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摘 要:力学教育在工科院校中占有举足轻重的地位,随着高等教育由传统的精英化教育向大众化教育转变,力学课程也遇到了前所未有的挑战,如何在新的历史机遇面前抓住机会,是每一个力学教师值得思考的问题。本文在力学课程的教学理念、教学方法、实践与教学以及个人修养等几个方面进行比较深入地思考,以期更好的适应新时代的需求。
关键词:力学课程;教学理念;创新;能力培养
作者简介:姜忠宇(1975-),男,甘肃兰州人,安徽工程大学机械与汽车工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:计算力学、可靠性分析;干洪(1954-),男,安徽含山人,安徽工程大学校长,教授,工学硕士,博士生导师,主要研究方向:计算力学、工程力学。(安徽芜湖241000)
基金项目:本文系安徽工程大学校级教研项目“大众化教育背景下的力学课程改革”(项目编号:2009xjy21)、安徽省高等学校省级自然科学研究项目(项目编号:KJ20108020的研究成果。
一、时代背景
随着我国教育体制的改革,高等学校招生规模不断扩大,高等教育也由传统的精英化教育向大众化教育转变。许多原本将与大学校园失之交臂的学生,重新点燃了希望,无论是家庭还是个人,高等教育都给他们带来了更多的机会、更多的梦想。而与以前的精英化阶段相比,明显的不同就是学生成分的变化,他们的基础、学习能力、学习动机、价值观念等许多方面都有较大差别。由于接受高等教育人数的大幅度增长,高校培养人才的目标和评价标准必然呈现出差异,知识、能力、结构三方面的要求的侧重点也应顺应调整,只有这样才能适应大众化教育背景下人才培养更加多样化的需求。…同时,随着中国高等教育由精英化教育阶段迈入大众化教育阶段,社会对大学生的认知,也从“卧虎藏龙”转化为“满城尽带黄金甲”。
二、力学课程的现状
力学课程是高等工程教育的重要组成部分,也是一门实践性较强的学科,它的发展离不开实验和工程实践,反过来,力学理论的发展又会对工程实践起指导作用。其实践性在工科院校的力学教学中表现为既重视知识层次的要求,又重视技能层次的要求。与此同时,力学教师面对力学课程的学时不断压缩、众多学生的学习兴趣不浓等问题深感困惑。更加值得深思的是,用人单位对近年来高校毕业生的英语水平和计算机技能给予了肯定,但对其力学等专业基础知识的掌握状况和应用能力评价不高,甚至还有不少严厉的批评。在新形势下I如何既推进大众教育,又提高学生专业技能知识,保持部分精英教育的特色,需要认真研究解决。
三、力学教育的深度思考
对于普通工科院校的学生,力学课程是非常重要的专业基础课。它贯穿于专业的整个学习过程中,可以说力学课程是连接基础课程与专业课程的纽带。因此,力学课程的教学质量将直接影响该专业后续课程的教学质量。引根据教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”以及本学科的发展趋势,力学课程改革的总体目标是:学时要少,内容要新,水平要高,效果要好。这就对高校力学教师提出了更高的要求。因此,作为高校力学教师,要跟上时代步伐,转变教育观念,正确把握高校力学教学的特点和要求,提高自身的教学能力,主动适应高校教育的培养模式。笔者主要从教学理念、教学内容以及教师修养三个方面对力学教育进行了深入地思考,以期更好的适应新时代的需求。
1.以人为本的教育理念
以人为本的教学理念是以学生为中心,充分肯定学生的潜能智慧,广泛地调动学生的积极性,充分地激发学生的创造活力,最大限度地发挥学生的主观能动性,体现以学生发展为本的思想。教师要实现从知识传授者向教学学习的组织者,引导者、合作者的角色转变,要为学生提供学习的必要时间、空间和资源,能最大限度地挖掘学生的潜能,拓展学生的思维空间,激发学生的奇思妙想,调动学生学习的积极性和学习的情感,要有把素质教育与学科教育融为一体的能力,充分展示新的教育理念的特点。
