以工程教育專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向的《工程力學(xué)》教學(xué)改革

趙 靜，顧井飛，張春艷

(蚌埠學(xué)院 機(jī)械與車輛工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233030)

工程教育專業(yè)認(rèn)證是專業(yè)建設(shè)的標(biāo)尺，專業(yè)認(rèn)證是專業(yè)建設(shè)的最大抓手，因此，專業(yè)建設(shè)的課程教學(xué)的內(nèi)容、方法和考核要以工程教育專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向[1]?！豆こ塘W(xué)》課程在工科專業(yè)中開設(shè)廣泛，以工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念為指導(dǎo)，積極推進(jìn)工程力學(xué)教育教學(xué)改革，以該課程改革為先導(dǎo)探究課程改革的手段和方法，進(jìn)行課程改革的推廣，為專業(yè)的工程教育認(rèn)證中課程教學(xué)的研究提供參考價(jià)值。

1 工程教育專業(yè)認(rèn)證理念

工程教育專業(yè)認(rèn)證通過課程體系形成支撐、課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)支撐、考核評價(jià)證明支撐，達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)生要求為目標(biāo)的合格性評估，同時(shí)學(xué)校通過人才培養(yǎng)目標(biāo)的制定，使國家、學(xué)生、教師和雇主共同受益。工程教育專業(yè)認(rèn)證的體系邏輯為專業(yè)課程體系設(shè)置、培養(yǎng)方案制定、師資隊(duì)伍配備、支撐條件配置以學(xué)生畢業(yè)能力為核心任務(wù)展開，并強(qiáng)調(diào)建立持續(xù)改進(jìn)和反饋機(jī)制以保證專業(yè)教育的質(zhì)量和活力，學(xué)生畢業(yè)能力是工程教育認(rèn)證的考核核心和最終目的，通用標(biāo)準(zhǔn)中對學(xué)生的畢業(yè)能力有12項(xiàng)要求：5項(xiàng)(工程知識、問題分析、設(shè)計(jì)開發(fā)、研究、現(xiàn)代工具)技術(shù)性指標(biāo)，要求畢業(yè)生掌握專業(yè)技術(shù)能力，能夠承擔(dān)工程師應(yīng)盡的義務(wù)和責(zé)任；7項(xiàng)(工程社會、環(huán)境發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個(gè)人團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理、終身學(xué)習(xí))非技術(shù)性指標(biāo)，要求畢業(yè)生具有專業(yè)精神思想，能夠履行工程職業(yè)道德和規(guī)范。以此12項(xiàng)畢業(yè)能力培養(yǎng)作為教學(xué)的背景目標(biāo)，各類課程各司其職，共同支撐該能力的達(dá)成并根據(jù)時(shí)代要求持續(xù)改進(jìn)。

2 《工程力學(xué)》課程教學(xué)改革

近年來，各種教學(xué)方法層出不窮，如有用翻轉(zhuǎn)課堂這種新的教學(xué)模式進(jìn)行《工程力學(xué)》教學(xué)的改革和研究[1]，有以大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的《工程力學(xué)》改革與實(shí)踐[2]，有基于智慧平臺對《工程力學(xué)》課程進(jìn)行SPOC線上線下教學(xué)設(shè)計(jì)的研究與探索[3]等等。但對照工程教育專業(yè)認(rèn)證中學(xué)生畢業(yè)能力的12項(xiàng)要求，《工程力學(xué)》課程教學(xué)仍有一些問題亟待解決。如何培養(yǎng)學(xué)生具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)、社會責(zé)任感，在工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任的意識；如何扎實(shí)學(xué)生理論知識的學(xué)習(xí)，將工程知識學(xué)以致用解決復(fù)雜工程問題；如何建立學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識和行動(dòng)能力，如何鍛煉學(xué)生融入團(tuán)隊(duì)協(xié)作，承擔(dān)合作性學(xué)習(xí)任務(wù)；如何要求學(xué)生能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

