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基础力学课程综合能力培养途径的探讨

2020-09-10赵桐宋林辉王会

教育教学论坛 2020年34期
关键词:专题研究实践环节考核方式

赵桐 宋林辉 王会

[摘 要] 基础力学课程在培养工科大学生的基础理论知识、分析能力、工程实践能力和创新意识等方面有着重要的作用。根据学生能力培养目标的要求,在基础力学课程的教学中,通过启发引导法、开展针对专题的研究型课堂教学、在实践教学活动中培养能力、不断优化课程考核方式等途径来探索并进行实践,并取得了较好的效果。

[关键词] 能力培养;专题研究;实践环节;考核方式

[作者简介] 赵 桐(1974—),女,山西太原人,工学硕士,南京工业大学数理科学学院讲师,主要从事基础力学的教学与结构工程研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324(2020)34-0231-03     [收稿日期] 2019-11-24

基础力学课程是土木、交通、机械、材料、能源、力学、水利等工科专业的核心课程,对工程或自然中的基本规律进行研究和加以应用,为工科大学生的理论素养、工程实践能力和创新意识的培养奠定重要基础。按照《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》的要求,作为高等教育组成基础的专业教育,要面向未来,强调可持续发展,以能力培养为导向。

面向学生能力发展的需求,应摆脱知识灌输性教育,以知识为载体,实现思想方法的传授,培养学生的专业基本能力和探索未知的强烈意识和能力。如工科大学生专业能力的构成包括专业技术能力、实践应用能力和创新意识等。专业技术能力要求学生具有扎实的基础理论和专业功底,并形成体系,做到融会贯通。实践能力要求学生通过基于理论的分析计算、实验验证、团队协作,解决实际工程问题。创新意识要求学生了解学科前沿、最新动态及发展方向,搜集和处理信息获取知识,具有开发创造能力。

根据大学生综合能力培养目标的要求,笔者在基础力学课程的教学中,通过启发引导法、开展研究型课堂教学、在实践教学活动中培养能力、不断优化课程考核方式等途径来探索并进行实践,取得了较好的效果。

一、启发引导教学方法的应用

基础力学课程教学不仅是对专业概念、定理的传授和解读,还应注重思维、能力的培养。力学是科学性、逻辑性、系统性都很强的学科,力学问题的解决思路可以推广到实际工程中的各个方面,因此,在力学课程教学中培养学生科学思维方法、解决问题的能力、实践能力和创新精神非常必要。笔者在多年的教学实践中,以激发学习兴趣、促进深入理解、兼顾学生的学习效果和能力发展为目标,教学过程与教学方法上坚持有效的启发、引导,实现教学互动。

按照能力导向教育的要求,面向专业人才的培养,除需给出相应知识体系外,更重要的是明确给出学科方法学的内容。以知识为载体,教师通过向学生传授本专业典型思想和方法,来实现对学科方法学内容的传授。课堂上用科学内在的逻辑美来吸引学生,探究力学理论与概念深层次的内涵,诠释它的来龙去脉和发展变革。在基本公式定理的推导过程中,突出思路和方法,将理论与工程案例紧密联系起来,引导学生积极思考,有时还可特意留出一些疑问,鼓励学生带着疑问主动学习,思考和讨论。

基础力学课程中的许多概念、定理都是前辈大师科学研究的成果,力学人物及事迹、力学史发展历程,其中蕴含着丰富的思想内涵。教学过程中如果能够恰到好处地结合力学史,体现知识发现过程,必然是一种促成深刻理解、培养学生探索未知和创新能力的好途径。

丰富深入的课程内容,实现了知识的拓展,启发引导教学方法的恰当应用,激发了学生的学习兴趣,可以帮助学生夯实理论基础和发展能力。当然,这个目标实现的前提是教师自身对科学发展历程、科学研究规律,还有概念定理本质都理解得非常透彻深入。

二、开展针对专题的研究型课堂教学

大学教育阶段的培养目标,主要是专业知识的获得和能力的发展培养。近年来面向本科生能力发展和培养的教学研究实践都已经进行了大量的工作。其中,研究型教学模式(如图1)是指在教师的指导下,学生以研究、实践等方式对某一问题进行专门探讨,最终形成结论。这种模式有利于提高学生的创新能力和实践水平。

为了培养研究探索的学习习惯,教师对特定的教学内容可采用研究型课堂教学模式,学生围绕选定的主题开展学习。一般所选主题题目不宜过大,是课堂知识的延伸,兼顾学生的兴趣和特长,研究要具有可行性。课前学生自主地搜集资料获取信息,课上通過小组讨论交流来探索和获取新知识,最后以学习小组的研究报告,包括知识的习得、研究的深度、能力的发展培养程度,作为此次学习效果的评价依据。

