王沿朝 王鑫峰 郭劍鋒 謝惠祥 桑媛園 杜海霞
摘? 要:理論力學(xué)是軍校工科專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程及教學(xué)課程體系中的橋梁紐帶。新時(shí)期,少課時(shí)背景下的理論力學(xué)教學(xué)計(jì)劃給青年教員的教學(xué)工作帶來更高的要求和更大的挑戰(zhàn)。該文結(jié)合作者及其所在教學(xué)組教學(xué)實(shí)踐過程中的一些經(jīng)驗(yàn),從備課練講、學(xué)情分析、教研結(jié)合及情感共鳴等方面初步探討軍校青年教員提高教學(xué)能力的一些方法和技巧,以期提高軍校青年教員的教學(xué)水平與理論力學(xué)的課堂教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞:理論力學(xué);青年教員;軍校;教學(xué)水平;課堂效果
中圖分類號(hào):G640? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A? ? ? ? ? 文章編號(hào):2096-000X(2023)26-0156-04
Abstract: Theoretical Mechanics is an important professional basic course and it is a bridge in the teaching curriculum system for the engineering majors in the military universities. In the new era, the teaching plan of Theoretical Mechanics with fewer hours brings higher requirements and greater challenges to the teaching work of young teachers. Combined with some practical experience of the author and their teaching group in the teaching process, this paper preliminarily explores some practical methods and skills of young military teachers to improve teaching effects from the aspects of lesson preparation, students' learning situation analysis, combination of teaching and research, and emotional resonance. This study hopes to improve the teaching effect of Theoretical Mechanics for young teachers in the military universities.
Keywords: Theoretical Mechanics; young teachers; military universities; teaching level; classroom effect
理論力學(xué)是軍校大多數(shù)工科專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程,其既是一門理論性很強(qiáng)的技術(shù)課程,同時(shí)也是軍校學(xué)員學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程(如材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)等)的基礎(chǔ),在整個(gè)人才培養(yǎng)體系中起著橋梁紐帶的作用[1-2]。理論力學(xué)具有非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R(shí)架構(gòu)和邏輯體系,此外,其也是一門緊密聯(lián)系工程實(shí)際的課程。通過理論力學(xué)的學(xué)習(xí),可以提高學(xué)員分析問題和解決問題的能力,建立學(xué)員工程問題的抽象化思維,并進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)員的科學(xué)素養(yǎng)[3-4],為學(xué)員走向戰(zhàn)位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此,理論力學(xué)的重要性是不言而喻的。
