(yán)重不足，學(xué)生缺乏動(dòng)手操作能力的訓(xùn)練。由于學(xué)時(shí)的限制，課堂教學(xué)例題以教材上的例題為主，以學(xué)生掌握基本理論和核心知識(shí)點(diǎn)為目標(biāo)，而工程案例題及其知識(shí)點(diǎn)的解析涉及較少，對學(xué)生創(chuàng)新思維能力的訓(xùn)練則相對更少。力學(xué)競賽題目集知識(shí)性、趣味性和創(chuàng)新性為一身，筆者嘗試將部分力學(xué)競賽題目引入課堂，實(shí)施以力學(xué)競賽為導(dǎo)向的課程改革，以期有效解決上述問題。基于力學(xué)競賽的課程改革具有如下優(yōu)勢。

1.1 有助于提升《工程力學(xué)》的教學(xué)效果

在課堂教學(xué)中穿插“力學(xué)競賽”題目，利用競賽題題目的趣味性激發(fā)同學(xué)們對工程力學(xué)的學(xué)習(xí)熱情和動(dòng)力。將綜合性的力學(xué)競賽題目分解成若干個(gè)簡單的問題，分別作為對應(yīng)的章節(jié)的教學(xué)例題，采用討論式、探究式等教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生掌握其隱含的力學(xué)概念和原理，提高學(xué)生思考問題和發(fā)散思維能力。在教學(xué)實(shí)踐中，以力學(xué)競賽團(tuán)體賽的實(shí)例介紹引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手制作力學(xué)模型，開展以小組為單位的力學(xué)模型競賽，將枯燥的力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與趣味性的小實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神、鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。興趣是最好的老師，以力學(xué)競賽為導(dǎo)向的教學(xué)改革可使學(xué)生由原來的“被動(dòng)型學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)型學(xué)習(xí)”，大幅提升課堂的教學(xué)效果。

1.2 有助于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升

“以賽促教”的教學(xué)模式不僅可以提升課堂的教學(xué)效果，也會(huì)促使部分優(yōu)秀學(xué)生力學(xué)競賽水平的提高。通過相關(guān)競賽題目的練習(xí)和引導(dǎo)，消除部分同學(xué)對競賽的畏懼心理，鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生參加力學(xué)競賽的校賽、省賽和國賽。競賽題目的“高階性”可使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)理論的同時(shí)也變得善于思考，激發(fā)其對更深層次力學(xué)問題的探索，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

1.3 有助于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)

高等教育的核心是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，課堂教學(xué)應(yīng)重視創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。在講完基本知識(shí)點(diǎn)之后引入難度適中、開放性強(qiáng)、涉及發(fā)散思維的力學(xué)競賽題目，通過小組討論的方式促使每位學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。介紹力學(xué)競賽團(tuán)體賽的獲獎(jiǎng)作品，使學(xué)生了解力學(xué)模型建立、分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程，激發(fā)學(xué)生對力學(xué)問題的思考和實(shí)踐的欲望，從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的能力。

2? 以力學(xué)競賽為導(dǎo)向的教學(xué)模式改革

以力學(xué)競賽為導(dǎo)向的教學(xué)模式旨在轉(zhuǎn)變原有教學(xué)模式，從“重知識(shí)”和“輕思考”的教學(xué)模式向“重能力、重思考”的方向轉(zhuǎn)變。針對目前工程力學(xué)課時(shí)較少的特點(diǎn)，“以賽促教”教學(xué)模式在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上進(jìn)行改革，確保同學(xué)們在學(xué)習(xí)到課程知識(shí)的前提下，應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力得到提升。在分析力學(xué)競賽大綱的基礎(chǔ)上，將部分典型力學(xué)競賽試題穿插于課堂教學(xué)中，精心設(shè)計(jì)試題的分析過程和互動(dòng)方案，重點(diǎn)增加具有創(chuàng)新思維能力訓(xùn)練的競賽題目。教學(xué)方式上，由傳統(tǒng)的“填鴨式”講授方式向“探究式+討論式”的授課方式轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力[7]。以下介紹筆者“以賽促教”的課程改革的具體措施。

2.1 精選適合課堂教學(xué)的競賽題目

首先搜集歷年來全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽真題及詳細(xì)解答，組建基于網(wǎng)絡(luò)的力學(xué)競賽試題資源庫以便于學(xué)生自學(xué)。然后認(rèn)真篩選力學(xué)競賽試題中難度適中、適用于教學(xué)的題目，并對照知識(shí)點(diǎn)分解為各個(gè)章節(jié)的教學(xué)例題，制作多媒體教學(xué)課件。其中，重點(diǎn)選取集趣味性和創(chuàng)新性為一體的綜合性題目，利用題目的特點(diǎn)來提高學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維的能力。

