编写系列教材，创建工程力学精品课程

[摘 要]教材建设是课程建设的核心和关键，是深化教学改革，全面推进素质教育，培养创新人才的有力保证。教材是人才培养中传授知识和技能的重要工具， 是提高教学质量、培养合格人才的重要支柱和手段。教材质量主要体现在思想性、针对性、先进性、逻辑性、系统性和特色等几个方面。创新内容理论体系和编写系列教材能培养学员思维能力和工程意识。重视教材建设，编写和出版具有海军特色的高质量系列教材是创建精品课程的有力措施。

[关键词]工程力学；教学改革；教材；素质教育；精品课程

[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）05-0069-03

一、教材建设的重要性

教材是根据培养目标和学科任务，所编写的具有一定范围和深度的知识和技能体系的教科书，也可宽泛地理解为一切教学材料，包括教科书、讲义、讲授提纲、参考书刊、辅导材料以及教学辅导材料（如图表、教学影片、唱片、录音、录像磁带等）。教科书、讲义和讲授提纲是教材的主体。教材是体现教学内容和教学方法的知识载体，是进行教学的基本工具，也是深化教育教学改革，全面推进素质教育，培养创新人才的重要保证。一本教材的读者可能是一万、二万甚至几十万，可以对人的一生产生重要影响，也可能影响几代人的知识结构和思维方式。教材是教学内容和课程标准的进一步展开与具体化，它在一定程度体现了教育理念和方法。对教员而言，教材是教学的主要依据，是表达思想观点、传播专业实践和理论知识的主要窗口；对学员而言，教材是系统地获取知识、培养能力的重要工具，是了解和掌握专业知识的重要平台。教材建设受教育思想、教育技术、教育方法和教育评价的诸多因素影响，其中最重要的是教育思想。教材是人才培养过程中传授知识和技能的重要工具，搞好教材建设不仅是稳定教学秩序的重要环节，也是提高教学质量和培养合格人才的重要保证。教材建设的水平直接关系到学习的水平、知识的构建、能力的培养，关系到教学改革的成败。[1][2][3]

二、我校工程力学课程特点及教材改革面临的任务

1998年，为适应全国基础力学教学改革的形势，配合我校三大动力合训的要求，我院首次将材料力学与理论力学合并，开设工程力学课程。工程力学是一门重要的技术基础课，是理工科专业的必修课程。其研究物体机械运动一般规律及构件的承载能力，是后续课程和现代工程技术的理论基础，还可直接应用于工程实际问题；对培养学员的基本能力、综合素质、科学思维、创新能力和解决工程问题的能力都具有重要作用；为学员从事武器装备一线工作，奠定必要的理论基础和实践能力。工程力学面向全校绝大部分专业开设，是军、兵种核心课程，大多数专业开设80学时，少部分专业开设40学时。课程开设之初，教材采用《理论力学》和《材料力学》这两本教材，但其内容繁杂，结构不甚合理，部分内容、公式、符号前后不一致，不能满足课程教学的新要求，国内也找不到与我校课程相对应的教材。随着我校教学改革的深入和我校培养任务的转型，特别是两级院校会议精神的深入贯彻，原来所选用的教材已不能适应培养海军初级指挥军官新的教学需要，必须对传统的教学内容和课程体系进行改革，应该编写有较强的系统性，内容和难度适中且能适应当前培养海军新型人才需要的《工程力学》教材。教材中应增加一些创新性内容，增加一些与海军高科技设备有关的问题和习题，教材应创新内容体系，紧密联系海军部队实际，解决课程起点提高、学时短与相关专业对内容要求高的矛盾。只有将新的体系组织精选过的内容付诸教学，才能做到学时少、内容新、水平高、效果好；才能适应培养学员的创新能力，提高学员分析问题和解决问题的能力的需要，满足我校学科特色和人才培养的教学需要。

三、编写高质量基本教材，为课程建设提供基础

教材建设是课程建设的基础，是保证教学质量，提高教学水平的重要手段。为适应我校培养任务的转型，适应培养海军初級指挥军官教学的需要，紧密结合海军部队建设实际，针对我校的办学特色、层次和教学对象的学科特点，工程力学课程组编写了具有海军特色，融科学性、知识性、趣味性于一体的《工程力学教程》教材， 2007年2月由科学出版社公开出版并投入使用。2010年2月出版第2版，进一步加大了教材改革力度，以适应海军工科专业要求，初步解决了海军工科院校80学时工程力学的教学需要。在新的培养方案中，工程力学课程被列为军兵种核心课程，扩大了教材的受益面。2014年12月在第1版和第2版的基础上，为解决课程学时短、相关专业对内容要求高的矛盾，编写组完成了《工程力学教程》第3版的修订工作。教材第1版完成了有无问题，第2版修订了使用过程中发现的错误，第3版解决了提质量、上档次的问题。

