力学类课程教学的多角度挖掘研究

李清禄

（兰州理工大学理学院 甘肃·兰州 730050）

2020年5月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，刚要指出高校要全面推进课程思政建设。因此各高校必须将课程的思政和思政的课程有机融合，从各渠道挖掘各类课程思想政治资源，将三全育人体现到每门课程教学的各个环节，培养符合新时代国家需要的人才[1]。

1 加大课堂思政元素的切入

知道了新工科背景下高校培养人才的目的和意义，就不难理解为什么大学所有课程都要加入思政的元素。而力学课程是所有工科院校的重要的技术基础课，在本科生的课程教学中占据十分重要的地位，是学习其他课程的基础也是通向专业知识的桥梁。因此在这门课中加入思政的教学元素，对塑造和培养社会主义建设的新鲜血液具有十分重要的意义。如何切入思政的内容呢，实际上思政的内容和课堂讲授知识是同步的，或者说思政元素是可设计的。理论力学是大学生接触的第一门力学课，在绪论部分会讲到理论力学的任务，学习方法。这里结合理论力学课程体系的形成给同学们介绍大家熟知的力学家的生平事。比如介绍大力学家牛顿还没出生父亲就去世了，给他们讲解牛顿是如何勤奋学习，如何从现实生活中发现万有引力定理的，然后指出只有带着问题去思考才能发现未知的科学奥妙，这样对那些刚接触力学课程的大学生有一种激烈作用，这样对他们进一步渴望想了解后续的内容也是有引导作用的。因此，课程思政的教学要考虑到课程本身的人文内涵，如力学中蕴含的很多哲学原理。其次需要考虑到各学校各个学科的定位、不同专业自身特点与行业要求，因此思政设计时，需要分门别类、兼顾并深挖课程和专业的特性。

2 教学中加大教学实践能力的培养

力学研究问题的一般过程为：首先将工程实际问题现象进行凝练，简化，通过已有的力学知识形成力学模型，然后使用数学工具解决问题。比如在理论力学运动学部分，教学中会讲到刚体的平面图形上求任一点的速度的三种方法，同学们容易将基点法和点的合成运动中求速度的内容相互混淆。另外，三种方法都可以求一点的速度，同学们对选择哪种方法有点不知所措，因此同学们在学习过程中必须清楚为什么首先求刚体的角速度，而求出角速度是前提，对后面求解加速度问题至关重要，但是每种方法都有其自身的适用性和优缺点，如何进行选择需要动脑子。同样，在动力学问题中，这种现象更普遍，有的问题既可以适用动力学普遍定理求解又可以采用达朗伯原理去解决。而有的问题用达朗伯原理或者虚位移原理才能解决。在材料力学的教学中尽量应用大量的工程实例，将理论教学和工程问题结合，使学生理解材料力学的许多原理可直接应用于工程问题上，特别是增加土木工程领域中工程事故的例子，从而重视力学学习[2]。比如讲到压杆的稳定性问题，给学生讲鬼北克大桥塌陷之谜。再比如引入2021年7月12日发生在苏州市的酒店发生倒塌的事故，本来三层的旧楼进行了多次的加盖，然后进行了超过该楼承受能力的装修才造成此次事故，这时就给学生讲述强度问题可以解决三个方面的工程问题，除了强度校核外还有选择截面面积和确定许可载荷。类似这样的工程事故的介绍，他们课后会主动查阅相关专业文献，实现变被动学习为主动学习的目的[3]。