然而,在當(dāng)前高等教育革新的背景下,許多院校都?jí)嚎s了理論力學(xué)的課時(shí)數(shù)[5-7],從最初的120課時(shí)壓縮至80課時(shí)甚至更少[8]。而軍校學(xué)員由于要同時(shí)兼顧科學(xué)文化知識(shí)的學(xué)習(xí)與軍事體育體能的訓(xùn)練,因而其教學(xué)體系中理論力學(xué)課程的課時(shí)數(shù)更加有限,這就給軍校青年教員的教學(xué)工作帶來了極大挑戰(zhàn)。如何在越來越有限的課時(shí)內(nèi)順利而富有成效地完成理論力學(xué)的教學(xué)任務(wù),在向?qū)W員傳授理論力學(xué)課程知識(shí)的同時(shí),引導(dǎo)其掌握利用所學(xué)知識(shí)分析工程實(shí)際問題的方法和技巧,并進(jìn)一步在課程中融入情感與價(jià)值觀,做到課堂育人、課程育人,對(duì)軍校青年教員而言無疑是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)[9]。軍校青年教員應(yīng)當(dāng)如何克服這些困難,是一個(gè)值得思考的問題。本文筆者結(jié)合筆者及所在教學(xué)組教學(xué)實(shí)踐過程中的一些實(shí)踐,進(jìn)行了一些初步和淺顯的探討。
一? 熟悉教材知識(shí),認(rèn)真?zhèn)湔n練講
教材是學(xué)員學(xué)習(xí)過程中獲取知識(shí)的主要來源,同時(shí)也是架設(shè)在教員與學(xué)員之間的橋梁。教員對(duì)教材知識(shí)的掌握程度將直接影響課堂上對(duì)學(xué)員的講授效果。以哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室主編的《理論力學(xué)(第8版)》[1]為例,該教材是一套非常經(jīng)典的教材。青年教員在課前準(zhǔn)備過程中要熟讀該教材,并可借助于思維導(dǎo)圖的方法(圖1)來掌握教材中每一章、每一節(jié)乃至每一課時(shí)的知識(shí)要點(diǎn);在此基礎(chǔ)上,更應(yīng)深入鉆研,理解該教材中三個(gè)篇章——靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)之間的邏輯關(guān)系及知識(shí)架構(gòu),努力做到吃透教材。唯有如此,青年教員在授課過程中才能得心應(yīng)手,游刃有余。此外,青年教員在遇到教材中一些較難的知識(shí)點(diǎn)時(shí)不應(yīng)回避,而應(yīng)克服畏難情緒,多思考勤鉆研,將這些知識(shí)點(diǎn)理解透徹。例如,牽連速度的導(dǎo)數(shù)與牽連加速度之間的關(guān)系、慣性和慣性力的理解、動(dòng)力學(xué)普遍定理之間的本質(zhì)關(guān)系等。事實(shí)上,在啃這些“硬骨頭”的同時(shí)也是青年教員領(lǐng)悟教材、構(gòu)建自身力學(xué)邏輯知識(shí)體系的過程,將會(huì)給后續(xù)教學(xué)實(shí)施過程帶來極大幫助。
在熟練掌握教材知識(shí)的基礎(chǔ)上,青年教員還應(yīng)認(rèn)真?zhèn)湔n練講。理論力學(xué)課程知識(shí)體系完備、邏輯結(jié)構(gòu)嚴(yán)密,因此,想要備好課就必須需要遵循教材中的邏輯線條。鑒于青年教員往往經(jīng)驗(yàn)不足,對(duì)教材知識(shí)體系把握不到位,因此,備課時(shí)可采取教學(xué)組集中備課的模式,并請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的老教員審核把關(guān)。在確保課件和教案沒有低級(jí)錯(cuò)誤的前提下,進(jìn)一步凝練和完善課件和教案,力求做到基本知識(shí)與拔高內(nèi)容層次分明,重點(diǎn)知識(shí)與難點(diǎn)內(nèi)容條理清晰,讓每一節(jié)課都能自成體系,同時(shí)又能有機(jī)融合到整門課程的知識(shí)架構(gòu)中。