［摘要］在新工科背景下，高校工程力學(xué)課程面臨著教學(xué)方法改革的需求。深入探討模塊化教學(xué)策略在工程力學(xué)課程中的應(yīng)用及其實施效果。通過定量分析和反思，發(fā)現(xiàn)模塊化教學(xué)顯著提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)成效和教師的教學(xué)水平，同時揭示了課程模塊設(shè)置的合理性與實用性。針對實施過程中出現(xiàn)的問題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，以期進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)策略，為工程力學(xué)課程的教學(xué)改革提供有益參考。

［關(guān)鍵詞］新工科；工程力學(xué)；模塊化教學(xué)；靜力學(xué)；材料力學(xué)；生物力學(xué)；環(huán)境力學(xué)

［中圖分類號］G642［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A［文章編號］2096-0603（2025）06-0177-04

隨著新工科建設(shè)的不斷推進(jìn)，高校工程力學(xué)課程作為工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，其教學(xué)方法和策略也需與時俱進(jìn)。模塊化教學(xué)策略作為一種新興的教學(xué)模式，以其靈活性、針對性和系統(tǒng)性受到廣泛關(guān)注。在新工科背景下，工程力學(xué)課程的模塊化教學(xué)策略有助于提高學(xué)生的理論素養(yǎng)和實踐能力，還能夠順應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和團(tuán)隊協(xié)作能力。本文旨在探討模塊化教學(xué)策略在高校工程力學(xué)課程中的應(yīng)用，并分析其實施效果與存在的問題，以期為提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果提供參考。

一、新工科背景下高校工程力學(xué)課程模塊化教學(xué)策略的構(gòu)建原則

（一）以學(xué)科交叉融合為導(dǎo)向

在新工科背景下，工程力學(xué)課程應(yīng)注重與機(jī)械工程、土木工程、航空航天工程等其他工程學(xué)科的交叉融合；引入相關(guān)學(xué)科的工程案例，分析力學(xué)原理在實際工程問題中的應(yīng)用，使學(xué)生能夠從多個角度理解力學(xué)現(xiàn)象，培養(yǎng)跨學(xué)科思維和解決問題的能力，如在土木工程課程中可分析結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力響應(yīng)；在航空航天工程相關(guān)課程中，可探討高速飛行器的氣動特性和熱防護(hù)問題[1]。

（二）注重學(xué)生能力培養(yǎng)

創(chuàng)新是工程科技發(fā)展的核心動力。工程力學(xué)課程應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力。通過開設(shè)創(chuàng)新實驗課程、組織學(xué)科競賽和科研實踐活動，為學(xué)生提供展示自我、挑戰(zhàn)自我的平臺；鼓勵學(xué)生積極參與科研項目和實踐活動，從實際操作和親身體驗中加深對力學(xué)原理的理解和應(yīng)用[2]。

（三）體現(xiàn)課程內(nèi)容的時效性與前瞻性

1.更新課程內(nèi)容，反映最新科研成果

工程力學(xué)課程應(yīng)及時更新課程內(nèi)容，反映力學(xué)領(lǐng)域的最新科研成果和技術(shù)進(jìn)展；引入最新的學(xué)術(shù)論文、專利技術(shù)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使學(xué)生了解力學(xué)領(lǐng)域的前沿動態(tài)和發(fā)展趨勢；邀請力學(xué)領(lǐng)域的專家學(xué)者進(jìn)行學(xué)術(shù)講座和交流活動，以拓寬學(xué)生的學(xué)術(shù)視野和知識面[3]。

2.預(yù)測未來工程需求，設(shè)置前瞻性模塊

隨著科技的迅速發(fā)展和社會的快速變革，未來工程領(lǐng)域?qū)αW(xué)人才的需求不斷發(fā)生變化。工程力學(xué)課程預(yù)測未來工程需求的變化趨勢，設(shè)置具有前瞻性的教學(xué)模塊，如針對智能制造、綠色能源、智慧城市等新興領(lǐng)域，開設(shè)相關(guān)的力學(xué)課程模塊，培養(yǎng)適應(yīng)未來工程需求的高素質(zhì)人才[4]。

