黃林沖 孫鵬飛 梁禹

【摘要】2017年《高等工程教育研究》最新提出的“新工科”的概念，旨在以項(xiàng)目形式對國內(nèi)工科教育進(jìn)行改進(jìn)。目前全國正在進(jìn)行雙一流大學(xué)的建設(shè)，也迫切需要力學(xué)人才培養(yǎng)模式、優(yōu)化課程體系的改革。本文針對力學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)，提出人才培養(yǎng)模式優(yōu)化的思路和方向，概括為課程體系優(yōu)化、與工程結(jié)合、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)三點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】新工科 力學(xué) 人才培養(yǎng) 模式創(chuàng)新

【基金項(xiàng)目】2016年廣東省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目、2017年廣東省新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目資助。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）01-0236-02

一、引言

當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于結(jié)構(gòu)優(yōu)化、轉(zhuǎn)型升級的新常態(tài)，經(jīng)濟(jì)增長更趨平穩(wěn)，增長動力更為多元，協(xié)同推進(jìn)新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。在此背景下，我國必須要優(yōu)化工程人才培養(yǎng)模式以適應(yīng)新環(huán)境。2017年第一期的《高等工程教育研究》在《加快發(fā)展和建設(shè)新工科主動適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)》一文中正式提出“新工科”概念。教育部在《通知》中將“新工科”的主要研究內(nèi)容歸納為“五個(gè)新”，即工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系[1]。

力學(xué)是各類工程技術(shù)的支柱學(xué)科，力學(xué)專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展，充分體現(xiàn)了國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需求。力學(xué)類專業(yè)屬于技術(shù)科學(xué)類，是工程技術(shù)的基礎(chǔ)。由于相關(guān)行業(yè)的發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展同步，因此力學(xué)在其中多項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展中起著重要的甚至是關(guān)鍵的作用。力學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生既可以從事力學(xué)教育與研究工作，又可以從事基礎(chǔ)學(xué)科的研究工作，還可以從事與力學(xué)相關(guān)的技術(shù)學(xué)科的設(shè)計(jì)和應(yīng)用工作。因此，力學(xué)專業(yè)培養(yǎng)人才的口徑寬、社會需求廣。為響應(yīng)“新工科”的提出，力學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)當(dāng)發(fā)展出一套更加合理、穩(wěn)定、成熟、先進(jìn)的模式，落實(shí)到教育部提出的“五個(gè)新”。

二、力學(xué)專業(yè)簡介

力學(xué)是基礎(chǔ)科學(xué)，又是技術(shù)科學(xué)，其發(fā)展橫跨理科與工科，與很多行業(yè)的結(jié)合是非常密切的。其中，與力學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)學(xué)科有數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文、地球科學(xué)及生命科學(xué)等，與力學(xué)相關(guān)的工程學(xué)科有機(jī)械、土木、航空航天、交通、能源、化工、材料、環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)、船舶與海洋等。

力學(xué)類專業(yè)的研究方向分支包括一般力學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)及工程力學(xué)。一般力學(xué)主要研究物體的靜止、運(yùn)動及其動力學(xué)規(guī)律；固體力學(xué)主要研究物體的受力與變形規(guī)律；流體力學(xué)主要研究流體的靜止、運(yùn)動，受力及其動力學(xué)規(guī)律；工程力學(xué)主要研究與工程密切相關(guān)的力學(xué)問題。設(shè)置的學(xué)科有理論力學(xué)，材料力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，彈性力學(xué)。

三、培養(yǎng)模式的不足

從國外來看，發(fā)達(dá)國家和地區(qū)高等教育中的力學(xué)專業(yè)經(jīng)歷了將近一個(gè)世紀(jì)的建設(shè)與發(fā)展過程，現(xiàn)已成為一個(gè)相對獨(dú)立、穩(wěn)定和成熟的專業(yè)。美國斯坦福大學(xué)從20世紀(jì)30年代就開始設(shè)立力學(xué)專業(yè)。美國現(xiàn)有80多所院校設(shè)有力學(xué)系，另外很多大學(xué)沒有設(shè)立力學(xué)系，但是諸多工科專業(yè)都設(shè)置了大量的力學(xué)課程[2]。這些課程設(shè)置的特點(diǎn)為：加強(qiáng)基礎(chǔ)理論課程，加強(qiáng)文理工科課程的相互滲透，增加實(shí)踐性課程，設(shè)置綜合性課程以及大量增設(shè)選修課程?？傊?，這些發(fā)達(dá)國家或地區(qū)力學(xué)專業(yè)都形成了穩(wěn)定、成熟的人才培育模式和課程體系，值得我們借鑒。