2.教学内容的深度融合
在知识经济迅猛发展,科学技术日新月异的今天,知识的生产、加工、传播不断加速,知识更新周期不断缩短,力学课程的学时不断压缩,而新知识不断扩展。这对教师的创造性、主动性、适应性的要求大大提高,也对人才培养的模式提出了重大挑战。在目前的高等工程教育中,多按照各学科自身的发展脉络,分别开设力学课程,导致不少内容相互重复。例如,“振动力学”的单自由度系统振动理论在“理论力学”、“材料力学”中均有所涉及,多自由度系统固有振动的特征值计算、振动响应的数值积分方法在“计算力学”中也有所涉及。而土木工程专业的力学课程分为“理论力学”、“材料力学”、“结构力学”,这三门课程大体上是按照循序渐进的思路安排的,但在这三门课程中就有部分内容是相互重叠、前后反复的,如平衡的概念、力法的典型方程、极限承载力等内容反复出现过。反过来,一些新的内容却在教材中没有体现,如复合材料的力学行为、材料的非线性粘弹性行为、柔性索结构分析等内容。在目前课程体系改革的总体要求减少力学课程总学时的条件下,力学教师则可以根据现有教学计划的要求,按照学科课程体系的先后规则,即要精简重复内容的讲授,又要介绍本学科最新的科技成果,以达到开阔学生视野、扩展学生思路的目的。
3.力学教师的自身修养
“大学之大,非大楼之大,乃大师之大”。这是清华大学著名校长梅贻琦80多年前的“大师论”。目前大多数高校的青年教师都具备博士或硕士学位,应该说在学科知识的掌握上已具备了很好的基础条件。但是要真正做到“传道授业解惑”,担负起培养学生的创新和实践能力,为科教兴国、建设创新型国家塑造合格的人才,则还需要从内外两个方面加强自身的修养。
(1)力学教师要有丰富的知识结构。首先,应通读本学科范围内的经典著作,如:Timoshenk0的《材料力学史》、《结构分析》、《工程中的振动问题》,这样不仅可以了解本学科的发展史,了解学科发展的脉络,了解本学科历史上里程碑性的工作,还可以对力学学科的知识体系有很好的掌握,其次,还要对相关学科,比如土木学科、机械学科等,特别是对学生学习的专业和学科要有很好地了解,这样讲授才有针对性,从而激发学生的兴趣。不仅如此,教师还要具备历史、文学等人文学科知识,教育学和心理学的有关知识,这样才能更好地引导学生对知识进行有效地组合和创新。
(2)力学教师要有较强的实践能力。力学教师不仅是一个讲师。还应该是一个工程师。力学教师应积极投身于工程问题的解决与研究中去,这样不仅可以学以致用充分发挥力学教师在本学科的优势,而且能够积累丰富的工程实践经验。只有这样。力学教师才能在教学中密切地联系实际,讲出自己的看法、观点和思想,才会对讲授课程的内容人木三分,并且能更好地引导学生和启发学生联系实际,以达到更好的教学效果。
四、实践性教学与力学课程的融合
大众化高等教育时代的到来,给高等院校的发展带来了空前的机遇,随着高等教育规模的不断扩大,人才培养质量问题也变得越来越严峻。尤其在金融危机的背景下,高校要在激烈的竞争中立稳脚跟,求生存,谋发展,就必须更加注重内涵建设,不断提升人才培养质量。
1.课外与课内的相互融合
力学知识的学习不仅仅在课堂上,还可以在课外。课外科技制作就是培养学生实践能力、激发创新精神、提升素质教育的重要途径。如:南京航空航天大学组织的流体力学创新性设计实验竞赛,要求参赛者利用规定质量的水流势能来驱动小车前进,以小车最大的运动距离作为评判标准,并要求进行理论设计和效率计算,分析提高运动距离的方法。再如,北京理工大学力学系组织全校学生进行结构设计大赛,要求参赛者基于价格低廉的桐木和乳胶来设计与制作承受运动载荷的不对称双跨桥梁结构模型,自行建立力学模型,进行分析、计算和试验,提交结构设计计算报告。这样的科技竞赛不仅吸引了众多学生的参与,还使参赛者综合运用力学知识的水平、创新能力有了显著提高。对于这类便于普及又富有成效的课外科技制作活动,可纳入教学计划。通过这样的活动,既锻炼学生的独立思考,自主学习的能力,又鼓励学生与学生之间的相互协作和交流。通过学习方式的转变,把学生培养和发展成为学习的主人。
