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【新工科建设进行时】《力学、结构与材料》课程塑造师生成长新动能
作者
李颖超
来源
新闻中心
点击数
更新时间
2022-11-23

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“从提问时鸦雀无声到研讨课争先恐后抢答,同学们的变化比我们想象地更大。”哈工程《力学、结构与材料》课程负责人李鸿教授欣慰地说。

2020年12月份,航建学院工程力学系副主任李鸿接到通知,要为哈工程南安普顿海洋工程联合学院新开设一门《力学、结构与材料》课程。作为学校新工科课程的初步尝试,这门课由哈尔滨工程大学的老师和英国南安普顿大学的老师线上线下联合授课,内容涉及静力学、动力学和材料的基础知识,面临整合师资,调整南安普顿大学课程大纲等一系列问题。

从一片空白到在摸索中前进,《力学、结构与材料》课程今年已经开展了第二轮授课。历经2年的建设,现在的《力学、结构与材料》课堂,教师在课上不再“单打独斗”,同学们自主意识觉醒,满满“自驱力”,师生教学相长,在这亩新工科“试验田”上焕发了新的成长潜能。

“把主动权交给学生其实很锻炼老师”

师生结盟:同甘共苦,同增“课后学时”

新工科课程建设的目的是培养出符合未来需求的卓越工程师。“新工科”人才,不仅需要在某一学科专业上学业精深,还需有“学科交叉融合”的特征。为了加强对学生综合能力的培养,在南安普顿大学课程大纲的基础上设计出符合中国学生的课程大纲,课程组绞尽脑汁。

课程建设教师团队

“既要考虑学生的接受程度,对南安普顿大学课程大纲做本土化调整,还要考虑学生未来毕业可能会考国内的研究生,要给学生留一个出口,增添一部分必要知识。”李鸿说,在期末考核时,《力学、结构与材料》与其他两门课共用一张卷子,一套题里涵盖三门课的内容,着重考察学生分析解决实际问题的能力。团队在南安普顿大学课程大纲的基础上,加入了相应的补充知识,对一些讲得浅的知识点适当拓展,希望达到在宽口径的基础上,夯实基础知识点、稍微拓展知识深度的效果。

最终,《力学、结构与材料》课确定了4个教学模块,跨课程组,跨学院在材化学院、航建学院选拔了4名精英老师联合授课。三门课的知识融合到一门,想要在一定的时间内完成任务,除了必要的取舍,学生课下预习与复习的学时完成度就至关重要。

《力学、结构与材料》课程培养方案中规定学时是300学时,其中课上是96学时,课下学时跟课上学时几乎是1:2的比重。这意味着学生需要用课上时间的两倍去衔接消化课上没讲的知识。

“把主动权交给学生其实很锻炼老师。”李鸿坦言,传统课堂上的老师容易有一个“习惯”,那就是每当提出一个问题,还没等同学们给出反馈,就会自己公布答案。“要引领学生去思考,不那么急于公布答案,但又不能彻底放手,在一定的学习时间后要适时回收问题。”

新教师试讲

这对老师的引领能力提出了新的要求,李鸿形象地比喻道:“如果任务难度有100层楼高,老师不能在交代完任务后就直接去100楼等着,那大概率是要扑空。老师要先在20楼接学生一下,布置完下一个晋级任务,再到40楼查看,做到既放手又引领。”

每次上课前,《力学、结构与材料》课老师都会在超星学习通平台上发布课前3至5道课前预习小测题,课上根据预习题的正确率调整上课时需要详解和略讲的知识点。每堂课后,老师们会留几道题作为课后作业,由助教批改并统计大家的共性错误,老师在课堂上再次讲解。课后作业之外,老师还会留几个反映课程重点难点的概念性问题,看同学们的细节有没有掌握。

平台课程基础数据

一道道问题的内容,就是老师们与同学们之间的接应,题目要做到既检查到位,又不让学生望而却步,“老师们在课后,也需要花费更多时间思考这些问题的内容,在这种模式下,同学跟老师的‘课后学时’都在同步增加,同甘共苦。”李鸿笑道。

“课程反馈事事有回应,件件要落地”

考核同盟:师生共同评分,意见照单全收

因为课程是全英文授课,选拔的老师都要求有海外留学经历,但青年教师何晓来到联合学院上第一节课之前,心里还是非常忐忑,“全英文授课对我是个挑战,我害怕自己表达得不清楚,害怕学生们听不懂。”

带着这些顾虑,她报名了一个网上平台的英语提高培训班,“培训班聊的都是家长里短,上课讲的是专业知识,还是有一定区别,但是培训班可以让我提前熟悉英文环境,提升语感。”何晓说,“我最大的感受就是,想要上好这个课,需要花比其他课多很多倍的时间备课。”

