“双一流”建设背景下“理论力学”课程项目化教学改革的探索与实践
【摘 要】“理论力学”课程的项目化教学可以克服传统固有教学模式内容枯燥、乏味、难学、难懂的缺点，在调动学生学习兴趣、培养创新精神和工程实践能力方面起到积极作用。本文提出了“理论力学”课程项目化教学改革探索与实践的思路和方法，有利于提高学生的主动学习意识和积极思维能力，对丰富理论力学课程的教学内容和教学资源、提升课程教学效果、培养学生的科学素养具有重要意义。
【关键词】理论力学；教学改革；项目化教学
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2017）32-0076-02
“理论力学”是工科专业核心技术基础课程，该课程的知识既是后续课程如“材料力学”“结构力学”“机械原理”“机械设计”等必要的基础，又可使学生初步学会应用力学理论和方法解决工程实际问题，更深层的意义还在于科学素质的培养。随着“双一流”建设的启动，理论力学的课程教学也需要在高等教育改革中不断进行革新与实践。近年来，理论力学课程除了学时不断减少之外（多学时为80学时，中学时为64学时，少学时为32学时），其结构体系、理论框架、基础知识多年来没有太多变化。讲授内容基本都是按照静力学、运动学、动力学3部分进行，课程教学重点和难点变化不大。这种情况导致很多学生觉得“理论力学”课程枯燥、乏味、难学、难懂，进而失去了学习兴趣。令人担忧的是，“理论力学”是很多专业课程的基础课程，理论力学知识的缺乏会严重影响后续其他专业课程的学习。为此，在“理论力学”课程教学中如何引导学生主动学习，激发学生强烈的求知欲望，由教师主动教变为学生主动学，不仅使学生获得专业知识，而且使学生获得正确的学习方法，形成科学的思维方式，促进学生创新能力与工程实践应用能力发展，使学生养成自学攻克工程实际中遇到的难题的能力，是“理论力学”课程教学改革与探索的长期目标。近年来，在“理论力学”教学改革与探索方面也开展了不少研究：郭志荣等提出了互动式教学方法，这种方法能够调动学生学习的积极性；高慧昀等提出了一种课堂授课与课后网络平台学习相结合、多媒体课件与板式教学相结合、数值软件和“理论力学”的可视化教学相结合的新型多元化教学模式；叶红玲等开展了对于“理论力学”课程研究型教学模式的进一步探索与实践。各种渠道的教学改革与实践对“理论力学”课程的教学方法进行了丰富和完善，很大程度上激发了学生的学习兴趣，但是都没有彻底解决“理论力学”课程内容需要与时俱进的关键问题。项目化教学就是将教学内容以科研任务的形式下达给学生，把理论知识与教学实践有机地结合起来，调动学生的积极性，挖掘学生的潜能，提高学生分析问题、解决工程实际问题的能力。
一、项目化教学遵循的基本原则
项目化教学法以解决典型的工程实践问题为依托，将力学知识要点的讲解与工程实际问题有机结合，克服了过去“理论力学”教学讲理论多、讨论的机会少的缺点，把学生从传统枯燥、单一的课堂教学中解脱出来，培养学生共同思考、团结协作的能力。
对于项目化教学的内容设计来说，不仅要考虑到学生实际解决工程问题的能力，还要注重更多的力学综合知识的覆盖，使学生有相关的专业课程的理论储备，不能顾此失彼，项目化教学的最终目的是让学生更好地掌握理论力学知识。
在利用教学资源进行项目设计时，需要重新将理论力学知识与工程实践问题结合，将各个知识点融合到问题中，使学生能够在完成任务的过程中掌握基本的力学知识，理解力学知识在工程实践中的应用。
在设计教学任务时，要根据课程教学大纲中力学知识的编排顺序，循序渐进，这样才能让学生在学习过程中由浅入深、由易到难。项目设计不仅要体现工程实践价值，更要注重知识框架的搭建。此外，项目设计的难度、工作量均需符合教学要求。
二、项目化在教学实践中的组织与实施
“理论力学”是多个专业的专业基础课，根据专业的不同，研究设置不同的课程内容，注意突出重点，研究设置适合于学生自主学习、主动思考课程内容；研究探索增加有工程背景的讲授材料。探索设计专业知识模块和任务案例，分解工作任务，形成教学任务；形成既符合教学大纲的要求，又能充分调动学生学习积极性的教学内容。针对“理论力学中”重要的知识点，以“地球自转对南北走向河流河道演变的影响研究”为例，阐述项目化教学实施的具体过程：
1. 项目布置
