卓越计划背景下工程力学研究性教学的探索与实践

王海静++王斐斐++薛世峰

摘要：“工程力学”课程是为工科学生的重要专业基础课，与工程实际联系紧密。针对“工程力学”教学过程中存在的重理论推导、轻工程应用等一系列问题，结合“卓越计划“的基本要求，围绕创新型工程技术人才培养这一核心工作，从教学内容、教学方法、考核方式等方面，对”工程力学“研究性教学进行了探索与实践。

关键词：工程力学；卓越计划；研究性教学

中图分类号：G642.0

卓越计划（全称“卓越工程师教育培养计划”）旨在培养造就一大批实践和创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务[1，2]。工程力学是工科学生的重要专业基础课，同时它也是一门与工程实际密切相关的课程，对于培养学生分析、解决实际工程问题的能力和创新思维能力有着十分重要的作用[3，4]，是卓越计划必不可少的重要环节。

然而，目前工程力学教学还不适应卓越计划对工程技术人才培养的要求，具体体现在：教学内容重理论推导轻工程应用，无法与现代科学技术的发展相适应；教学方法重灌输轻引导，不能有效调动学生的积极性和创造性；考核方式重结果轻过程，不利于学生综合能力的培养。

针对目前工程力学教学中的不足，根据卓越计划的目标和要求，围绕提高人才培养质量这一核心工作，结合工程力学课程组近几年的教学工作经验，从教学内容、教学方法、考核方式等方面，对工程力学研究性教学开展了深入的探索与实践。

一、紧密结合工程实际、深入挖掘教材内容

工程力学是一门应用性极强的课程。然而，传统的课堂教学主要侧重抽象的理論公式推导，缺少工程概念和背景介绍，极易使学生感到枯燥乏味，对课程失去兴趣，学过之后也很难将理论知识和相关的工程实际结合起来。为此，我们根据开课专业的职业需求及后继课程的需要，在课堂教学中引入与所授内容密切相关的工程实例。工程实例的引入，不但能增强理论与实际的联系，还能丰富教学形式，使原本枯燥无味的理论教学变得生动有趣，从而提高学生学习的积极性。

实际工程中，在对机械或结构进行受力分析及设计计算之前，通常先对其进行合理简化，得到能反映问题实质的力学模型。然而，目前国内工程力学教材多直接从简化的力学模型从发阐述相关理论方法，对于模型的工程背景只做简单的介绍，缺少从工程问题中抽象出力学模型的环节，导致学生们只会解力学模型，而面对实际工程问题时却束手无策。这就要求教师在课堂教学中要着重训练学生针对实际工程问题建立力学模型的能力，以弥补教材内容的不足。教师在理论及习题讲解中，应尽可能从工程背景和工程实物出发，先分析问题，建立力学模型，再进行设计计算，逐步展示工程力学解决问题的每个过程。

教学过程就是教师引导学生利用教材，获取知识、掌握方法、培养能力的过程。但是，在目前国内高校积极推动研究性教学的背景下，部分教师热衷于教学形式，忽视教学内容，对教材内容挖掘不深，浅尝辄止，导致表面上课堂气氛活跃，而实际上学生对教材内容理解不透彻，掌握不全面，教学收效甚微。在落实研究性教学上，必须灵活巧妙的把握与处理教材，深入挖掘教材内涵。先教授相关知识方法，再补充拓展训练，由知识到能力，循序渐进，全面提升研究性学习的广度和深度，保证教学的良好效果。

二、突出学生主体地位，引导学生自主学习

课堂教学应突出学生的主体地位，增强学生的主体意识，培养学生的主体能力，使学生成为富有进取精神和创造能力的人，从而推动社会的进步和发展。然而，在传统教学中，教师处于中心地位，学生只是被动地接受知识，这严重影响和阻碍了学生主体性的发展。

要解决上述问题，首先要改变学生在教学活动中的被动、从属地位，充分发挥他们的主观能动性。实践证明，互动式教学法有助于改变课堂教学中教师绝对权威的主导地位，创造出师生平等、合作、和谐的课堂气氛。目前，工程力学互动式教学主要以课堂提问为主，存在互动形式单一、深度不够、受时空限制、效果不理想等问题。为此，我们充分发挥网络在教学中的积极作用，借助网络教学综合平台超越时空、资源丰富、开放共享等的优势，开展了基于课堂教学与网络教学综合平台的提问答疑-讨论展示多元互动教学模式和自主选择-评价-反馈学习模式研究，构建了师生、生生互问互答的多向互动课堂提问模式、小组讨论与集体讨论相结合的互动讨论教学模式和学生自评与教师评价相结合的评价模式，通过教学平台“调查问卷”，鼓励学生自主选择教学方法、模式等，征集学生对教学设计的意见及建议，了解学生需求和兴趣，找出教学薄弱环节，及时调整、完善教学设计，形成了《工程力学》自主互动式教学方法。实践表明，该方法可有效调动学生的主观能动性，促进教与学的深度融合。

培养学生主体性的关键是转变学生的学习方式，即由被动、他主的学习转变为主动、自主的学习。为此，教师必须转换自身的角色，由“教”变为“导”。教师“导”的好，学生的聪明才智才得以充分发挥，真正驾驭学习，成为学习的主人。在工程力学教学过程中，教师可以采用问题式教学法，从问题出发引导学生一步一步地分析，从而引出每一问题所要涉及的概念、定理、公式，最后求解。这种方式可有效激发学生的求知欲，提高学生的学习积极性，有利于培养学生主动探究和自主学习的良好习惯。

