基于创新人才培养的理论力学实验教学改革

张雪珊

摘要：理论力学是高校许多工科专业学生必修的一门专业技术基础课，其基本理论、建模思路和计算方法在诸多工程领域有着广泛应用。理论力学的教学质量对学生力学素质的培养、综合能力的提高具有重要作用。随着社会需求、学生个性和学科变革的发展，将实验教学引入理论力学课程教学过程，完善传统的仅理论讲授无实验内容的教学体系，这有利于提高理论力学教学质量，培养更具竞争力的工科创新型人才。本文对理论力学实验教学改革及过程实施进行了初级探探，以期为推动理论力学教学新体系的建立作为借鉴。

关键词：创新人才；理论力学；实验教学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）08-0047-02

理论力学是工科许多专业的专业技术基础课，是现代工程技术基础理论之一，我国高校很多理工科专业，如机械、车辆、土木和交通等专业学生都需要学习该课程。理论力学在诸多领域中有着广泛应用，对研究开发、创新求新、开拓思维及处理重大工程问题、设计新产品、技术革新等作用很大，因而倍受有关专业人员重视。而长期以来，我国高校的理论力学课程一度沿袭前苏联的模式，采用只有理论讲授、部分无实验内容的课程体系。随着社会需求、学生个性和学科变革的发展，这种体系既不利于当前理论力学教学高质量实施，也不足以满足现代社会对高素质创新人才培养的需求。因此，为提高理论力学教学质量，培养更具竞争力的工科创新型人才，开展高校理论力学实验教学改革、创建理论力学实验教学体系十分必要。

一、理论力学实验教学改革的意义

1.符合课程性质需要。理论力学是工科学生接触的第一门力学课程，其“基础课性质”在学生中得到了普遍认可与肯定，然而该课程“在许多领域中有着广泛应用”却难让学生接受。尽管授课教师从绪论课就开始强调它的技术性，但学生还是难于将书本上的“抽象模型”还原成实际问题，极大地影响了学生的学习兴趣，致使许多学生对理论力学望而生畏。如果结合理论教学引入具有丰富实用背景的实验教学，将书本上涉及的主要知识点，在实验室通过实物、模型等体现，既可培养学生的工程意识，让学生真正感受到由基础课向专业技术基础课的跨越，激发学生对本课程的学习兴趣和求知欲，减轻学生的学习压力，有效提高教学质量。

2.适应人才培养需要。国内人才的培养目标为“基础厚、知识宽、能力强、素质高”，国外大学已将“掌握实验方法和工程实际原理的知识技能”列入新世纪人才应具备的特性指标。近年来全国高校围绕着加强素质能力培养展开了一系列的课程实践等教学内容体系和教学方法的改革。基础力学课程也围绕着“整体力学素质教育和力学能力培养”展开教学改革，而整体力学素质就体现在力学理论、力学实验技能与计算机应用技能的良好结合。实验教学过程中，学生可将实验室中具体的实物或实物模型，经过分析、简化、抽象得到计算模型，进行描述与计算，体会理论力学知识的产生与应用过程，这种探索性学习，可以提升学习层次，既培养学生将工程问题抽象为力学模型的思维，又增强学生应用理论力学知识解决力学实际问题的能力。全面实施素质教育，对培养学生的洞察能力、动手实践能力、分析和解决问题能力、集体协作能力及创新性思维方式和严谨的工作作风都有着不可替代的作用。

二、理论力学实验教学改革的内涵

开展理论力学实验教学改革，创建理论力学实验教学体系，对于许多高校都是一项全新的研究课题，需要根据学校的课程要求及特点，开展实践，积极探索，建立一个系统、科学的理论力学实验教学体系，从而进一步推动教学思想观念创新，建设适合本校的理论力学课程新教学体系。

1.改革目标。按照构造现代化课程体系的价值取向与要求，将实验引入到理论力学课程，建立完善理论力学实验室，建设相应师资队伍，开展理论力学实验教学，创建理论力学实验教学体系，丰富高校理论力学课程建设的内容。遵循教育教学研究规律，通过这一实践教学环节的实施，开阔学生的眼界，加强学生理论力学的工程概念，使其了解这门课程与工程实际的紧密关系，一方面激发学生对课程理论知识的兴趣，增强学生学习的主动性，提高教学质量，更重要的一方面是能够适应当前素质教育的要求，使他们在未来工作中更具竞争力。

2.改革关键。①建设和完善理论力学实验室，并合理的科学化使用，使其能满足学校理论力学实验教学要求，包括实验室占地面积、实验设备和教学用具配备、学生可参与动手实践的规模等，实现教学空间的应用价值与教学效果要求的一致。②建设一支高水平的理论力学实验教学师资队伍，争取达到授课教师理论教学与实验教学一体化、专业化，实现理论力学实验教学的可持续发展，同时达到课堂教学和实践教学的互相促进。③从适应素质教育出发，以培养创新人才为目的，按照构造现代化课程体系的价值取向与要求，结合学校理论力学课程教学特点，引入实验教学内容，建立一套完整齐全的理论力学实验教学指导性文件。④由于理论力学实验教学在很多高校都将是面临从无到有的突破性改革，故应分层次、分步骤实施：分层次指开课专业（班级）的选择，即首先在学生质量较高的专业试点教学，如近年各高校着力建设的特色专业班或精英班，进而在工科相关各专业推广教学，分步骤指教学内容的选择，如此通过几轮教学实践—反馈—研讨的良性循环，不断完善理论力学实验教学过程，并侧重教学效果的研究，从而确定本校的理论力学实验教学内容。⑤依据实验教学内容，设计合理翔实的理论力学实验指导讲义和实验报告，并探索实验教学相应的考核方式，侧重素质教育理念和学生创新思维的培养，使形式灵活、丰富的实验课激发学生对课程理论知识的兴趣和学习主动性。

3.实施方案。①群策群力全局计划，具体实施可采取个人分工、重点负责、集体研讨、总结方案的研究方法。首先从教师相关业务素质的提高入手，参加调研或培训学习；其次教学实践中，可按专项实验专人负责的办法实施，在研究确定实验教学内容、制定教学大纲、设计实验报告、探索相应的考核方式等方面则采取全体探讨、集体合作的方式；②实施遵循教育教学研究规律，特别是针对理论力学实验教学开创性革新与实践的院校，应根据自身专业设置特点及实际情况，建议具体实施采取“因材施教”和分层次、分步骤教学：分层次指开课专业（班级）的选择，由特色专业推广至工科各相关专业，分步骤指实验教学内容的选择，由讲解、演示性实验到学生动手实践、设计性实验，涵盖基础型、提高型、创新型等多种形式的实验。如此的改革实施方案和方法具有良好的可操作性且特色鲜明，通过教学团队研讨、教学实践反馈的有效结合，不断完善实验教学过程，注重教学效果提高的研究，确定适合学校自身理论力学课程的实验教学内容和体系，为建设理论力学课程新教学体系打好坚实的基础。

目前全国仅有不到百家高校引进了理论力学实验室的建设理念，开展相应的实验教学探索。为改变我国理论力学课程教学沿袭前苏联“无实验”的传统状态，适应当前创新人才培养社会需求，高校应建设理论力学实验室，开展理论力学实验教学改革，探索各个教学环节的实施，创建适合学校自身的理论力学课程实验教学体系，实现从无到有的突破，丰富理论力学课程教学体系内容，从而使得理论力学课程教学处于高等教育基础学科的领先地位。而符合现代教育教学研究规律的、具有一定特色和通用操作性的教学改革实施方案与方法是理论力学实验教学体系建立和实践的有力保障。

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