摘要：力学课程是许多工科专业的重要专业基础课，如何有效培养学生的实践和创新能力是当今力学课程教学中的关键问题。结合教学实践，从构建教学体系、工程实践素材、实验教学、课程设计、力学素质教育活动等多方面对这一问题进行了探讨。
关键词：力学课程；实践；创新
作者简介：于丽艳（1979-），女，内蒙古赤峰人，黑龙江科技大学理学院，副教授；闫龙海（1979-），男，山东招远人，黑龙江科技大学理学院，副教授。（黑龙江 哈尔滨 150022）
基金项目：本文系黑龙江科技学院教学研究重点项目（项目编号：JY13-165）、黑龙江省高等教育学会十二五规划课题（课题编号：HGJXHC110880）、黑龙江省高等教育学会十二五规划课题（课题编号：HGJXHA110853）、黑龙江省高等教育教学改革项目（项目编号：JG2012010548）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0049-02
随着高校教育教学改革的不断深入，学生实践和创新能力的培养越来越引起人们的重视，创新意识和实践能力的培养成为人们谈论的热门话题。[1，2]高等教育不仅要传授知识，更要注重培养实践和创新能力。力学课程具有很强的工程背景，在工程设计和实践中的应用极其广泛，越来越多的事实证明，力学学生不仅要掌握必要的专业理论基础知识，还要有必要的实践和创新能力。创新是一个民族进步的灵魂，如何才能培养学生的实践和创新能力？作为教授力学课程的教师，应该尽快适应高等教育形势的发展，从由知识传授为主向注重学生素质能力培养的教学方式转变，从单纯向学生传授知识技能的教育向重视培养学生创新能力的主动学习转变，在日常教学中，开展素质教育活动，加强实践教学，提高学生的创新和实践能力，真正做到将素质教育、创新、实践能力融入课程教学之中。本文就如何有效培养学生的实践和创新能力，结合笔者自身教学实践，谈些看法和体会。
一、突出实践创新能力培养、构筑课程资源丰富的教学体系
实践能力是人在实践活动中培养和发展起来的解决实际问题的能力，创新是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。创新能力的培养是以实践活动为基础，实践能力是培养创新能力的重要前提。[3]力学课程理论性相对较强而且又与工程实际紧密结合，实践创新能力的形成要通过多种渠道、方法才能得以实现，需要构筑课程资源丰富的教学体系。从打牢基础、培养能增强素质的人才培养目标出发，科学分析力学课程在人才培养中的地位和定位，突出实践和创新，按模块化结构形成理论教学体系、实验教学体系以及工程实践与科技创新活动三位一体的力学课程教学体系框架，[4]如图1所示。其中理论教学体系结合工程实例，突出基本概念、基本理论方法的传授应用和进一步拓展深化。实验教学体系以及工程实践、科技创新活动突出学生动手能力、实践能力和创新能力以及综合应用能力的培养。
二、教学中结合学生专业引入工程实践素材，激发学生创新能力
力学来源于人类的生产、生活和工程实践，因而联系实际对学生学习力学知识有着特殊重要的意义。正由于力学与工程实践结合紧密，对于缺乏实践经验的学生来说，理解力学中抽象的力学模型有一定的困难，在教学过程中教师应注重理论联系生活实际，突出学生专业工程背景，[5]联系典型工程事故，帮助学生建立力学模型，激发学生学习力学课程的兴趣，注重开发学生的创新潜力。将生活和工程中的实例与力学课程充分结合，这对力学教师提出了更高的要求，教师除了要掌握必要的力学理论基础，还要具有丰富的工程实践经验，最大限度地扩展自身的知识领域。例如，在2008年，我国南方很多地区发生了冰灾事件，大量的电线杆在冰灾作用下发生倒塌。在课堂教学中，可以通过多媒体播放简单的一小段视频，调动学生的学习积极性，引导学生建立失效电线杆的力学模型，利用力学理论和学生一起分析电线杆失效的原因。例如针对机械专业的学生，在讲授提高轴的强度时，以工程中车床主轴、汽车转向轴为例分析其大多使用空心轴的原因；针对土木专业的学生，在讲授材料的力学性能时，可结合隋代河北赵州桥的例子，探讨桥面使用石料制作的原因；在讲授梁的弯曲内力时，可联系日常生活中双杠的尺寸设计实例进行分析。针对目前所用教材中例题和习题模式相对单一、工程背景相对滞后的问题，结合自身教学经历编写力学工程案例教材，尽可能多地将生活和工程实例增加到案例教材中，通过教材的辐射调动学生学习力学课程的积极性，进一步开阔学生学习的视野，激发其创新和实践能力。
三、坚持以实践和创新能力培养为中心，分层次开展实验教学，提高学生综合能力
力学实验教学坚持以培养学生实践和创新能力为中心，将本科生实验教学划分为基础实验、综合设计实验和创新性实验三个模块。
基础实验课程为必做实验，实验内容和方法由教师选定，主要是一些理论验证性实验，强调加强学生动手能力，如材料力学实验中的拉伸压缩实验、扭转实验、矩形截面纯弯曲测定实验等。