3 注重启发式教学

启发式的教学就是通过教师的讲，诱导学生去想，通过学生自己的积极思考而达到弄懂知识，把学生从开始的被动状态积极地向主动方面转化。启发式的教学方法，其形式是多种多样的，如有所谓的发现式教学、组织式教学、讨论式教学和实验式教学等等。这些教学形式又可因教学内容、对象和条件的不同而不同，但不管采用什么形式，启发式教学法最根本的目的是增强学习的主动性。为什么有些教师讲起课来能唤起学生的教学兴趣，使学生觉得50分钟一下子就过去了，学生在学完这门课后就能抓住科目的主干，觉得这门课并不难学，而另一些教师讲起课来枯燥乏味，在50分钟学生内如坐针毡，学完之后抓不住主干，觉得这门科目乱麻一堆呢。这关键就是教师的教学技巧问题，更确切地说就是教学艺术问题。为了增强教学效果，我们先从英语单词“Mechanics”的词义入手，一开始就给学生一个深刻的印象。原来从单词词义来看，力学就是机械学。那么力学这门课对机械系的重要性就不说自明了。接着我们再普及一下机械设计的一般程序，从而引出材料力学的任务。这样，同学们听了之后印象就很深刻，兴趣也就随之而生了。教学技巧还表现于教师积极诱导他们去思考问题，在诱导的过程中，教师的讲解要紧扣学生的心弦，重点要突出，逻辑要分明，说话要简练，板书要整齐，要善于用联系、比喻手法使学生心领神会，要善于把难以理解的东西形象化，把复杂的东西简单化，把琐碎的东西系统化，把枯燥的东西生动化[4]。

4 优化教学过程和教学内容

2021版随着我校课程大纲的动态调整，我们对理论力学设置了三个教学平台供不同专业选择，分别是56学时、64学时和72学时。材料力学有64和72两个可供选择的教学平台。每个学院可以按照自己专业对教学内容的侧重去选择不同学时的教学内容，避免了以前只有一个教学学时平台的弊端。因为有个别专业不需要这么多的内容去学习，但老师非要教，考试必须考，造成很多专业的学生被动地去接受知识。既然教学平台变了，那教材教材内容必须修改。因此我们打算对教材内容做一个裁剪，删除很多不必要的烦琐的公式推导，直接给出结论后就让学生熟悉如何应用。这样既节约了课时，又避开了学生不想听大量公式的推导，因此优化了课堂内容的教学过程，把更多时间放在作业的训练方面无论，通过作业强化具体章节的内容。另外不同学时都是要考虑到该专业学习的系统性，但是克服了与大学物理内容的重复性。教学内容方面，我们设置不同学时教学平台时，就考虑了教学内容的侧重，比如对学时较少的专业，理论力学的静力学教学时删除了摩擦，在动力学方面保留了动能定理的学习，而动量矩部分的教学一带而过，所以教学内容也是进行了大大的优化。

5 线上线下教学的有机融合

我们学习在 2020年春季学期统一采用了中国大学MOOC平台，外加QQ群直播的方式完成了教学任务。因为当时是迫不得已的教学手段，但从那一次教学中也获得了今后遇到类似突发事件时如何更好的应对教学的办法。我校是培养国际留学生较多的高校之一，很多留学生到目前不能来华学习，所以要对不到校学生进行线上的教学。另外还有部分国内学生因为种种原因也需要进行线上教学。因为学生较少，感觉QQ群直播是比较方便的，包括习题的讲解，作业的布置都通过QQ的交流进行，因为QQ全天在线，学生有问题随时可留言，哪怕在公交车上都能回答学生的问题，我认为是对我比较方便的。2020年秋季学期学生的考试成绩也是相当可期待。在校留学生的成绩和线上国外留学生的成绩相比还高出了十个百分点。之后对试卷作了分析，我们认为留学生线下教学对语言是有障碍的，所以线下的教学并没有太大优势。当然，线下教学对他们和老师的接触和学生之间的互动的优势是另当别论，这里只想说明线上的教学没有想象的那么糟糕。对于国内的学生，线上教学还是存在很多弊端，必须以线下教主为主，而线上的教学只能作为辅助手段。

6 结语

综上所述，由于高校教育的变革，即线上线下相互融合的教学时代。大学力学类课程既是学会分析问题、培养工程师的过程，也是立德树人、铸魂育人的过程。因此特殊时期高校力学类课程的教学应顺应时代的要求，结合自己学校的特点和各个专业要求的不同去开展教学。需要指出的是，无论采取什么样的教学手段，高等教育还是要回到教育的原点，以本为本，重视教育的人文属性，重视三全育人，引导广大学生具有树立正确的三观。