2008年颁布的《理论力学课程教学基本要求》(以下简称《基本要求》)[1]为非力学专业界定了理论力学教学的最低要求。该《基本要求》不仅突出了理论力学课程的核心内容,而且也是制定理论力学教学质量标准的基础和依据,对理论力学教材建设也有指导作用。因此,《基本要求》是最重要的教学指导性文件。特别是旧版《基本要求》[2]出版于20多年前,已经不能适用于现在的教学实践。新版《基本要求》的推出尤为必要。
1.新版《基本要求》对课程分类更符合实际
在旧版《基本要求》中,理论力学课程按学时分成3类,100~110学时、70~80学时和50~60学时。由于大学本科阶段总教学时数减少等因素,目前各高校的理论力学教学时数均有所下降,很少有学校等达到100学时以上。在这种背景下,新版《基本要求》把理论力学课程分成两类,建议课时分别为80学时(基本部分64学时)的A类和64学时(基本部分56学时)B类。新版《基本要求》所界定的两类课程,更符合现在的教学实际需要。同时,对于现在部分高校和专业过分压缩理论力学课时也有某种规范作用。
需要注意的是,两类课程的差别主要是在教学内容的多少方面,而对共同教学内容的程度要求完全相同。这一点与以往不同学时课程对相同内容有不同要求完全不同。例如,在两类课程中,对复合运动的加速度分析都不再区分牵连运动是平动还是转动,而原先在不同类型的课程中有不同要求。就基本部分而言,两类课程在静力学部分完全相同。在运动学部分,A类课程多要求会综合判定平面运动机构各构件的运动特征;在动力学方面,A类课程多包含虚位移原理;在专题部分,A类课程要求在9个专题中至少选修1个,而B类课程是在4个专题中选1个。
还需要特别指出的是,与旧版不同,新版《基本要求》明确说明了两类课程所适用的专业,这样可供各高等学校相关专业在制定课程教学计划时作参考。
2.新版《基本要求》对教学内容的要求更合理
新版《基本要求》反映了理论力学教学界多年来课程建设和改革的成果。提高起点,减少重复,适当增加了教学坡度。因此,能在学时数大为减少的条件下,保留了课程的主干和内核。A类课程的内容基本上相当于过去多学时的课程。在教学内容方面的改进主要有下列几个方面:
首先,研究对象为“质点、质点系、刚体和刚体系”,其中明确增加了“刚体系”。在具体内容中,把旧版《基本要求》中的“物体和简单物体系统”改为“单个刚体和刚体系”。
其次,课程采取模块化的体系,基本内容部分加专题选修。与旧版《基本要求》中只是简单提及可增加的内容不同,新版《基本要求》对选修专题也做了具体要求。而且,在基本内容部分之外明确要求不同类别课程选修专题的最低数量。
第三,新版《基本要求》规定的教学内容比旧版《基本要求》有所增减。减少的内容主要在基本部分。静力学不要求桁架的计算、重心的计算没有单独列出而可归入平行力系中心的计算。运动学中复合运动不再强调牵连运动为平动和转动的区分。刚体平面运动中不再限定基点法和速度投影法的使用。动力学部分没有列出刚体定轴转动微分方程的应用,并把非惯性系、振动、碰撞都作为专题选修内容。增加的主要是专题内容。在A类课程中增加了运动学问题过程分析、动力学问题过程分析、第一类拉格朗日方程和哈密尔顿原理。
第四,新版《基本要求》对少量内容的要求进行了微调。例如,新版《基本要求》增加了对摩擦角的明确要求。再例如,旧版《基本要求》“能应用......平面运动微分方程求解有关问题”,在新版中改为“能应用平面运动微分方程求解有关简单问题”。
最后,新版《基本要求》没有对课外习题的数量提出要求,只是要求“保证课外习题和作业的数量与难度”。在旧版《基本要求》中,三种学时课程的课外习题数目分别要求不少于200道、150道和100道,并要求题目包括概念题、基本运算题和简单的综合分析题。
3.新版《基本要求》对学生能力培养的要求更加明确
在“课程性质和任务”部分,新版《基本要求》要“培养学生科学的思维方式和正确的世界观,培养学生的相关能力”,比旧版《基本要求》的提法“培养学生的辩证唯物主义世界观,培养学生的能力”更为贴切具体,明确了培养学生思维方式的任务。
在“对能力培养要求”部分,新版《基本要求》突出了与理论力学课程关系密切的建模能力和分析能力,以替代旧版《基本要求》中的比较笼统的逻辑思维能力和抽象化能力。建模能力不仅包括将简单实际问题抽象为力学问题的能力,也包括建立数学模型的能力。分析能力包括定性和定量两个方面。另外,将原来的“自学能力、表达能力以及数字计算能力”仅保留“自学能力”,并且明确界定为“具有借助理论力学教材与相关参考书自主学习本课程相关知识的能力”。
特别值得称道的是,新版《基本要求》明确了对各部分内容的要求程度由高到低分为三个层次,分别是“掌握”和“熟练”、“会”以及“了解”,这使得在教学实践中贯彻《基本要求》更有可操作性。
关于新版《基本要求》的权威解释还要由该文件的制定者--教学指导委员会发布。本文只是笔者学习新版《基本要求》的若干体会,不涉及该《基本要求》制定者的初衷。笔者认为,新发布的《基本要求》有诸多亮点,更符合目前高校的实际,教学内容更为科学,能力培养更为明确。认真学习、透彻理解新版《基本要求》,将有助于教学内容的合理和规范,进而提高教学质量。为此,笔者也希望教学指导委员会能够作更详细的解释和说明,以帮助第一线从事教学工作的理论力学教师更全面深入地理解。
参考文献
[1] 理工科非力学专业力学基础课程教学基本要求(试行). 北京:高等教育出版社,2008: 1-9
[2] 高等工业学校力学课程教学基本要求. 北京:高等教育出版社,1987: 1-13
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