本科教育阶段力学“金课”的建设与探讨★

郑 训 臻

(长春建筑学院，吉林 长春 130607)

0 引言

2018年6月，教育部部长陈宝生在《新时代全国高等学校本科教育工作会议》的发言中第一次提出“金课”这一概念，指出：我国本科教育阶段，合理增加课程难度、拓展课程深度、扩大课程的可选性，真正把本科高校中存在的“水课”淘汰，变成有深度、有难度、有挑战度的“金课”，切实提高课程教学质量。2018年11月24日，教育部高等教育司司长吴岩，在广州召开的中国大学教学论坛上发表名为《建设中国“金课”》的报告，指出：课程是人才培养的核心要素，课程是教育最微观的问题，但是解决的是教育最根本的问题[1]。

1 当前本科教育阶段力学课程存在的问题

本科教育阶段的力学课程，无论是土木工程、城市地下空间工程、交通工程、道路桥梁与渡河工程等专业的理论力学、材料力学、结构力学，还是对于安全工程、给排水科学与工程、建筑环境与能源应用工程、房地产开发与管理等专业的工程力学，以及工程管理、建筑学、城乡规划等专业的建筑力学来说，力学课程都是非常重要的专业基础课，它既是后续专业课程的基础，又是解决很多实际工程问题的“金钥匙”。正因为是专业基础课的缘故，所以力学课程开设的时间一般是在本科教育阶段的第二学期或第三个学期，往往是学生接触的第一门专业基础课，这个时期的学生普遍对自己所学专业认识不是很清晰、全面，又因为力学课程逻辑性较强，要求学生对抽象的概念能较好地理解，并具备空间感，所以在实际教学中，学生普遍反映力学课程较难，缺乏学好力学课程的信心，对力学课程没有兴趣，甚至不能够正确认识力学课程的重要性。针对上述情况，总结当前本科教育阶段力学课程存在如下几个方面的问题。

1.1 “课程思政”不融入

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要用好课堂教学这个主渠道，各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。部分教师在教授力学的过程中，只是为教授力学知识而教授力学，不强调力学课程在后续专业课中的地位，不在力学课堂上引导学生树立正确的职业道德观和社会责任感，这样的课堂只能称为“为通过考试而教学”的课堂，学生在这样的课堂上不能很好地将专业基础知识夯实，而且在自身修养和思想政治方面没有得到提升。这样的力学课程显然不是“金课”，亟需改变、革新教学思路，将“课程思政”融入课堂。

1.2 教学内容低阶性

在本科教育阶段，由于力学课程的特点，部分高校的教师有意降低课程的难度，比如将理论力学中的动力学部分学时压缩，或者只是讲解相对简单的例题，或者省略公式推导过程直接得出结论，这样看似达到了较好的课堂效果和取得较高的考试通过率，但是力学课程对学生逻辑性的培养没有体现出来，学生学到的力学知识和专业能力没有得到有机结合，学生仍然缺乏解决复杂问题和综合问题的能力，这种现象可以称为“力学教学之殇”。

1.3 教学方式陈旧性

当下，我们正处于“互联网+”与人工智能迅速崛起的时代，教育的改革与教学的创新正紧抱着技术革新的“大腿”，并接受时代变革的冲击。传统高校的课堂教学模式远不能满足“90”“00”后对这个时代的好奇心和对理想大学的憧憬，利用板书进行课程讲解和公式推导，辅以简单的多媒体技术这样传统的课堂不能激发学生学习的兴趣和增强课堂的参与感，在移动互联网时代下，这样的教学方式如同“小米加步枪”。

1.4 课程安排不用心

在力学教学的过程中，部分教师仍然是以教师的“教”为中心，课堂上对于抛出的问题自问自答，课堂教学如同养宠物一样，将力学知识亲手喂到学生的“嘴里”，学生在学习力学过程中缺少探索知识的过程与自学的乐趣，这是教师在课上、课下的教学安排没有用心导致，课程的课上、课下安排应该像连续剧一样环环相扣、引人入胜，课程安排得当可以大大提高学生学习力学的兴趣。

2 本科教育阶段力学“金课”建设要点

基于当前本科教育阶段力学课程存在的问题，根据教育部高等教育司司长吴岩的《建设中国“金课”》报告的内容，结合我校力学教学改革经验，本文从“课程思政”融入性、教学内容高阶性、教学方式创新性、课程安排挑战性四个方面提出本科教育阶段力学“金课”建设要点，为各地方本科高校力学课程建设提供参考。

2.1 “课程思政”融入性

在力学教学过程中，深入挖掘课程知识点所能蕴涵的德育教育元素的同时，注重将其德育元素落实到教学计划、教案、微课、教学课件中。在注重价值引领方面，由注重单一的概念、理论的理解到对学科知识结构掌握的转变。基本思路可以概括为：