國內(nèi)來看，我國高校、學(xué)者等對力學(xué)專業(yè)的所屬、培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)模式、教學(xué)計(jì)劃和課程體系進(jìn)行了大膽的改革和大量的研究與實(shí)踐，取得了一系列的理論與實(shí)踐成果。伴隨著國家教育部對高等學(xué)校本科專業(yè)目錄的調(diào)整，力學(xué)專業(yè)在課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容和方法等方面，也進(jìn)行了許多的調(diào)整、完善，獲得了巨大的發(fā)展。但已有的一些調(diào)整和完善相對于“雙一流”建設(shè)力學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)要求來說，相距甚遠(yuǎn)，特別是目前許多高校力學(xué)專業(yè)執(zhí)行的本科培養(yǎng)方案基本上還是1998年制定的教學(xué)計(jì)劃，這套計(jì)劃包含公共基礎(chǔ)、學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)方向和實(shí)踐教學(xué)四個(gè)模塊，但各模塊課程內(nèi)容的構(gòu)成以及比例不夠合理，而且技術(shù)類課程基本上是建立在傳統(tǒng)力學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，這種狹窄的力學(xué)概念和不太合理的課程設(shè)置不適應(yīng)國內(nèi)外形勢對力學(xué)人才的需要，與現(xiàn)在的力學(xué)專業(yè)課程體系也存在較大差別。

四、培養(yǎng)模式改革的思路

在大學(xué)期間，老師傳授的知識是有限的，而且當(dāng)前科技飛速發(fā)展使知識快速更新?lián)Q代，大學(xué)課堂上學(xué)到知識并不一定可以在工作中適用，因此從學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)來看，大學(xué)的教育決不能僅僅是課程內(nèi)容的傳授，而應(yīng)更注重方法、思維的培養(yǎng)。在力學(xué)學(xué)生的職業(yè)發(fā)展中，力學(xué)講授的知識可能并不全面，但其方法論和科學(xué)思維會對工程實(shí)際問題的解決和創(chuàng)新具有持續(xù)引導(dǎo)作用[2]。

1.課程體系優(yōu)化

課程體系的優(yōu)化應(yīng)遵循國家教育部對力學(xué)專業(yè)所屬、業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)要求的基本規(guī)定，以教育部力學(xué)專業(yè)指導(dǎo)委員會所制定的力學(xué)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃為基礎(chǔ)，借鑒國內(nèi)已通過教育部高等教育力學(xué)專業(yè)評估重點(diǎn)高等院校力學(xué)專業(yè)本科課程體系的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)體現(xiàn)出培養(yǎng)面向“雙一流”建設(shè)國際化力學(xué)人才的要求，提出該校力學(xué)專業(yè)課程體系的修訂原則；在此基礎(chǔ)上，對原力學(xué)專業(yè)課程體系進(jìn)行科學(xué)的整合和優(yōu)化，系統(tǒng)構(gòu)建新的課程體系微觀結(jié)構(gòu)。通過課程設(shè)置模塊化，重新設(shè)計(jì)課程體系，理順課程間接口，合理確定各課程學(xué)時(shí)，必修課和選修課的比例，以實(shí)現(xiàn)課程體系的整體優(yōu)化。以主干課程為突破口，編制新的教學(xué)大綱和計(jì)劃，改革課程內(nèi)容，編寫或選用優(yōu)秀教材，做到學(xué)時(shí)少、內(nèi)容新、水平高、效果好。強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的時(shí)數(shù)，建立模擬實(shí)驗(yàn)室。通過課程體系的優(yōu)化體現(xiàn)力學(xué)專業(yè)多層次、多方向、學(xué)科相互滲透的特點(diǎn)，保證具有力學(xué)專業(yè)特色的多樣化人才的培養(yǎng)。

具體分為兩步，第一步，根據(jù)國際力學(xué)市場形勢和我國力學(xué)現(xiàn)狀，提出適應(yīng)“雙一流”建設(shè)力學(xué)人才培養(yǎng)的新模式，制訂具體的培養(yǎng)措施和方案；第二步，以教育部力學(xué)專業(yè)指導(dǎo)委員會所制定的力學(xué)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃為基礎(chǔ)，遵循國家教育部對力學(xué)專業(yè)所屬、業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)要求的基本規(guī)定，借鑒國內(nèi)已通過教育部高等教育力學(xué)專業(yè)評估重點(diǎn)高等院校力學(xué)專業(yè)本科課程體系的經(jīng)驗(yàn)，從整體性、發(fā)展性、實(shí)效性和開放性角度對該?，F(xiàn)有的力學(xué)專業(yè)課程體系進(jìn)行優(yōu)化，提出力學(xué)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃和課程體系改革方案。從整體出發(fā)構(gòu)建力學(xué)專業(yè)課程體系，提出經(jīng)過整合與優(yōu)化的課程體系微觀結(jié)構(gòu)，確保改革后的課程體系必須符合整體性、發(fā)展性、實(shí)效性和開放性的特征。

