新工科背景下《理论力学》课程教学改革探索

乔健

摘 要 在新工科建设背景下，对机械类专业人才的培养提出了更高要求。《理论力学》作为工科专业技术基础课程，在人才培养体系中起着至关重要的作用。本文分别从不同专业教学内容侧重的调整，教学手段的改进和教师综合实践素质的提高三方面探讨了新时期下《理论力学》课程教学改革，以期为提高该门课程的教学质量，达到新工科建设要求，培养出可满足企业实际需求的专业技术人才。

关键词 新工科 理论力学 教学改革

中图分类号：G420 文献标识码：A

随着德国工业4.0、美国工业互联网和中国制造2025的深入推进，我国的经济发展步入了飞速发展的快车道，与此同时对提高高等教育的教育质量，造就高素质人才的需求更为迫切。2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，标志着我国的工程教育步入了新工科建设的新篇章。

1教学内容调整

目前人才培养方案中《理论力学》课程的知识体系与工程实际结合不够紧密，教材中用于推导公式的力学模型一般均为理想化，需要满足已知假定条件进行推理。学生在学习过程中无法对课程的实际应用性做出准确直观判断，在缺少实验操作的条件下，学生缺乏学习兴趣和主动思考的动力，不利于激发学生的学习积极性和培养学生的创新实践能力。新工科建设中以培养有较强交叉学科融合能力、自主学习自主创新能力为主，在此背景下，课程的教学质量的提高，教学内容的改革和探索就显得尤為重要。

1.1优化理论教学

《理论力学》课程教学内容至少需要64学时才能完成静力学、运动学、动力学三大部分授课，各种缩减课时的安排只有通过压缩习题课，甚至取消实验课的条件下才能完成相应的教学内容，这直接影响着最终课程教学效果。在教学课程的安排应结合各专业差异性，对相应章节的课时量进行合理安排，教学内容适当调整。对机械工程专业教学重点在静力学中的平面任意力系、空间力系，运动学中刚体平面运动和动力学中的动量矩定理和动能定理；车辆工程专业授课重点放在静力学中的空间力系，运动学中刚体平面运动和动力学中的动能定理；桥梁工程等专业教学重点在静力学部分结构中力的分析求解；材料成型及控制工程等专业的教学重点在静力学中空间力系，运动学中刚体平面运动和动力学中的动能定理。授课老师可依据不同的授课对象，结合各自专业后续课程的安排对授课内容的侧重进行调整。

1.2加强实验教学

实验教学是提高学生动手操作能力、培养创新型人才的重要环节，通过直观操作可对理论计算的有效性进行验证，进一步加深对理论知识的感性理解。实验过程的设计一定要紧密结合工程实际问题，启发学生发现问题、分析问题和自主解决问题，激发学生自主创新的潜能和自主学习能力。理论力学中三大部分的教学内容均安排对应的实验，使学生对所学知识内容进一步的掌握和理解，至少保证每部分在教学完成后有2学时的实验操作环节，甚至通过增加开放性虚拟仿真实验，吸引学生通过设计实验来化解抽象理论，同时还培养了学生的自主创新能力。

2教学方法探索

教学手段是否具有针对性直接决定着最终教学效果，在新工科建设背景下《理论力学》课程教学的基本原则是结合工程实际来展开授课，注重基本概念及其应用，势必在教学方法及教学手段上应有相应调整。

2.1充分利用多媒体教学

理论力学课程内容中包含有大量的公式和受力及运动分析示意图，传统板书教学方式无法大幅提升课程授课内容，满足不了现在的教学要求。目前，通过现代教学手段、结合先进多媒体教学平台和丰富动画技术，能够直观看到工程实际的结构动作，比如在运动学授课中，通过动画可直观显示出曲柄滑块机构的运动合成，甚至可通过三维运动的方式直观体现出往复活塞式内燃机的关联结构，把运动合成理论和工程实际紧密结合，培养了学生学习兴趣。在教学方法中利用板书和多媒体课件配合的授课方式，可实现教学手段互补对接，根据教学内容采取恰当教学手段，可扩大教学信息量，加深学生对抽象内容的理解和掌握，激发学生的自主学习动力。

2.2引导式与互动式结合教学方式

引导式与互动式教学的关键是如何引出恰当问题，通过问题让学生去思考和分析，引导学生总结规律，善于用科学思维方式分析力学问题。在上课前可通过微信等教学平台提前将授课重点发给学生，让学生提前进行课前预习，对于相对简单的教学内容，只需引导学生带着问题完成自学，课堂上进行总结式讲解；对于重点内容，学生在预习基础上，带着疑问在课堂上认真听讲，同时在授课过程老师适当引入讨论知识点的环节，及时了解学生对相关知识点的掌握程度；对于例题的讲解重点放在解题的方法和思路；布置的作业题可根据学生完成情况，邀请同学上讲台讲解其思路并及时进行讲评。尤其是授课之前可通过多媒体引入一些与授课内容相关的实际工程案例吸引学生注意力，激发学生的学习主动性。

3教师素质提升

新工科建设过程中，主要以培养学生实践能力和创性能力，要求教师除了所承担教学任务之外的所有相关课程和学科专业上，还要关注一些新兴、交叉和前沿学科，尤其是与本学科专业领域相关的新技术、新产业的出现和发展，具备运用多学科知识、原理和方法解决复杂工程问题的能力，这对教师自身的综合能力提出更高要求。通过选派年轻教师到企业、研究院所进行进修，进入行业内知名企业进行实践学习，了解产业发展的前沿动态，充分将自身的理论知识与工程实际相结合，提高教师多学科交叉应用的工程实践能力。同时可通过与一流力学学科的高校就《理论力学》课程师资队伍的建设进行交流，深入教学课堂，汲取成功经验，应用到本校实际教学中。

4小结

在新工科建设背景下，通过对《理论力学》课程的不断改革，始终将培养学生的自主创新学习能力为目标，同时提高授课教师解决实际工程问题的能力，强化教师综合素质，授课时将理论知识与工程实际相结合，最终把《理论力学》课程的教学质量提升到可满足新工科专业建设的要求，培养出满足社会需求的综合性技术人才。

参考文献

[1] 周崇松，刘卉，何笃贵等.新工科背景下《计算机在专业中的应用》课程教学改革实践[J].山东化工，2017（16）：180+187.

[2] 陶铭，曲超，洪小宇.“新工科”背景下物联网工程专业人才培养方案探索[J].现代计算机，2017（21）：39-43.