基于工程素質培育的《工程力學》課程教學模式改革研究*

張瓏

（南京工程學院 材料工程學院，江蘇南京211167）

基于工程素質培育的《工程力學》課程教學模式改革研究*

張瓏

（南京工程學院 材料工程學院，江蘇南京211167）

通過《工程力學》課程的教學模式包括教學方法、力學實驗、考試與考核方法及教學手段等作綜合性的改革，對學生分析、研究、解決工程問題能力的提高，學生工程素質的提升，創(chuàng)新能力培養(yǎng)提高，學生將來良好的職業(yè)能力的形成并進一步服務國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和價值。

工程力學；教學模式；工程素質

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

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

《工程力學》課程教學長期以來主要由“老師板書”加“公式推導”所占領，任課教師“填鴨式”的灌輸教材知識給學生，教材集中于枯燥的理論公式的推導與演繹和簡化了的力學模型，對學生工程素質的培育卻不重視。高等應用工程教育的目標以培養(yǎng)和造就現(xiàn)場工程師為主要目的，《工程力學》課程教學計劃和教學方法與工程能力培養(yǎng)不相適應，面向工程實際無法真正做到。該課程的教學所廣泛采用的依然是傳統(tǒng)的基于知識驅動型的教學模式，教學活動的組織與開展側重于強調理論體系的嚴謹和知識結構的縝密，對理論知識的現(xiàn)實來源以及研究成果的工程運用等方面的闡述著墨不多。由于課程教學中缺乏必要的工程意識方面的教育和引導，學生盡管在形式上完成了該課程的學習，但卻并沒有將理論知識轉化為相應的工程素養(yǎng)。直接表現(xiàn)為：學生進入到高年級的學習甚至畢業(yè)以后，在面對工程實際中的力學問題時，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》課程施教過程中，迫使學生真正重視工程實際應用，掌握工程力學的知識體系，最重要的是不斷強化學生的工程訓練，教會學生如何應用工程案例知識掌握和解決工程實際中的力學問題，培育學生具有現(xiàn)場工程師的工程實踐能力。根據(jù)課程教學基本要求和高等應用工程教育培養(yǎng)目標，從改進課程教學模式、更新力學工程實驗等方面進行了全新的探索與研究。

一、更新教學理念，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

在施教過程中通過采用“互動式”、“誘導式”和“啟發(fā)式”的課程教學方式，鼓勵學生思考問題、提出問題，通過以老師為課堂主體調整為以學生為課堂主體，老師為主導，從學生的理解掌握能力著手，提高學生的學習興趣，調動學生對這門課程學習的主動性、創(chuàng)造性和積極性，從而提高學生的工程實踐能力。例如在教授物體不平衡受力內容時，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，要求學生查閱相關力學資料，對橋梁進行力學分析，2周內交出一篇分析小論文，然后就這個真實工程案例事故進行討論，討論研究橋梁的力學設計缺陷?！盎邮健薄ⅰ罢T導式”和“啟發(fā)式”教學方式在《工程力學》課程教學中的應用，實質就是讓學生了解與課程內容相關的工程實際案例，學生根據(jù)實際的工程案例題目，通過查找有關工程實際案例的關鍵詞，查閱文獻資料，結合教學內容進行力學分析與研究，最后撰寫出分析報告或者小論文，教師與學生可以采用教學沙龍等形式進行討論和分析。

在施教過程中，教師應站在學生的角度上，換位思考下，考慮學生的理解力，按課程的重點、難點有針對性地分類設置問題、提出疑問、解釋疑問，指導學生通過力學分析、邏輯推理得出分析結果，掌握工程實際案例的力學問題，進而調動學生主動學習的積極性。

同時適當改革課程教學體系，按照基礎知識、工程能力、專業(yè)技能、素質拓展構建模塊化的課程體系，教學重點從傳授知識轉移到能力培養(yǎng)上；更新教學知識內容，教學內容體現(xiàn)“基礎扎實、口徑適當、強化能力、注重實踐”的原則，突出力學研究問題的思路和解決問題的方法。構建強化工程實踐能力、職業(yè)能力素質和創(chuàng)新意識培養(yǎng)的力學實驗教學體系，實現(xiàn)“課內實驗+綜合實踐+技能訓練+科技創(chuàng)新”四個層次的有機整合。