此外,很多青年教員在第一次上講臺(tái)授課的時(shí)候,面對(duì)眾多的學(xué)員,難免會(huì)由于經(jīng)驗(yàn)不足而底氣不足,甚至因?yàn)榫o張而使自己手忙腳亂。要克服這些問題,就必須在平時(shí)勤講多練,力求每一節(jié)課都能做到脫稿講授,并不斷嘗試用最精煉的話來闡釋書本上的知識(shí)點(diǎn)。常言道“胸藏文墨懷若谷,腹有詩書氣自華”,青年教員只有平時(shí)做足了功課,等上了講臺(tái)才能有足夠的底氣。在此基礎(chǔ)上,青年教員還應(yīng)多主動(dòng)邀請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的老教員隨堂聽課,并虛心向其請(qǐng)教,請(qǐng)指出授課過程中的問題與不足,并加以改正。除此之外,青年教員還可通過觀看自己的課堂錄像,尋找問題,查漏補(bǔ)缺,努力提高自身的教學(xué)水平。
二? 重視學(xué)情反饋,及時(shí)調(diào)整教學(xué)
教與學(xué)是教學(xué)過程中的兩個(gè)基本部分,二者缺一不可。在教學(xué)過程中,學(xué)員在教員的引導(dǎo)和幫助下完成學(xué)習(xí),在實(shí)現(xiàn)知識(shí)獲取和能力培養(yǎng)的同時(shí),進(jìn)一步完成情感與價(jià)值觀的塑造。學(xué)員是教學(xué)的主體,而教員則是教學(xué)過程的設(shè)計(jì)者與引導(dǎo)者。教與學(xué)是一個(gè)交互合作的過程,因此學(xué)員的學(xué)情反饋就頗為重要。本文建議理論力學(xué)學(xué)情反饋可從以下三個(gè)方面入手。
(一)? 收集課前教學(xué)信息反饋
開課前,教員可綜合多種途徑最大限度地了解學(xué)員的學(xué)情信息,做到知己知彼。例如,開學(xué)前及時(shí)與學(xué)員隊(duì)干部溝通交流,整體把握學(xué)員的學(xué)習(xí)態(tài)度與思想狀態(tài);開課前積極走訪學(xué)員隊(duì),直接與學(xué)員面對(duì)面座談,了解學(xué)員的學(xué)習(xí)特點(diǎn)及其對(duì)高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等前序基礎(chǔ)課程內(nèi)容的掌握情況,準(zhǔn)確把握學(xué)員需求;此外,還可與前序課程的任課教員交流,使自己掌握更加準(zhǔn)確、全面的教學(xué)基本信息,做到心中有數(shù)。在每堂課上課前,教員可以布置相應(yīng)的預(yù)習(xí)任務(wù),并提前收集學(xué)員在預(yù)習(xí)過程中所遇到的問題和困惑,這樣在教學(xué)準(zhǔn)備過程中教員就可以設(shè)計(jì)出有針對(duì)性的教學(xué)方案,尤其對(duì)于學(xué)員關(guān)心的及困惑較多的問題可引導(dǎo)學(xué)員重點(diǎn)剖析,做到張弛有度,有的放矢。
(二)? 重視課堂教學(xué)過程反饋
課堂教學(xué)是教員與學(xué)員最直接的交流過程,能否高效利用課堂時(shí)間使學(xué)員盡可能多地獲取知識(shí),掌握技能,課堂反饋就是重中之中。一堂課大致可分為三個(gè)階段。第一階段是的課前15分鐘,這段時(shí)間主要是內(nèi)容回顧、引入及知識(shí)鋪墊等,通過生動(dòng)的工程案例或生活實(shí)例作為引入,學(xué)員在這一階段的注意力普遍比較集中,大都能在教員的引導(dǎo)下高效開展學(xué)習(xí)活動(dòng)。第二階段是課堂中間的15分鐘,這段時(shí)間知識(shí)的難度逐漸增加,通常涉及定理及公式的推導(dǎo),對(duì)學(xué)員數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)的要求也逐步提高。此時(shí),部分基礎(chǔ)較差的學(xué)員思想便逐漸開小差,這可以從學(xué)員的表情上觀察出來,比如是積極回應(yīng)教員,或是疑思,亦或是沉默迷茫。此時(shí),教員就需要根據(jù)學(xué)員的狀態(tài)及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)程,如發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)員都是疑惑或沉默的表情,說明學(xué)員對(duì)教員當(dāng)前所講授的知識(shí)點(diǎn)沒有吃透,教員就需要進(jìn)一步闡釋和說明。