研究型教学模式是在学生为中心的教学理念指导下建立起来的,教师是学习活动的引导者和组织者,学生自主对实际问题或任务进行探索研究,寻找解决方案,成为主要参与者和完成者。整个研究过程都由学生自主完成,这不但激发了他们的学习欲望,还培养了表达能力、分工合作能力、创新意识和实践能力等综合能力。用于研究型学习的问题,既可以是教师设计的题目或布置的任务,也可以是学生选定的主题,好的题目或问题要贴近生活或工程实际,富有一定挑战性,适宜于学生研究解决。整个研究过程都由学生自主完成,教师负责做好协助与引导。

三、注重力学课程实践环节中能力的培养

基础力学课程是很多工科专业的核心课程,从世界工科教育的起源来看,1794年巴黎综合工科学校诞生,工科教育才逐渐成熟起来,其标志性事件之一是该校两本力学教材的出版:泊松所著的《力学教程》和纳维所著的《力学在结构和机械方面的应用》。这两本教材的内容反映了力学是与工程实践密切结合的课程,其发展和源动力也源于实际工程问题。而大学生的能力培养目标中,其中一个就是解决实际工程问题的能力培养,这离不开力学课程实践教学环节所发挥的重要作用。

基础力学课程的实践教学活动是工程能力培养的重要环节,主要有以下几个方面。一是需要动手动脑的趣味力学实验,探寻其中所蕴含的力学机理,激发学生的学习兴趣,加深对课程内容的理解,锻炼知识的实际应用能力和整合能力。二是计算机模拟仿真试验,如模拟汽车碰撞现象、模拟人体关节运动机理、模拟结构受力变形现象等。视觉化和形象化能帮助学生更深刻的理解相关概念和理论,做到知识拓展、理论结合实际。三是实地考察学习,对设备或实物现场观摩研究,动手操作做实验,达成深层次的学习目标。如图2,学生可以在实验室对工程结构模型观摩学习,也可以自主设计实验方案、动手制作,验证或实现自己的新想法,课内学习与课外研究相结合,培养解决问题的能力。四是参加各种科技竞赛和创新项目,比如大学生力学竞赛、结构设计竞赛、实验操作技能竞赛、创新创业项目等。这些资源是学生课外学习研究、开阔眼界、拓展能力的重要途径,它们对知识应用、创新意识、团队协作等综合能力的培养非常有益。

四、优化课程考核和成绩评定方式

对学生课程学习的考核,是教学的重要环节之一,实施有效的、更加灵活的课程考试和成绩评定方式,对教和学都具有重要的导向性,不仅对学习方法、学习效果和学习努力程度有很大影响,而且对教师组织教学内容、教学方式,以及教学精力投入转变都将有很大的促进。为了切实提高学生的能力和综合素质,保障创新型人才培养的质量,教师需要在教学实践中不断探索和改进课程考核的方式。目前,笔者在结构力学课程考核模式的实践中,进行了以下方面的探索,如图3。一是采取多样化、累计式的考核方式,学生的课程总评成绩由平时学习过程的累计式成绩和课内考试成绩两项综评得到。比如平时累计式成绩占比60%、课内考试成绩占比40%的计算方式。其中平时成绩构成包括作业、实验、课程小论文(心得体会)、学习小组的成果展示等成绩。此外,鼓励学生自主性的学习,鼓励参与课外学术研究和科技创新实践。教师在学习效果评定时,尝试考虑学生课外参加的学科竞赛、创新创意项目等活动的成果展示,鼓励并给以适当的加分。客观公正的成绩评定,需要教师对学生的以上各种学习表现作详细记录和全面整理,并设计详细可靠的评分细则。二是改革课内考核试题设计和命题方式,除了考查对知识的理解、掌握、应用和分析计算判断的能力,还要巧妙设计一些题目,联系实际工程或生活,能反映创意思维、建模能力,答案灵活开放,把考试变成学生展示自己才能的平台。但毕竟课内考试涉及的深度和广度是有限的,对学习结果的考核,如何兼顾知识习得和能力体现,需要继续深入研究和实践。

五、结语

如何在基础力学课程的教学中加强对学生能力的培养,笔者从启发引导教学方法的应用、开展研究型课堂教学、尝试在课程实践环节对学生提出较高的要求、不断优化课程考核和成绩评定方式这几个方面进行探索和实践,并期望与教师同行进行探讨。科学在不断发展,教学理念也在不断更新,力学课程教学具有鲜明的时代特征,教师需要持续开展学科研究,了解学科发展的动态和前沿,不断探索和实践先进的教学方法,以学生的学习和发展为中心,适应能力导向教育,为培养学生的综合素质做出贡献。

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