二、新工科背景下高校工程力學(xué)課程模塊化教學(xué)策略的具體實施

（一）模塊劃分與課程體系設(shè)計

1.按照知識領(lǐng)域劃分基礎(chǔ)模塊

根據(jù)工程力學(xué)課程的知識體系，可將其細(xì)致地劃分為靜力學(xué)、材料力學(xué)等基礎(chǔ)模塊，涵蓋相應(yīng)領(lǐng)域的基本理論、原理和方法，如靜力學(xué)模塊著重介紹力的平衡條件與物體受力分析方法，學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握工程力學(xué)的基本概念和分析方法，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)和應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)[5]。

以某高校的工程力學(xué)課程為例，在靜力學(xué)模塊中，借助“橋梁的受力分析”這一經(jīng)典案例，學(xué)生深刻理解力的平衡原則及其在實際工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。而在材料力學(xué)模塊，課程將“金屬桿的拉伸試驗”作為教學(xué)案例。模擬金屬桿在受到軸向拉力作用下的變形與破壞過程，引導(dǎo)學(xué)生深入分析材料的彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等關(guān)鍵力學(xué)指標(biāo)，以及應(yīng)力-應(yīng)變曲線所反映的材料行為特征。這種結(jié)合具體案例的教學(xué)方式，不僅強(qiáng)化了學(xué)生對材料力學(xué)基本原理的理解，還幫助他們將理論知識與工程實踐緊密相連，從而更加系統(tǒng)地構(gòu)建起工程力學(xué)的知識體系[6]。

2.根據(jù)工程應(yīng)用需求設(shè)置專業(yè)模塊

如針對機(jī)械工程領(lǐng)域，某高校設(shè)立了“機(jī)械振動與噪聲控制”模塊，在該模塊中，學(xué)生分析“洗衣機(jī)振動與噪聲優(yōu)化”項目，深入了解了如何運用力學(xué)原理減少機(jī)械振動和噪聲，通過“高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計”案例，學(xué)生在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計模塊中學(xué)習(xí)了如何確保建筑在地震中的安全性[7]。

3.設(shè)計跨學(xué)科交叉融合模塊

如某高校在工程力學(xué)課程中引入了生物力學(xué)模塊，通過研究“人體骨骼結(jié)構(gòu)受力分析”項目，探討了生物體結(jié)構(gòu)與功能之間的力學(xué)關(guān)系；在環(huán)境力學(xué)模塊中，學(xué)生參與了“風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計”項目，了解了力學(xué)在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用。

4.引入實踐教學(xué)與科研創(chuàng)新模塊

如某高校工程力學(xué)課程設(shè)置了實驗課程模塊，其中包括“材料拉伸試驗”和“結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性測試”等實踐操作；學(xué)生還參與了“智能材料在力學(xué)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究”科研訓(xùn)練項目，深化了對力學(xué)原理的理解，并培養(yǎng)了創(chuàng)新思維[8]。

（二）教學(xué)方法與手段的創(chuàng)新

1.采用案例教學(xué)，增強(qiáng)教學(xué)實效性

案例教學(xué)在工程力學(xué)課程中具有重要的應(yīng)用價值。選取具有代表性的工程力學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識進(jìn)行分析和討論，能夠顯著增強(qiáng)教學(xué)的實效性。案例教學(xué)幫助學(xué)生深入理解力學(xué)原理在實際工程中的應(yīng)用，提升其解決實際問題的能力；案例的生動性和實用性也有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

例如，在某工程力學(xué)課堂上，教師引入了“塔吊倒塌事故分析”案例。學(xué)生分析事故原因，如超載、風(fēng)力影響等，并運用所學(xué)力學(xué)知識進(jìn)行討論，增強(qiáng)了教學(xué)的實效性，以提高解決實際問題的能力[9]。

