《理论力学》课教学改革探索

《理论力学》课教学改革探索长安大学　王爱勤Ξ　冯振宇　王　虎　樊丽俭 摘　要:结合教学实践,从课程内容体系、教学方法、教学手段、考核方式、实验等方面探讨了工科理论力学课程的教学改革。

关键词:理论力学课程　教学改革　探索与实践 《理论力学》课是工科专业核心技术基础课程之一,其任务不仅是为了后续课程的需要,更深层次的意义在于科学素质的培养。

为了适应21世纪科技发展趋势和未来市场对人才培养的要求,近几年来,我们先后承担了3项校级教改项目,结合我们的教学实践,从理论力学课程内容、教学方法、考试方法、实验等方面进行了教学改革的探讨和尝试,目前已陆续完成,并取得了阶段性的研究成果。

一、基本内容1.科学制定教学大纲,构建《理论力学》课程新体系高等工科院校的人才培养模式不外乎有两种:一是工程技术型的工程师,二是研究型的工程师和科研工作人员。

高校的专业和课程设置理应由此两点出发。

我们以此为背景,对国内外高等工科教育人才培养模式与人才素质要求作了较为深入的分析与研究,探讨了基础力学在工程各专业课程中的地位和作用,力学与各专业课的关系,针对不同专业(土建、机械、交通、管理类等),不同层次(本科、专升本、专科等)人才培养模式的需求,修订了原来的教学大纲,编制了一套适合我校校情、专业定位合理的新的教学大纲,从而使课程内容、教法与大类专业相互协调,变传统的单一结构为模块式结构,打破过去对学生共性要求、求同训练的教育模式,并以此规范和组织我校力学课程的教学和实践。

21认真组织教改方案的实施,开创理论力学教学的新局面本着“边研究,边建设,边总结”的方针原则,我们大力组织改革方案的实施与推广,促进理论力学教学水平的提高。

(1)课程内容体系的更新。

力学学科具有鲜明的基础性和应用性,随着科学与技术的发展,理论力学课程面临着深化基础理论与加强工程应用双重任务。

因此,努力挖掘课程本身的潜力,更新旧的教学内容和课程体系就成为我们实现培养目标,提高人才培养质量的基础。

对此,我们的原则是:提高起点,减少重复,充分利用数学工具,采用新的表达方法,注重内容与实践相结合.其具体做法是:①采用从特殊到一般的方法建立模型和概念,采用从一般到特殊的方法进行理论分析和公式推导,既体现了认识规律,又提高了授课效率;②不片面追求理论的完整性,能直接从概念引出的结论不再作繁锁的理论推导,考虑到计算机应用普及,淡化那些不适合计算机应用的陈旧概念和方法,有意识使用矢量、矩阵等数学工具,使力学概念的叙述更透彻,更能适应数值计算的要求;③结合大类专业的特点,加强工程概念和实践性内容,增添具有工程背景的现代知识和实验技术;④力学是各工程专业的基础学科,需要溶入到各专业课中,同样,各专业课内容也要溶入到力学课中去。

两类学科的交叉与相溶应是教学体系改革的良好途径。

(2)采用“1+1”的教学模式,提高授课质量和效率。

教学思想和教学理念的转变,必然会带来教学方法和教学手段的改革,但一切改革必须以提高教学质量为原则。

在理论力学教学中采用“1+1”(即常规教学与多媒体教学相结合)的教学模式源于两方面压力:一是课内学时大量压缩,而教学内容却有增无减,迫使教师必须更新教学手段来提高课时利用率;二是教材中诸如约束的实际构造、运动的合成、机构运动的全程分析等概念,不仅学生难以理解,教师也难以描述清楚。

因此,我们开展了现代化教学手段的研究与实践,引进了多所重25Ξ王爱勤,长安大学理学院工程力学系,副主任、副教授。

中国地质教育CHIN ESE GEOLO GICAL EDUCA TION2004年第2期点大学研制的多媒体教学软件包,并自制了电子教案及相关课件,有目的地穿插于教学的各环节中使用,且专门辟出6学时供学生在机房在线练习与测试,多媒体课件的图文并茂、动静结合,直观生动,实现了对工程问题的建模、分析和计算结果的演示,拉近了学生与工程实际的距离。

这样增大了授课的信息量,通过动画技术形象地分析了工程结构,克服了传统教学的缺憾,切实提高了授课质量和效率。

(3)改进考试评价方法,突出考核学生的能力。

考试是教学过程中的重要环节,也是评价学生学习水平,检验教学效果的重要手段。

我们认为考试不仅具有考查功能,同时也具有教育功能,考试应着重考查学生分析问题、解决问题的能力,以提高学生学习的主动性。

基于此,我们进行了几点尝试:①实现考试命题的科学化。

即要真实反映教学水平和教学要求,能有效地评价教学质量,避免教学中的主观随意性,另外,试题中有一定比例的自由发挥题目,以体现学生综合运用所学知识的能力;②考核方式多样化。

针对不同层次不同教学阶段,试行采用课堂测试、阶段测验、上机测试、一纸开卷和闭卷考试等多种考核方式,而且学生可以凭优秀的大作业或质量上乘的课程小论文经过口试或答辩申请免试。