2.实验考核与课程考核的融合
广大力学教师大都受精英化教育影响比较深,而面对高等学校扩招后的大众化教育一时之间难以适应,存在着教书过程中以精英化教育看待学生、要求学生、考核学生的现象。因此,作为高等学校教师必须真正确立起素质教育的教育理念,尽快转变思想观念,切实在思想上、行动上从“应试教育”向“素质教育”转轨,由“精英教育”向“大众化教育”转轨。各位力学教师还应主动改进教学方法,改革考试方法,以适应大众化条件下的高等教育。目前的力学教育通常以课程考试作为结束,这样仅仅督促学生复习所学知识,起不到实践操作、创新素质能力的培养。而实践是技术创新的必由之路,如果在力学教育中适当增加大作业、实验等实践环节必将起到巩固知识、培育创新能力的作用。因此,对于普通工科院校的学生(未来的工程师),其力学课程应以大作业、实验设计等实践性环节作为主要考核方式,再配合课程考试,全面提升学生的综合能力。这样不仅要求学生复习所学知识,更要求学生主动运用知识,在运用中得到创新能力培养。
3.理论与实践的结合
力学知识的学习不仅仅只是在力学课程中的学习,还融于生产实习和毕业设计等实践教学环节中。通过带领学生到工厂车间或建筑工地实习、参观、解答学生的疑问,让学生真正接触工程,引导学生从力学的角度思考工程问题,使学生了解利用力学知识能解决的实际问题。如车削加工时零件为什么要导圆角,深基坑的开挖工程中为什么要先支护再开挖等等。让学生们认识到力学问题在工程中无处不在,并在生产实习中积极培养自己的力学思维。以毕业设计为制高点,将力学课程内涵扩展,培养、锻炼学生的独立思考,积极创新能力。由于我国的工程设计尚处于工业化初期水平,所谓工程设计多是仿制产品的再设计,其设计过程就是查手册、查标准、套公式、绘图纸。新图纸以原来的设备/结构为样板,具有仿制阶段的主要特征。目前,许多工科专业(土木、机械、结构类)学生的毕业设计中,大多不涉及力学建模、分析、计算和设计,这就无法培养学生主动运用力学知识去进行技术创新。从技术创新的要求看,工程设计的核心应该是创新设计,而不是仿制再设计。如果将毕业设计作为一个高于理论与实践的创新环节,在选题上给学生提供机会,使其主动地运用所学的力学知识去思考,去创新。在这样的认识下,力学教育将贯穿于高等工程教育的全过程,并将提高未来工程师的技术创新能力。
五、结束语
“教育创造机会,知识改变命运”。伴随我国大众化教育的深入,实现新型工业化进程的需求。力学教育遇到了前所未有的挑战,同时也面临着历史性的机遇。普通工科院校的力学教育在培养未来工程师过程中的地位应予以重视,并将其与其他技术科学课程一同进行整体优化,为未来的工程师提供优质的技术科学教育和具有创新色彩的实践环节,使他们今后肩负起技术创新的使命。同时,力学教师需要建立起具有自己个性的教学特色,形成自己独特的教学艺术,要与众不同,教学中要传知识,讲方法,授理念,更要传授做人、做事、做学问的“三做”理念,培养学生独立的思考、判断和选择能力。依靠教师自己独特的人格魅力、渊博的学科学识、优秀的为人品质、有效的组织管理,发挥出教师教书育人的作用,开创出符合时代要求的力学教育新局面。
参考文献:
[1]苏俊宏.大众化教育背景下创新型人才培养机制研究[J].技术与创新管理,2008,29(3):262-265.
[2]冯 硕.力学教学方法的探索[J].惠州学院学报(自然科学版),2005,23(6):119-121.
[3]范钦珊.鞠 平.伍贻兆提高课堂教学质量是提高教育质量的关键[J].中国大学教学.2003,25(11):4-7
[4]孙 俊.郑辉中.刘 铮.力学课程考试方法改革的尝试[J].高等建筑教育,2002,44(3):45-46
[5]叶志明.谈当好一名高校教师的基本素质[J].中国大学教学,2006,29(11):4-6.