2.1 以行業(yè)技術(shù)需求反向設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容

《工程力學(xué)》的概念、原理及公式看似枯燥其實(shí)廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域的工程實(shí)例，其實(shí)際是把真實(shí)的工程問題抽象為理想的力學(xué)模型。教師教學(xué)中以突出工程應(yīng)用理念的教材作為基本內(nèi)容，以技術(shù)需求作為教學(xué)主線，以產(chǎn)出導(dǎo)向作為教學(xué)理念，以科研反哺教學(xué)作為手段；內(nèi)容中融入工程圖片、工程視頻、工程案例、軟件分析、熱點(diǎn)事件等豐富抽象例題，擴(kuò)展學(xué)生學(xué)習(xí)層面及認(rèn)知；講授中適當(dāng)采用雙語教學(xué)提高學(xué)生專業(yè)英語的能力和國際競爭力。

行業(yè)需求具有解決實(shí)際問題能力的畢業(yè)生，而《工程力學(xué)》的課程教學(xué)基本以力學(xué)模型為研究對象以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)進(jìn)行分析計(jì)算，忽略了工程問題抽象或簡化成力學(xué)模型這一重要前提步驟[4]，因此在課程教授中，教師應(yīng)強(qiáng)化工程實(shí)例與課程知識的融合，這里對《工程力學(xué)》4大理論部分(靜力學(xué)分析、4種基本變形及組合變形分析、壓桿穩(wěn)定)分別舉例。在講解靜力學(xué)分析時(shí)，教師應(yīng)盡可能把所有的受力分析機(jī)構(gòu)還原于工程實(shí)例，如對某多跨靜定梁模型進(jìn)行受力分析，學(xué)生可以通過分析模型中約束的形式正確地畫出受力圖形，可是并不能認(rèn)出實(shí)際工程中的多跨靜定梁，需要教師附以工程圖片，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。在講解四種基本變形及組合變形分析時(shí)，引入分析某工業(yè)廠房需提高吊車梁彎曲強(qiáng)度能力的具體案例[5]，科研案例——某公司需對兩種T型截面的夾鉗進(jìn)行受力分析以確定最好的樣式[6]等，培養(yǎng)學(xué)生能夠利用理論知識解決實(shí)際工程問題的能力。

2.2 劃分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目層次以提高實(shí)踐動(dòng)手能力

除了理論教學(xué)，《工程力學(xué)》還有一定學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程，而實(shí)驗(yàn)課程是加強(qiáng)專業(yè)知識教育、增加學(xué)生的感性認(rèn)識、鍛煉學(xué)生的實(shí)踐操作和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。在工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和環(huán)節(jié)各司其職，鍛煉學(xué)生融入團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成共同目標(biāo)的能力。為滿足不同層次學(xué)生的動(dòng)手能力，達(dá)到使學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)分析與解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、綜合信息得到結(jié)論的能力，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目劃分為3個(gè)層次：基礎(chǔ)原理性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和競賽探究性實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)原理性實(shí)驗(yàn)滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，采用教師講授為主，學(xué)生按步驟操作分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)方式；綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要面向?qū)αW(xué)實(shí)驗(yàn)有濃厚興趣的學(xué)生，采用固定時(shí)間開放，教師指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方式；競賽探究性實(shí)驗(yàn)主要針對有創(chuàng)新想法、備賽的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的預(yù)約開放，采用教師引導(dǎo)、答疑的實(shí)驗(yàn)方式。

通過劃分實(shí)驗(yàn)層次、開發(fā)綜合設(shè)計(jì)性和競賽探究性力學(xué)實(shí)驗(yàn)、改變實(shí)驗(yàn)室開放方式及多種實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方式的實(shí)驗(yàn)改革，切實(shí)保證工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)既滿足基礎(chǔ)教學(xué)又突出工程化應(yīng)用，達(dá)到提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的目的。

2.3 持續(xù)融入課程思政教育

在專業(yè)課程的教育教學(xué)中，持續(xù)地、巧妙地、適當(dāng)?shù)厝谌胝n程思政對學(xué)生的學(xué)習(xí)、老師的教學(xué)和課堂的管理均具有促進(jìn)作用。