利用多媒体课件、视频等形式向学生提供河道演变对国防建设、交通运输、水利工程、工农业发展等均有重大影响这一工程背景，充分调动学生学习的积极性，使其有较强的项目完成动力。再向学生交代河流流速、流向等基本资料，提出要解决的工程问题是利用力学原理分析、预测南北走向河流对河岸的冲刷情况，明确要完成的任务是分析河流对河岸的冲刷方位、速度，撰写论证报告。布置任务的过程中进行必要的相应力学知识点的导入或回顾，使学生有目的地预习相对应的力学知识。
2. 计划制定
項目执行要求将全班学生分组，每组6人左右，采用组长负责制，学生根据项目任务自主学习知识、分析问题，最终在教师的指导下经过协商、讨论制定出具体的执行计划。教师主要负责引导和把关，点评每个小组制定的计划方案，及时引导和纠正方案中出现的会影响项目实施与完成的不足之处。引导学生在项目完成过程中重点学习加速度的合成、科氏加速度计算等力学知识和方法。
3. 实施任务
整个教学工作的关键环节是任务的实施，学生不仅要在执行任务的过程中学习力学知识，而且能增强职业素养，在任务实施过程中逐步掌握力学知识。任务实施过程可以分解为：① 分析工程实际问题，将实际问题转化为力学模型；② 力学分析并绘制矢量图，列解未知量；③ 核算结果并分析合理性；④ 总结项目完成情况、撰写总结报告。综合培养学生的实践能力、应变能力、分析计算能力及团队协作能力。在此环节中，教师监管学生整个项目的实施过程，规范学生的学术行为，保证教学工作的顺利完成。
4. 考核点评
在学生全部完成项目任务后，教师要根据项目任务完成情况，采用过程考核为主兼顾成果考核的形式，参考以下标准给出每组成绩（满分100分）：分值是20分的有3项，分别是：①知识掌握程度标准：知识完整、系统，理解深入；②知识应用能力标准：能够正确利用所学知识解决实际问题；③项目完成质量标准：设计规范、系统、合理，参数、指标符合要求，论述明确，结论正确。分值15分的，有一项：团队协作，标准：精诚团结、积极沟通、互相协作。分值10分的，有两项：①任务实施计划标准：计划完成、易于实施、过程规范、步骤合理；②文献资料收集标准：调研充分、标注准确、表述合理。分值5分的，有一项：表达能力标准：表达清楚、语言简洁、逻辑性强。
“理论力学”项目化教学既要注重过程，又要注重结果，最终目的是让学生掌握基本的力学知识，培养学生运用知识解决问题的能力。任课教师要在考核过程中点评学生项目任务的完成情况，评价项目的完成水平，点评学生在项目完成过程中的表现，指出优点和不足，调动学生学习的积极性，促进教学质量的提升。
三、“理论力学”项目化教学实践总结
项目化教学改革是一个不断开展、不断完善的动态过程，只有拥有丰富的教学资源才能确保项目化教学改革取得良好效果。项目化课程教学资源要从多渠道收集，比如校企合作、科研项目等。得到的教学资源还需要根据课程知识、学生情况、专业要求、就业预期等因素进行再加工，在考虑实际情况的基础上形成能应用于项目教学过程的教学项目资源库，使项目化教學工作更有针对性，取得比传统教学方式更好的效果。
项目化教学的目的是让学生掌握知识的同时培养他们的自学能力、研究、分析和解决实际问题的能力。这就要求参与项目化教学的学生必须预习教材内容、自学与项目有关的知识，自己组织建立项目研究小组，选出组长，明确分工，为完成项目任务打好基础。
项目化教学对“理论力学”课程的任课教师也提出了很高的要求，不仅要具备完成传统教学任务所需的基本素养、扎实的知识基础和专业水平，还要有出色的创造能力和应变能力。教师在项目实施的过程中同样可以得到提高，调动教学科研的积极性。
“理论力学”项目化教学改革的探索与实践表明，将项目化教学应用在“理论力学”教学实践中是可行的，既能调动学生学习的积极性，又可以促进“理论力学”教学由知识传授向综合能力培养的转变。教学过程中，要注意项目内容与力学知识的良性互动，引导学生在学习力学知识的同时掌握分析与解决问题的思维和方法，为以后解决工程实践问题奠定基础。
参考文献：
[1] 郭志荣，王晨，李永平.理论力学课程实施互动式教学的探索与实践[J].廊坊师范学院学报，2008，8（6）：58-59.
[2] 高慧昀，王晓丽.理论力学课程多元化教学模式的探索[J].科技视野，2013，（17）：21.
[3] 叶红玲，刘赵淼，李晓阳.理论力学课程研究型教学模式的探索与实践[J].力学与实践，2015，37（3）：440-443.
[4] 马志新，丁建波.项目化教学法在高职院校“工程力学”课程中的应用[J].南通航运职业技术学院学报，2015，14（4）：116-118.
（编辑：秦俊嫄）