2.運用信息技術(shù)，實現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，線上線下混合式教學(xué)成為提升教學(xué)效果的重要手段。在工程力學(xué)課程中，應(yīng)充分利用在線教學(xué)平臺、虛擬仿真實驗等信息技術(shù)手段，實現(xiàn)線上線下教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源和便捷的互動交流平臺；線下教學(xué)通過實驗操作、課堂討論等環(huán)節(jié)加深學(xué)生對力學(xué)知識的理解。

例如，某高校利用在線教學(xué)平臺，為學(xué)生提供了工程力學(xué)課程的在線視頻講座、互動測試和模擬實驗等資源。線下課堂上，教師組織學(xué)生進(jìn)行小組討論和實驗操作。

3.推廣項目式學(xué)習(xí)，提升學(xué)生參與度

項目式學(xué)習(xí)是一種以學(xué)生為中心、以實踐為導(dǎo)向的教學(xué)模式。在工程力學(xué)課程中推廣項目式學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生自主選擇研究課題或工程項目進(jìn)行設(shè)計和實踐，能夠有效提升學(xué)生的參與度和實踐能力。學(xué)生在解決實際問題的過程中深入理解工程力學(xué)原理，并與團(tuán)隊成員共同協(xié)作、交流思想，進(jìn)而培養(yǎng)團(tuán)隊合作和溝通能力[10]。

例如，在工程力學(xué)課程中，某教師推廣了項目式學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生自主選擇課題進(jìn)行研究，如有學(xué)生選擇了“優(yōu)化自行車車架設(shè)計以提高騎行舒適性”作為研究項目。在項目實施過程中，學(xué)生深入理解了工程力學(xué)原理，提升了團(tuán)隊合作和溝通能力。

（三）教學(xué)團(tuán)隊的構(gòu)建與管理

1.跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊的組建

某高校工程力學(xué)專業(yè)在教學(xué)改革中，首要任務(wù)是組建一個跨學(xué)科的教學(xué)團(tuán)隊。此舉措打破了傳統(tǒng)以單一學(xué)科為背景的教學(xué)團(tuán)隊模式，通過整合校內(nèi)多學(xué)科資源，形成了一個由力學(xué)、機(jī)械工程、土木工程等多個學(xué)科領(lǐng)域優(yōu)秀教師組成的團(tuán)隊，這個團(tuán)隊具備深厚的力學(xué)理論基礎(chǔ)，還擁有豐富的工程實踐經(jīng)驗，為后續(xù)的模塊化教學(xué)奠定了堅實的師資基礎(chǔ)；在靜力學(xué)模塊的教學(xué)中，此跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊的優(yōu)勢得到了充分體現(xiàn)。力學(xué)專家負(fù)責(zé)基礎(chǔ)理論的講解，確保學(xué)生能掌握靜力學(xué)的基本概念和原理；機(jī)械工程和土木工程的教師通過引入實際工程案例，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實際工程問題的解決中，如在講解靜力平衡條件時，機(jī)械工程教師會結(jié)合機(jī)械零件的受力分析，土木工程教師則會介紹橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)物的靜力計算案例。這種跨學(xué)科的教學(xué)方式，使學(xué)生能更好地理解靜力學(xué)的實際應(yīng)用，提高了他們的學(xué)習(xí)興趣和實踐能力。

