彭瀚旻

南京航空航天大学航空学院副教授，博士生导师，江苏省优青。现受聘国家知识产权局中国发明专利技术审查专家、中国机械工程学会微纳制造技术分会委员等。

荣获第二届全国高校教师教学创新大赛一等奖（2022），首届长三角高校工科基础力学青年教师竞赛（本科）一等奖（2020），第十届江苏省工科基础力学青年教师竞赛（本科）一等奖（2020）。

材料力学是工科专业基础课。针对工程建模能力培养薄弱的痛点，提出了学以成“师”教学理念，通过科研导入建立了工程实践的知识体系，构建了层进式知识路径；

依托团队自研的自主学习系统，构建了以营造场域为核心的学生自主学习脉络，线上场域深化力学知识理解，成“师”场域培养实践分析能力，实践场域激发工程创新思维；

同时，采用明暗交替、双线推动的方法提升精神素养，最终培养工程师所需的厚基础、强实践、重创新的卓越品质，让学生成为以行证道的“小老师”。

01学情分析与教学重点

材料力学是一门重要的工科专业基础课，为后续专业学习奠定了力学理论基础，也是我校力学双一流学科建设的重要支撑。团队在长期教学实践中，通过考评统计、学生反馈和调查问卷等方式，发现大部分学生在知识学习和能力训练上仍存在不足。究其根源，主要体现在以下三个教学痛点上：

1基本假设、应力应变等基本概念的运用在教学环节中没有凸显，致使学生停留在有知的混乱性阶段；

2组合变形和超静定等高阶计算能力缺乏自主训练，造成学生普遍缺失实际工程问题的力学分析能力；

3学生建模能力培养未被重视，导致学生工程实践与力学分析能力相脱离。

02教学创新改革

2.1教学理念——学以成“师”，贯通知识与实践的道路

为解决上述痛点问题，贯通学生力学知识和工程实践之间的道路，提出了学以成“师”教学理念，而“师”包含两重含义：卓越工程师和同伴学习的“小老师”。

以学生为中心，全程情感融入课程育人，激发学生活力；通过线上自主学习新知来强化概念理解和发散思维；依托科研项目问题导入来进行力学分析并培养具象思维；结合教师引导知识固化来强化概念运用和逻辑思维；重视翻转研讨能力培养来强调计算能力和灵顿思维；鼓励学生自主实验培养实践能力和创新思维；

最终，贯通学生学习新知到实践应用的成“师”之路，达到新工科的教学目标——培养卓越工程师所需厚基础（知识）、强实践（能力）、重创新（思维）的品质，并让学生成为同伴之间以行证道的“小老师”（素养）。

2.2 内容重构——科研导入，建立工程实践的知识体系

为筑牢学生对知识概念的理解，发掘了科研和实践中的材料力学问题，同时融入情感元素，构建了层进式的知识路径，做到“知识纵横发展，思维探索求新”。

2.3教学方法——营造场域，建立学生自主的学习脉络

如图4所示，通过线上、线下共同营造场域来建立学生自主的学习脉络，主要包含“自主－为师－创新”三个场域环节的教学方法和活动。

针对重难点，课堂上教师从科研案例中聚焦问题，讲授力学简化建模和计算方法，并让学生进行类比分析；然后让学生进入成“师”环节，它分为2个重要模式：

以“师”创题：教师引导下学生自主设计力学题目，然后学生在学习通APP中上传自创的案例和题目；重视创造、灵顿和具象思维的训练。例如，学生在APP中上传的猫胡须的弯曲和熊猫坠落的树干稳定性案例，激活了学习场域；而同伴教学使学生在实践问题分析中强化了力学概念的理解。与上述科研案例库相结合，解决了“基本概念运用没有凸显”的教学痛点，并着重培养了学生建模能力。

为“师”解惑：通过学生互相出题，独立解答，互相评价，重视独立解题过程和小组研讨，强调计算分析过程中的逻辑思维、知识固化和能力培养。让学生针对工程实践中的力学问题开展力学分析计算训练，培养了学生的实践分析能力，解决了“高阶计算能力缺乏自主训练”的教学痛点。

2.4 情感融入——明暗交替，双线推动，提升精神素养

为实现学生成长为以行证道“小老师”的情感素养目标，团队重视“纲举目张”（指抓住力学问题的主要矛盾）的哲学思想和“一德一心”（指立德树人和专心致志）的大国“工匠”精神培育，使学生产生内驱力，用自己的实际行动，来验证工程实践中理论知识的运用方法。

团队秉承显性和隐性教育相结合的理念，采用“明暗交替，双线推动”的方法，以草蛇灰线，伏脉千里的方式贯通自主学习全过程，全面提升学生精神素养。所谓“明”是指教师用事例、故事、诗词中的材料力学特征引出或融入知识要点，做到如盐入水；“暗”是强调学生要自悟，要在教学活动中潜移默化的感悟哲学道理，提升精神素养，做到润物无声。以组合变形为例（见6）：

（1）从全国最美科技工作者赵淳生院士的事迹中导入超声电机科研案例，体现爱国故事和工匠精神（明）；

（2）聚焦力学建模过程，暗喻“纲举目张”哲学思想，让学生自悟如何抓住工程问题的主要力学特征（暗）；

（3）以航空发动机和武直十等视频创设情境，强调弯和扭必须同时兼顾的精益求精思想（明）；

（4）通过成“师”环节激活学生探索未知的热情，通过以“师”创题和为“师”解惑来践行以行证道的理念（暗）；

（5）通过描绘弯扭特征的古代诗词、古物来激发学生的形象思维（明）；

最后通过生生问答锤炼学生的自我反思能力（暗）。

03教学成效及其推广价值

3.1 学生成长——成“师”潜力显著提升

近年来，通过过程性评价和问卷调查统计分析，发现上述教学创新改革使学生学习成绩和学习积极性大幅提高，尤其所在团队在大学生力学竞赛方面成效显著，指导学生在国家级力学竞赛中获得特等奖3项，一等奖7项，二等奖8项，三等奖42项，优秀奖87项。

3.2教师获奖——教学水平显著提升

通过讲课竞赛和指导学生竞赛，大幅提高了团队教学水平；近5年团队教师获奖共12项，其中省部级4项，校级5项。

3.3科研筑基——逐步迈向卓越工程师和科学大师

科教融合促成了学以成“师”培养模式，指导的学生也因此获科研/工程类竞赛奖项共5项，其中国家级2项，省部级3项，为学生逐步迈向卓越工程师和科学大师稳固了力学根基。

来源：南京超星

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