[6]郑小武.浅谈力学类新教师如何适应教学岗位[J].力学与实践,2004,26(5):74
关键词:力学课程;教学理念;创新;能力培养
作者简介:姜忠宇(1975-),男,甘肃兰州人,安徽工程大学机械与汽车工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:计算力学、可靠性分析;干洪(1954-),男,安徽含山人,安徽工程大学校长,教授,工学硕士,博士生导师,主要研究方向:计算力学、工程力学。(安徽芜湖241000)
基金项目:本文系安徽工程大学校级教研项目“大众化教育背景下的力学课程改革”(项目编号:2009xjy21)、安徽省高等学校省级自然科学研究项目(项目编号:KJ20108020的研究成果。
一、时代背景
随着我国教育体制的改革,高等学校招生规模不断扩大,高等教育也由传统的精英化教育向大众化教育转变。许多原本将与大学校园失之交臂的学生,重新点燃了希望,无论是家庭还是个人,高等教育都给他们带来了更多的机会、更多的梦想。而与以前的精英化阶段相比,明显的不同就是学生成分的变化,他们的基础、学习能力、学习动机、价值观念等许多方面都有较大差别。由于接受高等教育人数的大幅度增长,高校培养人才的目标和评价标准必然呈现出差异,知识、能力、结构三方面的要求的侧重点也应顺应调整,只有这样才能适应大众化教育背景下人才培养更加多样化的需求。…同时,随着中国高等教育由精英化教育阶段迈入大众化教育阶段,社会对大学生的认知,也从“卧虎藏龙”转化为“满城尽带黄金甲”。
二、力学课程的现状
力学课程是高等工程教育的重要组成部分,也是一门实践性较强的学科,它的发展离不开实验和工程实践,反过来,力学理论的发展又会对工程实践起指导作用。其实践性在工科院校的力学教学中表现为既重视知识层次的要求,又重视技能层次的要求。与此同时,力学教师面对力学课程的学时不断压缩、众多学生的学习兴趣不浓等问题深感困惑。更加值得深思的是,用人单位对近年来高校毕业生的英语水平和计算机技能给予了肯定,但对其力学等专业基础知识的掌握状况和应用能力评价不高,甚至还有不少严厉的批评。在新形势下I如何既推进大众教育,又提高学生专业技能知识,保持部分精英教育的特色,需要认真研究解决。
三、力学教育的深度思考
对于普通工科院校的学生,力学课程是非常重要的专业基础课。它贯穿于专业的整个学习过程中,可以说力学课程是连接基础课程与专业课程的纽带。因此,力学课程的教学质量将直接影响该专业后续课程的教学质量。引根据教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”以及本学科的发展趋势,力学课程改革的总体目标是:学时要少,内容要新,水平要高,效果要好。这就对高校力学教师提出了更高的要求。因此,作为高校力学教师,要跟上时代步伐,转变教育观念,正确把握高校力学教学的特点和要求,提高自身的教学能力,主动适应高校教育的培养模式。笔者主要从教学理念、教学内容以及教师修养三个方面对力学教育进行了深入地思考,以期更好的适应新时代的需求。
1.以人为本的教育理念
以人为本的教学理念是以学生为中心,充分肯定学生的潜能智慧,广泛地调动学生的积极性,充分地激发学生的创造活力,最大限度地发挥学生的主观能动性,体现以学生发展为本的思想。教师要实现从知识传授者向教学学习的组织者,引导者、合作者的角色转变,要为学生提供学习的必要时间、空间和资源,能最大限度地挖掘学生的潜能,拓展学生的思维空间,激发学生的奇思妙想,调动学生学习的积极性和学习的情感,要有把素质教育与学科教育融为一体的能力,充分展示新的教育理念的特点。
2.教学内容的深度融合
