［摘 要］“四新”建設(shè)強調(diào)知識、科技的融合，大力推動人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，支撐和引領(lǐng)經(jīng)濟社會的發(fā)展。在此背景下，文章結(jié)合彈性力學教育發(fā)展現(xiàn)狀，提出在人才培養(yǎng)方面不僅要運用好科技手段，培養(yǎng)學生成為復(fù)合型的國際化人才，更要與企業(yè)等協(xié)同育人，將更多的社會資源轉(zhuǎn)化為育人資源，優(yōu)化實踐育人環(huán)境條件，培養(yǎng)國家戰(zhàn)略需要和產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的人才。同時，針對彈性力學課程進行了一系列的教學改革，主要包括教學內(nèi)容、教學方法和教學手段等方面的改革，突出學生應(yīng)用能力的提升，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，使他們能夠更好地應(yīng)對社會需求和發(fā)展變化。

［關(guān)鍵詞］彈性力學；教學內(nèi)容；教學方法；“四新”

［中圖分類號］G642 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）15-0052-05

2021年4月，習近平總書記在清華大學考察時強調(diào)，要推進新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科“四新”建設(shè)?！八男隆苯ㄔO(shè)強調(diào)知識的融合、科技的融入，大力推動人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，支撐和引領(lǐng)經(jīng)濟社會的發(fā)展。在此背景下，學校在人才培養(yǎng)方面不僅要運用好科技手段，培養(yǎng)學生成為復(fù)合型的國際化人才，更要同政府、行業(yè)、企業(yè)、國際組織等協(xié)同育人，將更多的社會資源轉(zhuǎn)化為育人資源，優(yōu)化實踐育人環(huán)境條件，促進高校科技成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)國家戰(zhàn)略需要和產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的人才。

面對世界“新科技革命”競爭態(tài)勢，我國高等工程教育界面臨空前的機遇和挑戰(zhàn)。我國以往的教學模式一般是“以教師為中心”，也就是以改善教師的知識傳授技能為出發(fā)點，使教師的課堂知識傳授效率進一步提高。國內(nèi)大多數(shù)高校教師發(fā)展中心教學技能培訓(xùn)的主要目的，就是幫助在專業(yè)上有學術(shù)成就的教師掌握授課技巧，使教師能夠在課堂上把教材里的知識通俗易懂地講出來，幫助學生理解和掌握，從而完成知識傳授的任務(wù)。許多教師針對不同力學的課程已經(jīng)開展了相應(yīng)的教學改革。如周在進[1]針對大學物理的教學現(xiàn)狀探討了課程教學的改革和實踐；陰冬勝等[2]在“四新”建設(shè)背景下，分析了新形勢下高校人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀；趙耀等[3]以“四新”建設(shè)為背景，對大學英語課程思政建設(shè)改革進行了探索；向琳麗[4] 以“三高四新”為背景，探討了高校思政教育工作；樓文娟等[5]針對浙江大學彈性力學的教學內(nèi)容和教學方法等進行了改革和實踐；王力東等[6]從材料力學教學出發(fā)，根據(jù)“三高四新”對土木工程人才培養(yǎng)提出的要求，對課程內(nèi)容進行了改革。但是至今為止，針對本科彈性力學課程內(nèi)容建設(shè)的相關(guān)研究仍較少。