第三階段是課堂的后15分鐘,這一階段通常涉及知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用,如果前面的知識(shí)點(diǎn)沒有掌握,部分學(xué)員在這一階段就會(huì)感覺學(xué)得云里霧里,自然也不會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題。這時(shí)教員可以安排一些隨堂練習(xí),并鼓勵(lì)學(xué)員上臺(tái)作答,根據(jù)答題情況進(jìn)行有針對(duì)性的討論和講授,引導(dǎo)學(xué)員進(jìn)一步加深對(duì)本堂課知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。
(三)? 注重課后教學(xué)效果反饋
鑒于課堂時(shí)間有限,教員無法獲取所有學(xué)員的課堂教學(xué)反饋信息,因此課后的教學(xué)效果反饋就必不可少?;诒咎谜n的知識(shí)點(diǎn),教員可有針對(duì)性地布置課后作業(yè),通過批改作業(yè)了解學(xué)員對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。對(duì)于靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)三個(gè)篇章,在每一篇章結(jié)束后,教員都可以組織階段性測(cè)試,通過測(cè)試進(jìn)一步檢驗(yàn)學(xué)員的階段性學(xué)習(xí)效果。根據(jù)學(xué)員的作業(yè)及階段測(cè)試情況,及時(shí)安排課后答疑講解,有針對(duì)性地引導(dǎo)學(xué)員進(jìn)一步鞏固相關(guān)知識(shí)點(diǎn),查漏補(bǔ)缺。與此同時(shí),教員在課后也可以定期與學(xué)員溝通,了解學(xué)員的學(xué)習(xí)狀態(tài)和思想動(dòng)態(tài)。鑒于軍校生源的多樣性,部分學(xué)員的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相較其他學(xué)員可能會(huì)差一些,對(duì)抽象力學(xué)知識(shí)的領(lǐng)悟能力可能跟不上節(jié)奏,這時(shí),教員就可以通過課后單獨(dú)輔導(dǎo)的方式幫助其學(xué)好理論力學(xué)的內(nèi)容,力求學(xué)習(xí)路上不落下一人。此外,教員也可以定期與學(xué)員隊(duì)干部溝通,反饋學(xué)員的學(xué)習(xí)情況,并在學(xué)員隊(duì)干部的幫助下督促學(xué)員及時(shí)做好課后復(fù)習(xí),掌握課程的知識(shí)要點(diǎn)。
三? 教學(xué)科研結(jié)合,實(shí)現(xiàn)以研促教
軍?;谄洹傲⒌聵淙?、為戰(zhàn)育人”的鮮明色彩與導(dǎo)向,明確了其人才培養(yǎng)的根本職能與使命任務(wù)。事實(shí)上,通過探究世界高等教育的發(fā)展歷史也可以發(fā)現(xiàn),無論是中國古代的太學(xué)還是發(fā)軔于中世紀(jì)歐洲的現(xiàn)代意義上的大學(xué),都把人才培養(yǎng)作為其最主要的職能。因此,可以說教學(xué)是高等教育的根本任務(wù)。然而,當(dāng)今社會(huì)快速發(fā)展讓我們身處一個(gè)知識(shí)和信息爆炸的時(shí)代,知識(shí)更新?lián)Q代的速度非常快。今日所接觸到的一些新科技、新產(chǎn)品、新方法,可能很快就會(huì)變成明日黃花。同樣,經(jīng)典教材中的許多知識(shí),無可避免地會(huì)落后于時(shí)代和科技的發(fā)展。因此,學(xué)員在學(xué)校學(xué)習(xí)的很多知識(shí)一出校門就面臨著過時(shí)的風(fēng)險(xiǎn),這將會(huì)影響高校人才培養(yǎng)的效果。