在知识经济迅猛发展,科学技术日新月异的今天,知识的生产、加工、传播不断加速,知识更新周期不断缩短,力学课程的学时不断压缩,而新知识不断扩展。这对教师的创造性、主动性、适应性的要求大大提高,也对人才培养的模式提出了重大挑战。在目前的高等工程教育中,多按照各学科自身的发展脉络,分别开设力学课程,导致不少内容相互重复。例如,“振动力学”的单自由度系统振动理论在“理论力学”、“材料力学”中均有所涉及,多自由度系统固有振动的特征值计算、振动响应的数值积分方法在“计算力学”中也有所涉及。而土木工程专业的力学课程分为“理论力学”、“材料力学”、“结构力学”,这三门课程大体上是按照循序渐进的思路安排的,但在这三门课程中就有部分内容是相互重叠、前后反复的,如平衡的概念、力法的典型方程、极限承载力等内容反复出现过。反过来,一些新的内容却在教材中没有体现,如复合材料的力学行为、材料的非线性粘弹性行为、柔性索结构分析等内容。在目前课程体系改革的总体要求减少力学课程总学时的条件下,力学教师则可以根据现有教学计划的要求,按照学科课程体系的先后规则,即要精简重复内容的讲授,又要介绍本学科最新的科技成果,以达到开阔学生视野、扩展学生思路的目的。
3.力学教师的自身修养
“大学之大,非大楼之大,乃大师之大”。这是清华大学著名校长梅贻琦80多年前的“大师论”。目前大多数高校的青年教师都具备博士或硕士学位,应该说在学科知识的掌握上已具备了很好的基础条件。但是要真正做到“传道授业解惑”,担负起培养学生的创新和实践能力,为科教兴国、建设创新型国家塑造合格的人才,则还需要从内外两个方面加强自身的修养。
(1)力学教师要有丰富的知识结构。首先,应通读本学科范围内的经典著作,如:Timoshenk0的《材料力学史》、《结构分析》、《工程中的振动问题》,这样不仅可以了解本学科的发展史,了解学科发展的脉络,了解本学科历史上里程碑性的工作,还可以对力学学科的知识体系有很好的掌握,其次,还要对相关学科,比如土木学科、机械学科等,特别是对学生学习的专业和学科要有很好地了解,这样讲授才有针对性,从而激发学生的兴趣。不仅如此,教师还要具备历史、文学等人文学科知识,教育学和心理学的有关知识,这样才能更好地引导学生对知识进行有效地组合和创新。
(2)力学教师要有较强的实践能力。力学教师不仅是一个讲师。还应该是一个工程师。力学教师应积极投身于工程问题的解决与研究中去,这样不仅可以学以致用充分发挥力学教师在本学科的优势,而且能够积累丰富的工程实践经验。只有这样。力学教师才能在教学中密切地联系实际,讲出自己的看法、观点和思想,才会对讲授课程的内容人木三分,并且能更好地引导学生和启发学生联系实际,以达到更好的教学效果。
四、实践性教学与力学课程的融合
大众化高等教育时代的到来,给高等院校的发展带来了空前的机遇,随着高等教育规模的不断扩大,人才培养质量问题也变得越来越严峻。尤其在金融危机的背景下,高校要在激烈的竞争中立稳脚跟,求生存,谋发展,就必须更加注重内涵建设,不断提升人才培养质量。
1.课外与课内的相互融合
力学知识的学习不仅仅在课堂上,还可以在课外。课外科技制作就是培养学生实践能力、激发创新精神、提升素质教育的重要途径。如:南京航空航天大学组织的流体力学创新性设计实验竞赛,要求参赛者利用规定质量的水流势能来驱动小车前进,以小车最大的运动距离作为评判标准,并要求进行理论设计和效率计算,分析提高运动距离的方法。再如,北京理工大学力学系组织全校学生进行结构设计大赛,要求参赛者基于价格低廉的桐木和乳胶来设计与制作承受运动载荷的不对称双跨桥梁结构模型,自行建立力学模型,进行分析、计算和试验,提交结构设计计算报告。这样的科技竞赛不仅吸引了众多学生的参与,还使参赛者综合运用力学知识的水平、创新能力有了显著提高。对于这类便于普及又富有成效的课外科技制作活动,可纳入教学计划。通过这样的活动,既锻炼学生的独立思考,自主学习的能力,又鼓励学生与学生之间的相互协作和交流。通过学习方式的转变,把学生培养和发展成为学习的主人。
2.实验考核与课程考核的融合