二、情景教學，以工程實例，加深理解和深化

如何激發(fā)學生學習力學課程的興趣，提高學生學習主觀積極性，最重要的是能將《工程力學》課程中抽象的力學定義、復雜的力學模型變得形象和真實。如果能將課程中復雜的力學模型以真實的工程背景和工程數(shù)據(jù)來反映，與工業(yè)生產和日常生活實際息息相關，學生理解起來就更容易。但是在教師授課教學過程中，學生并不能從工程力學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。在授課教學過程中，優(yōu)化組合理論課、討論課、習題課和實驗課等各種教學環(huán)節(jié)，加入情景教學元素，使教學模式與教學形式、內容進一步調整和融合，將力學課程的學習與后續(xù)專業(yè)基礎、專業(yè)課程進行無縫融合，使學生的力學知識和專業(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與工程實踐之間更加的貼合，提高學生對復雜力學模型的學習，可以縮短教學情境與實際工作情境之間的距離，促使學生積極思考，提高解題能力。

在《工程力學》的教學中，學生必須非常認真地掌握某些重要的力學基本概念和要求，因為該課程的知識基礎和實驗要求是由這些力學基本概念構成。但這些力學基本概念涵義博大精深，在工程實踐案例應用中范圍廣而且頻率高，簡單的機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)的學生，引入塑料模具型腔力學分析作為工程情景，講解梁的組合變形，讓學生知道面向工程實際時，如何利用已有知識建立力學模型。

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

工程力學課程作為一門工科各專業(yè)的重要技術基礎課程，理論與實踐結合性較強，理論教學和實驗教學是相輔相成的，實驗教學環(huán)節(jié)對于學生工程素質的培養(yǎng)是非常關鍵的。通過改革和設計不同的力學實驗方法，使學生的實驗分析、設計能力得到提高。改變過去傳統(tǒng)的教師僅演示實驗，學生不操作的問題，充分調動出學生的主觀積極性，自己參與動手實驗，即將驗證性實驗教學調整為綜合設計型實驗教學，綜合設計型實驗引入工程背景，來源工程實踐，在力學實驗室里設計、分析完成，讓學生親身感受用力學實驗方法解決工程實踐問題的全過程。例如，設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行測試，測試不同點的數(shù)據(jù)，讓學生收集、剔除、總結和分析數(shù)據(jù)，最后得出結論。這樣學生可以自己設計實驗，收集數(shù)據(jù)，對比分析，提出改進措施，使得學生必須大量查閱相關工程背景資料，掌握數(shù)據(jù)收集方法，提高分析數(shù)據(jù)的能力，教師可以給予相應的指導和要求，并教授他們一定的實驗設計方法，讓學生單獨進行實踐操作。

四、考核方法改革

傳統(tǒng)課程教學中學生知識掌握的如何，主要是通過考試來衡量。這種做法較單一，顯然無法達到全面考核的目的，無法掌握學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。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，需要結合其他學科知識協(xié)調解答，僅僅依靠力學知識和分析往往解決不了。同時為了提高學生了解力學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)可以結合不同的工程專業(yè)背景，工程實踐案例中的力學模型問題學生解決時就更有針對性，考核學生“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，解決力學課程考核單一模式，充分體現(xiàn)學生的知識掌握與工程專業(yè)、工程背景相結合問題。

五、結束語

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

［1］王瑾，趙亮.工程力學課程教學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.基于應用能力培養(yǎng)的工程力學課程教學的探索與實踐［J］.沈陽工程學院學報，2008，4（3）：416-417.

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

［4］宋佼佼.基于應用型人才培養(yǎng)的工程力學課程創(chuàng)新教學［J］.湖北科技學院學報，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

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

張瓏（1977-），女，講師，主要從事力學課程的教授與研究。