《力学、结构与材料》课堂

虽然准备充分,第一节课的效果却并不尽如人意,何晓用英文提问时,同学们面面相觑,课程鸦雀无声。第一节课下课,何晓收到了同学们关于课程五花八门的反馈意见:“语速太快了。”“有一个知识点之前没学过,讲得不够详细。”“专业词汇没听懂。”......授课方式的变化、考核方式的变化都在引导学生更深度地参与课程建设,与传统课堂不同,同学们更倾向于直接提出建议,“学生的眼里揉不得沙子。”何晓感慨。

意见的直接反馈说明同学们课堂自主意识在觉醒,也提醒着课程组充分尊重学生意见,及时调整优化教学模式。《力学、结构与材料》课的研讨课是三个班同时进行,有同学在上完一次研讨课后,提出自己想要自主选择研讨课的任课老师。

当天晚上,课程组的老师们召开了紧急会议,讨论研讨课的上课方式,“一共4次研讨课,3个班同时上课,我们可以采取轮流制,同学们在4次课内每个老师的课堂都可以体验一次,最后一次课再根据自己的需求选择最适合自己的老师。”课程组在深夜达成了共识。

在后续课程推进过程中,研讨课也在不断根据同学们的建议进行调整优化——张学义老师搭建教、学、考全方位线上学习平台,考核方式从教师评价改为师生共同评分,课堂研讨从教师不点名提问改为抽签小程序随机抽取同学,研讨课回答问题可以获得额外加分.......《力学、结构与材料》课程的建设,凝结着课程组老师和同学们共同的心血。

在联合学院,同学们提建议的途径很多样,可以向学生会权益部反馈,可以直接跟老师或者助教沟通,可以通过学院教务处反馈,也可以通过每学期三次的评教系统反映。“对于学生的意见,事事有回应,件件要落地。”李鸿介绍,课程组会定期跟同学会代表召开研讨会,一方面听取同学们的意见,另一方面对之前同学们提出的建议进行反馈。同学们可以通过评教系统对老师的反馈情况进行评价。

联合学院与航建学院交流

除了同学的建议,老师们还会收到多方面的教学评价。南安普顿大学的同行老师会通过观看同程录课提出建议,来自不同学院的教学督导、专业负责人、课程负责人会经常来听课并反馈意见,联合学院的领导也会按计划跟进度听课参与课程建设。“联合学院的教学评价工作确实做得很实。”联合学院教务办主任赵妍说,“来自各方的意见汇总到教师手中后,老师们要照单全收,并形成课程总结报告,对意见是否落地进行反馈,不让一条建议石沉大海。

“老师的融合不能走在学生后面”

沙龙之盟:及时充电,整合综合性教学案例

“有的同学提出的问题,真的让人眼前一亮”李鸿分享,一次课后,有一位同学提出的问题明显超出了目前学习的范围,还结合了其他学科的内容,让她印象深刻,“这说明他们课下功夫做得足,已经实现了超前学习。另外对知识的融合度较高,因为这个问题的核心知识还涵盖数学的知识点。”

课题组意识到,同学们在学习的时候或许并没有意识到自己将知识进行了整合,但是他们提出的问题、解决问题的思路和方式,都表明他们已经走在将知识融合贯通、实践应用的路上。

联合学院大二学生魏彦彤对此深有体会。大二上学期,他参加了全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛,想要设计一种结合太阳能与波浪能获取的AUV海上充电站,用于跨海大桥的设计、建设和维护。当选择水下能源充电站的材料时,在《力学、结构与材料》课堂上学到的知识瞬间与自己的科研实践搭建起了桥梁。“材料的强度、刚度、硬度、耐腐蚀性都会对水下能源充电站的性能产生影响,当我意识到自己在学以致用的时候,我觉得非常惊喜。”魏彦彤说。

魏彦彤团队用solidworks软件自己动手建立的模型

除了力学材料学知识,项目中还运用了设计与计算课程中的solidworks建模知识,“在课堂学习时,老师们总是从工程实际问题出发,通过建立模型,将问题拆解为基础知识。这种方式大大提升了我解决工程实际问题的能力和自主学习能力。”在后续比赛中,魏彦彤所在的团队凭借该项目获得全国银奖。

同学们主动打破课程间的边界,对不同学科的知识进行融合实践,一方面让课程组的老师非常惊喜,另一方面也让老师们感受到了压力。“老师的融合不能走在学生后面。”李鸿强调,“学生问的问题既包含材料的知识,又包含力学的知识,如果你自己做不好融合,就不能很好地解答。”

