基于行动学习法的新工科材料力学课程教学改革

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　　摘要：文章分析了我国工科大学生基础力学教学的现状，指出了新工科材料力学课堂中运用行动学习法的建立原则。以吉林大学土木工程专业大学生材料力学课程为例，介绍了新工科课程教学改革的具体实践要点，为推广基于行动学习法的新工科基础力学课程教学改革提供了参考依据。
　　关键词：行动学习法;新工科;材料力学;教学改革
　　中图分类号：G304 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2020）21-0177-02
　　一、引言
　　行动学习法是目前国外教育、培训机构广为使用和推崇的实践教学模式，国外教育者普遍认为要提高教学质量，必须要实行行动学习[1]，国内也有高校引入了行动学习法[2]。但目前行动学习法多应用于主流商管教育如MBA、EMBA等，近年来吉林大学建设工程学院将行动学习法引入到新工科基础力学课程教学中，开展了以行动学习法为核心的新工科基础力学教学体系改革与探索，在培养本科生的创造性方面取得了一定的成效。
　　二、工科基础力学教学现状
　　工科基础力学系列课程包括理论力学、材料力学、工程力学、弹性力学和结构力学，是工科学生普遍反映“理解困难、掌握难度大、运用成问题”的学科基础课程。由于基础力学系列课程是后续专业课程的理论基石，关系到学生专业知识掌握和运用的好坏，同时也在很大程度上决定了学生今后从事科学研究和实际技术工作的成败，所以工科基础力学系列课程一直是工科（机械类、土建类、地质类、材料类）教学中的重点和难点。传统的基础力学教学模式主要存在与后续专业课程、毕业设计、工程实践脱节，不注重工程实际应用等问题。现行工科力学教学模式，教师侧重围绕课本知识进行课堂教学，力学理论严谨而完整，注重基本理論及解题方法、技巧的讲授，忽视了基本理论在工程实际中的应用，涉及工程应用问题的例题和习题少，很少设置专章或专节介绍工程技术应用。教材和教学中，对许多计算题往往忽略了力学模型的原型，只给出了计算简图或计算模型，导致力学教学出现学生会做现成的力学题，但遇到实际问题却无从下手的情况。其根本问题就是缺少从实际问题中抽象出力学模型的训练。教材和教学在不同程度上存在重理论，轻应用;重知识传授，忽视能力培养的倾向，不符合现代教育的要求，理论和实验教学与具体工程实际问题还存在相当的“距离”。综上，基础力学教学亟待提高学生集成知识解决实际工程问题的能力，提高工程实践中团队的合作意识，增强人文科学素养和社会责任感[3]。
　　三、行动学习法的建立原则
　　将教学班的学生分成若干学习团队，每个学生所在的团队每周都提出一个比较棘手的力学问题，然后被交换到不同于自己原有的题目下，群策群力，互相支持，分享知识与经验，在一段时间内，学习团队里的成员集体解决这些棘手的力学问题。通过团队合作解决力学学习过程中遇到的难题，团队成员进行情感互动，有利于形成相对真实的学习环境，提升工科基础力学系列课程的教学效果。行动学习法的建立应遵循以下四个基本原则。
　　（一）分组应注重学生成绩的均匀搭配
　　在行动学习过程中应注重各组学生的成绩搭配，每组既有学业拔尖的学生，也有相对后进的学生。这样既可以在不同小组交换力学讨论题目的过程中保持题目难度的适宜性，又可以在组内形成先进带动后进、后进赶超先进的学习氛围。
　　（二）问题应难度适当，保持连续性
　　应选择在专业上处于研究热点和很具实用前景的力学问题作为主要的学习题目，不能做一些与本专业无关的选题，也不能选择太简单或太困难的题目去讨论，只有这样，才能够使学生既品尝到成功的喜悦，又培养自身的自主学习能力。行动学习提出的力学问题要通过课堂教学把自主探索的特色固定下来，使其常态化、规范化。
　　（三）课堂教学与行动学习具有相容性
　　加强力学课与实际问题的横向联系，注意课堂教学与行动学习间的相互协调和对应，避免力学知识的零散和片面，让学生目的明确地学习基础力学知识。要做到上述要求，必须从每位任课教师的每节课讲授做起，注意加强基础力学课与分组自主学习主题的照应和对学生横向的启发，注意培养学生的探索能力和举一反三的能力。
　　（四）行动学习应面向学术前沿
　　大学教育的核心是“创新”，创新必须放眼于学术前沿问题中对基础力学的背景和应用，着眼于相应专业中的热点问题。新技术、新材料的不断涌现及广泛应用，促使我们不断进行材料力学基本知识的继承与更新[4]。固然本科生尚不能开展非常深入的研究，但在探索过程中其发现问题和分析问题的能力会得到极大的提升。