2.團(tuán)隊成員的培訓(xùn)與交流

為不斷提升教學(xué)團(tuán)隊的教學(xué)水平和創(chuàng)新能力，該校定期組織了一系列的培訓(xùn)與交流活動。每學(xué)期都會舉辦教學(xué)研討會，邀請校內(nèi)外專家就工程力學(xué)的前沿動態(tài)、教學(xué)方法等進(jìn)行深入探討。這些研討會為教師提供了一個交流思想、分享經(jīng)驗的平臺，還使他們能及時了解到工程力學(xué)領(lǐng)域的最新研究成果和教學(xué)理念；學(xué)校還鼓勵團(tuán)隊成員參加國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議，與同行交流最新的研究成果和教學(xué)經(jīng)驗，在一次國際力學(xué)學(xué)術(shù)會議上，該校的教學(xué)團(tuán)隊成員與來自世界各地的學(xué)者進(jìn)行了深入的交流，他們了解了國際上前沿的力學(xué)研究動態(tài)，還學(xué)到了許多先進(jìn)的教學(xué)方法和理念，這些寶貴的經(jīng)驗在回國后被迅速應(yīng)用到實際教學(xué)中，取得了顯著的效果，如教師開始嘗試采用項目式教學(xué)法，通過設(shè)計具有挑戰(zhàn)性的工程項目，引導(dǎo)學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)和掌握力學(xué)知識。

3.教學(xué)評價與激勵機(jī)制的建立

為激發(fā)教學(xué)團(tuán)隊的工作熱情和創(chuàng)新能力，該校建立了科學(xué)的教學(xué)評價體系和激勵機(jī)制。在教學(xué)評價方面，學(xué)校注重對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評估，同時關(guān)注教師的教學(xué)態(tài)度、教學(xué)方法和教學(xué)效果。通過學(xué)生評價、同行評價和自我評價等多種方式，全面、客觀地評價教師的教學(xué)水平；在激勵機(jī)制方面，學(xué)校對在教學(xué)改革中取得突出成果的教師給予表彰和獎勵。例如，某位教師在材料力學(xué)動力學(xué)模塊的教學(xué)中采用了創(chuàng)新性的案例教學(xué)方法，取得了較好的教學(xué)效果和學(xué)生評價，學(xué)校因此給予他教學(xué)成果獎的表彰，并在全校范圍內(nèi)推廣了他的教學(xué)經(jīng)驗。這種正向的激勵機(jī)制極大地激發(fā)了教學(xué)團(tuán)隊的工作熱情和創(chuàng)新能力，推動了整個工程力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)提升。它也鼓勵其他教師積極探索新的教學(xué)方法和理念，為工程力學(xué)專業(yè)的教學(xué)改革貢獻(xiàn)自己的力量。

三、新工科背景下高校工程力學(xué)課程模塊化教學(xué)策略的實施效果與反思

（一）實施效果評估

1.學(xué)生學(xué)習(xí)成效的定量分析

為客觀評估模塊化教學(xué)策略的實施效果，本研究對學(xué)生的學(xué)習(xí)成效進(jìn)行了深入的定量分析。通過對比策略實施前后的多項指標(biāo)以觀察到顯著的積極變化。

從表1中可看出，實施模塊化教學(xué)策略后，學(xué)生的平均考試成績、優(yōu)秀率和及格率均有所提升。其中，平均考試成績提高了13.3%，優(yōu)秀率大幅上升了75%，及格率也略有提升，學(xué)生在科研項目中的參與度也顯著增加，從40%提升到70%，增幅達(dá)到75%，此類數(shù)據(jù)表明，模塊化教學(xué)策略的實施對學(xué)生的學(xué)習(xí)成效產(chǎn)生了積極影響。

2.教師教學(xué)水平的提升情況

模塊化教學(xué)策略的實施促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)，也對教師的教學(xué)水平產(chǎn)生了積極影響。通過參與定期的教學(xué)研討會和工作坊，教師的教學(xué)方法和手段得到了更新和豐富。

表2展示了實施模塊化教學(xué)策略后教師教學(xué)水平的提升情況?？煽闯觯處熢诮虒W(xué)研討會中的參與度從60%提高到90%，增加了30個百分點；參與的科研項目數(shù)量和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文數(shù)量也分別有所增加；學(xué)生對教師的教學(xué)滿意度也從4.0提升到4.6（滿分5.0），表明教師的教學(xué)水平得到了顯著提升。