综合性实验为选做实验，强调学生实验设计和实验能力的培养，实验室对学生实行开放模式，提供一些能够培养学生创新和实践能力的实验，只给出实验的目的和基本要求，对于实验的方法过程不做详细说明。如实验室中有承受水压的压力容器，一端为椭圆封头，一端为平封头，要求学生通过电测的实验方法测定容器上危险位置，至于在哪个位置布置应变片以及应变片采取什么样的形式组成都由学生自己思考设计完成，并比较出椭圆形封头和平封头在强度上哪个更危险一些。
创新性实验采用自主实验方法，强调学生分析问题和解决问题的能力，题目由学生自主提出，经教师认可后，学生自主制定实验方案。
在以往的实验教学中，基本上以基础实验为主，辅之综合性实验，这已不能满足当今的形势，在今后的教学中，应在原有实验的基础上大幅度增加综合性设计实验比例，根据自身科研和社会服务情况，适度开发创新性实验，使学生在实验能力提高的同时，尽早建立工程概念和学以致用的思维方式，使工程实践背景和力学理论相结合，在实验教学中实现开放式教学。
四、加强计算机能力培养，开展课程设计环节，布置综合性设计大作业
力学课程与工程实际紧密结合，而目前大部分力学课程教材中大都给出简化的力学模型，学生在遇到工程实际中的具体问题时，大多是一筹莫展，缺少一个从理论向实践转化的环节。开展课程设计，布置综合性设计大作业是减小力学课程与工程实际结构之间距离的有效方法。如振动力学课程设计环节，教师根据课程的要求给定振动力学课程设计指导书，学生自选一个与振动理论相关的实际题目，认真阅读课程设计指导书，明确设计要求，结合设计题目复习力学的有关理论知识，制定问题分析的步骤、方法和时间分配等。然后搜集相关论文资料，建立力学模型及控制方程，推导振动响应（位移、速度或加速度）的计算公式，通过计算机编制计算程序求解响应的时域曲线和频域曲线，分析结论。通过课程设计环节，学生的建模、分析、设计的综合能力得到了显著的提升，分析问题、解决问题的能力也得到了提高，所学的力学理论知识也得到了升华。实践证明，这种实践方式将理论和工程实际问题结合起来，充分调动了学生的学习积极性和主动性，学生深感受益匪浅，收到了很好的效果。
五、鼓励学生参加科技创新、力学竞赛等素质教育活动，提升学生的实践和创新能力
对学生实施素质教育对创新能力培养至关重要。实施素质教育就要从培养创新能力入手，有计划全方位地开展，提高学生的综合素养。力学课程素质教育活动主要包括国家级、省级力学竞赛活动，校内力学创新作品设计以及大学生科研立项实践活动，活动旨在培养学生的创新和实践精神，利用力学理论知识提出问题、解决工程实际问题的能力。学生参赛形式多样，参赛作品多以实物为主，学生可根据活动要求，利用所学的力学知识（理论力学、材料力学、结构力学等），研究实施方案，自由组队，自主设计，准备具体材料制作实物作品，并撰写实物设计说明书，最后进行答辩评比。例如黑龙江科技大学针对学习材料力学和工程力学课程的班级开展“承受静载的大跨度纸桥结构模型设计竞赛”，以1张0号图纸和乳白胶为材料，制作长为1米宽为0.2米重量不超过200g的纸桥结构模型，桥梁结构形式自选，3-5人一组，自由组队，桥梁破坏分为强度和刚度两种破坏方式，最后通过承重比即承受的载荷与桥重的比值来确定学生的比赛成绩。校内实践表明，学生对该项活动参与积极性高，通过设计环节加强了学生对所学力学知识的融会贯通；通过作品制作环节，提高了学生的实践动手及团队协作能力；通过答辩环节锻炼了学生的总结归纳及临场应辩能力。这些活动的开展锻炼了学生提出问题、解决问题的能力，使学生在掌握理论知识的同时，了解了其在工程中的应用，开阔了视野，增长了见识，提高了实践和创新能力。
六、结论
为进一步提高学生的实践和创新能力，我国各高等院校实行了一系列教学改革措施，学生实践和创新能力的提高对学生综合素质能力的培养起到了至关重要的作用。通过黑龙江科技大学力学课程的实践表明，构筑课程资源丰富的教学体系及具体实践环节的实施对学生实践和创新能力的提高起到了决定性的作用。
参考文献：
[1]朱清时.注重创新素质.培养成功的创新型人才[J].中国高等教育，2006，（1）：12-14.
[2]李四妹.培养学生创新能力的探索与实践[C].力学课程报告论坛论文集.北京：高等教育出版社，2008：167-168.
[3]郑春龙，邵红艳.以创新实践能力培养为目标的高校实践教学体系的构建与实施[J].中国高等教育，2007，（4）：85-86.
[4]沈火明.积极进行教学资源建设，全面推进基础力学教学改革[C].力学课程报告论坛论文集.北京：高等教育出版社，2008：119-122.
[5]杨婷连，李文兴，谭景和，等.力学课程的教学内容应与专业课程相结合[J].高教论坛，2003，（6）：108.
（责任编辑：刘辉）