1)组织保障有力，落实“立德树人”根本任务；2)发挥团队优势，全面提升“课程思政”项目的试点范围和覆盖面；3)树立“课程思政”核心理念；4)深入挖掘“课程思政”蕴涵，深化课堂教学改革，确保课程的示范性和实效性。通过教与学，使学生建立辩证唯物主义和历史唯物主义的思想观念，掌握科学的分析问题和处理问题的方式、方法。

我校力学教研室以《理论力学》课程为试点，申报了吉林省高校“课程思政”教学改革——学科育人示范课程项目。《理论力学》知识点由静力学、运动学和动力学三部分组成。静力学又是土木、材料等学科的重要基础，通过静力学的学习，不仅能培养学生扎实的知识技能，同时，培育学生良好的职业道德、严谨的科学态度都将影响着新一代大学生的社会价值观，期间蕴涵的德育元素十分丰富。“一带一路”建设，包括高铁建设等经济飞速发展的大环境下，运动学的知识又在这里会有良好的切入点对学生进行爱国主义教育。大型飞机的制造技术，导弹、航天器的设计制造，更是离不开运动学和动力学的基础知识。习近平新时代中国特色社会主义思想中，关于社会主义核心价值观、人与自然和谐生存、国家总体安全观、强军强国梦、构建人类命运共同体等思想，都在“课程思政”的过程中得到充分的展现。

2.2 教学内容高阶性

教学内容的高阶性不是指在课堂上用刁钻的题目为难学生，而是通过对于力学的学习培养学生分析、解决复杂问题的综合能力和高级思维，并与自身专业有机地结合。通过实践证明，“以赛促学”是实现力学教学高阶性行之有效的方法。我校连续多年参加全国周培源力学竞赛、全国大学生结构设计竞赛、全国高校城市地下空间工程专业大学生模型设计竞赛等国家级赛事，这些比赛不仅锻炼了学生运用力学知识解决复杂问题的能力，也培养了学生动手能力和实践能力。

2.3 教学方式创新性

1)教学方式应体现先进性和互动性，比如线上、线下混合式的教学模式，线上教学可以通过学习通、雨课堂等手机应用来实现课程构建、课件、阅读资料、作业等资源传输与共享(如图1所示)，并可以在课堂教学中实现签到、抢答等功能。可以借助优质的在线课程平台实现单一的线上教学方式，如中国大学MOOC，国家精品课程在线学习平台[2,3]。

2)课程内容反映前沿性和时代性，可以将数值模拟软件引入到课堂上，如利用ANSYS计算在桁架桥各杆件的轴力(如图2所示)、结构的变形和位移并可以由软件生成的动画反映变形过程；运用ABAQUS软件计算出某段梁弯曲时的弯矩、变形、应力云图等。学生还可以加入到教师的科研和教研课题、大学生创新创业项目中，培养学生的创新能力。

3)力学实验课堂可以采取实际操作辅以虚拟仿真实验室教学平台的混合教学方式[4,5]。

2.4 课程安排挑战性

教师的教学过程应当是为学生创造力学“森林”，培养学生自己去探索和寻找问题的答案内在动力，课程设置有一定难度，让学生踮一踮脚就能够得着，满足学生对于知识的探究性，当然这对教师的备课和学生的课下学习有较高的要求。根据学情和教学大纲使教学目标设计合理、教学手段设计得当。如可以用翻转课堂的形式来实现，如理论力学教学中采用“以练代讲”的方式，让学生体会点的速度合成定理中，参考系选取的不同对速度的影响；如材料力学教学中采用“研讨辩论”的方式，探讨梁弯曲时如何快速地由外力确定剪力和弯矩的大小和方向的方法；如结构力学中采用“项目探究”的方式，探讨平面体系机动分析的方法等。弱化老师在课堂的主讲地位，充分发挥学生的自学与探究能力。课后教师应根据学生、督导、自我的教学评价进行深刻的教学反思，有利于日后课程的改革和改进。

3 本科教育阶段力学“金课”建设保障

本科教育阶段力学“金课”建设最重要的就是要有一支优秀教学团队，教师不仅有高尚的理想信念和扎实的专业功底，还应该恪守职业道德，具备一颗仁爱之心，“老师是学生道德修养的镜子”，教师要先“立德”而后才能“树人”，教书育人两部分的职责并重。当然，“金课”建设也必将离不开经费的投入和从地方到学校的政策支持，以及科学、合理的评价标准。对于评价标准的确定还需进一步探索并需要在实践中反复论证与完善。

4 结语

对于本科院校力学教学的探索与改革可以概括为如下几个方面，如何在力学教学中帮助学生树立正确的职业道德观和社会责任感，如何激发学生学习力学的兴趣，如何在力学课堂上让学生的“学”为中心，如何培养学生将力学知识与专业有机结合并能够解决实际问题，如何建设本科教育阶段力学“金课”。归根结底，就是探究力学课程如何优质化建设的问题，这一问题值得每一位一线力学教师怀揣着与时俱进的态度，坚持不懈地探索，并在实践中不断完善课程改革方案与方法。