3.課程模塊設(shè)置的合理性與實用性分析

為深入了解課程模塊設(shè)置的合理性與實用性，進(jìn)行了廣泛的問卷調(diào)查和訪談。結(jié)果顯示，學(xué)生對各個模塊的內(nèi)容掌握情況良好，應(yīng)用能力也得到了顯著提升；教師也普遍認(rèn)為模塊設(shè)置合理，有助于提升教學(xué)效果，而也有部分反饋指出某些模塊內(nèi)容需進(jìn)一步優(yōu)化和更新，以適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需求，此類反饋意見將為后續(xù)的課程改進(jìn)提供重要參考。

通過收集學(xué)生和教師的反饋意見以及專家評審的評價，表3展示了課程模塊設(shè)置的反饋情況。從學(xué)生和教師的反饋中可看出，大多數(shù)學(xué)生對模塊內(nèi)容的實用性表示滿意，而部分學(xué)生和教師則提到了模塊間銜接性和教學(xué)資源分配方面存在的問題；專家評審對跨學(xué)科交叉融合度給予了積極評價，認(rèn)為這有助于促進(jìn)學(xué)科間的交流與融合，此類反饋為進(jìn)一步優(yōu)化課程模塊設(shè)置提供了有價值的參考[11]。

（二）存在問題與改進(jìn)措施

1.模塊內(nèi)容銜接不緊密的問題及解決策略

在實施模塊化教學(xué)策略過程中，部分模塊的銜接問題逐漸凸顯。為解決這一問題，加強(qiáng)了模塊間的邏輯設(shè)計，確保知識體系的連貫性；在教學(xué)中注重引導(dǎo)學(xué)生梳理和總結(jié)知識聯(lián)系，幫助他們形成完整的知識框架；定期組織跨模塊的教學(xué)研討，促進(jìn)教師間的交流與合作，共同完善課程體系[3]。

2.教學(xué)資源分配不均的現(xiàn)象及優(yōu)化方案

針對教學(xué)資源分配不均的問題，根據(jù)各模塊的教學(xué)需求和特點進(jìn)行合理分配，如對實驗設(shè)備、圖書資料等進(jìn)行了統(tǒng)籌規(guī)劃，確保各模塊的教學(xué)需求得到滿足；積極開發(fā)和利用在線教學(xué)資源，如視頻課程、電子圖書等，以擴(kuò)大教學(xué)資源的獲取渠道。

3.學(xué)生參與度不高的挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略

面對學(xué)生參與度不高的挑戰(zhàn)，教師設(shè)計了多樣化的教學(xué)活動和形式，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，如通過小組討論、案例分析等方式，鼓勵學(xué)生積極參與課堂互動；加強(qiáng)對學(xué)習(xí)困難和參與度較低的學(xué)生的引導(dǎo)和幫助，給予他們更多的關(guān)注和支持；通過建立有效的激勵機(jī)制，如設(shè)立獎學(xué)金、榮譽稱號等，進(jìn)一步提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和參與度，此類措施的實施效果顯著，學(xué)生的整體參與度得到了顯著提升[13]。

四、結(jié)束語

本文通過對新工科背景下高校工程力學(xué)課程模塊化教學(xué)策略的深入研究，揭示了其實施效果及存在的問題，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。模塊化教學(xué)策略的應(yīng)用，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，也促進(jìn)了教師教學(xué)水平的提高。本文的反思與探討也為工程力學(xué)課程的教學(xué)改革提供了有益的參考。未來模塊化教學(xué)策略有望在新工科建設(shè)中發(fā)揮更大的作用，為培養(yǎng)高素質(zhì)工科人才貢獻(xiàn)力量。

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◎編輯張慧

作者簡介：丁園（1985—），女，漢族，江蘇鹽城人，講師，博士，研究方向：工程力學(xué)、教學(xué)研究。