摘 要：该文对在《工程力学》课堂教学中采用一种能更好地体现“学为主体，教为主导”教学理念的合作教学法进行了初步探索和实践。文中介绍了合作教学法的概念、起源、实施模式和意义，并结合《工程力学》课堂教学进行实践，阐述了合作教学法在这门课中的具体实施方法，对适合该方法的部分课程内容进行试点，并以一个具体的教学示例来详细说明如何把这种方法有效地贯穿到教学中去。教学实践证明，合作教学法是培养学员自主、合作、探究的有效课堂教学模式之一。
关键词：工程力学 课堂教学 合作教学法 实践
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（b）-0117-03
传统的教学方法是以教员为中心的讲授法，教员生怕在课堂上讲的不够多、不够深，却往往忽略了学员的主体性和自主性。即使教员讲得再好，那也仅仅是你个人的精彩。更新课程的教学理念，“把教的创造性留给教员，把学的主动权还给学员”，开展以学员为中心、以问题引导为主线的研究性教学，培养学员的自主学习能力，是一项迫切而且艰巨的长期性任务，任重道远。同时对教员提出了更高的要求：注重自身的知识更新，能把学员学习的主动性调动起来，能教会学员自学。经过查阅大量资料，并根据自己多年的教学积淀，从2013年上半年开始我们在《工程力学》课堂教学中尝试引进了“合作教学法”，并对这种不同于以往传统教学方法的全新教学理念进行探索和实践，取得了较好的效果，并积累了一定的经验。下面就来介绍这种更能体现“学为主体、教为主导”的新教学模式的理论以及如何将这种方法有效地贯穿到教学实践中的具体做法。
1 合作教学法的概念和起源
所谓合作教学法是指以合作小组为基本形式，系统利用教学中动态因素之间的互动，促进学员的学习，共同达成教学目标的教学活动。合作学习是目前在世界范围内被广泛使用的课堂教学组织形式，作为一种古老的教育观念和实践，其源头可以追溯到人类纪元初期。早在2千多年前，我国古典的教育名著《学记》中就有“独学而无友，则孤陋而寡闻”的记载，强调学习者在学习过程中的合作；在西方，早在公元一世纪，古罗马昆体良学派就指出，学生们可以从互教中受益。1806年合作学习小组的观念从英国传入美国，受到美国教育家帕克、杜威等人的推崇并被广为应用，最终于20世纪70年代初在美国兴起了现代的合作学习理论[1]。而这种合作学习的教学理念以前在我们国家的大学教育中却少见沿用，但近几年来，随着教学改革的深入发展，教学理念的推陈出新，一部分学校也逐步开始对这种合作学习的教学模式进行探索研究。
2 合作教学的实施模式和意义
2.1 合作学习的实施模式
合作小组是合作学习模式的最基本组成部分，也是最重要的因素。对小组的划分要做到均衡平等，要考虑到各种因素，如学习者的学习成绩、兴趣爱好、个性特征等，一般要采用互补的分组形式，即采用“组内异质、组间同质”的原则（即强中弱分组搭配），每组4～6人为宜，小组成员之间的合理分配有利于提高学习的效率。为保障每个小组都能参与，尽量采取小班上课的方式，一般一个班不超过30～40人。每个小组选出一名责任心强的组长，负责召集、组织小组讨论等工作，各个小组的讨论地点应该彼此分开。课堂上采用同组前后位坐法，分组合作讨论学习。各小组在讨论时，每个成员都可以发表自己的意见。学员按照教员布置的任务、提出的问题自主探究、合作学习。对于问题，课堂分组交流，相互补充。
在合作学习中，教员是活动的组织者、引导者、合作者。合作学习对教员提出了比传统教学更高的要求，要求教员具有现代的教育思想和教育理念，由传统的以“教”为中心转到以“学”为中心，还要实现二者的有机结合。组织学员小组合作学习时，教员应考虑学习的内容，考虑学习的内容的合作目的和合作价值。小组合作学习应该用到重点上、难点上，用在培养学员创新的精神和应用能力上，合作学习数量也不易过多，时间也不易过长，可以采取课前、课中、课后合作的形式，可以用在50%～60%的课堂教学中。
2.2 合作学习的实施意义
小组合作活动将教学变成了一种教员与学员、学员与学员之间的多向型互动，这种互动能够有效调动所有参与者的积极投入，充分发挥每个人的聪明才智，激发高度的求异思维。学员们在这种多边互动与合作的群体活动中，在交流信息、探讨问题的过程中，增长知识、发展能力，有利于互相交流，取长补短，有利于拓展思维，有利于培养学员自主学习、自主分析和解决问题的能力，培养学员的团队合作精神，锻炼学员的交际能力和口头表达能力。
3 合作教学法在《工程力学》课堂教学中的具体实施方法和教学实践
3.1 具体实施方法
在日常课堂教学中，教员可根据课程标准、课程内容的特点，提前布置阅读任务，围绕教学重点、难点提出一些有价值、有讨论空间的理论问题或者习题等作为讨论题，提前打印出来发给每位学员。请每位学员先自学指定内容，思考讨论题，然后由各小组合作讨论，讨论结果要在课堂上展示；也可以当堂布置课堂讨论题，现场组织学员合作讨论。课堂上可由教员先精讲核心内容和典型例题，留出半小时左右甚至45分钟的时间来组织学员展开讨论（这种情况比较适合理论内容少而应用比较多的教学内容），也可按照提前精心做好的课堂教学设计适时恰当地穿插展开讨论（这种情况比较适合理论内容多的教学内容）。讨论题的回答，可由小组成员进行抢答，由抢答成功小组的组长轮派一名代表到黑板前面讲解本小组的观点，各小组间可以相互质疑，然后由教员进一步更清晰地阐述该小组的思想，并进行现场点评和打分。讲述正确率满分90分，语言表达学员评价满分5分，教员评价满分5分，计入平时成绩。[2]
