魏天路，劉新柱

（佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，黑龍江佳木斯 154007）

0 引言

教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，是我國高等教育的一項重大舉措，是以科技強(qiáng)國、人才強(qiáng)國為出發(fā)點，以培養(yǎng)一大批具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的高等教育專項改革。佳木斯大學(xué)已經(jīng)實施2 年多該計劃，作為該計劃實施的參與者，筆者在“卓越計劃”人才培養(yǎng)體系、課程建設(shè)體系等方面有了一些淺薄之見，在此和各位專家同仁共同探討。

工程力學(xué)主要包括理論力學(xué)和材料力學(xué)2 部分，是工科學(xué)生重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是從基礎(chǔ)課的理論教育向?qū)I(yè)課的應(yīng)用教育過渡的橋梁與紐帶，其重要性不言而喻。但隨著高等教育改革的深入，工程力學(xué)等課程的學(xué)時與以往相比，都不同程度的有所減少，因此迫切需要構(gòu)建一種符合教學(xué)大綱要求、少而精、側(cè)重工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的工程力學(xué)教學(xué)體系，以適應(yīng)面向21 世紀(jì)培養(yǎng)造就一大批具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力、符合經(jīng)濟(jì)建設(shè)要求的復(fù)合型人才的時代要求［1］。

1 緊密聯(lián)系工程實際，完善實例教學(xué)法

卓越工程師應(yīng)具備較強(qiáng)的現(xiàn)場工作能力，即在工程現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力。因此在工程力學(xué)理論及實踐教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。工程力學(xué)課程在大學(xué)二年級開設(shè)，在此之前學(xué)生還沒有接觸工程實際問題。力學(xué)源于實踐，力學(xué)服務(wù)于工程實際，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)以具體的工程問題為實例講解力學(xué)的基本原理和基本知識，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，建立力學(xué)模型，利用力學(xué)原理解決問題的工程應(yīng)用能力。多年來，一直采用設(shè)疑——分析——解惑的教學(xué)方法，即在每節(jié)課前，都根據(jù)工程實際提出若干個和本次課程有關(guān)的問題，在授課過程中對該問題進(jìn)行分析和討論，最終形成的討論結(jié)果就是本次課的主要知識點，同時也回答了課前所提出的問題。

例如，在講解提高梁的彎曲強(qiáng)度措施時，可以設(shè)如下疑問：教室內(nèi)的梁截面是什么形狀的，又是如何放置的，為什么這樣放置？然后針對這個問題從提高彎曲強(qiáng)度的角度進(jìn)行討論。如圖1（a）所示，高為h 寬為b 的矩形截面梁豎放時，其抗彎截面模量；如圖1（b）所示，矩形截面梁平放時，而，顯然豎放時所獲得的抗彎截面模量Wx要大于平放時的Wy，從而可以得出矩形截面梁豎放要比平放抗彎能力強(qiáng)的結(jié)論［2］。這樣的實例很直觀地說明了提高梁抗彎強(qiáng)度的一種措施。

圖1 矩形截面梁放置方式

又如，在講解提高軸類構(gòu)件的抗扭強(qiáng)度時，可以以空心軸和實心軸為例進(jìn)行說明。在相同載荷作用下，空心軸的截面面積要比實心軸小，在軸的長度相同的情況下，空心軸自然要比實心軸節(jié)省材料。這一現(xiàn)象既說明了提高軸類構(gòu)件抗扭強(qiáng)度的措施，又驗證了扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的分布規(guī)律，即。如圖2 所示，扭轉(zhuǎn)時某點切應(yīng)力的大小與該點到圓心的距離成正比，在圓心處切應(yīng)力為零，在圓軸表面切應(yīng)力達(dá)到最大值。因此將軸線附近受力較小處的材料挪至受力較大的圓軸外表面，可以充分發(fā)揮材料的作用，實現(xiàn)提高軸類零件抗扭強(qiáng)度的目標(biāo)。

圖2 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力分布規(guī)律

生活和工程中有很多類似的實例，采用這種實例教學(xué)方法既令原本枯燥的理論教學(xué)變得生動，又可以將工程實例自然地引入到課堂教學(xué)中，加強(qiáng)了理論與實踐的聯(lián)系，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的工程應(yīng)用能力，取得了良好的教學(xué)效果。

2 適應(yīng)人才培養(yǎng)要求，加強(qiáng)雙語教學(xué)建設(shè)

卓越的工程技術(shù)人才，除了需要掌握扎實的專業(yè)知識外，還應(yīng)具備較強(qiáng)的英語應(yīng)用能力［3］。這就要求在教學(xué)過程中，不僅僅是英語課，包括工程力學(xué)在內(nèi)的其它課程都應(yīng)有意識地加強(qiáng)學(xué)生聽、說、閱讀英語的能力。英漢雙語教學(xué)就是提高學(xué)生英語應(yīng)用能力的一種有效途徑。工程力學(xué)開設(shè)在大學(xué)二年級，這時學(xué)生已經(jīng)具備了較好的英語基礎(chǔ)，且工程力學(xué)課程中專業(yè)詞匯的重復(fù)率較高，掌握起來相對較容易，因此工程力學(xué)課程完全具備了雙語教學(xué)的條件。工程力學(xué)主要研究工程技術(shù)的一般規(guī)律，國內(nèi)外教材的知識體系、教學(xué)目標(biāo)基本相同，實行雙語教學(xué)可以引進(jìn)英文原版的教材，從而既完成了教學(xué)目標(biāo)，又可以開拓學(xué)生的視野。近年來，人們一直在“卓越工程師班”實行雙語教學(xué)，學(xué)生的力學(xué)成績、英語成績與其他班級比較都相對優(yōu)秀，普遍反映良好。

