基于工程問題驅(qū)動(dòng)的“材料力學(xué)”教學(xué)改革實(shí)踐與探索

汪道兵 許月梅 張向東

［摘 要］ 新工科教育的目的是培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和高素質(zhì)的交叉復(fù)合型工程技術(shù)型卓越人才，以適應(yīng)未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變化，更加注重的是教改實(shí)際成效。在此背景下，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用力學(xué)思想解決復(fù)雜工程問題的能力變得越來越重要。在“材料力學(xué)”的教學(xué)過程中，基于工程問題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)理念和設(shè)計(jì)模式，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課堂講授、學(xué)科競(jìng)賽、研究訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文等幾個(gè)層面，論證了相關(guān)的教學(xué)示范案例，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)了學(xué)生的建模能力和力學(xué)思維，有效提高了力學(xué)課程的教學(xué)效果。

［關(guān)鍵詞］ 工程問題；材料力學(xué)；能力培養(yǎng)；力學(xué)思維

［基金項(xiàng)目］ 2021年度北京石油化工學(xué)院教學(xué)改革和研究項(xiàng)目“基于工程問題驅(qū)動(dòng)模式的《材料力學(xué)》課程教學(xué)改革實(shí)踐與探索”（ZDFSGG202102006）

［作者簡(jiǎn)介］ 汪道兵（1985—），男，安徽桐城人，博士，北京石油化工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院講師，主要從事新能源科學(xué)研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1674-9324（2023）10-0097-04［收稿日期］ 2022-05-16

引言

近幾年，新工科工程教育理念已在全國理工科院校如火如荼展開，新工科教育的目的是培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和高素質(zhì)的交叉復(fù)合型工程技術(shù)型卓越人才，以適應(yīng)未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變化，更加注重的是教改實(shí)際成效［1］。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能和云計(jì)算等技術(shù)的快速發(fā)展，IT技術(shù)已滲透到各行各業(yè)中，不斷出現(xiàn)工程的新業(yè)態(tài)，從而給未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了新機(jī)遇與新挑戰(zhàn)［2］。在這一背景下，讓學(xué)生運(yùn)用工程力學(xué)思維去解決各行各業(yè)復(fù)雜工程問題的能力顯得越來越重要?！安牧狭W(xué)”是研究物體變形規(guī)律的一門科學(xué)，研究結(jié)構(gòu)構(gòu)件和機(jī)械零件承載能力，是機(jī)械工程類專業(yè)主干技術(shù)基礎(chǔ)課，對(duì)提高學(xué)生工程概念有重要作用。然而，目前“材料力學(xué)”課程教學(xué)以滿堂灌輸式教學(xué)為主，學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)。加之“材料力學(xué)”涉及內(nèi)容繁多，力學(xué)原理和力學(xué)概念比較抽象，理論公式推導(dǎo)過程十分復(fù)雜，為保證講授過程理論知識(shí)的完整性，易使教師陷入照本宣科式教學(xué)的誤區(qū)。加上課程多媒體PPT翻頁速度較快，學(xué)生對(duì)一些關(guān)鍵知識(shí)理解程度不足，因此使學(xué)生對(duì)本門課程缺乏學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)力，學(xué)習(xí)效果往往不夠理想。如此課程授課方式，導(dǎo)致學(xué)生力學(xué)知識(shí)掌握不牢，腦中建立的知識(shí)體系單一，從而偏離了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念與培養(yǎng)目標(biāo)。

問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法將拋棄傳統(tǒng)的以傳授知識(shí)為主、示例講解為輔的教學(xué)方式，注重以發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、思維培養(yǎng)為主的多維協(xié)同教學(xué)模式［3］。問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法可顯著提高學(xué)生對(duì)力學(xué)課程學(xué)習(xí)的能動(dòng)性和積極性，大幅提高學(xué)生授課過程中的參與度，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情與求知欲，培養(yǎng)與活躍學(xué)生的力學(xué)工程思維。基于問題驅(qū)動(dòng)的探究式“五步式教學(xué)法”以“導(dǎo)（導(dǎo)入）—學(xué)（自學(xué)）—講（精講點(diǎn)撥）—練（課堂課下訓(xùn)練）—總（思維導(dǎo)圖總結(jié)）”為主要教學(xué)環(huán)節(jié)，旨在使教師上課思路清晰，教法得當(dāng)，學(xué)生學(xué)習(xí)指向明確，知識(shí)記憶有載體，課下鞏固有針對(duì)性，課后復(fù)習(xí)有條理。充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的現(xiàn)代教育思想，從而打造高效學(xué)習(xí)課程。本論文主要研究通過基于工程問題為驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式下的“材料力學(xué)”課程范式教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。在當(dāng)前新工科大背景下，教改的重點(diǎn)是全面提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維能力，從而全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)跨學(xué)科、跨專業(yè)的復(fù)合型交叉人才的目標(biāo)［4］。

