科學網—力學究竟有多難

2021-01-09 科學網

 

■本報記者 溫才妃

春節期間,曬美食、曬旅行、曬朋友聚會,而河南某高校學生賈濤卻曬出了他的力學課本。

原來,本學期的建築力學課考試,賈濤所在班級掛科率接近30%。作為一門「僅作了解」的課程,掛科率如此之高讓人驚訝。更令人不解的是,不只是建築專業如此,在包括力學相關專業的學生群體中,力學課程掛科率要更高。

放假之初,賈濤班級的學習委員就在朋友圈裡提醒「請大家回家帶好力學課本……」省略號則不言而喻——準備補考。

這並不是個案。

早在多年前,北京大學物理學院副院長、電動力學課主講教師俞允強就曾在一封公開信中暴露過學生不及格過多,為了避免衝擊教學秩序,教師不得已提分的矛盾。只是若干年過去,這一情況似乎並未好轉。

課程屬性致理解生硬

力學難,是否是真相?

天津大學機械工程學院副院長、理論力學課主講教師曹樹謙告訴《中國科學報》,力學運用到較多抽象的邏輯能力以及數學知識,的確相對難學。尤其難在理論力學,這在考試中特別明顯,相對於材料力學,理論力學的掛科率更高。

目前,高校中的力學課程主要針對工科專業開設,機械、土木、海船、水利、航空航天等專業均涉及,屬於專業基礎課。學生們大一上完公共基礎課,大二、大三接觸專業課,力學課就是公共基礎課向專業課過渡的課程之一。

力學問題來源於工程,學生在上這門課之前,還沒有掌握很多工程知識,加之理論力學偏重理論,針對抽象模型做分析,問題背景講解得過少,就像在解中學時的數學題、物理題。對此,賈濤深有同感:「並不知道做這些題的意義何在。」

帶來的問題也是顯而易見的。比如,有很多運動的機構,學生想像不出是怎麼運動的,要找出各個運動量的關係就很難。「一方面需要較強的邏輯思維能力和數學能力,另一方面學生需要有工程背景知識。突然讓學生生硬地理解是有難度的。」曹樹謙說,這也是國內力學教材的一大問題。

記者了解到,「理論力學」這門課程源自蘇聯模式下的教育,歐美高校並沒有開設同名課程,取而代之的是「工程力學」或「應用力學」。而且歐美教材中有大量工程背景知識,告知學生該問題的出處,這樣學生對問題的理解就會比較清楚。

事實上,力學不過是眾多難度係數較高的專業基礎課的一個縮影。我們也常聽到大學生抱怨電路學難、電機學難、材料學難。那麼,撇去力學難的個性問題,專業基礎課偏難的共性問題還有什麼呢?

翻轉課堂能否打開思路

「絕大多數課程,包括力學在內,考核方式仍然是出題。讓學生通過做大作業等研究型課題,閱讀文獻、理解和解決問題,並以寫作和講解展示出來,開展得太少了,這樣既不利於學生學習,也無法提高他們的課堂興趣。」曹樹謙指出了問題所在。

與單純的講授式教學相比,自主思考、解決問題,學生也許更加樂意。然而,如今教師的教學模式並不利於學生展開自主學習。國內大學課堂的一大通病在於,大學課堂尚停留在中學式課堂,不似國外高校課堂,讓學生們在課堂上熱烈地討論、提問。

翻轉課堂以小組討論、搶佔課堂注意力著稱,也是如今高校課改的一大熱門。那麼,翻轉課堂能否挽救專業基礎課上不愛思考、昏昏欲睡的學生?

中國教育科學研究院研究員儲朝暉指出,翻轉課堂是學生通過自學,把問題搞明白,再自己講述出來,當中允許有少量的不理解之處。因此,更適合難度較小的課程。

而對於難度較大的課程則不然,學物理出身的他,至今猶記教師在物理課堂上說的要訣——「多看、多練習,沒有充足的量(的積累)不行」。「基礎性訓練為解決問題提供空間,基礎薄弱則缺少迴旋餘地。」儲朝暉說。

曹樹謙表示,從效率的角度而言,一名好教師的講課效率,一定比學生自學高得多。上好專業基礎課的要點在於教師怎麼教,而後再安排學生自學。「翻轉課堂可以適當做一部分,但在正常教學中,更關鍵的在於,在傳授知識的同時,給學生提問題、啟發思考;課後要求學生多讀參考書。」

以力學為例,他常鼓勵學生,「要想學得透,不讀三五本參考書,與教材進行對比式學習是不行的」。

改進之道在於加強基本功

建築力學課掛科,賈濤也很委屈。明明是每堂課坐前三排的學生,卻還是逃不開掛科的命運。事後反思,他認為是用功不夠所致。

「賈濤們」還有很多,課上認真聽講,但課外下的功夫不夠,僅限於做作業、看PPT,課堂內容並沒有完全消化。總體用功不夠,是中國大學生學習的現狀。加之,如今學生學習的目的相對功利,看得見效益的下功夫,看不見效益的則對付。要改變被動學習的現狀著實不易。

在曹樹謙看來,實行完全學分制或許是一個突破口。儘管國內高校號稱實行學分制,但形式上是學分制,管理上並非學分制。真正意義的學分制下,如果有一門課程沒有過,則必須先通過,才能選之後的課程。而國內高校卻一面安排學生重修,一面之後的課程照常上、照常考試。「沒有淘汰,學生更像是被抱著學習,缺少主動學習的動力。」

當然,不求甚解更與教師的授課方式有緊密聯繫。教師不去提高,學生自然也學不好。現行教材存在明顯缺陷,但如果教師每次講課都琢磨著怎麼改進教學,而不僅限於把這門課講完,也能在很大程度上彌補這一缺憾。

曹樹謙認為,大學應該做好最核心的三件事:第一,培養方案,即整個課程體系如何設置;第二,教學模式,主要針對課堂教學;第三,質量保障體系,即專業認證和教學評估。

在我國加入《華盛頓協議》、融入國際工程教育體系之後,認證火了。然而,前兩者卻沒有得到應有的重視。以培養方案為例,課程的培養方案本應是系統工程,但很多時候修改起來卻很潦草。「包括哪些環節、課程內容,設什麼課,哪些課沒必要開,最新的內容是否添加,是否要添加學生項目,很多時候並沒有在培養方案中詳細體現。」曹樹謙說,而這些恰恰都是改進教學的重點。

存在這樣一個邏輯:學生學得靈活,將來對知識的使用也會相對靈活;學生學得死板,將來對知識的理解和深化也會大打折扣。儲朝暉呼籲,應打破中學的應試教育模式,在課程中建立相關拓展環節。「就像開車一樣,在過程中幹預,緩衝的時間就會長一點。」

《中國科學報》 (2019-02-20 第2版 動態)

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