在這種背景下,高校青年教員如果不搞科學(xué)研究,不緊跟科技創(chuàng)新的步伐,而將自己局限于書本知識(shí)與眼前的一畝三分地,很顯然就不能很好地引導(dǎo)學(xué)員接觸到最新的科技前沿,激活學(xué)員的創(chuàng)新思維。那么教育也就會(huì)顯得源動(dòng)力不足,課堂教學(xué)也會(huì)缺乏“源頭活水”。青年教員是教師隊(duì)伍中的后備力量,其擁有更為活躍的思維,正是學(xué)??蒲信c創(chuàng)新的生力軍。因此,青年教員可以充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),以對(duì)科學(xué)前沿的追蹤為切入點(diǎn),與學(xué)員分享自己對(duì)某些科學(xué)問題的獨(dú)特看法,引導(dǎo)學(xué)員探索力學(xué)問題背后的科學(xué)機(jī)理,并可以將科學(xué)研究中的手段、方法及工具引入課堂教學(xué)之中,力求做到以研促教。
以理論力學(xué)教學(xué)過程為例,教材中的知識(shí)往往較為抽象和枯燥,對(duì)學(xué)員的空間想象能力要求較高。此外,經(jīng)典教材中對(duì)問題的求解往往只獲得某時(shí)刻的瞬時(shí)解,而無法讓學(xué)員了解問題的全貌,導(dǎo)致學(xué)員不能直觀地感受力學(xué)模型。針對(duì)這一問題,筆者所在的教學(xué)組探索將ABAQUS仿真技術(shù)引入理論力學(xué)教學(xué)之中[10],以輔助課堂教學(xué)(圖2),通過仿真結(jié)果得到相關(guān)力學(xué)問題的運(yùn)動(dòng)、受力的全過程變化規(guī)律,如曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程、牛頓擺背后的動(dòng)量守恒定理等。此外,在對(duì)學(xué)員經(jīng)過簡(jiǎn)單的ABAQUS軟件操作訓(xùn)練后,也可引導(dǎo)學(xué)員自主建模分析,探索理論力學(xué)問題的全過程運(yùn)動(dòng)與受力機(jī)制,這一實(shí)踐過程也可為學(xué)員學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程,完成畢業(yè)設(shè)計(jì)及崗位任職打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
四? 融入情感價(jià)值,激發(fā)共鳴情懷
教學(xué)的高階目標(biāo)是對(duì)學(xué)員情感與價(jià)值觀的培養(yǎng)和塑造,對(duì)于工科專業(yè)的學(xué)員而言,主要是“強(qiáng)化學(xué)生工程倫理教育,培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神,激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)”[11]。要做到對(duì)學(xué)員情感與價(jià)值觀的培養(yǎng)和塑造,那么教員就必須要對(duì)課程投入情感,對(duì)課堂投入情感,對(duì)學(xué)員投入情感。在備課時(shí),教員需要精心準(zhǔn)備授課內(nèi)容,仔細(xì)挑選素材案例,認(rèn)真打磨課件和教案;在課堂中教員則應(yīng)當(dāng)以身作則,通過自己的感染力去感染學(xué)生。此外,無論是課程育人還是課堂育人,都應(yīng)當(dāng)盡量實(shí)現(xiàn)情感與價(jià)值觀與課程內(nèi)容的平順融合,力求做到“潤(rùn)物細(xì)無聲”。事實(shí)上,教員首先要讓自己信服,才能讓學(xué)員信服,因此,在課程及課堂內(nèi)容中融入情感與價(jià)值觀時(shí),不能生硬地進(jìn)行課程思政,而應(yīng)當(dāng)結(jié)合課程及課堂教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)認(rèn)真推敲,仔細(xì)揣摩。比如,在講授動(dòng)力學(xué)基本方程時(shí),可引入牛頓的生平軼事。通過講授牛頓在劍橋大學(xué)深造時(shí)恰逢倫敦爆發(fā)鼠疫,不得不回到家鄉(xiāng)自我隔離,并在此期間與時(shí)間為友,沉浸于浩瀚無窮的科學(xué)探索,并最終成為科學(xué)巨匠的故事來激發(fā)學(xué)員的共鳴,引導(dǎo)學(xué)員思考:新冠感染疫情導(dǎo)致的隔離或許會(huì)令我們生活不便,但這也正是探索熱愛領(lǐng)域、發(fā)掘興趣方向的好時(shí)機(jī)。而在講解運(yùn)動(dòng)學(xué)中的擺線函數(shù)之時(shí),則可以學(xué)員熟悉的西安鐘樓為例,引入中國古代建筑屋頂?shù)那€之制并介紹其中的精妙之處,剖析其與最速降線之間的內(nèi)在關(guān)系[12](圖3),從而引導(dǎo)學(xué)員細(xì)心觀察生活,探尋古人的力學(xué)智慧,激發(fā)學(xué)員的科學(xué)熱情。