一、基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)工程意識(shí)

在正式講授拉伸、剪切、扭轉(zhuǎn)等力學(xué)理論知識(shí)前，開展基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，首先以工程案例為切入點(diǎn)，引出實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)內(nèi)容，而非直接講述力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這樣可讓學(xué)生知道力學(xué)知識(shí)來源于工程實(shí)踐，使得學(xué)生快速建立起力學(xué)理論與工程問題間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)分成實(shí)驗(yàn)原理講解、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理與分析、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫和實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定幾個(gè)部分。

北京石油化工學(xué)院機(jī)械工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心建有工程力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、材料力學(xué)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，包括萬能拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)、壓縮實(shí)驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)儀等多臺(tái)相關(guān)力學(xué)設(shè)備。除此之外，還有高溫高壓巖石力學(xué)三軸試驗(yàn)機(jī)、厚壁筒巖石膨脹致裂設(shè)備等力學(xué)相關(guān)的科研實(shí)驗(yàn)設(shè)備。實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用分組模式進(jìn)行，每組一般5～6名學(xué)生，有利于每名學(xué)生與老師互動(dòng)，提高實(shí)驗(yàn)授課效果。課前要求預(yù)習(xí)并完成預(yù)習(xí)報(bào)告。課中進(jìn)行活動(dòng)包括：（1）引入與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的工程力學(xué)問題，基于工程問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行思考，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和了解相關(guān)學(xué)習(xí)情境，學(xué)生主動(dòng)提出相關(guān)的問題；（2）對(duì)于設(shè)備操作及實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行講解；（3）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，完成原始數(shù)據(jù)的測(cè)量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄。課后學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較。為鞏固學(xué)生對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中相關(guān)概念和知識(shí)的理解，還設(shè)置了相關(guān)的思考題，加強(qiáng)鞏固學(xué)生的工程意識(shí)。對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生，鼓勵(lì)參與“巖石壓縮變形與破壞”“干熱巖水力壓裂”等相關(guān)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步拓展學(xué)生的工程意識(shí)和力學(xué)思維能力。

在實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方面：（1）實(shí)驗(yàn)實(shí)施前。指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告完成情況和質(zhì)疑，了解學(xué)生是否達(dá)到實(shí)驗(yàn)實(shí)施要求，學(xué)生達(dá)到要求后，教師在報(bào)告上簽字，可以給定預(yù)習(xí)成績(jī)，學(xué)生方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；沒有達(dá)到預(yù)習(xí)要求的學(xué)生本次不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；學(xué)生有兩次預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，如第二次仍然沒有達(dá)到預(yù)習(xí)要求，本實(shí)驗(yàn)需要重修，預(yù)習(xí)占總成績(jī)的20%。（2）實(shí)驗(yàn)操作。教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程、數(shù)據(jù)采集情況、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄等評(píng)定學(xué)生成績(jī)，并在原始數(shù)據(jù)上簽字，可以給定實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)。實(shí)驗(yàn)操作占總成績(jī)的20%。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫。教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（結(jié)果）的分析情況、報(bào)告撰寫情況，評(píng)定學(xué)生成績(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫占總成績(jī)的60%。

二、課堂工程案例引導(dǎo)，培養(yǎng)力學(xué)思維與建模能力

以石油工程中水力壓裂問題為案例，創(chuàng)設(shè)力學(xué)問題的工程實(shí)踐情境，從而有效引導(dǎo)學(xué)生以真實(shí)的任務(wù)進(jìn)入學(xué)習(xí)情境，使學(xué)習(xí)過程更加形象化，體會(huì)過程更加深刻。水力壓裂過程包括巖石的拉伸、壓縮、剪切等變形與破壞過程，還涉及力學(xué)強(qiáng)度準(zhǔn)則與材料失效問題，是一個(gè)較好的展示“材料力學(xué)”所有相關(guān)力學(xué)理論與知識(shí)的綜合性案例，完全來源于石油工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐。

