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近日,我校“学生成才教师成功的基础力学教育改革”项目获得了校教学成果特等奖。这项从2003年11月延续至2013年11月,整整十个年头的教育教学改革项目,始终以培养21 世纪具有创新精神的高素质科技人才为目标,在理论与实践相结合的过程中积累丰富的经验,研究与教育相结合,与时俱进,探索出一条可行性强、效果显著的基础力学教育之路。
在这十年的探索进程中,项目获得诸多的认同和支持。2010 年,“工程力学”被立项为国家级精品课程。2008年和2012年,“理论力学”和“结构力学”分别被立项为上海市精品课程。笔者有幸对课题组成员、我校力学系主任张俊乾教授进行了采访。
研究与教育并行成就教师
谈及项目设立初衷,张俊乾说:“传统上,教学与科研是分开的,基础课与一些专业性强的课程联系并不紧密,但是要成为一所高水平的大学就必须改变这一现状。”基础力学改革项目凝聚了学校一线优秀教师。由陈立群教授为带头人,在张俊乾、朱怀亮、徐开宇等10 位理学院力学系优秀教师的共同合作下进行。
这支力学功底扎实、研究能力强、综合素质高的教师队伍,同时承担着基础课程教学与学科前沿研究两方面任务。在本科生教育第一线工作的教师中不仅有教育部 特聘教授、国家杰出青年基金获得者,还有洪堡学者、高校优秀青年教师奖获得者、曙光学者等。多数教师具有博士学位和国外学习或工作经历,有的还主持国家自然学科基金。他们的科研经验和国际化视野是各门课程研究型教学的基础。
除了自身丰富的理论和科研经验外,项目成员扎根于教学,对教学工作主动投入精力和时间,优化教学内容,改进教学方法,加强教学管理,形成教学团队,建设精品课程。正是在这种科研与教学的良性互动下,保证了学科建设的可持续性。
在这一过程中,也有急需两相平衡的时刻,张俊乾说:“教学与科研相结合,必然会使教师的科研时间受到压缩,但在之后的实践过程中,我们欣喜地发现,教学上的经验对于科研有着很大的促进作用,这两者相辅相成。”事实上,张俊乾、陈立群在担任本科生力学课程教学的同时,还分别主持国家自然科学基金重点项目的研究工作。
正是由于这种面对困难不退缩,勇于尝试的精神,在成果的研制及实施阶段,项目组成员多次获得各级教学荣誉称号,项目组教师发表教学研究论文30余篇。其中,半数发表在《力学与实践》、《实验室研究与探索》等核心期刊上,而他们出版的《弹性力学》、《理论力学》、《工程力学实验》三部教材都在高校力学教育领域产生了较大的反响,特别是《理论力学》获得了2011年上海市普通高校优秀教材一等奖。2010年,“工科基础力学教学团队”被立项为上海高校市级教学团队。
互动式教学激发学生
除了教师自身的发展,项目组对教学内容和教学方法也进行了改进,启发和引导学生的思维。摒弃以往观念,结合上海大学选修制、学分制、短学期制的办学模式,重组优化了教学内容,建设模块化授课体系。将教学过程由教师告知转变为学生在教师的引导下认知,实行启发式教学,以交互式、讨论式的教学方法组织课堂教学,激发学生的学习兴趣,养成独立思考的习惯。
这种互动式的教学过程,十分有利于加深学生对基本概念、基本原理的深刻理解和掌握,并提高运用能力。部分学生改变了将学习过程等同于“听课、做题、应试”的狭隘理解。优秀学生不仅可以综合应用所学知识,还能创新性地分析和解决力学问题,能够提出有创意的问题。
借助教师的科研工作经验和结果,项目组通过将现代研究成果通俗化以充实教学内容,利用工程实例说明基础力学原理,结合力学发展史说明力学的发展过程,借鉴国外教材丰富教学内容,充分应用学生已掌握的数学工具,以及结合实验室扩展教学内容等多方面的创新方法,从不同维度优化教学内容以拓展学生视野。
正是在这样的交互式教学和多方面结合的尝试下,学生对于力学相关课程的满意度不断上升。根据调查,学生对课程的满意度从2002-2009年的20%左右大幅上升到了75%左右。说到学生的转变,张俊乾很直观的感受就是学生的自我素质提高了,能够抓到的机会不断增多。在学生积极性上升的情况下,他们在各类力学竞赛中也取得了十分亮眼的成绩。
在全国周培源力学竞赛中,我校学生成绩显著提高。2009 年第七届全国周培源力学竞赛三等奖1 项,优秀奖5 项;2011年第八届比赛中再接再厉获得优秀奖11 项;2013年获得一等奖1项,优秀奖5项。此外,在2010年首届全国大学生基础力学实验竞赛中,上海大学获得团体奖二等奖,特别是在上海赛区初赛中,取得了总平均分第一的好成绩。在今年举办的第十届国际工程力学竞赛中,上海大学首次参赛,就获得团体第二名的好成绩,三名参赛学生分别获得个人一、二、三等奖。
实验教学新体系紧扣时代
力学的学科性质决定了实验在人才培养中起着举足轻重的作用。基础力学教育在实践过程中,充分体现了钱伟长教育思想:“培养全面发展的人”。项目组经过研究,创立了分层次的实验教学新体系。
该体系力求开掘实验深度,除基本实验外,扩充了提高综合性、研究创新性、学科前沿性等更具有自主设计性质的实验。例如,实验室开发了现代光学变形测量系统,并引入到基础力学拉伸试验中,揭示了材料丰富的力学性能。目前,实验体系有基本实验32个,提高综合性实验28个,研究创新实验27个,学科前沿性实验12个。在各专业实验大纲中,基本性实验仅占41% 以下,综合性、设计性和创新性实验超过 59%。每年,实验更新率在5%左右。
这一实验教学新体系,为不同专业和学识、兴趣和特点不同的学生搭建不同的实验模板,由此改变了过去只由课程来安排实验的状况。结合全员导师制和大学生创新等活动,项目将实验教学从课堂内延续到整个在校期间,为学生提供不间断的实践机会。
这些措施给了学生更大的选择空间,激发了学生对力学实验的兴趣,也培养了学生的实验能力,越来越多的学生开始喜欢力学实验课。例如理论力学中的运动学和动力学原理演示等实验,受到了学生们的欢迎,选课率接近100% 。
此外,上海大学力学实验教学中心在2007 年获批为国家级力学实验教学示范中心建设单位,也为实验教学新体系的深入发展奠定了基础。
专注于科研和教育之外,项目组还进行了丰富的国内外交流合作。课题组教师应邀到南京理工大学、安徽理工大学等高校为本科生讲课,示范中心多次接待了包括加拿大多伦多大学等诸多国内外著名高校和公司的来访,并且与我校自强教授、美国马里兰大学阿罗拉、加拿大阿尔伯特大学茹重庆等4 位国外学者进行了合作研究。
经过10多年的持续努力,不懈探索,锐意创新,项目取得丰硕成果。该项目极大地提高了教学质量,使学生广泛受益,教师获得成功。张俊乾表示,这一理念将贯彻下去,不会停止。
发表于:上海大学校报第787期(2014年6月19日)第2版
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