中英视频会议

“联合学院为课程搭建了充分交流取长补短的平台,每隔10天举行一期教师沙龙,让课程内部和各课程间自由探讨,深度融合。”联合学院副院长卢熙群说。《力学、结构与材料》课每次都会充分准备、积极参加,授课老师们坐在一起“通气”——讨论各自负责的部分都讲了哪些内容,哪些知识点没讲到,要使用什么案例,要对哪一部分哪个知识点进行呼应......除此之外,自己的课堂经验、同学们反映的问题也是沙龙上讨论的重点。

“通过教师沙龙,我们可以整合出很多综合性教学案例”李鸿分享道。“讲授不同知识点的老师上课举的例子有关联交叉,不仅有利于同学们的理解,也有利于课程的前后贯通。”每一次教师沙龙,对老师来说都是一次充电,有时候,45分钟的沙龙在老师们意犹未尽的讨论下,会拖到2个小时才结束。“沙龙之外的讨论就更多了,有时我刚下课,还没走出教室就要先把课上遇到的问题发群里交流一下。”何晓笑道。

“让党支部成为新工科课程建设的策源地”

支部同盟:党建搭桥,建设有效沟通机制

谈到课程未来的发展,李鸿说课程组正在做这门课的教材建设,后续会进行横向课程团队建设,与其他新工科课程取长补短,相互借鉴融合。

同时,这门课也在积极辐射航建学院,航建学院院长毛继泽组织学院各基层参加联合学院课程建设经验分享交流会,大力支持参加联合学院授课教师教研项目申报和教学资源建设。在此课程经验基础上,面向全校工科学生建设的力学基础课程《力学、材料与结构》已经进入了论证阶段。

“校党委书记高岩在基层学术组织负责人培训班上强调过,新工科建设肯定不是一个学院能完成的事,一定是跨专业、跨学科、跨学院全校一盘棋,协同推进。”航建学院党委书记于欣欣说,“学院党委要发动基层党支部搭好这个桥,建设一个有效沟通机制。”

2·10联合主题党日系列行动

“要面向工程应用,发挥基础学科优势。”“要挖掘基础课程中的课程思政元素,设计相关案例。”“要结合新产业需求背景重构专业知识体系,推广阶梯提升的项目式课程。”......11号楼2086室,航建学院力学基础课程教学与研究中心党支部、材化学院新材料与先进制造技术研究所教工党支部和表界面科学与技术研究所教工党支部,共3个支部45位教师线上线下齐聚一堂,热烈探讨着自己对于《力学、材料与结构》的建设意见。

这门课航建学院与材化学院各承担一部分课时,双方党委建立了2·10联合主题党日系列行动,“这是我们党建业务融合,两基一体化建设的具体举措。”于欣欣介绍道,“每月1次的支部联合主题党日活动,既可以为课程建设搭建沟通桥梁,也丰富了支部建设内容。”

“业务工作推进到哪里,党建工作就推进到哪里”,在联合主题党日活动中的深入交流,不但提升了教师党员的党性修养,也大大促进了大家的业务能力。在联合学院《力学、结构与材料》课程建设与教学过程中得到锻炼的老师们,回到航建学院和材化学院“慷慨”分享自己总结的经验,从教学方法总结到学生自主学习能力的培养,每一次分享都做到了干货满满。

“困难肯定也会有,有的老师刚开始接触新工科课程建设,也会有一些不理解。”工程力学系党支部书记张学义直言,“支部联合主题党日活动给了我们一个机会,让大家坐下来看一看困难核心卡在什么地方,这个地方就是我们改革的发力点。”有效沟通是跨院系课程建设质量的重要保障,对于课程未来的推广,张学义信心满满:“作为基础课,全校大面积辐射的话还需要挨个学院沟通衔接。但新工科课程建设是件好事,有了基层党支部‘打头阵’,我们心里更有底了,什么麻烦也不在话下。”

本科生院点评

为适应新一轮科技革命和产业变革的新趋势,紧紧围绕国家战略和区域发展需要,全面落实“十四五”规划和新一轮“双一流”建设方案,切实提高课程教学质量,构建一流课程培育和新工科体系建设。航建学院力学新工科建设团队,围绕新工科对交叉、融合和创新型人才培养的需要,打破原有力学课程界限,整体重构知识点要素,重塑课程体系,在南安普顿大学课程大纲的设计基础上,探索构建适应本土化国情的《力学、材料与结构》新工科课程体系,构建力学、材料与结构系统化思维设计的新课程。他们从教师“单打独斗”,到学生“自驱力唤醒”,建立师生同盟、考核同盟、沙龙之盟以及支部同盟为课程建设“保驾护航”,构建以物理、力学、材料为基础的多类型、多维度、多样化交叉融合课程体系,在这亩新工科“试验田”上焕发了学生新的成长潜能,充分发挥了先进典型的示范引领作用,推动学校新工科建设再深化、再拓展、再突破、再出发。

编辑:李颖超  审核:霍萍
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