2.2 改變教學(xué)形式，提升授課效果

在目前課程學(xué)時(shí)較少的背景下，以競賽為導(dǎo)向的課程改革要達(dá)到內(nèi)容趣味性強(qiáng)、授課效果好的目標(biāo)，必須對以往教學(xué)形式進(jìn)行相應(yīng)的改革。教學(xué)內(nèi)容方面，課上適當(dāng)增加一些競賽聯(lián)系緊密知識(shí)點(diǎn)的講解，如組合梁形心求解、電橋知識(shí)、測試技術(shù)等。教學(xué)模式方面，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)開展線上線下混合式教學(xué)，將課上的簡單易懂的知識(shí)點(diǎn)先讓學(xué)生預(yù)習(xí)，課堂教學(xué)以較高起點(diǎn)進(jìn)行講授。相比單一的線下教學(xué)，混合式教學(xué)更便于典型競賽例題的引入。教學(xué)方法方面，改變以往“填鴨式”講授方式，引入精選的趣味性強(qiáng)、有工程背景的競賽題目，采用探究式和討論式相結(jié)合的教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生對基本知識(shí)點(diǎn)的掌握，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

2.3 以競賽試題培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力

美國心理學(xué)家吉爾福特曾指出：“發(fā)散性思維作為創(chuàng)造思維的主要組成部分，對人的創(chuàng)造力起著重要的作用?！倍滩纳系恼n后練習(xí)題幾乎全部以考察集中性思維為主，解題方法往往有固定的思路，重點(diǎn)考察的是學(xué)生對基本知識(shí)點(diǎn)的掌握，在學(xué)生創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)方面效果不佳。將一些考察學(xué)生發(fā)散思維的競賽題目引入課堂不僅有助于激發(fā)學(xué)生參與課堂的積極性，還可使學(xué)生對學(xué)過知識(shí)的深層次思考和再組合，從而提高學(xué)生思考問題和解決問題的能力。如組織學(xué)生討論“奇怪的獨(dú)木橋”問題（第6屆全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽初賽樣題），啟發(fā)學(xué)生思考為何兩人配合可以安全過橋，而一個(gè)人反而不行？引導(dǎo)學(xué)生開動(dòng)腦筋思考問題背后的力學(xué)原理，通過對提高梁強(qiáng)度的各種措施的深入思考比較得出問題的答案。引入“魔術(shù)”所涉及的力學(xué)原理題目（第6屆周培源大學(xué)生力學(xué)競賽的第三題、第四題和第8屆第四題），通過魔術(shù)的魅力吸引學(xué)生對其背后力學(xué)原理的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的再思考和對比分析。

2.4 以競賽試題進(jìn)行辯證唯物主義哲學(xué)思想教育

辯證唯物主義哲學(xué)思想是科學(xué)的方法論和世界觀，對學(xué)生正確世界觀的形成和學(xué)習(xí)能力的提高起著非常重要的作用[8]。工程力學(xué)知識(shí)本身具有豐富的辯證唯物主義教育因素，有助于培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義觀點(diǎn)和解決問題的能力。在引入部分競賽題目的同時(shí)，積極引導(dǎo)學(xué)生思考問題背后的辯證唯物主義哲學(xué)觀點(diǎn)，幫助學(xué)生確立科學(xué)的人生觀。如講解“驕傲自滿的大力士”題目時(shí)（第6屆全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽試題），引導(dǎo)學(xué)生思考為何大力士卻輸給了力氣小的夫人，強(qiáng)調(diào)取勝絕非單靠蠻力，還要注意方法和技巧。題目背后揭示了具體問題具體分析，不同問題運(yùn)用不同的方法的辯證法思想。只有善于發(fā)現(xiàn)和順應(yīng)事物發(fā)展的客觀規(guī)律，并利用其規(guī)律創(chuàng)造機(jī)遇才能獲取勝利。

3? 結(jié)語

以力學(xué)競賽為導(dǎo)向，對工程力學(xué)課堂教學(xué)進(jìn)行改革，引入難度適中的典型競賽題目作為課堂教學(xué)的例題，形成“以賽促教”“以賽促育”的教學(xué)模式，從而培養(yǎng)學(xué)生基本力學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維能力。在教學(xué)過程中實(shí)施線上線混合式教學(xué)、“探究式+討論式”授課方式，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、發(fā)散思維和哲學(xué)思維能力，多方位入手提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)新思維能力，探索出一個(gè)集學(xué)生課堂學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)相結(jié)合的素質(zhì)教育新途徑，最終獲得更高的課程目標(biāo)達(dá)成度。

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