在創(chuàng)建的工程問題情境下，選擇將拉壓變形與破壞形態(tài)這一主題作為工程問題驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)中心內(nèi)容，提出“水力壓裂是流體驅(qū)使裂紋尖端向前擴(kuò)展的過程，屬于拉伸破壞還是剪切破壞？”這一問題，引導(dǎo)學(xué)生帶著工程問題去解決相關(guān)的水力壓裂力學(xué)問題。該力學(xué)問題的解決可使學(xué)生更積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，有效激活學(xué)生的原有知識(shí)體系和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，促使學(xué)生理解、分析并解決當(dāng)前問題能力的提升，將解決問題過程變?yōu)榇罱ㄐ屡f知識(shí)銜接的理想平臺(tái)。通過解決工程力學(xué)問題來建構(gòu)相關(guān)的知識(shí)體系，這正是探索性自主學(xué)習(xí)的重要特征。

學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)、協(xié)作配合等學(xué)習(xí)方式來解決力學(xué)問題，培養(yǎng)力學(xué)思維與建模能力。以學(xué)生為中心，教師向?qū)W生提供解決該問題的有關(guān)線索，主要通過壓裂相關(guān)文獻(xiàn)查閱、水力壓裂物模實(shí)驗(yàn)和有限元軟件ABAQUS數(shù)值模擬等幾個(gè)方面，提供相關(guān)軟件操作視頻等信息資料，強(qiáng)調(diào)發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)或者力學(xué)建模過程中，思考如何將水力壓裂問題轉(zhuǎn)換為力學(xué)模型或者相似實(shí)驗(yàn)條件。同時(shí)，倡導(dǎo)學(xué)生之間充分討論和交流意見，通過對(duì)不同觀點(diǎn)的交鋒、修正、補(bǔ)充和完善，加深每個(gè)學(xué)生對(duì)當(dāng)前問題解決方案的認(rèn)識(shí)和深刻理解。并要求學(xué)生以大作業(yè)形式，分組匯報(bào)，作業(yè)中明確每個(gè)學(xué)生在此過程中的貢獻(xiàn)。

最后，對(duì)最終學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)包括兩部分內(nèi)容，一是評(píng)價(jià)學(xué)生是否完成當(dāng)前問題的解決方案的過程和結(jié)果，即評(píng)價(jià)所學(xué)知識(shí)的意義；二是評(píng)價(jià)學(xué)生自主能力學(xué)習(xí)與協(xié)同配合的學(xué)習(xí)能力。

三、鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽和URT項(xiàng)目，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

北京石油化工學(xué)院設(shè)有北京市節(jié)能節(jié)水低碳減排大賽、全國大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽、全國周培源大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽和大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（URT）等，通過讓學(xué)生參加這些學(xué)科競(jìng)賽和URT項(xiàng)目，教師通過設(shè)置相關(guān)的力學(xué)問題，可培養(yǎng)學(xué)生在力學(xué)知識(shí)方面的應(yīng)用與創(chuàng)新能力。

1.在學(xué)科競(jìng)賽方面，以干熱巖新型能源為研究對(duì)象，干熱巖儲(chǔ)層內(nèi)蘊(yùn)含非常豐富的地?zé)崮苜Y源，是21世紀(jì)最有前景的新型能源之一。目前提取干熱巖熱能的主要技術(shù)是水力壓裂。傳統(tǒng)的水力壓裂以水為工作介質(zhì)，存在消耗大量水資源的問題，且其所用的壓裂液及返排液含有大量化學(xué)成分，極易造成水資源污染等難題。教師針對(duì)液氮壓裂這一工程力學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生思考背后的力學(xué)問題，教師提供相關(guān)的文獻(xiàn)和參考書，帶領(lǐng)學(xué)生開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬分析，學(xué)生在此過程中鍛煉了創(chuàng)新思維能力，提高了力學(xué)知識(shí)應(yīng)用能力，極大激發(fā)了他們對(duì)“材料力學(xué)”這門課的學(xué)習(xí)興趣，能夠?qū)W有所用，用有所獲。通過這項(xiàng)比賽，帶領(lǐng)學(xué)生榮獲北京市節(jié)能節(jié)水低碳減排大賽三等獎(jiǎng)3次。