哈爾濱工業(yè)大學在我國較早地開展了固體力學教學方法的研究和應(yīng)用，在此期間承擔了與工程結(jié)構(gòu)分析相關(guān)的許多課題，并取得了輝煌的成績，在國內(nèi)外有著很大的影響。在總結(jié)研究工作成就和教學經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，趙書山教授帶領(lǐng)團隊率先在哈爾濱工業(yè)大學本科教學中開設(shè)了彈性力學課程，使哈爾濱工業(yè)大學成為國內(nèi)較早開設(shè)此課程的高校之一，并廣泛傳播其基礎(chǔ)知識。哈爾濱工業(yè)大學是一所多學科、開放式、研究型的國家重點大學，以培養(yǎng)研究型人才為主。彈性力學課程目標是使學生掌握力學和計算數(shù)學的基本概念、原理和方法，使學生能夠正確利用力學和數(shù)學的基礎(chǔ)理論，解決簡單的工程力學的實際問題，評定結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。所以說，彈性力學課程是一門與工程實際聯(lián)系緊密的課程。目前，哈爾濱工業(yè)大學的彈性力學課程還采用以傳統(tǒng)教師講授為主的教學方法，教學內(nèi)容理論性較強，導(dǎo)致學生將彈性力學中的數(shù)學方法應(yīng)用于工程實際的能力較差、教學內(nèi)容過于數(shù)學理論化、學生對課程的學習興趣不濃，同時也錯失了培養(yǎng)學生動手能力的機會。所以，有必要對彈性力學課程從教學內(nèi)容、教學手段和教學方法等方面進行改革，以適應(yīng)國家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要。

為貫徹育人的核心教學理念，本文對彈性力學教學設(shè)計進行了研究和實踐，具體包括對教學內(nèi)容、教學手段和教學方法等方面進行改革，開展“以學生為中心”的教學模式，以適應(yīng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要。

一、 研究內(nèi)容

（一）課程內(nèi)容改革

作為力學相關(guān)專業(yè)本科階段最“高級”的一門課，彈性力學的教學內(nèi)容改革需要根據(jù)學生培養(yǎng)要求，結(jié)合實際工程問題，多加入一些實例。同時，由于過去計算機水平及模擬手段的限制，傳統(tǒng)課程理論敘述過多且缺少靈活的、更具有工程意義的數(shù)值模擬。因此，本課程將講解包括有限元、有限差分的基本理論及數(shù)值實現(xiàn)等知識，通過實踐讓學生學會求解彈性力學問題。為了反映新興材料的力學和數(shù)學問題，課題組在最近幾年的本科生彈性力學課程中，不斷結(jié)合國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)，對課程內(nèi)容進行創(chuàng)新，不僅包含彈性力學等核心課程的基礎(chǔ)理論與基本概念，同時兼顧近十幾年來彈性力學計算方法研究的最新進展，使得哈工大彈性力學課程教學一直緊跟固體力學科學研究發(fā)展的步伐，與時俱進，不斷為課程教學增添活力。

（二）教學方法改革

高?！八男隆苯ㄔO(shè)已在思想、技術(shù)、結(jié)果上體現(xiàn)了先進性，也適應(yīng)了國家構(gòu)建新發(fā)展格局的需要。彈性力學為了適應(yīng)現(xiàn)代教育下的人才培養(yǎng)需求，需要對課程教學內(nèi)容進行改革。同時，隨著計算機、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)的飛速發(fā)展，科學工程計算在自然科學、社會科學和工程技術(shù)等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是解決諸如熱學、力學、電磁學等問題的重要手段。將最新的數(shù)值計算方法加入課程的教學內(nèi)容當中，充分體現(xiàn)了彈性力學課程的高階性和研究性。通過本課程的學習，學生基本掌握了彈性力學的基本知識、方法及其原理，培養(yǎng)了分析、判斷、計算和實驗的能力，基本具備了應(yīng)用計算機從事科學和工程計算的能力，為繼續(xù)學習專業(yè)課程奠定了基礎(chǔ)。

（三）教學手段改革

彈性力學課程具有涉及數(shù)學理論多、教學內(nèi)容多、課程學時少等特點，因此，為了能在有限的時間內(nèi)使學生更好地掌握課程內(nèi)容，教師要在教學手段上進行改革。此外，在期末考核方面，因為課程學習中有大量的數(shù)學公式，學生很難全部記憶和理解，所以課程的考試試題也應(yīng)該相應(yīng)地進行調(diào)整。學生不需要準確記憶任何數(shù)學表達式，即可完成本課程的考試。試題中附有基本公式表，且近1/3的題目是學生須在理解相關(guān)基本概念的基礎(chǔ)上，利用必要的文字、公式推導(dǎo)、圖表或舉例等靈活發(fā)揮的問答題，同時還要提高平時成績的比重。

