理论力学课程教学指导科技创新训练的探索与实践
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摘要：创新创业教育是高校的重要建设内容，高等学校对创新人才的培养应该在多个环节给予体现。文章首先简要介绍了高校课程体系创新创业教育的发展；其次以中国石油大学（北京）理论力学课程科技创新训练为例，介绍了学生参与科创训练的课题和成果；最后阐述了创新训练对于课程教学的作用，并给予推广。
关键词：科技创新训练；理论力学；学生
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）34-0137-02
理论力学是研究物体机械运动的基本规律的学科，既是力学的一个分支，也是一般力学各分支学科的基础。理论力学通常分为三个部分：静力学、运动学与动力学。静力学研究作用于物体上的力系的简化理论及力系平衡条件；运动学只从几何角度研究物体机械运动特性而不涉及物体的受力；动力学则研究物体机械运动与受力的关系[1]。由于我国高等学校人才培养中提倡创新创业教育要落实在课程体系当中，中国石油大学（北京）理论力学课程通过学生参与科创课题，提升创新实践能力。本文主要介绍创新创业教育在课程体系中的体现，并介绍学生参与科创训练的课题和成果。
一、创新创业教育发展及课程体系建设
为了培养创新创业型的复合型人才，创新创业教育已成为高校人才培养的重要建设内容。2002年，普通高校创业试点工作座谈会指出，“在大学生中开展创业教育，培养具有创新精神、创造和创业能力的高素质人才，同时确定9所高校开展创业教育试点”[2]。2008年，教育部与财政部设立了30个创新创业教育实验区，开展创新创业教育的理论研究和实践探索。2010年教育部公布《关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》，2012年公布《普通本科学校创业教育教学基本要求（试行）》，提出了高校创业教育的教学目标、原则、内容、方法和组织等。同期，创新创业教育在全国高校展开。2015年，国务院公布《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》[3-5]。
面向創新创业教育的课程体系建设包括本科教学过程的各个环节，基础课、专业课、选修课、课外科技活动、校园讲座等方面，均需加强创新创业教育的相关内容。其中，基础课中增加创新创业概论性课程对于培养学生的创新创业意识具有重要作用。专业课提倡以案例教学为先行内容，然后结合专业理论知识与专业实践环节。选修课、课外科技活动、校园讲座等都应推动创新创业教育由理论向实践深入发展。
二、理论力学课程科技创新训练的具体实践
中国石油大学（北京）石油工程专业的理论力学课程在学校创新创业课程教学改革项目的支持下，进行了科技创新训练的具体实践。根据理论力学课程内容，主讲教师提出了三个科技创新训练课题后，学生通过自由选择，组成了三个课题研究小组。课题内容均为课程涉及的重要理论知识，分别包括自锁的理论及应用、空间力系平衡问题及物体重心测定应用、摩擦的理论及应用。课题名称分别为“自锁工具的理论分析与初步设计”，“不规则物体重心的测定方法研究”和“摩擦系数测定方法研究”等。经过一年半的时间，三个小组分别通过理论学习、研讨交流、设计制作等几个重要环节，取得了较大的成果。
（一）课题一：自锁工具的理论分析与初步设计
项目的目的和意义在于利用自锁现象解决生活中的一些实际问题，开展自锁插座的设计，以防止由于插座松动带来的一系列问题。通过文献的查阅和讨论，以及力学计算分析，课题组成员采用了偏心轮的自锁方案并设计了偏心轮插座装置。其创新点在于，将偏心轮引入到插座的固定问题是一个创新，同时装置结构中采用弹簧、轴体等进行合理布局也是一个重要创新。最终形成了研究报告和科创论文各一份，并且联系厂家生产制作自锁工具。其实践意义在于，所研究的内容适用范围广、适用性强，有广阔的应用背景和市场背景。对于学生来说也是一次理论知识与实践结合的经历，对其以后从事科研工作以及就业有很大的帮助。
（二）课题二：不规则物体重心的测定方法研究
项目的目的和意义在于测定物体重量及重心的位置在工程上有着非常重要的意义，特别是在有安全要求的物体应用上尤显其重要性。通过文献调研，该研究的创新点是采用力矩平衡法，测算物体重心的三维立体坐标。最终形成了研究报告和科创论文各一份，其创新特色在于，能够了解到某些不规则或者组成不均匀的固体的重心位置，相比于原来力矩平衡只能在二维平面上的x轴的方法，该方法在简单易用的基础上还能够测量物体在三维空间上的重心的位置。
（三）课题三：摩擦系数测定方法研究
项目的目的和意义在于为了保证通行能力和交通安全，不但要对新建道路测定其摩擦系数，对已建成道路也要定期进行摩擦系数测试，以保障路面服务质量。通过学习各类文献，课题组成员采用了新思路，用力矩的方法对物体施加确定大小的力矩以平衡所受的摩擦力矩，再通过平衡方程求得摩擦力矩，进而准确求得摩擦系数，最终形成了研究报告和科创论文各一份。其实践意义在于，对现有道路摩擦系数测定方法进行了总结，并分析了各类方法的优缺点及适应性，同时对我国现行标准与规范中涉及摩擦系数测试和评价的有关规定提出修改建议。
通过这几个项目的研究，学生对理论力学中几个重要的概念有了更加深入地理解，同时能够将概念运用于具体的设计当中，在设计新的研究方案的同时还联系厂家开展创新性装置的生产开发。理论力学由于受到课时的限制，有些理论内容不能在课堂上得以具体的展开，有些理论内容又受到实验条件的限制不能得以拓展。通过创新创业课程的教学改革，以及科技创新训练，切实提升了学生的积极性和参与度，培养了学生的创新精神和动手实践的能力。
三、科技创新训练在后续课程学习中的推广
理论力学属于工程力学课程的范畴，更偏重于工程实际。理论力学是工程力学课程的第一门，也是基础，是工科专业知识的根基。对于石油工程专业学生后续学习材料力学、岩石力学、结构力学等都具有重要铺垫意义。通过科技创新训练，教师引导学生运用理论知识去分析和解决实际问题，逐步培养学生的工程思维。
材料力学课程中涉及超静定问题、应力集中问题等重要概念，结构力学课程中涉及结构最优化设计，岩石力学课程中涉及运用石油工程岩石力学对井身结构、压裂方案等进行设计。这些理论都可以对应一些课题，并在后续课程中得到教学改革项目的进一步支持，对于学生学习和对工程问题的理解，以及创新能力的培养均有好处。
总之，理论力学课程教学指导科技创新训练的探索和实践，对于主讲教师和参与课题的学生都是很大的提升和锻炼机会。教学中的一些理论问题形成与日常生活和工程相结合的创新性课题，创新性课题再形成具体案例，这对于创新型人才培养是一种可以操作的而且比较有益的模式。同时，借助科技创新训练，并结合石油工程专业本身的特点，在理论力学教学中可以更加侧重并结合石油工程中的具体实例，为后续石油工程课程学习和石油工程师的培养打下坚实的基础。
参考文献：
[1]朱照宣.《中国大百科全书》74卷（第二版）.
[2]郭玉娟，王经忠.基于创业胜任力的创业教育改进[J].中国高等教育，2016，（11）：49-51.
[3]刘贵芹.深化高校创新创业教育改革进一步提高人才培养质量[J].中国高等教育，2016，（21）：5-7.
[4]王涛，李奇虎.创新创业教育与课程体系改革探讨——以自然地理与资源环境专业为例[J].科教导刊，2017，（18）：54-55.
[5]王洪才.创新创业教育必须树立的四个理念[J].中国高等教育，2016，（21）：13-15.
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