《工程力学教程》是普通高等教育“十三五”规划教材卓越工程师教育培养计划-现代力学精品教材。教材以工程力学的基本概念和原理为主线，优化课程体系，重组教学内容，适应学时减少和提高起点的要求；层次分明，培养目标明确，完全符合我校80学时工程力学的教学需要，具有很强的针对性。教材多处内容属于全新概念，体系完整，并具有以下特点：1.力求力学与数学的紧密结合，充分体现数学思想，深化力学问题的本质，引导和启发学员运用数学工具分析力学问题的思维过程，做到启发思维、诱导探索、学以致用，培养学员的科学思维能力，训练学员的创造性思维。作者在多年教学理论研究的基础上，独创弯矩图中弯矩极值大小及弯矩极值位置的确定方法，并给出数学上的严格证明。[4]同时，总结出剪力图、弯矩图画法全新体系。[6]增强学员应用数学工具分析解决力学问题的能力，为后续课程的学习打下良好的基础。引导和启发学员运用数学工具分析力学问题的思维过程，使学员理解数学在力学体系中的真正作用。2.用数学原理认识力学问题的本质，创新工程力学理论新体系。静力学是在4个静力学公理的基础上建立起来的。虽然这4个公理是人类长期生产和生活经验积累的总结和结晶，但在引入静力学的过程中，似乎有些突兀，特别是其中关键的“二力合力公理”过于牵强。编者从力的作用效果、力系等效和平衡的本质出发，给出了力和力系的作用效果的具体描述。并在此基础上，证明了二力合力定理，二力平衡定理，还给出了力系等效定理，构建了静力平衡体系的新框架[5]，把建立静力学基础的不加证明的、略显牵强的4个静力学公理变成经过严格证明的4个定理，力图使静力平衡体系的描述更完美、更合理。新体系将静力学由3章内容改为2章，节约了2个学时的时间，适应减少学时和提高起点的要求。

四、编写针对性强的学习指导书，培养学员的科学思维

工程力学课程介绍了大量的力学原理、基本理论和计算公式，只有经过大量的习题训练才能巩固和加深对这些知识的理解。为了帮助学员全面透彻地理解和掌握工程力学课程的基本概念、基本理论和基本方法，提高学员分析问题和解决问题的能力，我们组织编写了《工程力学学习指导》，由科学出版社出版，有利于学员学习掌握基本教材的内容，帮助学员准确理解教学内容，灵活应用所学理论，提高解题技巧。[7]每章都由基本要求、知识要点、解题指导和习题解答这四部分组成。基本要求是简要描述需要掌握的内容和对学习的要求。知识要点是以力学的基本概念和原理为主线，描绘课程的理论体系和教学内容的整体脉络，使读者理解和掌握工程力学的基本理论、基本原理和基本算法。解题指导给出了精选典型例题的详细求解过程，演示运用课程基本原理解题的方法、技巧，分析归纳解题所应用的理论，解题的重点、难点、技巧和不同解法的优缺点和容易出现的错误等；力求清晰简练，注意问题的分类和工程背景及分析问题的基本思路和方法。注重学员分析、解决问题能力的培养，特别是应用数学工具解决力学问题的能力。习题解答给出教材习题的最佳解答。解题指导和习题解答都给出了学员解题时需要遵循的规范步骤，通过演算过程及步骤体现解题的思路，每个等式都体现了一个思维过程，或是对概念、原理、方法理解的提示，通过解题过程强化对基本概念、公式和方法的理解，培养正确利用基本概念、基本理论和基本方法进行逻辑思维的能力和计算能力。