对于教学中的重点、难点问题的讲解，可采用讨论式教学方法，即组织学生对某些问题展开讨论、交流、发表见解，并对他们的表现进行点评、总结。我们将讨论式教学安排在每个教学模块结束之后，讨论形式可以是课堂讨论或在线讨论，视实际教学进度而定。课堂讨论通常采用分组的形式，每组5～6个人。在线讨论形式可以是集体讨论或小组讨论，时长控制在1～2个小时，可以安排在课外某一集中时间。实践证明，讨论式教学有助于促进学生对所学知识的深入理解，提高学生的学习积极性、口头表达能力、临场应变能力、思辨思维能力和创新能力。构建合适的问题体系对于讨论式教学至关重要。这些问题既要凸显教学内容，又要循序渐进，具有连续性、趣味性、实用性和挑战性。太简单则失去了挑战的意义，而太难则需要花费学生很长的时间思考，占据宝贵的课堂时间。它可以是教材中表述欠妥或不够准确的内容，也可以是容易混淆的知识点、一类问题的多种不同解法或者是与实际工程问题相关的开放性问题，例如某高楼脚手架坍塌事故的原因分析等。endprint

三、丰富实验教学，鼓励科研实践，培养创新能力

实验教学是工程力学教学的重要组成部分，实验教学与理论教学相辅相成。目前工程力学的实验教学大致可归为两类：验证性实验和设计性实验。前者的目的在于巩固和加深学生对所學理论知识的理解，难以培养学生的创新思维；后者的目的在于培养学生的综合设计能力和动手操作能力，但是主要体现在对已掌握知识的综合利用，难以激发学生的主动性和开拓创新意识。因此，有必要在现有实验的基础上，增设新的创新研究性实验项目。我们从实际工程问题出发，设计研发了简支钢桁架桥的结构优化等研究性实验，通过引导学生进行有目的、有意识的实质性探索与研究活动，培养学生的开拓创新思维和研究创新能力。

此外，鼓励学生参加力学竞赛、申报创新性实验计划项目等课外实践活动，也是调动学生主动性、积极性和创造性的有效方法。

四、完善考核方式、实施多元化、全程化、全员化考核

考试是检验教学效果的重要依据。有效的课程考核原则上不但应充分反映教学基本要求，还应有助于教学相互促进的良性循环和螺旋上升。目前，工程力学课程考核方式以平时作业和期末考试为主，作业抄袭、考前突击复习现象严重。多数学生考前死记硬背，考后基本忘光，知识掌握不扎实，难以达到预期的教学效果。

学习是一个知识不断积累的过程，学生的学习效果取决于整个学习过程。因此，有必要将课程考核贯穿于教学的整个过程中，从课上到课下，从开始到结束。在考核体系中，我们不但增加了随堂测试和课后思考题等环节，还将学生在提问答疑-讨论展示互动环节中的表现计入平时成绩，有效激发学生的学习热情，提高了学生的听课效率，增强了学生的教学参与性。此外，在随堂测试环节，我们组织学生参与试卷批改，即开展全员互评，这不但能增加学生的参与度，让学生在改卷的过程中学习多种解题方法，批判的吸收经验教训，达到掌握知识的目的，还有助于提高学生的自信心，培养学生的欣赏和自主评价能力。

期末考试是课程考核的重要环节。目前，工程力学期末考试以闭卷考试为主，概念、定理、计算等客观题居多，而运用理论知识解决实际工程问题的主观题较少；记忆性问题居多，而能力检验题较少。学生把大部分时间花在概念、公式的记忆上，对知识的理解不够深刻。因此，工程力学课程考核还应着重拓展期末考题的广度和深度。例如，可增加简答题、论述题，检验学生对基本知识掌握的深度；可增加与工程相关的综合性设计计算题，检验学生分析、解决实际工程问题的能力。此外，还可增加一道附加题，检验学生的创新思维能力。在考试方式上，为避免死记硬背式学习，可对概念题、简答题和论述题实行闭卷考试，而对计算题实行开卷考试。

五、结语

卓越计划是我国高等工程教育改革的一项长期而艰巨的任务。作为其中的重要一环，工程力学课程教学应紧紧围绕创新型工程技术人才培养这一核心目标，优化教学内容，丰富教学方法，完善考核方式，为学生的工程实践能力和创新能力培养创造途径。作为教学的重要参与者和指导者，教师应不断积累工程实践经验，丰富科研工作成果，为卓越计划的顺利实施作出积极的贡献。

参考文献

[1]叶树江，吴彪，李丹.论"卓越计划"工程应用型人才的培养模式[J]. 黑龙江高教研究， 2011， 204（4）：110-112.

[2]林健. 面向卓越工程师培养的研究性学习[J]. 高等工程教育研究， 2011， （6）：5-15.

[3]孙峰，薛世峰.在工程力学课程教学中培养学生的创新意识与工程能力[J].教育探索，2014，278（8）：47-48.

[4]赵玉成，喻梅.工程力学课程内容体系及教学改革研究[J].力学与实践，2009，31（5）：69-71.endprint