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新思想 新内容 新体系 新教材 新课堂 新实验 新考核

改革求发展,创新出精品

——清华大学《材料力学(工程力学)》精品课程建设启示录

◆冷凝 于桂艳 彭云

常言道:内行看门道,外行看热闹。当清华大学《材料力学(工程力学)》精品课程不仅名扬工科院校,而且成为审计、农业、政法等大学“座上宾”,并引起不小反响的时候,您则不能不惊奇这门课的份量:能让外行都看出了门道,它的魅力何在?

“我们的课程改革不仅仅是教学内容和教学方法的改革,而是教学思想上的突破,是在积累和责任的基础上的不断创新,同时立足于启发学生的思维。”为改革此门课程立下了汗马功劳的我校力学系教授范钦珊一语道出了《材料力学(工程力学)》精品课程改革成功的奥秘及其魅力所在。

翻开清华大学力学系《材料力学(工程力学)》课程组档案:最先将计算机分析引入材料力学教学,最先出版国内“面向21世纪课程教材”,最先在课堂教学中使用课堂教学软件,最先出版材料力学分析计算软件,最先建立立体化、网络化、精品化的“新世纪工程力学教学资源库”,已经出版几十部教材、专著与译著,并获得了国家以及省部级多项奖励……面对如此多的“最先”和成果,您则不能不认为这是一个痴迷于创新的群体。

创新的动力 责任的驱使

如何使教师的讲授更有吸引力?怎样激发学生学习的积极性?怎样恰如其分地应用现代教育技术?这是提高课堂教学质量的关键,是现在每一位教师所力图探索和关注的课题,同时也是清华大学力学系《材料力学(工程力学)》课程组长期以来所不断耕耘的焦点。

课程内容偏于陈旧,教学方法重于灌输,教学手段过于落后,课外学习疏于指导。以至于学生经常这样抱怨:中学时为了考大学而成为“听课的机器,做题的机器,考试的机器”;大学里依然是“苦读但非自觉,紧张但不愉快,高分但无创新”。这是很多课程改革过程中必须解决的问题。

为了解决这些问题,不负清华大学的声誉,该课程组教师在总结前辈教学经验的基础上不断创新,经过3年多的辛勤工作,逐渐形成了包括教学思想,教学内容,课程结构,教学方法,现代教育技术,实验教学,考核与考试方法等多方面的完整的教学新体系,初步实现了“学时要少,内容要新,水平要高,效果要好”的力学课程改革总目标。

从1996年开始,学习材料力学与工程力学的同学日益体会到力学课程新体系所带给他们的变化:课堂上,50分钟的多媒体教学替代了100分钟的粉笔加黑板;重要概念以动画生动再现而非由学生抽象想象;新教材中反映现代科学技术成果的新内容占到20%;繁琐的数学运算交给了计算机;既带有学习性质又有研究性质的学习研究问题集取代了传统的仅仅是验证结论的课后习题。

创新带来了变化,也带来了收获。1998年以来课程组共出版了面向21世纪教材4种6卷,与新教材配套的教学软件4种。这些新教材不仅内容新,而且结构合理。“坚持高标准,创建新体系”这一由范钦珊教授总负责进行的教育部面向21世纪力学系列课程教学内容与改革的研究与实践项目于2001年9月获得北京市教学成果一等奖和国家优秀教学成果二等奖,新教材《工程力学教程(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)》获得全国高校自然科学二等奖。

创新的动力是巨大的,责任感又加速了创新的进程。为了进一步丰富学生的学习资源,同时将更多的教师带入科学的教学轨道,去年,该课程组在课程改革方面又上了一个新台阶,利用应用现代教育技术将前几年教学改革成果加以总结、精选和提高,完成并率先推出了文本、图形、动画、视频技术等整合在一起的“新世纪工程力学课程教学资源库”,奉献给了师生一部另人耳目一新的立体化、网络化、精品化的《材料力学(工程力学)》课程教学资源,以至于浏览过此资源库的人忍不住要问:“你们是怎么弄来的资料?”、“你们是怎么想到要这样提问的?”、“为什么你们能启发学生?我们则启发不了?”、“你们是怎么想到要建这样一种理念的资源库?”

接触学生 掌握需求

俗话说,解铃还须系铃人。要想打造一门精品课,除了要不断创新之外,关键还要接触学生,掌握需求,扩大“战场”,方能百战不殆。范钦珊教授认为,课堂教学要能吸引学生,一定要有丰富的内涵,内容的精选与内容的深度缺一不可。所谓内涵,一方面是要突出重点和难点,次要内容一带而过。另一方面是指教学内容的深度。他说,教师讲课要想吸引学生就不能念讲稿——照本宣科或“照幕宣科”,而应当是“讲”、“侃”结合。一方面用自己的语言、自己的体会“讲”课程的内容;另一方面是结合讲课的内容来“侃”。“侃”不是“侃大山”,而是书本上没有的内容,但又是与课程教学内容有关的内容,诸如,自己的研究成果与科研经历、历史和现实的工程实例、知识形成的过程、科学家的故事等等。这样做不仅可以使课堂教学具有吸引力,而且可以帮助学生加深对于教学内容的理解,更重要的是可以活跃和启发学生的思维,培养学生的创新能力。同时,要知道学生需求什么。清华大学力学系材料力学(工程力学)几代人通过不断接触学生,了解和掌握了学生的需求,积累了大量与学生密切相关的问题,所以提出的问题都能触动学生,从而调动了学生自主学习的积极性。另外,还要扩大“战场”,面向社会广大受众。

