工程教育認證+“新工科” 背景下《材料力學》教學改革的研究

馬萬征，李忠芳，馬月芹，李孝良

(1.安徽科技學院 資源與環(huán)境學院，安徽 鳳陽 233100；2.安徽科技學院 機械工程學院，安徽 鳳陽 233100；3.冠縣實驗高級中學，山東 冠縣 252500)

《材料力學》是機械類專業(yè)和環(huán)境科學與工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程。該課程對機械類學生從事機械設計方面的工作具有非常重要的作用。工程力學的一部分內容為材料力學，環(huán)境科學與工程專業(yè)的學生進行環(huán)境工程設計綜合實習需要用到許多工程力學方面的知識，即包含一部分材料力學的基礎知識，該課程為環(huán)境科學與工程學生以后就業(yè)從事環(huán)保設備的研發(fā)及設計提供極其重要的專業(yè)基礎知識。材料力學的主要任務是研究構件在外載荷作用下的強度、剛度、穩(wěn)定性問題，在培養(yǎng)學生的基礎理論知識、工程認知和結構設計等方面具有非常重要的作用[1]。

1992年我國啟動“工程教育認證”專業(yè)評估[2]，工程教育認證是專業(yè)認證機構對高等教育機構開設的工程類專業(yè)的專門性認證，由專門的職業(yè)或行業(yè)協(xié)會、專業(yè)學會同該領域的專家和相關行業(yè)一起進行，旨在為相關工程人才進入工業(yè)界從業(yè)提供預備教育質量保證[3]。材料力學的特點是理論性、邏輯性強，機械類學生在學習的材料力學的時候由于有先期課程做基礎，學習效果相對較好，但是非機類如環(huán)境科學與工程專業(yè)的學生學習工程力學中材料力學部分由于缺乏先期課程的學習，加上材料力學公式多，內容比較抽象，學生容易出現(xiàn)學習興趣不足，導致教學效果不理想。

新工科以新經濟、新產業(yè)為背景，以科技創(chuàng)新為核心，在新興領域實際應用中形成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)機制[4]。當前就業(yè)形勢下，機械類和非機類學生的培養(yǎng)要適應新工科的要求，新行業(yè)的需求，能在工作崗位上解決實際工程問題。因此，材料力學的教學過程中應以新工科要求為核心，培養(yǎng)實踐能力，創(chuàng)新能力強的現(xiàn)代大學生。

基于工程教育認證和新工科背景下 我校材料力學及相關課程教學急需改變傳統(tǒng)教學模式，傳統(tǒng)教學模式教學效果不理想，學生學習興趣不足，培養(yǎng)的學生創(chuàng)新性、工程實踐能力遠遠不能滿足當前工科告訴發(fā)展的步伐。因此，本文基于工程教育認證為契機，以新工科高速發(fā)展為動力，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、工程能力為目標，探索材料力學新的教學模式。

1 突破教材束縛，改變教育理念

傳統(tǒng)的材料力學以老師主講，學生主聽，填鴨式教學，這種教學模式培養(yǎng)的學生不能適應當前就業(yè)要求。因此，授課教師必須轉變思想，創(chuàng)新教學理念。以“學生為中心”的工程認證理念，修訂人才培養(yǎng)目標及材料力學教學大綱，采用多種教學方法，提高教學效果。教學內容必須符合機械類、非機類專業(yè)人才培養(yǎng)目標，合理調整授課學時。針對不同專業(yè)制定不同教學大綱，增強授課內容的工程性、創(chuàng)新性。我校材料力學目前的實驗項目包含4個：拉伸與壓縮實驗、扭轉實驗、梁彎曲正應力實驗、等強度梁彎曲試驗。演示性實驗教學效果不理想，學生對知識的學習深度不夠，因此，可以增加設計性實驗，以實際案例為教學內容，讓學生參與到現(xiàn)實工程實際設計中，在工程設計過程中開展理論、實驗知識的學習，培養(yǎng)學生的工程能力、創(chuàng)新能力。

2 構建符合“工程教育認證”+“新工科”要求的教學內容體系

機械類專業(yè)和非機類專業(yè)畢業(yè)生從事機械設計工作以后，很少采用材料力學所學的解題方法來解決工程實際問題，大部分是采用一些大型軟件來對工程結構進行受力分析，進而進行結構設計。因此，材料力學教學內容應進行調整，既要注重傳統(tǒng)基礎知識教學，又要增加力學軟件教學內容。這種教學排放量的90%均來自燃煤，這些煙塵的排放已經成為我國生態(tài) 環(huán)境惡化的重要原因。

