張瓏

（南京工程學(xué)院 材料工程學(xué)院，江蘇南京211167）

基于工程素質(zhì)培育的《工程力學(xué)》課程教學(xué)模式改革研究*

張瓏

（南京工程學(xué)院 材料工程學(xué)院，江蘇南京211167）

通過《工程力學(xué)》課程的教學(xué)模式包括教學(xué)方法、力學(xué)實驗、考試與考核方法及教學(xué)手段等作綜合性的改革，對學(xué)生分析、研究、解決工程問題能力的提高，學(xué)生工程素質(zhì)的提升，創(chuàng)新能力培養(yǎng)提高，學(xué)生將來良好的職業(yè)能力的形成并進(jìn)一步服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和價值。

工程力學(xué)；教學(xué)模式；工程素質(zhì)

《工程力學(xué)》是材料工程、工業(yè)工程、機(jī)電工程材料加工、車輛工程、熱能與動力工程等專業(yè)（以下稱相關(guān)工科專業(yè)）重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程具有理論概念性強(qiáng)，方法技巧性要求高的特點。對工科學(xué)生課程學(xué)習(xí)起著承上啟下的作用，《工程力學(xué)》課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，能為后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下堅實的理論基礎(chǔ)，學(xué)生對于《工程力學(xué)》課程教學(xué)要求與教學(xué)內(nèi)容的理解程度，從微觀角度來說，工科學(xué)生對該課程知識體系的了解、掌握直接影響相關(guān)工科專業(yè)的后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的深入學(xué)習(xí)效果。從宏觀層面來說，更會對學(xué)生工程意識的形成、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)以及科學(xué)素質(zhì)的提高等方面產(chǎn)生重要的影響。

長期以來，我國高校的工程力學(xué)課程教材從知識結(jié)構(gòu)到內(nèi)容體系沿襲的是原蘇聯(lián)的那一套教材，與力學(xué)科學(xué)的發(fā)展及工業(yè)發(fā)展不相適應(yīng)，《工程力學(xué)》課程的知識內(nèi)容、教學(xué)案例過時及固化與現(xiàn)實中工程實際不相匹配。隨著工程技術(shù)的快速發(fā)展，在力學(xué)與工程技術(shù)間相互交織的促進(jìn)推動下，涌現(xiàn)了大量的新興力學(xué)分支，這些新興的力學(xué)分支從力學(xué)單一學(xué)科體系轉(zhuǎn)移到多學(xué)科交叉綜合，源于工程實際的力學(xué)學(xué)科也勢必將應(yīng)用于工程技術(shù)。但是，力學(xué)學(xué)科的新知識卻很少在現(xiàn)行的《工程力學(xué)》課程施教中得到體現(xiàn)，教學(xué)知識體系的落后與現(xiàn)行的工程素質(zhì)教育不相適應(yīng)。

《工程力學(xué)》課程教學(xué)長期以來主要由“老師板書”加“公式推導(dǎo)”所占領(lǐng)，任課教師“填鴨式”的灌輸教材知識給學(xué)生，教材集中于枯燥的理論公式的推導(dǎo)與演繹和簡化了的力學(xué)模型，對學(xué)生工程素質(zhì)的培育卻不重視。高等應(yīng)用工程教育的目標(biāo)以培養(yǎng)和造就現(xiàn)場工程師為主要目的，《工程力學(xué)》課程教學(xué)計劃和教學(xué)方法與工程能力培養(yǎng)不相適應(yīng)，面向工程實際無法真正做到。該課程的教學(xué)所廣泛采用的依然是傳統(tǒng)的基于知識驅(qū)動型的教學(xué)模式，教學(xué)活動的組織與開展側(cè)重于強(qiáng)調(diào)理論體系的嚴(yán)謹(jǐn)和知識結(jié)構(gòu)的縝密，對理論知識的現(xiàn)實來源以及研究成果的工程運(yùn)用等方面的闡述著墨不多。由于課程教學(xué)中缺乏必要的工程意識方面的教育和引導(dǎo)，學(xué)生盡管在形式上完成了該課程的學(xué)習(xí)，但卻并沒有將理論知識轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的工程素養(yǎng)。直接表現(xiàn)為：學(xué)生進(jìn)入到高年級的學(xué)習(xí)甚至畢業(yè)以后，在面對工程實際中的力學(xué)問題時，盡管并不缺乏完成項目所需的理論知識，但卻依然感覺頭緒紛亂、無從下手。

因此在《工程力學(xué)》課程施教過程中，迫使學(xué)生真正重視工程實際應(yīng)用，掌握工程力學(xué)的知識體系，最重要的是不斷強(qiáng)化學(xué)生的工程訓(xùn)練，教會學(xué)生如何應(yīng)用工程案例知識掌握和解決工程實際中的力學(xué)問題，培育學(xué)生具有現(xiàn)場工程師的工程實踐能力。根據(jù)課程教學(xué)基本要求和高等應(yīng)用工程教育培養(yǎng)目標(biāo)，從改進(jìn)課程教學(xué)模式、更新力學(xué)工程實驗等方面進(jìn)行了全新的探索與研究。