广大力学教师大都受精英化教育影响比较深,而面对高等学校扩招后的大众化教育一时之间难以适应,存在着教书过程中以精英化教育看待学生、要求学生、考核学生的现象。因此,作为高等学校教师必须真正确立起素质教育的教育理念,尽快转变思想观念,切实在思想上、行动上从“应试教育”向“素质教育”转轨,由“精英教育”向“大众化教育”转轨。各位力学教师还应主动改进教学方法,改革考试方法,以适应大众化条件下的高等教育。目前的力学教育通常以课程考试作为结束,这样仅仅督促学生复习所学知识,起不到实践操作、创新素质能力的培养。而实践是技术创新的必由之路,如果在力学教育中适当增加大作业、实验等实践环节必将起到巩固知识、培育创新能力的作用。因此,对于普通工科院校的学生(未来的工程师),其力学课程应以大作业、实验设计等实践性环节作为主要考核方式,再配合课程考试,全面提升学生的综合能力。这样不仅要求学生复习所学知识,更要求学生主动运用知识,在运用中得到创新能力培养。
3.理论与实践的结合
力学知识的学习不仅仅只是在力学课程中的学习,还融于生产实习和毕业设计等实践教学环节中。通过带领学生到工厂车间或建筑工地实习、参观、解答学生的疑问,让学生真正接触工程,引导学生从力学的角度思考工程问题,使学生了解利用力学知识能解决的实际问题。如车削加工时零件为什么要导圆角,深基坑的开挖工程中为什么要先支护再开挖等等。让学生们认识到力学问题在工程中无处不在,并在生产实习中积极培养自己的力学思维。以毕业设计为制高点,将力学课程内涵扩展,培养、锻炼学生的独立思考,积极创新能力。由于我国的工程设计尚处于工业化初期水平,所谓工程设计多是仿制产品的再设计,其设计过程就是查手册、查标准、套公式、绘图纸。新图纸以原来的设备/结构为样板,具有仿制阶段的主要特征。目前,许多工科专业(土木、机械、结构类)学生的毕业设计中,大多不涉及力学建模、分析、计算和设计,这就无法培养学生主动运用力学知识去进行技术创新。从技术创新的要求看,工程设计的核心应该是创新设计,而不是仿制再设计。如果将毕业设计作为一个高于理论与实践的创新环节,在选题上给学生提供机会,使其主动地运用所学的力学知识去思考,去创新。在这样的认识下,力学教育将贯穿于高等工程教育的全过程,并将提高未来工程师的技术创新能力。
五、结束语
“教育创造机会,知识改变命运”。伴随我国大众化教育的深入,实现新型工业化进程的需求。力学教育遇到了前所未有的挑战,同时也面临着历史性的机遇。普通工科院校的力学教育在培养未来工程师过程中的地位应予以重视,并将其与其他技术科学课程一同进行整体优化,为未来的工程师提供优质的技术科学教育和具有创新色彩的实践环节,使他们今后肩负起技术创新的使命。同时,力学教师需要建立起具有自己个性的教学特色,形成自己独特的教学艺术,要与众不同,教学中要传知识,讲方法,授理念,更要传授做人、做事、做学问的“三做”理念,培养学生独立的思考、判断和选择能力。依靠教师自己独特的人格魅力、渊博的学科学识、优秀的为人品质、有效的组织管理,发挥出教师教书育人的作用,开创出符合时代要求的力学教育新局面。
参考文献:
[1]苏俊宏.大众化教育背景下创新型人才培养机制研究[J].技术与创新管理,2008,29(3):262-265.
[2]冯 硕.力学教学方法的探索[J].惠州学院学报(自然科学版),2005,23(6):119-121.
[3]范钦珊.鞠 平.伍贻兆提高课堂教学质量是提高教育质量的关键[J].中国大学教学.2003,25(11):4-7
[4]孙 俊.郑辉中.刘 铮.力学课程考试方法改革的尝试[J].高等建筑教育,2002,44(3):45-46
[5]叶志明.谈当好一名高校教师的基本素质[J].中国大学教学,2006,29(11):4-6.
[6]郑小武.浅谈力学类新教师如何适应教学岗位[J].力学与实践,2004,26(5):74