課程體系的整體性是把邏輯相關(guān)的課程組織起來，形成課程鏈，從系統(tǒng)化的角度進(jìn)行科學(xué)的整合。從高起點(diǎn)上對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行較大幅度的調(diào)整，增加新知識、新科技成果，做到內(nèi)容既充實(shí)豐富、又少而精。使學(xué)生獲得全面的分析和解決問題的能力。

課程體系的發(fā)展性是指對傳統(tǒng)單一課程的改革，不采取全盤否定的態(tài)度，而是批判地繼承和發(fā)展。課程體系應(yīng)始終以培養(yǎng)學(xué)生能力為出發(fā)點(diǎn)，為學(xué)生的成長和個(gè)性發(fā)展提供良好的平臺，并使學(xué)生有機(jī)會參與課程體系的實(shí)施和評價(jià)活動。

課程體系的實(shí)效性是指要科學(xué)界定和協(xié)調(diào)理論性內(nèi)容與實(shí)踐性內(nèi)容的關(guān)系。課程體系的理論性內(nèi)容要授予學(xué)生某一知識領(lǐng)域或相關(guān)知識領(lǐng)域的系統(tǒng)知識，培養(yǎng)學(xué)生多種理論思維與想象力；而實(shí)踐性內(nèi)容旨在發(fā)展學(xué)生的多種實(shí)踐能力，從社會背景或社會生產(chǎn)和生活出發(fā)研究問題。只有這樣，才能使學(xué)生充分展示其才華并貢獻(xiàn)于社會，才能在較高層次上發(fā)揮課程體系的效率而取得較好效果。

課程體系的開放性是指課程體系的設(shè)計(jì)應(yīng)使學(xué)生容易根據(jù)自己需要和興趣獲得某些知識與技能，并積極主動地去規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)進(jìn)程。課程體系設(shè)計(jì)的宗旨是按照社會的需求向每一個(gè)學(xué)生提供盡可能多的選擇。應(yīng)在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，允許學(xué)生改變某些課程方案，并幫助學(xué)生有效地適應(yīng)這種轉(zhuǎn)變。學(xué)生可以依據(jù)自己的學(xué)習(xí)特點(diǎn)或能力狀況，自由地選擇某些課程的學(xué)習(xí)計(jì)劃。學(xué)生既可以在教師的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)，也可以根據(jù)自己的需要和可能而不必接受教師的指導(dǎo)，學(xué)生只要完成了某課程所要求的學(xué)習(xí)任務(wù)，就實(shí)現(xiàn)了其學(xué)習(xí)目標(biāo)。

另外，在校期間應(yīng)多安排學(xué)生實(shí)踐的課程任務(wù)，將理論與實(shí)際結(jié)合起來，提高學(xué)生的動手、動腦能力，也能助于理解所學(xué)知識。

2.與工程結(jié)合

高校在教育與工程結(jié)合方面有許多困難。重學(xué)輕術(shù)應(yīng)該是一個(gè)世界性高等教育現(xiàn)象，在絕大多數(shù)高等教育系統(tǒng)中，學(xué)術(shù)型機(jī)構(gòu)總比技術(shù)型、職業(yè)型機(jī)構(gòu)享有更高的社會地位，更受政府、企業(yè)、學(xué)生及家長的青睞。技術(shù)教育、職業(yè)教育的地位一直低于學(xué)科教育、科學(xué)教育，現(xiàn)在明確地將技術(shù)型人才當(dāng)作培養(yǎng)目標(biāo)的多是職業(yè)院校。另外，課程內(nèi)容更新滯后是課程建設(shè)最突出的問題。當(dāng)前受觀念和資源等多種條件制約，我們的工程課程仍以學(xué)科教育為主，與產(chǎn)業(yè)的結(jié)合有待深入，課程開發(fā)周期長，前沿性、實(shí)質(zhì)性內(nèi)容更新不多，這樣的課程很難適應(yīng)學(xué)科發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級的要求[3]。