“新世纪工程力学课程教学资源库”的建设进一步深化了范钦珊教授的教学理念,把该课程组以前的积累系列化,精品化,网络化,使学习者改变了传统的学习方式,可以不依赖于学校、不依赖于教室、不依赖于书本,不受时间和空间限制地进行学习。有学习指南,指导学生怎么学,学什么;告诉教师怎么教,教什么。有网络课程、课堂教学软件、电子书和解题指南;有建议,有学习目标,有教学要求,形成了内容新、体系新、教材新、课堂新、实验新、考核新的全新工程力学课程教学资源。着重于素质教育的教学内容的改革拓宽了学生的工程知识面,增强了学生的适应性。新体系实现了几门相关力学课程的贯通和渗透,方便了因材施教,改变了以往同一门课程的教材类型过多,模式单一的不足,采用分层次和模块式的课程结构。同时,带有学习研究双重性质的学习研究问题极大的激发了学生潜能,培养了他们的综合能力和创新精神。

教学“牵手”科研 启发“引导”互动

既重视教学,又重视科研,让学生学的不止是干巴巴的概念,而是活生生的实例,在启发中引导学生,是清华大学材料力学(工程力学)课程组教师们的教学理念,也是“新世纪工程力学课程教学资源库”的魅力所在。对于工程上的一些重要成果以及一些最大事故,该库都能从力学的角度加以分析,并且将所得到的结果引入课堂教学,不仅引起同学的兴趣,而且能产生震撼力。

内容新体系新的教材自然要求新的教学方法,即变填鸭式灌输教学为启发式教学。为了达到教师“要引导思维,不要代替思维,更不要窒息思维”和学生“要积极思维,不要被动思维,更不要拒绝思维”的双重目标,课程组加强了对学生联想能力和发散思维能力的培养,尤其注重培养学生发现问题的能力,突出分析思路和分析方法,使学生懂得“问题是什么?” “问题的性质是什么?”“解决问题的方法是什么?”避免“捡了芝麻,丢了西瓜”;为学生留出了充分的思维空间------创造性地学习知识和应用知识最终将实现新知识的再创造。

“没有启发不了的学生,只有不会启发的老师。” 尊重学生在教学活动中的主体地位,引导学生积极思维,激活学生的学习积极性与主动精神已经成为该课程组在教学上所达成的一种共识。在此教学中获益匪浅的一名同学感慨地说:“老师讲得再多、再好都是有限的;而我们自己琢磨出来的知识才是无限的。”

突破误区 不断超越

一提应用现代教育技术,一些教师就让粉笔和黑板“下了岗”,将以前利用粉笔和黑板进行教学的内容搬上了屏幕。一提启发式教学,一些教师就自己设问,结果是“一厢情愿”,启而不发。清华大学《材料力学》课程组的教学改革点出了这些误区的症结所在。

“教育者使用不同教学手段的目的是使学生更愉快地学习,更容易地学习,更积极主动地学习。而要取得如此效果的关键在于传统教学方式与现代教育技术的有机融合,在于技术与课程的科学整合,在于了解学生的需求,而不是简单地“下岗”与“提问”。”

由于传统的力学实验存在过于简单,缺乏思考性和吸引力的问题。因此,多年来,该课程组在不断进行教学内容和教学方式改革的同时,一方面从改造基本实验入手,加强验证性实验的思考性,增加学生动手动脑的机会;另一方面开设一些具有研究性的综合性实验,学生可以在实验中发现问题,在实验中寻找规律,通过实验验证书本上没有的结论。

与之相配套的考试考核方法采用了“资格考试+水平考试”,占成绩60%的资格考试考4道平时的作业题,只要做对3道以上就可以得60分;反之,则无缘参加主要考察学生灵活运用所学知识能力的水平考试,而且总成绩不及格。这种考试方式,可以使跳出题海的学生任思维自由拓展,真正从中学到了一种方法,一种思维,一种解决问题的能力。同时加强了学风建设,有效地遏制了抄袭作业的现象。

为了在更大的范围内推行自己的教学理念, 该课程组已经先后举办了全国性和地区性基础力学系列课程教材改革研讨会21次, 讲习班4次,培训青年教师250多名。范钦珊教授也先后在全国28个省、市、自治区作转变思想,深化课程改革报告, 新内容与新体系示范教学,启发式教学讲座等300多次,累计听众近20000人次。经过他们的不懈努力, 目前,全国已经有35所院校开始工程力学课程改革的试点工作。

不断行走在创新山峦间,细细品味一路跋涉所经历的朝朝暮暮,该课程组深切地感到:其实,创新永无止境,高度永远是一个变量。只有不断超越自我,始终行走在创新的山峦间,才能使教学效果步入由进入思考状态的“鸦雀无声”到豁然开朗后的“一片掌声”这一最佳境界。

图片说明:范钦珊教授正在指导学生 (郭海军 摄)

 

(编辑 魏磊)

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2004-03-26]
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