二、具體實施計劃

隨著時代的發(fā)展，社會對人才的需求也不斷變化。哈爾濱工業(yè)大學彈性力學課題組始終以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、建設(shè)國際一流學科為己任，對彈性力學課程進行了一系列教學改革，主要包括課程內(nèi)容改革、教學方法改革、教學手段改革等。

（一）教學內(nèi)容改革

內(nèi)容是課程的重要載體。彈性力學主要研究彈性體因受外力作用或溫度改變等而發(fā)生的應(yīng)力、形變和位移等問題。它是對復(fù)雜、大型工程結(jié)構(gòu)進行嚴密和精確的強度、剛度和穩(wěn)定性分析必備的基礎(chǔ)理論，是塑性力學、斷裂力學、有限元、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等力學專業(yè)課的先修課程，對于畢業(yè)設(shè)計階段乃至后續(xù)的學習和工作中解決航空航天、土木、機械、能源、交通等各領(lǐng)域中更復(fù)雜的相關(guān)力學問題（如彈性動力學、非線性彈性體、粘彈性體、各向異性和非均勻彈性體力學、熱彈性、水彈性和氣動彈性力學等）也是必不可少的。課程目標要求具體如下。

課程目標1：理解和掌握彈性力學的基本理論（基本概念、基本方程和基本解法）以及一些問題的基本解答方法，包括三大基本方程（平衡微分方程、幾何方程和物理方程）、相容方程、圣維南原理的應(yīng)用、逆解法和半逆解法、應(yīng)力函數(shù)、位移函數(shù)等，具備對簡單平面和空間彈性體進行應(yīng)力、應(yīng)變和位移計算以及求解薄板小撓度彎曲問題的知識基礎(chǔ)。

課程目標2：通過本課程的學習，培養(yǎng)學生通過彈性體應(yīng)力、應(yīng)變和位移等知識來進行數(shù)學建模及求解的綜合能力，并善于應(yīng)用這些理論和方法解決工程實際問題，同時為后續(xù)課程打下堅實的基礎(chǔ)。

從課程目標中不難看出，一方面課程內(nèi)容強化了教育部發(fā)布的《關(guān)于深化本科教育教學改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》中提出的新工科的定位；另一方面對各項內(nèi)容實施的類型進行了規(guī)定，“彈性力學基本理論和基本方程”為必修必學，“有限元和有限差分方法”為必修選學，這就為新時代彈性力學課程教學在內(nèi)容方面的改革明確了方向。

（二） 教學方法改革

教學方法是為達到教學目的而組織的一種有秩序的教師工作方式和學生活動方式的總和。蘇聯(lián)教學論專家斯卡特金主編的《中學教學論——當代數(shù)學論的幾個問題》一書將教學方法定義為：教學方法是教師為組織學生的認識活動和實踐活動，以及確保學生掌握教育內(nèi)容而進行的一系列有目的的行動。不管任何教學方法，都主要由教師、學生、知識和載體四種要素組成，這四種要素的變化及有機結(jié)合，演變出多種多樣的教學方法。

1.談話教學方法

談話教學方法是在教學過程中，教師根據(jù)學生已有的知識經(jīng)驗提問學生，激發(fā)學生思維，引導(dǎo)學生對所提出問題得出結(jié)論，從而使學生獲得知識的一種教學方法。其主要包括：（1） 疑問法，在教學中以不肯定的口氣提出問題，使學生發(fā)現(xiàn)問題所在，讓學生自由回答。（2） 引導(dǎo)法，啟發(fā)學生對問題進行深入思考，并提出合理的解決方法。所留問題要能激發(fā)學生的思維，培養(yǎng)學生的能力，促進其對知識深刻系統(tǒng)的理解，進一步促進知識的概括化，提高學生學習的水平。（3）反問法，針對具體的問題，教師不給予直接的回答，而是根據(jù)問題反問學生與該問題有關(guān)聯(lián)的問題，從而使學生能夠理解彈性力學中一些比較難懂的概念和理論。（4）提問法，“思維始于問題與驚奇”，提問可以更好地啟發(fā)學生的思維。在課堂教學中，教師可根據(jù)實際教學情境提出問題，使學生能集中精力，積極思考并回答問題。