課程思政需要貫穿于課前、課中和課后3個(gè)階段，且在一學(xué)期中針對不同的情況或問題要多次開展，教師再根據(jù)學(xué)生的反饋進(jìn)行內(nèi)容的調(diào)整。因?yàn)楣こ塘W(xué)課程在很多工科專業(yè)中進(jìn)行開設(shè)，所以開課前教師應(yīng)針對開課專業(yè)特色、年級情況和班級學(xué)情進(jìn)行調(diào)查分析，充分準(zhǔn)備課程思政素材并根據(jù)各班的調(diào)查結(jié)果區(qū)別性建設(shè)課程思政內(nèi)容。教學(xué)過程中，教師主要通過國家重大工程項(xiàng)目、經(jīng)典工程建筑使學(xué)生感受到國家工程的力量，讓學(xué)生樹立為國家崛起而奮斗的精神；教師可通過創(chuàng)新實(shí)例挖掘和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。教師也可讓學(xué)生講述家鄉(xiāng)著名工程，以達(dá)到思政育人的目的。

3 借助軟件平臺完成進(jìn)階型教學(xué)

隨著時(shí)代的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已成為人們獲取資料信息的重要手段，教師的教學(xué)方式也應(yīng)緊隨時(shí)代步伐，在課前、課中和課后的教學(xué)活動(dòng)中充分利用軟件平臺，形成知識的進(jìn)階型教授。第一梯階在課前進(jìn)行，教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺推送或自制合適和適量的工程力學(xué)教學(xué)資源，建立學(xué)習(xí)任務(wù)點(diǎn)的要求和時(shí)間限制，幫助學(xué)生在課前掌握基礎(chǔ)知識。還可通過練習(xí)測試環(huán)節(jié)使學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)自檢和復(fù)習(xí)，使老師了解學(xué)生的掌握情況。第二梯階在課中進(jìn)行，教師在課堂進(jìn)行《工程力學(xué)》課程主要內(nèi)容的精講，并針對課前平臺測試結(jié)果對學(xué)生學(xué)習(xí)薄弱知識點(diǎn)進(jìn)行講解，使學(xué)生攻破知識重難點(diǎn)。在課堂活動(dòng)中，教師可借助軟件如學(xué)習(xí)通開展選人、搶答、主題討論等形式多樣的活動(dòng)，有助于學(xué)生課堂集中力的提升，提高學(xué)習(xí)效果。第三梯階在課后進(jìn)行，教師借助軟件開展直播、思維拓展知識、答疑解惑、課后討論等，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識的鞏固、提升與拓展?；谲浖脚_的進(jìn)階型教學(xué)保證了學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的深度和廣度，保證了學(xué)生的知識儲備，提高了學(xué)生的自學(xué)能力和就業(yè)競爭力。

4 形成性考核評價(jià)

課程考核改革的最終目標(biāo)是通過考試改革推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容和方法的改革，從而推動(dòng)以“傳授知識”為主的傳統(tǒng)教學(xué)向以“培養(yǎng)能力”為主的現(xiàn)代教學(xué)轉(zhuǎn)變，使學(xué)生從“知識型”向 “能力型”進(jìn)行轉(zhuǎn)變，由“應(yīng)試學(xué)習(xí)”向“自主學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變。根據(jù)采用借助軟件平臺的教學(xué)模式，課程在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)成績+期末成績考核方式上，實(shí)行融入形成性過程的考核方式，即基于軟件平臺的所有學(xué)習(xí)過程、活動(dòng)參與、測驗(yàn)成績等將在平臺中自動(dòng)保存和統(tǒng)計(jì)，教師可自行調(diào)整過程性考核的評價(jià)指標(biāo)和成績權(quán)重，軟件將自動(dòng)計(jì)算出每位學(xué)生的平臺課程成績。形成性考核成績的增設(shè)可豐富考核的內(nèi)容、方法和形式，使學(xué)生的成績更為公平、公開，也為進(jìn)階型教學(xué)的順利開展提供了有效的保障。

5 結(jié) 語

基于工程教育專業(yè)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，圍繞學(xué)生的畢業(yè)能力，《工程力學(xué)》課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核評價(jià)3方面進(jìn)行了改革。改革后，學(xué)生對于新的教學(xué)方式接受快，課堂注意力明顯集中，課堂氛圍較以前活躍了，學(xué)生與教師的課上、課下互動(dòng)明顯增多，在院部的教師交流活動(dòng)中把教學(xué)的心得和方法進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)交流與分享，其他課程也可以借鑒工程力學(xué)的教學(xué)改革成果。