面對這些挑戰(zhàn)，高校應(yīng)緊跟“新工科”建設(shè)的思想潮流，更新教育觀念，完善教師培養(yǎng)機(jī)制。

我們常把力學(xué)比喻為建立在工程實(shí)際與數(shù)學(xué)理論之間的橋梁，課堂教學(xué)中少不了對工程問題進(jìn)行理論分析的過程[4]，教師應(yīng)有意識地培養(yǎng)學(xué)生對于工程的認(rèn)知，以理論力學(xué)為例，理 論力學(xué)針對工程問題，力學(xué)模型均有清晰的工程背景。但實(shí)際教學(xué)情況則是，剛剛步入大學(xué)的學(xué)生對于工程實(shí)際認(rèn)知較為缺乏，因此在這一環(huán)節(jié)應(yīng)有意識地補(bǔ)充和加強(qiáng)。在教學(xué)伊始，應(yīng)該讓學(xué)生對眾多工程實(shí)例有初步的認(rèn)識與了解，進(jìn)而從工程實(shí)際出發(fā)提出問題和假定，進(jìn)行力學(xué)模型的抽象。在講授每個(gè)知識點(diǎn)前，我們采用大量原版教材的實(shí)例，鼓勵學(xué)生大膽假定，簡化力學(xué)模型。通過對實(shí)際工程結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的抽象，不僅培養(yǎng)了學(xué)生簡化解決問題的能力，還讓學(xué)生認(rèn)識到力學(xué)知識的重要，增加了學(xué)習(xí)的積極性。此外，在習(xí)題設(shè)置上，每個(gè)力學(xué)模型都給出實(shí)例，并對求解的結(jié)果進(jìn)行討論，指出理論模型在工程實(shí)踐中的意義。通過力學(xué)與工程實(shí)踐的緊密結(jié)合，也為在教學(xué)中貫徹科學(xué)方法論的策略奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.創(chuàng)新精神的培養(yǎng)

對于工科生，創(chuàng)新精神是教育重要的組成內(nèi)容。培養(yǎng)大學(xué)生科技創(chuàng)新能力是時(shí)代賦予工科教師的本質(zhì)要求。同濟(jì)大學(xué)在面向全校的理論力學(xué)教學(xué)中，始終以學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為導(dǎo)向：一方面以邏輯方法為基礎(chǔ)，在課堂教學(xué)中灌輸科學(xué)方法論的思想；另一方面，積極吸收先進(jìn)研究理論，綜合多種教學(xué)手段，在理論力學(xué)教學(xué)過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生健全的人格，鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新精神，最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力的全面發(fā)展與提高，一年一度的應(yīng)用力學(xué)競賽，也在引導(dǎo)學(xué)生利用理論知識解決實(shí)際生活中的力學(xué)問題，取得名次的同學(xué)則可獲得創(chuàng)新學(xué)分的認(rèn)定[5]。這種創(chuàng)新精神的培養(yǎng)方式值得各地高校學(xué)習(xí)，當(dāng)然不可完全照搬他人的方法，以人為本，應(yīng)材施教才是根本。

力學(xué)專業(yè)是一項(xiàng)邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，在注重創(chuàng)新能力提高的前提是要把握好現(xiàn)代完整的科學(xué)理論體系，熟能生巧，只有在熟練掌握了科學(xué)知識后，體會到其中的精髓，才具有更進(jìn)一步的可能性，因此，創(chuàng)新能力對于專業(yè)知識的掌握程度具有很高的要求，教師應(yīng)牢牢把握這一點(diǎn)再對教育工作進(jìn)行升華。其次，要注重團(tuán)隊(duì)。教師可能會太過專注于自己與學(xué)生的交流，學(xué)生之間的交流也極為重要。在解決一個(gè)難題時(shí)，往往團(tuán)隊(duì)協(xié)作會達(dá)到意想不到的效果，這也更符合現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展規(guī)律，科技發(fā)明的重大突破都是出于某個(gè)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作。

五、結(jié)語

教育乃國之根本，切不可一概而語，人人都有各自的思路，各地有當(dāng)?shù)氐牧?xí)慣，本文在談到力學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)上只是對培養(yǎng)模式的探討，對教育改革思路的研究，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，對于教育的改進(jìn)需要在一步步地摸索中前進(jìn)。

在培養(yǎng)模式的思路上，用課程體系改革、與工程結(jié)合、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)三點(diǎn)進(jìn)行概括，實(shí)際上三者并非相互獨(dú)立，而是互相影響，互相包容的關(guān)系，例如課堂上教師在將專業(yè)知識與工程進(jìn)行結(jié)合，從另一個(gè)角度看，也是一種對創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，開闊了學(xué)生的思維。當(dāng)三者融為一體共同作用時(shí)，便達(dá)到了目的。

我國高校工科教師長期以來普遍將主要精力放在項(xiàng)目研究和論文發(fā)表上，將主要時(shí)間用于工程教育教學(xué)研究者占比很低，盡管近年來這種狀況有所改進(jìn)，但與歐美發(fā)達(dá)國家的工科教師對工程教育教學(xué)研究的重視程度相比，還存在很大的差距。“新工科”的提出，將非常有利于促進(jìn)教師對教育研究的重視，這也是一項(xiàng)長期的有意義的事業(yè)。

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作者簡介：

黃林沖（1980-），男，教授，從事工程力學(xué)的研究與教學(xué)工作。