2.課堂討論教學方法

針對課程內(nèi)容中的重點問題或疑難問題，讓學生在獨立鉆研的基礎(chǔ)上共同進行討論，最后得出正確結(jié)論。本課程討論在全班范圍內(nèi)進行。討論教學法包括如下步驟：

（1） 準備階段。針對彈性力學課程的重點內(nèi)容，布置討論題目，如在極坐標系下彈性力學基本方程的推導(dǎo)過程中，如何利用直角坐標系下的解答直接推導(dǎo)出來？

（2）討論階段。教師擔任主持人，針對具體的內(nèi)容和討論的目的，積極引導(dǎo)學生發(fā)言，使討論不冷場和不跑題，鼓勵學生積極地表述自己的觀點。在討論中應(yīng)尊重所有人的意見，不給出對或者錯的評價，使參加者處于一種愉快自由的氛圍。在組織討論中，常用“誰還有不同的意見？”“這位同學回答得對嗎？”等問題“牽引”學生的思路、逐步逼近問題的重點。

（3）總結(jié)階段。根據(jù)討論的情況和教學目的進行總結(jié)，明確問題的正確答案，糾正錯誤的思想與觀念，對于表現(xiàn)突出的學生（準備充分、發(fā)言踴躍、思路清晰、思考問題方法新穎、認識問題深刻、表達能力強等）應(yīng)給予一定的表揚。教師要充分利用討論課，讓知識來源于學生，又回歸于學生，利用學生的思路教育學生，利用學生的語言教育學生，這樣能更好地發(fā)揮討論課的“多功能”作用。

3.六課型單元教學方法

六課型單元教學方法主要包括以下內(nèi)容：

（1）自學課：針對學校整體課程學時減少但彈性力學課程內(nèi)容比較多的情況，要求學生按照教師擬定的自學提綱進行獨立思考，從而基本掌握特定的學習內(nèi)容。

（2）啟發(fā)課：解決學生在自學課中難以獨自解決的共性問題。

（3）復(fù)習課：解決全班學生通過自學課和啟發(fā)課仍未解決的問題，并在此基礎(chǔ)上，將所學單元的知識系統(tǒng)化，使學生掌握最基本的理論和概念。

（4）作業(yè)課：學生通過完成一定量的精選作業(yè)，使所學的新知識具體化，形成與新知識相關(guān)聯(lián)的新技術(shù)。

（5）改錯課：課下選取典型彈性力學習題并且要求學生互相批改作業(yè)，如果有學生做錯了作業(yè)，分析做錯的原因并改正錯誤，正確理解新知識和掌握新技能。

（6）小結(jié)課：學生通過作業(yè)和改錯兩個課型，使知識和技能進一步概括化、系統(tǒng)化。

（三）教學手段改革

黨的二十大報告強調(diào)，要推進教育數(shù)字化，建設(shè)全民終身學習的學習型社會、學習型大國。教育部辦公廳印發(fā)的《基礎(chǔ)教育課程教學改革深化行動方案》明確提出，要推進“數(shù)字化賦能教學質(zhì)量提升”行動，強調(diào)構(gòu)建數(shù)字化背景下的新型教學模式，助力提高教學效率與質(zhì)量。彈性力學課程具體教學手段如下。

1.課堂講授采用計算機輔助教學

開展融于教學全過程的計算機伴隨式教學。數(shù)字技術(shù)賦能使得數(shù)據(jù)獲取更加方便、類型更為多樣、加工更為深入、應(yīng)用更為及時，有助于教學實施。注意融課前、課中、課后于一體，借助數(shù)字技術(shù)進行全過程教學：課前了解學情，課中把握教學進程，課后檢測目標達成情況。