经过综合评定后,作为学生的课程结业成绩,充分保证学生把功夫下在平时;③注重考后分析,寻求最优教学结果。

结业成绩仅提供一个分数,不进行必要的分析是不明智的。

各类试卷中蕴藏着大量可以用来研究考试和教学情况的宝贵信息,记录着学生对各部分知识的具体掌握和应用情况,这些信息的反馈可以评价本阶段的得失,指导以后的教学工作。

因此,我们历来重视考后分析。

如采用S-P表法跟踪学生的学习情况,看是否有两极分化,整体成绩是否稳定等;用模糊综合评估方法评定结业成绩,有效地克服以往成绩评定只重视主观因素,而忽略了客观存在的模糊性,从而使学生与学生之间,班级与班级之间的评价更加合理;最后对学生成绩分布进行统计检验,认为在正常情况下,成绩分布与标准正态分布的差异有一定的范围,以此作为教学情况是否正常的依据,可供教研室或教学主管部门客观控制教学情况作参考。

(4)改革和构建实验教学新体系。

实验课是培养学生的动手能力和增强工程意识的重要环节,自1997年我室首次在全校范围内开设了理论力学实验课以来,经过几年的建设已初具规模,并将其纳入我校工科各专业的培养计划。

主要工作有:①依据实验教学自身的规律,于去年整合了理力和材力的实验内容形成了完整的基础力学实验,并独立设课,构建了实验教学新体系。

编写了与新的实验教学体系相适应的实验课教材和实验指导书。

引进了先进的教学实验设备,采用了能切实反映学生动手能力的实验课考核方式,使基础力学实验课教学基本能满足学校人才培养的要求;②逐步扩大开放的实验项目,分验证型、设计型和创新型等类别重组实验内容;③开设了一个选修模块《工程力学的计算机模拟》。

我们认为用合适的软件在计算机上进行理论力学模拟实验应是今后发展方向之一。

计算机模拟实验是以实际测量为基础,与基本理论相结合在计算机上进行比较形象、直观地真实实验模拟过程,是基本实验的深化和现代实验技术的新方式。

目前我们采用MA TLAB作为计算工具,有针对地让学生进行计算机模拟实验,引导其利用所学知识去解决工程实验应用技术中的实际问题。

31根据新的课程体系,组织编写适用教材注重教材建设,博采众家之长,并结合我校专业特点及自身教学实践的积累,在西北工业大学等出版社的大力支持下,已编著出版了教材5部,即《理论力学学习指导书》(199915)、《理论力学》(200214)、《工程力学》(200218)、《实验力学》(200114),《振动实验与测试》(200118),自编了《理论力学规范化练习簿》、《理论力学习题集》、《习题解答》及选修课《振动力学》、《工程力学问题的计算机解法》等讲义,形成了比较完善的教学体系,并全部用于日常的教学活动中。

二、部分研究成果(1)制定出了一套模块式的基础力学教学大纲,对不同专业、不同层次的课程体系进行了合理的优化与整合,体现了我校理论力学教学改革的基本方向。

与原大纲相比,它更加突出基础,注重能力和工程素质的提高,理力总学时与1998年相比减少了20%,但增设的教学内容(上机,实验等实践性成分)大约多了18%以上,避免了以往教学计划的盲目性及课堂教学的随意性。

(2)对撰写课程小论文进行了全方位的探讨,并编印了一套《理论力学教学论文集》(其中汇集了约500篇已公开发表的各刊物上与理论力学相关的教学研究论文,供学生借阅参考)及由我校学生撰写的《理论力学优秀论文集》(每年一本,精选35　总第50期《理论力学》课教学改革探索学生撰写的优秀课程论文,以便交流与总结)。

(3)给出了一套行之有效的作业布置与批改模式,考试命题与考后成绩评价方法,并已推广使用或正试行推广。

(4)已出版的教材均是按照新的课程体系和课程基本要求组织编写且独具特色。

(5)项目组的部分研究成果拟在精品课程《工程力学》及《理论力学》中上网推广使用。

(6)经过三年多的教学改革的研究与实践,本课题组在《力学与实践》、《交通高教研究》等刊物及学术会议上发表教研论文近20篇。

三、应用及获奖情况项目研究成果涉及课程体系、教学内容、教学方法、教学手段、考试方法及教材建没等各个环节。

将这些成果付诸于教学实践,必将促进理论力学教学达到一个新水平,迈上一个新台阶,这一点在近两年的教学实践中已经初见端倪,理论力学教研室2002年被评为先进科室,《理论力学》课2003年被定为校级精品课程,并且有两名教师成为校级十大教学名师。

在2002年陕西省基础力学讲课比赛中,我室青年教师携自制的多媒体课件参赛,荣获一等奖。

阶段性成果《潜心力学教学,提高教学质量》获陕西省教学成果二等奖,《基础力学实验课改革与实践》获2001年校级教学成果一等奖,《工程力学系列教材》及《理论力学教学手段和方法的改革与实践》分获2003年校级教学成果一等奖和二等奖。

论文《科学评价考试成绩,努力提高教学质量》获2003年中国交通教育研究会教育科学优秀论文一等奖,《作业模式与考试方法的改革与实践》获2001年校级优秀论文二等奖,《基础:力学实验课教学改革的思考》获2002年校级优秀论文三等奖……总之,通过几年的改革与实践,我校《理论力学》课程改革与建设有了长足的进展,取得了显著成效,但我们深切体会到教学改革仍任重而道远,还需进行更深层次的探讨与研究,而这只有通过广大教师不懈努力才能够达到。

45中国地质教育CHIN ESE GEOLO GICAL EDUCA TION2004年第2期。