3 完善實驗教學(xué)，加強(qiáng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)

傳統(tǒng)的力學(xué)實驗大都是驗證性的實驗，即在做實驗之前，學(xué)生根據(jù)所掌握的理論知識，已經(jīng)知道實驗結(jié)果大約是什么樣的［4］?？梢哉f，這種實驗教學(xué)方式在很大程度上將學(xué)生的思維引入了固定的、由教師設(shè)計好的模式，不利于其創(chuàng)造性思維的發(fā)展。為此，基于提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的目標(biāo)，根據(jù)多年教學(xué)中總結(jié)的經(jīng)驗，改革傳統(tǒng)實驗教學(xué)方式，設(shè)計了一些綜合性的實驗。

例如，在實驗前，將學(xué)生分成若干組，給學(xué)生布置如下思考題：教室內(nèi)用鋼筋混凝土制成的梁中，如何布置鋼筋的位置最合理？學(xué)生可以以組為單位進(jìn)行討論、設(shè)計，然后利用實驗設(shè)備制作簡易模型，將模型安裝在實驗機(jī)上進(jìn)行實驗。根據(jù)理論知識分析實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，根據(jù)實驗結(jié)果討論設(shè)計方案的優(yōu)劣，在分析與討論中就可以掌握彎曲正應(yīng)力的分布規(guī)律和塑性材料、脆性材料的拉伸和壓縮特性。

這種實驗教學(xué)方式，以生活中直觀的實例為實驗研究對象，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；以小組為單位動手制作實驗?zāi)Ｐ?，提高了學(xué)生的團(tuán)隊合作意識，實現(xiàn)了令學(xué)生掌握實驗儀器操作方法的目標(biāo)，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的實際動手能力；分組討論實驗現(xiàn)象及實驗結(jié)論，提高了學(xué)生從生活及工程實例中建立力學(xué)模型，并對其進(jìn)行分析、歸納、總結(jié)、拓展的能力。根據(jù)對畢業(yè)生的追蹤及訪談，這種實驗教學(xué)方式可以很大程度提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，學(xué)生普遍反映教學(xué)效果良好。

4 改革考核方式，注重應(yīng)用能力培養(yǎng)

考試成績是衡量學(xué)生對一門課程掌握好壞的主要標(biāo)準(zhǔn)，因此考核方式直接決定了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)目標(biāo)［5］。傳統(tǒng)的工程力學(xué)考核方式以期末筆試成績?yōu)橹鳎云綍r作業(yè)、實驗、出勤為輔。這種考核方式在很大程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)新思維，并不能完全反映出學(xué)生對工程力學(xué)知識是否理解透徹、是否能夠獨立運用工程力學(xué)知識解決工程實際問題。因此，對工程力學(xué)的考核方式做出較大的改革，將期末筆試成績降到總成績的60%，平時成績上升到40%，并作如下分配：10%為平時出勤及學(xué)習(xí)態(tài)度考核；10%為實驗技能考核；其余的20%為平時大作業(yè)的考核。

在新的考核標(biāo)準(zhǔn)中，平時作業(yè)所占比重有了顯著的增加，同時對作業(yè)的內(nèi)容也做了較大的改革。每學(xué)期在不同的授課階段，根據(jù)課程的重點內(nèi)容，給學(xué)生布置綜合性的大作業(yè)。和以往傳統(tǒng)形式的作業(yè)有所不同，這些大作業(yè)均以工程實例為原型，并不單純側(cè)重某一知識點的訓(xùn)練與考核，而是將學(xué)生在該階段所掌握的力學(xué)知識與其它學(xué)科知識相互綜合、相互交叉。通過這種方式的作業(yè)訓(xùn)練，學(xué)生既鞏固了該階段所學(xué)的力學(xué)知識，又明確了力學(xué)知識在其它學(xué)科中的具體應(yīng)用，同時還提高了解決工程實際問題的能力。

改革后的考核方式通過幾年來的教學(xué)實踐檢驗已經(jīng)逐步完善，這種考核方式可以引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，對提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力具有積極意義，學(xué)生普遍反映良好。這種考核方式人們將陸續(xù)向其它課程推廣、普及。

5 結(jié)語

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是一個長期的系統(tǒng)工程，只要參與“卓越計劃”的每一名教育工作者都積極行動起來，“卓越計劃”所涉及到的相關(guān)課程都按照培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行大刀闊斧的教學(xué)改革，卓越工程師的培養(yǎng)任務(wù)就一定會完成，我們的中國夢必將會實現(xiàn)。

［1］單穎，陳中超，儲節(jié)旺.基于伯克利模式的卓越人才科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)探究［J］.中國科技信息，2013（18）：176-178.

［2］劉新柱，陳振，周俊，等.生活中一些實例的力學(xué)原理分析［J］.邊疆經(jīng)濟(jì)與文化，2013（10）：178-179.

［3］折媛，楊軍，張朝暉，等.“卓越計劃”下冶金工程專業(yè)雙語教學(xué)的思考與探索［J］.陜西教育，2013（5）：55-56.

［4］劉玉慶，劉玉梅.本科力學(xué)實驗的創(chuàng)新化教學(xué)［J］.科技信息，2012（1）：308，315.

［5］魏天路，潘佳卉，顏兵兵.地方高?！白吭焦こ處煛迸囵B(yǎng)模式課程體系的構(gòu)建［J］.黑龍江教育：高教研究與評估，2014（2）：32-33.