2.采用參與式教學

充分的互動能促使學生高度投入與深度參與教學過程，促進學生高階思維、團隊協(xié)作能力、社會情感等的發(fā)展。充分發(fā)揮數(shù)字技術(shù)拓展時空的優(yōu)勢，豐富合作學習的途徑，引導(dǎo)學生通過獨立思考、充分表達、相互包容、溝通交流的途徑深化內(nèi)容理解、發(fā)展合作能力；促進師生交流與生生互動，提升學生的參與水平，發(fā)展學生分析、評價、反思、創(chuàng)造等高階思維能力。

總之，高?？梢猿浞掷脭?shù)字技術(shù)在拓展教學時間與空間、提供學習資源與工具、增進學生體驗與互動、支持數(shù)據(jù)采集與運用等方面的優(yōu)勢，從體現(xiàn)教育公平、發(fā)展核心素養(yǎng)、深化學習體驗、增進互動交流、保護身心健康、促進個性發(fā)展等方面著手，通過提煉具體的實施路徑與策略，開展由點到面的實踐，開發(fā)可復(fù)制推廣的工具，推動課程教學改革深化發(fā)展。

三、課程考核的方式方法

本課程突出過程性考核，將綜合能力和人格養(yǎng)成作為評價的重要內(nèi)容，改變以往以試卷評價（考試成績）為主的單一形式，將平時的小測驗、作業(yè)跟蹤、個別質(zhì)疑答疑、典型習題例題剖析等與期末考試相結(jié)合，建立多元化評價學生的機制，注重學生知識、能力、人格的協(xié)調(diào)發(fā)展。總評成績=期末考試成績+過程考核成績，如表1所示。

四、結(jié)論

在“四新”建設(shè)背景下，本文通過對彈性力學課程內(nèi)容進行改革，明確了課程研究的重要性和必要性。首先，本課程適當引入更具有工程意義的數(shù)值模擬，因此，本課程將講解有限元、有限差分的基本理論及數(shù)值實現(xiàn)等知識，通過實踐讓學生能夠求解彈性力學問題；不斷結(jié)合國內(nèi)外最新前沿發(fā)展動態(tài)，對課程內(nèi)容進行了創(chuàng)新和實踐，更系統(tǒng)全面地架構(gòu)了知識體系，顯著豐富了課程的信息量和學術(shù)內(nèi)涵，提高了課程的實用性，橫向拓展了課程的廣度及學生的知識面。其次，通過談話教學方法、課堂討論教學方法、六課型單元教學方法，促進學生全面而有個性地發(fā)展。最后，突出過程性考核，將綜合能力和人格養(yǎng)成作為評價的重要內(nèi)容，建立多元化評價學生的機制，注重學生知識、能力、人格的協(xié)調(diào)發(fā)展。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 周在進.“四新”背景下大學物理教學改革與實踐[J].科技視界，2021（33）：57-58.

[2］ 陰冬勝，劉志靜，張鋒.“四新”背景下綜合性大學跨學科復(fù)合型人才培養(yǎng)路徑研究[J].當代教研論叢，2023，9（1）：85-88.

[3］ 趙耀，高芳.“四新”背景下大學英語課程思政建設(shè)教學改革實踐與探索[J].成才，2023（2）：119-120.

[4］ 向琳麗.“三高四新”背景下高校思政課程的構(gòu)建研究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2023，22（12）：235-236.

[5］ 樓文娟，梁洪超，楊驪先.《彈性力學》課程教學改革探析[J].高教論壇，2015（7）：40-44.

[6］ 王力東，郝海霞，彭旭龍，等.“三高四新”背景下土木工程專業(yè)《材料力學》教學改革探索[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2022，5（16）：8-10.

［責任編輯：劉鳳華］