　　四、新工科材料力学教学的具体实践
　　近三年吉林大学建设工程学院在本科生中选取三届卓越工程师班和三届普通教学班开展了基于行动学习法的新工科材料力学教学改革试点研究，对比传统材料力学教学班的教学效果，在以下方面有明显变化。
　　（一）课堂参与度
　　采用行动学习法进行教学的班级，材料力学的课堂参与度有了极大的提升，彻底改变了以往“老师讲、学生听”的模式，每节课都留有一定的时间去进行“学生讲、老师听、师生讨论”，课堂参与回答问题的学生人数占比由原来的10%上升至57%，学生由被动学变为主动学，课堂教学效果显著改善。
　　（二）作业完成积极性和独立性
　　大学生的课程作业完成情况是反映学生学习态度和检验学生学习效果的重要手段。以往工科基础力学课程的作业，学生抄袭、延误、不做的情况比较普遍，采用行动学习法后，传统的课程作业形式获得改变，极大地调动了学生的积极性，作业的独立完成度有了较大提高，延误率下降了五成。
　　（三）课程结业考试成绩
　　采用行动学习法教学的班级，材料力学结业考试的及格率为97%，优秀率为63%，而采用传统方法教学的班级，材料力学结业考试的及格率为83%，优秀率为33%。 　　（四）后续专业课和科研能力
　　采用行动学习法教学的班级，在后续申请大学生创新创业训练计划过程中，选题与材料力学相关的项目数为13项，而采用传统方法教学的班级仅为2项。在后续课程的学习中，采用行动学习法教学的班级结构力学的及格率为93%，优秀率为43%，而采用传统方法教学的班级结构力学的及格率为77%，优秀率仅为20%。
　　五、结语
　　随着“行动学习法”在基础力学教学中的具体实施和新工科基础力学教学体系的逐步建立，大学生的创新思维得到了一定程度的训练，同时营造出良好的学习氛围。基于行动学习法的新工科基础力学系列课程必将激发出大学生学习基础力学系列课程的兴趣，为新一轮教学改革和工程教育专业论证进行有益的尝试和提供参考依据。
　　参考文献：
　　[1]S.Stark.Using action learning for professional development[J].Educational Action Research，2006，（1）：76-91.
　　[2]贾清萍，史利琴.行动学习：大学课程教学模式创新研究[J].教育教学论坛，2017，（51）：180-181.
　　[3]周继磊，程相孟，张东焕，等.以工程教育认证为导向的材料力学课程教学模式探索研究[J].大学教育，2019，（04）：78-80.
　　[4]王春香，周鹏，胡恒山.依据课程定位深化材料力學教学改革[J].高等建筑教育，2018，27（01）：53-56.
　　Abstract： This paper analyses the present situation of basic mechanics teaching for engineering students in China， and points out the principles of establishing action learning method in Material Mechanics classroom of Emerging Engineering. Taking the course of Material Mechanics for civil engineering majors in Jilin University as an example， this paper introduces the practical points of the course teaching reform of Emerging Engineering， which provides a reference for promoting the teaching reform of basic mechanics of Emerging Engineering based on action learning method.
　　Key words： action learning method; Emerging Engineering; Material Mechanics; teaching reform
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