五、编写难度适中的试卷库，规范考试内容

考试命题是考试的核心内容，是检验和评判学员知识掌握情况的客观尺度。因此，要根据教学大纲的要求，紧扣教材內容确定考试内容。命题要切合学员实际，难易适中，涵盖面要广，不能随意降低命题标准。试题份量要适当，章节比例要合理。题量过小，内容过于简单，不利于全面把握学员的学习情况，容易造成部分学员学习动力不足，甚至导致其蒙混应付；题量过大偏难，脱离学员实际，则易导致其产生畏难情绪和厌学现象。只有采用试题库命题才能做到规范考试内容，实行科学命题。为落实高等教育实用性人才的培养目标，优化课程结构，提高技术基础课的针对性、实用性，建设工程力学精品课程，提高教学质量，结合工程力学课程教学改革的实际情况，在我校工程力学教学改革和教学实践的基础上，结合多年的教学经验，我们编写了《工程力学考试题典》，由湖北科学技术出版社出版[8]，供我校工程力学课程结业考试使用。为规范课程考试内容和考核方式，课程结束后，我们会从试卷库中随机抽取一份试卷进行课程考核。试卷集共有30套试卷，每份试卷都由1道概念题和5道计算题组成。计算题涉及工程力学需要掌握的重点章节，概念题涉及工程力学全部章节。每份试卷都给出标准解答，需要遵循的步骤和应得的分数；通过演算过程和解题步骤体现解题思路，通过解题过程强化对基本概念、公式和方法的理解，培养学员正确利用基本概念、基本理论和基本方法进行逻辑思维的能力和计算能力。每份试卷难度基本相同，回避难题、怪题，大部分属于基本题，重点考核必须掌握的知识而回避不必要的细节，突出工程力学的基本概念和基本内容，引导学员注重基本内容和重点内容的掌握，也有少量的技巧题，增加考核内容的梯度。贯彻“实用为主，够用为度”的原则，重点考核学员对工程力学基本原理和方法的掌握，强化学员的工程意识。

六、编写系列教材的实践和效果

精品课程建设包括建设一流教员队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等内容，是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分。我们结合学科特点，提出了以教材建设为抓手，创建精品课程的思路，编写了系列教材。在教学实践中，我们贯彻课程标准的要求，以系列教材为基础，完成了相应的电子教案、多媒体课件和网络课程及网上交互练习系统，极大地提高了课程教学的软硬实力。主教材《工程力学教程》获海军优秀教材二等奖，军队级教学成果三等奖；工程力学课程相继获大学优秀课程、海军优秀课程一等奖和海军重点建设课程立项；在培养方案调整中被列为军兵种核心课程，进一步扩大了系列教材的应用范围。2013年力学教学团队获大学优秀教学团队建设立项。系列教材的应用对提高教员的业务能力发挥了较大的作用，迅速提高教员的授课水平和授课效果。近3年来，课程组的大学督导组听课优秀率达到近70%。连续3年，青年教员以教材内容为基础参加大学青年教员基本功竞赛分获十佳第1名、第7名和第9名，1名教员获海军课堂授课质量奖，1名教员获全国徐芝纶力学优秀教师奖。系列教材的应用训练了学员的科学思维，极大地提高了其综合分析和解决工程实际问题的能力。2010年学校组织学员参加首届全国大学生基础力学实验竞赛决赛，在理论超出我校课程标准的情况下，我校学生获得了团体二等奖的好成绩。2011年组织学员参加第8届全国大学生力学竞赛，获1个三等奖和4个优秀奖。

七、结论

教材是教学的主要依据，是教学改革和教学研究的重要成果，教学改革要通过教材建设具体体现，反过来，教材建设又推动和促进了教学改革的发展。通过教学改革实践，我们深深体会到，教材建设和实践是深化教学改革，提高教学质量的重要支柱和基础。教学内容的更新绝不只是简单的更新陈旧的知识，更重要的是要更新本门课程，特别是教材的体系、结构，以及蕴含在教学中的教学方法。教材建设必须在内容和体系上有所创新，以提高学员的综合素质，培养创新意识和创新能力。我们必须重视教材建设，编写和出版具有海军特色，并与综合大学地位相称的高质量教材，为创建精品课程提供重要支撑。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 方治华.以教材建设为抓手 创建工程力学精品课程[J]. 中国冶金教育，2010（13）：12-13.

[2] 王雪军.高校教材建设改革之我谈[J].经济研究导刊，2001（13）：252-253.

[3] 高世杰.教材建设及编写的实践与体会[J].哈尔滨职业技术学院学报，2008（1）：53-54.

[4] 章向明.弯矩图中弯矩极值的确定[A].第14届全国结构工程学术会议论文集[C].2005：508-511.

[5] 章向明. Superficial discussion on new framework of static e？鄄quilibrium [J]. Applied Mechanics and Materials Vols. 670-671，2014：691-695.

[6] 章向明，王安稳，施华民主编.工程力学教程[M].北京：科学出版社，2016.

[7] 章向明，王安稳，施华民主编. 工程力学学习指导[M].北京：科学出版社，2015.

[8] 胡明勇，章向明，施华民主编.工程力学考试题典[M].武汉：湖北科学技术出版社，2014.

[责任编辑：刘凤华]

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