一、更新教學(xué)理念，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

在施教過程中通過采用“互動式”、“誘導(dǎo)式”和“啟發(fā)式”的課程教學(xué)方式，鼓勵學(xué)生思考問題、提出問題，通過以老師為課堂主體調(diào)整為以學(xué)生為課堂主體，老師為主導(dǎo)，從學(xué)生的理解掌握能力著手，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生對這門課程學(xué)習(xí)的主動性、創(chuàng)造性和積極性，從而提高學(xué)生的工程實踐能力。例如在教授物體不平衡受力內(nèi)容時，以某橋梁被載重卡車傾覆引起車廢人亡的原因分析為研討課題，要求學(xué)生查閱相關(guān)力學(xué)資料，對橋梁進(jìn)行力學(xué)分析，2周內(nèi)交出一篇分析小論文，然后就這個真實工程案例事故進(jìn)行討論，討論研究橋梁的力學(xué)設(shè)計缺陷?！盎邮健?、“誘導(dǎo)式”和“啟發(fā)式”教學(xué)方式在《工程力學(xué)》課程教學(xué)中的應(yīng)用，實質(zhì)就是讓學(xué)生了解與課程內(nèi)容相關(guān)的工程實際案例，學(xué)生根據(jù)實際的工程案例題目，通過查找有關(guān)工程實際案例的關(guān)鍵詞，查閱文獻(xiàn)資料，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行力學(xué)分析與研究，最后撰寫出分析報告或者小論文，教師與學(xué)生可以采用教學(xué)沙龍等形式進(jìn)行討論和分析。

在施教過程中，教師應(yīng)站在學(xué)生的角度上，換位思考下，考慮學(xué)生的理解力，按課程的重點、難點有針對性地分類設(shè)置問題、提出疑問、解釋疑問，指導(dǎo)學(xué)生通過力學(xué)分析、邏輯推理得出分析結(jié)果，掌握工程實際案例的力學(xué)問題，進(jìn)而調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性。

同時適當(dāng)改革課程教學(xué)體系，按照基礎(chǔ)知識、工程能力、專業(yè)技能、素質(zhì)拓展構(gòu)建模塊化的課程體系，教學(xué)重點從傳授知識轉(zhuǎn)移到能力培養(yǎng)上；更新教學(xué)知識內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)“基礎(chǔ)扎實、口徑適當(dāng)、強(qiáng)化能力、注重實踐”的原則，突出力學(xué)研究問題的思路和解決問題的方法。構(gòu)建強(qiáng)化工程實踐能力、職業(yè)能力素質(zhì)和創(chuàng)新意識培養(yǎng)的力學(xué)實驗教學(xué)體系，實現(xiàn)“課內(nèi)實驗+綜合實踐+技能訓(xùn)練+科技創(chuàng)新”四個層次的有機(jī)整合。

二、情景教學(xué)，以工程實例，加深理解和深化

如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)課程的興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主觀積極性，最重要的是能將《工程力學(xué)》課程中抽象的力學(xué)定義、復(fù)雜的力學(xué)模型變得形象和真實。如果能將課程中復(fù)雜的力學(xué)模型以真實的工程背景和工程數(shù)據(jù)來反映，與工業(yè)生產(chǎn)和日常生活實際息息相關(guān)，學(xué)生理解起來就更容易。但是在教師授課教學(xué)過程中，學(xué)生并不能從工程力學(xué)教材中完全獲取這些工程背景和工程數(shù)據(jù)，教材與實際還存在一定的差異。在授課教學(xué)過程中，優(yōu)化組合理論課、討論課、習(xí)題課和實驗課等各種教學(xué)環(huán)節(jié)，加入情景教學(xué)元素，使教學(xué)模式與教學(xué)形式、內(nèi)容進(jìn)一步調(diào)整和融合，將力學(xué)課程的學(xué)習(xí)與后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課程進(jìn)行無縫融合，使學(xué)生的力學(xué)知識和專業(yè)知識“點”，通過工程案例連成“線”，再通過工程實踐連接成“面”，這樣可以使理論教學(xué)與工程實踐之間更加的貼合，提高學(xué)生對復(fù)雜力學(xué)模型的學(xué)習(xí)，可以縮短教學(xué)情境與實際工作情境之間的距離，促使學(xué)生積極思考，提高解題能力。

在《工程力學(xué)》的教學(xué)中，學(xué)生必須非常認(rèn)真地掌握某些重要的力學(xué)基本概念和要求，因為該課程的知識基礎(chǔ)和實驗要求是由這些力學(xué)基本概念構(gòu)成。但這些力學(xué)基本概念涵義博大精深，在工程實踐案例應(yīng)用中范圍廣而且頻率高，簡單的機(jī)械式理解可能比較容易，但真正想要融會貫通的使用，需要深入的琢磨和理解。例如針對材料成型及控制工程專業(yè)的學(xué)生，引入塑料模具型腔力學(xué)分析作為工程情景，講解梁的組合變形，讓學(xué)生知道面向工程實際時，如何利用已有知識建立力學(xué)模型。