五? 結(jié)束語
本文在總結(jié)筆者及所在教學(xué)組教學(xué)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,從備課練講、學(xué)情分析、教研結(jié)合及情感共鳴四個(gè)方面初步探討了軍校青年教員提高教學(xué)能力的一些方法和技巧。這些初步的方法和技巧在引導(dǎo)軍校青年教員課堂教學(xué),實(shí)現(xiàn)“立德樹人,為戰(zhàn)育人”的教學(xué)宗旨和教學(xué)目標(biāo)上取得了一些初步的效果。但是,要真正提高軍校青年教員理論力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量,還有很長(zhǎng)的路要走,還需經(jīng)過長(zhǎng)期反復(fù)不斷地實(shí)踐和探索,并堅(jiān)持不斷改革和創(chuàng)新。此外,每一位軍校青年教員都有自己的教學(xué)特點(diǎn)和風(fēng)格,要想有針對(duì)性地提高自身教學(xué)水平,更需要青年教員共同努力、腳踏實(shí)地、虛心求教,不斷打磨自己的課程,朝著打造軍事院校理論力學(xué)“金課”的目標(biāo)不斷努力。
參考文獻(xiàn):
[1] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].8版.北京:高等教育出版社,2016.
[2] 溫建明,范武.理論力學(xué)課堂教學(xué)深度和廣度拓展的思考[J].力學(xué)與實(shí)踐,2019,41(3):333-336.
[3] 譚鄒卿,蔣學(xué)東,何云松,等.新工科背景下理論力學(xué)教學(xué)實(shí)踐與探索[J].高教學(xué)刊,2021(7):103-107.
[4] 張娟.基于進(jìn)階式力學(xué)思維培養(yǎng)的理論力學(xué)教學(xué)研究[J].力學(xué)與實(shí)踐,2022,44(4):947-954.
[5] 馬志敏.大眾化教育背景下少學(xué)時(shí)理論力學(xué)教學(xué)的實(shí)踐與思考[J].高教學(xué)刊,2015(20):223-224,226.
[6] 馬新玲.力學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新型改革研究與實(shí)踐[J].高教學(xué)刊,2022,8(10):45-48.
[7] 郇筱林,王崇革,戴素娟.地方院校土建類專業(yè)力學(xué)系列課程教學(xué)體系改革與實(shí)踐[J].高等建筑教育,2019,28(4):68-72.
[8] 劉百來.少課時(shí)理論力學(xué)課程教學(xué)模式的探索[J].高等建筑教育,2010,19(4):81-83.
[9] 韓同偉,孫保蒼.提高青年教師力學(xué)課程教學(xué)能力的思考[J].高等建筑教育,2011,20(4):68-70.
[10] 王沿朝,秦忠寶,桑媛園,等.ABAQUS數(shù)值仿真在理論力學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用[J].教育教學(xué)論壇,2021(38):132-135.
[11] 中華人民共和國教育部.高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要(教高〔2020〕3號(hào))[Z].2020.
[12] 謝建華.最速降線問題解充分性的證明[J].力學(xué)與實(shí)踐,2009,31(3):82-84.
基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于負(fù)剛度放大系統(tǒng)的地下大型人防工程防爆抗震性能提升機(jī)理研究”(52108387);2022年火箭軍工程大學(xué)教育改革項(xiàng)目“基于OBE理念下的理論力學(xué)教學(xué)改革與探索”(HJJKTB2021028)
第一作者簡(jiǎn)介:王沿朝(1991-),男,漢族,湖北應(yīng)城人,博士,講師。研究方向?yàn)楣こ塘W(xué)。