材料力學的教學內容優(yōu)化調整過程中，應該緊密結合學生的專業(yè)背景。對不同專業(yè)的學生，如機械設計、車輛工程、環(huán)境科學與工程等專業(yè)學生，制定不同的教學內容側重點，不能所有專業(yè)采用一個教學內容。如環(huán)境科學與工程專業(yè)的學生應該結合污水處理構筑物、大氣污染控制構筑物、固體廢棄物處理裝置的結構特點，在材料力學的教學過程中，增加這些構筑物結構分析，受力分析，以增加學生的學習興趣，提高課堂教學效果。

3 創(chuàng)新教學方法，增強學生創(chuàng)新能力

材料力學是機械類、非機類專業(yè)的基礎課程，為后續(xù)專業(yè)知識學習及就業(yè)后解決實際工程問題打下良好基礎。在教師教學過程中，應該加強理論與實踐相結合，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。工程教育認證和新工科背景下材料力學的教學方法亟需進行改革。

(1)在教學過程中，可以對理論問題采用計算機仿真軟件進行驗證，對實際問題采用仿真軟件進行受力分析，進而進行結構設計。這種教學方法相比板書、多媒體教學大大增加了學生的學習興趣，提高學生的學習效果。

(2)課堂教學過程中，可以采用啟發(fā)性教學方法。把現(xiàn)實中力學問題引入到課堂教學，通過實際力學問題分析、講解某一力學理論。把枯燥的力學理論問題講解的更加生動，即傳授力學知識，又活躍課堂氣氛，增加了師生之間的教學互動。在材料力學教學過程中，采用啟發(fā)性教學，對提高學生的學習能力、工程能力、創(chuàng)新能力具有至關重要的作用。

(3)材料力學考核方式的改革。目前材料力學的考核分為兩部分：實驗成績和期末試卷成績。其中實驗成績評定標準不容易確定，導致實驗成績評定方式不合理。期末考試成績多考核基本理論、公式的使用。學生在學習的過程中對材料力學知識體系沒有一個系統(tǒng)的的掌握，只要掌握某些重點理論、公式等，期末考試基本就沒有問題。導致學生學習過程中對理論、公式的死記硬背，沒有把材料力學知識系統(tǒng)化。工程教育認證和新工科背景下的材料力學考核方式在基本理論考核的基礎上，還應該增加對具有工程背景的相關題目。在解決工程問題的過程中，即考察了基本理論、基本公式的應用，又增強了學生的工程背景。

4 結合工程實踐，優(yōu)化實踐教學

現(xiàn)在很多課程的實踐教學實驗內容單調，與工程實際問題脫節(jié)，學生對實驗的積極性不高。材料力學課程也不例外，很多學校的材料力學實驗還是重復上世紀的幾個力學實驗，不能跟上新工科發(fā)展的步伐，培養(yǎng)出來的學生也與當今社會的需要相脫離，造成畢業(yè)即失業(yè)現(xiàn)象。因此，首先要優(yōu)化實驗教學內容，構建以強化學生工程能力、創(chuàng)新設計能力及自主學習能力培養(yǎng)為目標的實驗教學體系[5]?？梢园褜嶒烅椖糠譃槎鄠€層次：演示性實驗、設計性實驗、創(chuàng)新性實驗等。

5 結束語

結合我校建設高水平、應用型大學的目標，我校開設力學課程的主要有機械學院、建筑學院，資源與環(huán)境學院，材料力學的教學應進行全面改革，適應工程教育認證及新工科背景下學生就業(yè)的要求。通過材料力學教學改革，形成教與考一體，教與學一體，理論與工程實踐一體的多維教學新模式[6]。相對于傳統(tǒng)的教學模式，經過教學改革學生從被動學習向自主學習、單向學習向多項互動式學習方式轉變。學生的學習興趣得到了很大的提高，許多學生利用材料力學的知識獲得了國家級、省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃等項目的資助，參加了周培源大學生力學競賽，獲得了優(yōu)異的成績。但是，工程教育認證要求專業(yè)認證具有持續(xù)改進措施，材料力學教學改革一樣，與時俱進，持續(xù)進行教學改革，以提高教學效果，培養(yǎng)出符合工程教育認證標準和新工科就業(yè)要求的現(xiàn)代大學生。