三、改革實驗教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力

工程力學(xué)課程作為一門工科各專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，理論與實踐結(jié)合性較強(qiáng)，理論教學(xué)和實驗教學(xué)是相輔相成的，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)對于學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)是非常關(guān)鍵的。通過改革和設(shè)計不同的力學(xué)實驗方法，使學(xué)生的實驗分析、設(shè)計能力得到提高。改變過去傳統(tǒng)的教師僅演示實驗，學(xué)生不操作的問題，充分調(diào)動出學(xué)生的主觀積極性，自己參與動手實驗，即將驗證性實驗教學(xué)調(diào)整為綜合設(shè)計型實驗教學(xué)，綜合設(shè)計型實驗引入工程背景，來源工程實踐，在力學(xué)實驗室里設(shè)計、分析完成，讓學(xué)生親身感受用力學(xué)實驗方法解決工程實踐問題的全過程。例如，設(shè)計一個橫梁受力彎曲的檢測實驗，實驗采用電測法，在橫梁不同地方粘上測試貼片進(jìn)行測試，測試不同點的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生收集、剔除、總結(jié)和分析數(shù)據(jù)，最后得出結(jié)論。這樣學(xué)生可以自己設(shè)計實驗，收集數(shù)據(jù)，對比分析，提出改進(jìn)措施，使得學(xué)生必須大量查閱相關(guān)工程背景資料，掌握數(shù)據(jù)收集方法，提高分析數(shù)據(jù)的能力，教師可以給予相應(yīng)的指導(dǎo)和要求，并教授他們一定的實驗設(shè)計方法，讓學(xué)生單獨(dú)進(jìn)行實踐操作。

四、考核方法改革

傳統(tǒng)課程教學(xué)中學(xué)生知識掌握的如何，主要是通過考試來衡量。這種做法較單一，顯然無法達(dá)到全面考核的目的，無法掌握學(xué)生對知識的掌握程度。通過采用考核方法的改革，考核方式調(diào)整為理論考試、命題論文、案例分析、實驗操作、課外作業(yè)等，可選其中的幾項作為考核目標(biāo)。命題論文、案例分析在選擇考題上重點考慮其工程背景，因為在工程實際中的問題往往具有綜合性，需要結(jié)合其他學(xué)科知識協(xié)調(diào)解答，僅僅依靠力學(xué)知識和分析往往解決不了。同時為了提高學(xué)生了解力學(xué)模型的工程背景以及對工程實際案例的解決能力，提出的一些課題，針對不同的專業(yè)可以結(jié)合不同的工程專業(yè)背景，工程實踐案例中的力學(xué)模型問題學(xué)生解決時就更有針對性，考核學(xué)生“識別、系統(tǒng)闡述以及解決工程問題的能力”。通過上述的考核方法改革，解決力學(xué)課程考核單一模式，充分體現(xiàn)學(xué)生的知識掌握與工程專業(yè)、工程背景相結(jié)合問題。

五、結(jié)束語

通過不同工科專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，對《工程力學(xué)》課程的教學(xué)模式包括教學(xué)方法、力學(xué)實驗、考試與考核方法及教學(xué)手段等作綜合性的改革，創(chuàng)新教學(xué)授課模式、優(yōu)化課程知識體系、完善綜合實踐環(huán)節(jié)，注重學(xué)生專業(yè)知識、工程能力、綜合素質(zhì)的協(xié)調(diào)，提高學(xué)生分析、研究、解決工程問題的能力，提升學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)。

［1］王瑾，趙亮.工程力學(xué)課程教學(xué)方法改革研究與實踐［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2009，17：60-62.

［2］沈冰.基于應(yīng)用能力培養(yǎng)的工程力學(xué)課程教學(xué)的探索與實踐［J］.沈陽工程學(xué)院學(xué)報，2008，4（3）：416-417.

［3］楊永明.高校工程力學(xué)課程教學(xué)改革研究與實踐［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報，2013，1：185-186.

［4］宋佼佼.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的工程力學(xué)課程創(chuàng)新教學(xué)［J］.湖北科技學(xué)院學(xué)報，2014，34（3）：169-170.

Through the reforming ofthe Engineering Mechanics course teaching model，which includes teaching methods，mechanics experiment，examination and assessment methods and teaching means，students'ability to analyze，study and solve the engineering problems is improved and their quality in engineering is promoted.It is of practical significance and great value that the students foster a good professional capability so as to serve the national economy and the society better.

engineering mechanics；teaching model；engineering quality

G642

A

2096-000X（2016）21-0162-02

南京工程學(xué)院高等教育研究基金課題（編號：2014ZC12），2015年江蘇省高校哲學(xué)社會科學(xué)研究基金課題（編號：2015SJD181）；2016年江蘇省高等教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃課題（編號：16YB098）

張瓏（1977-），女，講師，主要從事力學(xué)課程的教授與研究。