2.在URT項(xiàng)目方面，同樣以部地?zé)嵩鰪?qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)為研究對(duì)象，讓學(xué)生進(jìn)行國內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)通過水力壓裂改造形成人工熱儲(chǔ)裂隙系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)開采深層熱能的有效方法。然而，由于干熱巖埋藏較深，巖石塑性特征增強(qiáng)，使人工裂縫復(fù)雜性程度降低，易導(dǎo)致注水井和生產(chǎn)井之間形成短路，產(chǎn)生“熱突破”現(xiàn)象，即換熱面積和換熱時(shí)間縮小，從而導(dǎo)致生產(chǎn)井井口溫度過低而喪失利用價(jià)值。因此，如何增強(qiáng)縫網(wǎng)復(fù)雜程度是提高干熱巖采熱效率的關(guān)鍵問題之一。針對(duì)此地?zé)岣咝徇@一工程問題，教師向?qū)W生提出，應(yīng)該通過什么樣的壓裂技術(shù)可以克服上述瓶頸問題，最后借鑒傳統(tǒng)油氣暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)，應(yīng)用于干熱巖高效造縫，提高采熱效率。但是與油氣不同的是，干熱巖需要考慮溫度對(duì)裂縫暫堵轉(zhuǎn)向的影響，由此指出了里面的力學(xué)問題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生就高溫作用下巖石成縫能力、暫堵轉(zhuǎn)向壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律和裂縫參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)等幾個(gè)力學(xué)問題開展研究學(xué)習(xí)。針對(duì)每個(gè)學(xué)生的研究興趣和特長(zhǎng)，通過高溫高壓巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)、水力壓裂大物模實(shí)驗(yàn)、有限元模擬和Meyer壓裂軟件優(yōu)化計(jì)算參數(shù)等，拓寬了學(xué)生視野，與課堂所學(xué)知識(shí)互補(bǔ)。

四、指導(dǎo)學(xué)生本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，培養(yǎng)綜合應(yīng)用力學(xué)能力和力學(xué)思維

教師以水力壓裂中的工程力學(xué)問題為驅(qū)動(dòng)，在正式選題前向?qū)W生講解相關(guān)的壓裂技術(shù)與流程，然后向?qū)W生提出該壓裂技術(shù)里面的核心與關(guān)鍵所在，據(jù)此設(shè)計(jì)相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，學(xué)生可快速了解畢設(shè)內(nèi)容的工程意義，有較強(qiáng)信心與興趣開展相關(guān)的文獻(xiàn)查閱工作，從而開展數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，3年以來共指導(dǎo)了十幾名學(xué)生本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，選取水力壓裂過程中暫堵劑顆粒—顆粒間力學(xué)作用、不同起裂位置的裂縫擴(kuò)展、水力裂縫中流動(dòng)傳熱和薄互層穿層壓裂等幾個(gè)不同主題，使學(xué)生綜合應(yīng)用材料力學(xué)、巖石力學(xué)、流體力學(xué)和流固耦合算法等知識(shí)，綜合應(yīng)用力學(xué)能力和力學(xué)思維，培養(yǎng)了學(xué)生畢業(yè)后利用力學(xué)理論解決相關(guān)工程問題方面的能力，能更好地適應(yīng)相關(guān)工作崗位。