3.2 教学实践示例
在《工程力学》课程教学中，我们根据课程内容的特点以及自己的教学积淀，选定了一部分适于合作教学的内容作为试点，它们分别是静力学部分的《物体的受力分析和受力图》《平面任意力系的简化》《平面桁架和物体系的平衡习题课》，材料力学部分的《弯曲正应力》《弯曲变形》《压杆稳定》等。按照合作教学法的实施模式和具体方法，重新精心修改了它们的课堂设计，并在课堂上试行实施，取得了较好的课堂教学效果。
下面我们就以《压杆稳定》一课为示例，来阐述如何实施合作教学法进行教学。
首先，大约提前一周左右时间布置阅读任务，发给每个小组合作讨论题目：阅读《材料力学》教材上册第9章压杆稳定9.1～9.4节的内容，小组合作讨论如下问题：
（1）通过查阅资料，在军事上、尤其是在和我们相关的飞机上，你能够找到哪些部位可能存在着压杆稳定性问题？制作成PPT讲解。
（2）推导细长压杆临界压力计算公式的几个关键点在哪里？要注意什么问题？
（3）采用变形比较法给出其它杆端约束细长压杆的临界压力计算公式，这种方法的关键点在哪里？
请每个人先自学，然后由各小组合作讨论，讨论结果在课堂上展示，小组间可以相互质疑，讨论情况要进行互评打分，计入平时成绩。
由于这次课的特点是理论内容比较多，因此我们采用了穿插进行小组合作讨论的策略。我们首先从一起魁北克大桥坍塌的工程事故引出失稳问题，给出部分日常生活中常见的有可能存在失稳问题的构件，然后引导各小组来展示第一个合作讨论题的讨论结果。由于每个小组的学员事先都积极查阅资料，通过合作学习，提前制作好PPT，在课堂上各小组积极抢答，相互补充。找出了导弹发射车中的液压缸活塞杆、雷达桁架结构中的压杆、飞机四冲程活塞式发动机中的连杆、飞机起落架的减震支柱以及斜撑杆，还有飞机机翼中的腹板和支柱，火箭发射架桁架结构中的压杆，火箭箱间段中桁架结构中的压杆等存在着压杆稳定性问题的军事实例。对有的小组提出的飞机机翼中的腹板实例，其他小组还进行了质疑，指出从严格意义上来讲，它不属于压杆的稳定性问题，而是属于薄板条受压侧向失稳的问题。之所以设置这个带有探究性任务的合作讨论题目，目的是想结合我们军事院校的特点，为了将理论与军事实际紧密联系，开拓视野。通过这个探究性的任务，培养学员查阅资料的能力以及探究性学习能力、团队合作能力。在查阅资料的同时，他们也了解了很多关于飞机方面的知识，同时也激发了学员学好这门课程的使命感与责任感。
围绕教学难点欧拉公式的推导，布置了第二和第三个研究性合作讨论任务，研究清楚了这些问题，就等于破解了难点，掌握了一种方法。由于各小组已经提前自学了教材内容，通过小组合作讨论，各小组根据自己的理解和思考归纳总结了各自的答案，所以讲到临界压力的确定时，先由教员引导各小组来展示第二个合作讨论题的讨论结果，各小组在教员的组织引导下，可以相互补充、相互提问。最终由教员点评并总结指出各小组的观点：关键点在于，第一，正确写出压杆任意截面上的弯矩方程，从而正确写出挠曲线近似微分方程；第二，正确写出边界条件，从而确定通解中的积分常数。要注意的问题是用压杆变形以后的位置来计算弯矩，不再使用原始尺寸原理；压杆失稳后挠曲线向空间任意方向凹凸，弯矩和挠度之间始终要相差一个负号。关于这部分推导内容，课堂上可以快速再现，关键点和注意点在推导快速再现的过程中再一次强调，以加深印象。而对于第三个合作讨论题，请抢答成功的小组派一名代表上讲台讲解，指出关键点在于寻找挠曲线上的拐点，是拐点就意味着在该点处相当于有一个铰支，并结合教员PPT上的图向大家讲述几种常见理想杆端约束细长压杆的临界压力计算公式是如何得来的。通过这两个研究性合作讨论任务，锻炼了学员自学能力、自我分析能力、归纳总结能力以及口头表达能力，实现了先学后教，自主探究。围绕教学重点欧拉公式及临界应力总图我们又设置了当堂合作讨论题：起重臂角钢如何放置这样具有开放性的问题，误用临界应力公式会带来什么结果这样具有探究性的问题等等。小组成员相互讨论，争先抢答，小组间相互质疑补充，课堂气氛十分热烈。最后，由教员讲评，小组间相互评价打分，计入平时成绩。整个课堂气氛生动活跃，完全体现了学员的主体性，受到了学员的好评。
4 结语
近三年的教学实践证明，“合作教学法”是培养学员自主、合作、探究的有效课堂教学模式之一。这种方法可操作性强，通过精心的课堂设计来实现先学后教，真正体现教员的主导性和学员的主体性。这种方法活跃了学员的思维，受到了学员的认可，是一种真正意义上的互动，可以结合它来真正实现没有网络环境的“翻转课堂”。当然目前所做的工作还是一些初步的研究，还需要在今后的时间里去不断地深入探索和研究。
参考文献
[1]余文森，林高明.经典教学法50例[M].福州：福建教育出版社，2010.
[2]宋少云.在理论力学教学中采用协作学习的改革实践研究[J].力学与实践，2013，35（3）：85-86.
[3]刘鸿文.材料力学[M].5版.北京：高等教育出版社，2011.