面向“两性一度”的“理论力学”教学改革课程探索

赵洋 禄盛 陈翔 马莹 邓聪颖

1 课程简介

“理论力学”是高等工科院校机械、力学、航空、航天、航海、土建、机电、水利、材料和动力与能源等专业的一门理论性较强的专业基础核心课，受众面甚广，是我校机械类专业核心课程。前序课程包含“高等数学”、“大学物理”等，同时也是学生由公共基础课向专业课“机械原理”以及“机械设计”过渡的关键课程之一，处于非常重要的地位。

其理论教学内容分为三部分：静力学、运动学和动力学。静力学研究物体在力系作用下的平衡条件，主要包括物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、各种力系的平衡条件及其应用;运动学研究物体运动的几何性质，主要包括点的运动学、刚体的简单运动、点的合成运动、刚体的平面运动;动力学研究物体的机械运动与作用力之间的关系，主要包括质点动力学基本方程、动量定理、动量矩定理、动能定理、以及机械振动基础知识等[1，2]。

2学情分析

2.1学时紧，任务重

理论力学课程留给大部分同学的印象就是“怎么这么难？”。这其中一部分原因是由于理论力学抽象的教学内容导致的。其三部分主要内容均比较抽象，习题类型多，解题方法灵活，需要学生具有较强的空间想象力和逻辑分析能力。同时，虽然学时在大幅缩减，但理论力学属于经典牛顿力学范畴，其教学内容和基本要求变化不大，导致出现学时紧张的情况。

2.2工程思维偏弱

纵观全国高校，理论力学课程大部分都是在大学二年级秋季学期展开。而力学问题来源于工程，学生在上这门课之前，还没有掌握很多工程知识，加之理论力学偏重理论，针对抽象模型做分析，问题背景讲解得过少，就像在解中学时的数学题、物理题。

“理论力学”这门课程源自苏联模式下的教育[3]，与欧美教材的相比，国内采用理论力学教材在工程背景知识的阐述上稍有差异。比如在较难理解的运动学分析部分[4]，教材中通常只出现计算用的运动简图，学生不知其所对应的工程问题。但若告知学生该问题的出处，给出图片和机械运动动图，则更加有助于学生对问题的理解。

2.3目标不明确

“这道题怎么做？”、“并不知道做这些题的意义何在？”、“做了有什么用？”学生经常会提出这样的疑问。大量的时间精力投入到背公式，找解题技巧上，题型发生变化便无法适应。若让其独立解决实际的工程问题，直接卡在了第一环节，不知如何提炼工程问题中的力学本质。完全脱离了力学问题源于工程，又回归工程的初心，无法真正去解决实际工程问题。

2.4专注度下降

内容多学时紧的客观事实，课堂上单靠闭塞的课堂教学资源，学生主动思考的空间太少，往往都是被动的填鸭式接受，容易形成满堂灌，课堂趣味性大大降低。理论力学知识结构层层递进，学生一旦沉迷智能手机，稍有松懈便追赶乏术。

3 教学改革与实践

作为教学主导的教師，从凝练教学目标、规划教学设计和拓展教学维度三方面入手进行教学改革与实践。

凝练三级教学目标：知识、能力和素养教学目标，层层递进针对静力学、运动学和动力学问题设计相应的能力和素养目标，培养其工程思维能力、爱国主义和科学精神，自然辨证法看世界。

重新规划教学设计：采用实验演示、问题驱动、案例教学、讨论教学、任务驱动等多种教学方法并用。自制教具直观展示力学原理应用，师生互动、生生互动促进学生思考。

拓展教学维度：借助信息技术和市级精品在线课程，线上线下混合，线上注重知识点讲解，线下重难点突破，训练工程思维。课后翻转课堂项目驱动，实现全学习周期过程管理。

纵观理论力学课堂，本课程结合学科前沿性的知识，开展全学习周期管控与评价，以学生为中心，成果导向，持续改进工程认证的思路展开整个课程的设计与实践。课程始终践行以学生发展为中心，秉行立德树人根本任务。注重课程思政，以具备“两性一度”的金课标准为建设目标。采用面向持续改进的评价模式与方法。采用“成绩考核评价”加“满意度评价”的综合评价模式，对教师全教学过程（课内）和学生的能力产出（课外）进行全方位评价。采用工程认证的模式展开，从而保证持续改进。

团队将课程思政以及“两性一度”融入特色教学：课程思政润物细无声，选取关联的“大国重器”、“超级工程”等相关内容进课堂培养爱国主义情怀并引导学生以自然辩证法看待世界，分析问题，拥有科学的探索精神。在“高阶性”方面，严格落实知识能力素质三级教学目标，以科研团队“本科生科研训练计划”制度为载体，展开专题训练，培养学生解决复杂问题的能力与思维。在“创新性”方面，充分利用信息技术，拓展课程内容的前沿性与时代性。推送最新科技文献;自制教具激发动力;多种教学手段并用;科研训练课赛结合;过程终结评价并重，让学习更具有探究性和个性化。在“挑战度”方面，拓展延伸课堂教学，培养实际问题建模能力;项目驱动实践环节激发学生深度探索。

4 改革成效

授课教师潜心教学，利用创新教学方法，使学生满意度大幅提升，近三年主讲教师的评教评价等级均为优秀。同时，学生的学业成绩也体现了获得感十足。近三年主讲教师教学班学生平时和期末考核成绩均呈上升趋势。通过理论力学课程的改革，作为学习主体的学生在观念上、评价上、行动上都有所改进;教师教学水平得到显著提升，得到督导和学生的一致好评;课程获评重庆市级精品在线开放课程并进行相应的应用推广。团队教师将继续践行立德树人根本任务，基于“两性一度”的要求建设一流本科课程。

参考文献：

[1]哈尔滨工业大学理论力学教研室， 理论力学（I） 第8版， 北京： 高等教育出版社， 2016.9.

[2]哈尔滨工业大学理论力学教研室， 理论力学（II） 第8版， 北京： 高等教育出版社， 2016.9.

[3]陈立群， “理论力学”名称的由来， 力学与实践， 2022， 44（01）： 225-232.

[4]曹树谦， 高校专业课教师如何做好课程思政-以《理论力学》为例， 高教论坛， 2021， 1： 15-17

作者简介：赵洋（1988-），男，重庆邮电大学副教授.

基金项目：重庆市高教学会2020年“高校产学合作教学改革”专项研究课题（CQGJ20ZX009）;重庆邮电大学教改项目（XJG20212，XJG20111）;重庆邮电大学“课程思政”试点示范课程（XKCSZ2140、XKCSZ2141）