以低滲透油氣藏薄互層油氣藏穿層壓裂為主題，由于薄互層油藏滲透率較低，通過水力壓裂形成人工裂縫以建立高滲透通道是提高薄互層油藏滲透率的關(guān)鍵技術(shù)。然而，由于薄互層油藏構(gòu)造復(fù)雜，砂泥巖交替出現(xiàn)，很難將縫高控制在儲(chǔ)層，導(dǎo)致壓裂效果不理想。利用有限元分析軟件ABAQUS，通過cohesive單元內(nèi)聚力破壞模型，對(duì)水力壓裂縫高擴(kuò)展規(guī)律開展了數(shù)值模擬研究，分別建立了對(duì)稱和非對(duì)稱條件下的三層和五層薄互層壓裂有限元模型，分析了巖石彈性模量、地應(yīng)力差、注液排量和抗拉強(qiáng)度等因素對(duì)薄互層油藏水力壓裂過程中縫高擴(kuò)展的影響。通過對(duì)比對(duì)稱與非對(duì)稱壓裂模型，分析以上因素對(duì)不同模型縫高擴(kuò)展規(guī)律差異。此論文獲得北京石油化工學(xué)院校級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)論文，該名學(xué)生進(jìn)入石油石化相關(guān)部門工作，為以后從事相關(guān)問題研究工作奠定了良好基礎(chǔ)。學(xué)生說通過完成此次畢業(yè)論文，第一次全面地研究、分析了一個(gè)課題，在整個(gè)模擬分析過程中，學(xué)會(huì)了如何獨(dú)立地思考?？梢?，通過工程問題的驅(qū)動(dòng)，對(duì)力學(xué)思維的培養(yǎng)起了很好的促進(jìn)作用。

結(jié)語

“材料力學(xué)”課程力學(xué)概念多、理論知識(shí)復(fù)雜抽象、力學(xué)建模思維培養(yǎng)難度大，本文以工程問題驅(qū)動(dòng)為教學(xué)理念和設(shè)計(jì)模式，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課堂講授、學(xué)科競(jìng)賽、研究訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文等幾個(gè)層面，通過開展相關(guān)教學(xué)方法改革實(shí)踐，以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心，發(fā)現(xiàn)基于工程問題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，可為學(xué)生提供體驗(yàn)工程實(shí)踐的情境和感悟工程問題的情境，使學(xué)生圍繞工程任務(wù)開展自主學(xué)習(xí)，通過任務(wù)的完成結(jié)果對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行檢驗(yàn)和總結(jié)等，從而改變學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)模式，使學(xué)生大腦中建立了研究、思考、實(shí)踐、運(yùn)用、解決問題的思維體系。該教法將理論與實(shí)踐有效銜接起來，將傳統(tǒng)的枯燥無味的抽象學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)形象的自主學(xué)習(xí)模式。在當(dāng)前新工科大背景下，本文提出的教學(xué)改革思路可大幅提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維能力，從而全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)跨學(xué)科、跨專業(yè)的復(fù)合型交叉人才的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

［1］林健.面向未來的中國新工科建設(shè)［J］.清華大學(xué)教育研究，2017，38（2）：26-35.

［2］葉民，孔寒冰，張煒.新工科：從理念到行動(dòng)［J］.高等工程教育研究，2018（1）：24-31.

［3］崔瀅，郭東巖，高華.問題驅(qū)動(dòng)式程序設(shè)計(jì)語言教學(xué)改革探討［J］.2021（5）：87-90.

［4］彭紅兵.應(yīng)用型人才培養(yǎng)下《材料力學(xué)性能》課程教改實(shí)踐［J］.創(chuàng)新教育，2017（32）：222-225.

Teaching Reform of the Mechanics of Materials Course Based on Engineering Problem-driven Method

WANG Dao-bing， XU Yue-mei， ZHANG Xiang-dong

（School of Mechanical Engineering， Beijing Institute of Petrochemical Technology，

Beijing 102617， China）

Abstract： The purpose of emerging engineering education is to cultivate outstanding talents with entrepreneurship and innovation ability and high-quality cross-composite engineering and technology to adapt to the development of the future industry， which pays more attention to actual results of teaching reform. In this context， it is becoming more and more important to cultivate students ability to use the ideas of mechanics to solve complex engineering problems. In the teaching process of the Mechanics of Materials course， based on the teaching concept and design model driven by engineering problems， the relevant teaching cases are demonstrated from the aspects of experimental teaching， classroom lecturing， subject competitions， research training programs and undergraduate graduation design thesis. It cultivates students interest in mechanics courses and independent learning ability cultivates students modeling ability and mechanics thinking， and effectively improves the teaching effect of mechanics courses.

Key words： engineering problems; Mechanics of Materials; ability training; mechanics thinking