工程硕士力学类课程应用能力培养探索

陈小亮　李定玉　张龙

摘 要 紧扣石油与天然气工程和安全工程领域工程硕士培养目标，对力学类学位课程课堂和在线教学的教学内容、教学方法、考核方法等环节进行全面优化设计，强化互动式教学、工程案例式教学和工程实用软件实践实训，提高力学类课程应用能力的培养。建设《应用流体力学》、《应用固体力学》在线课程，通过课堂教学和课下学生自主学习在线课程两个方面来保证力学类学位课程学时少现状下的学习效果。

关键词 工程硕士 力学 在线课程 工程案例式教学

中图分类号：G642文献标识码：A

1研究背景和意义

全国工程硕士专业学位教育指导委员会于2011年6月21日发布了石油与天然气工程领域“工程硕士专业学位标准（试行）”，2011年9月1日开始实施。该标准把《应用流体力学》、《应用固体力学》课程作为本领域培养工程硕士研究生的核心课程。力学类课程是工科专业的一门重要基础课，涉及面广。力学类课程相对于专业课而言，教学内容普遍理论性更强。在教学过程中发现学生对课程中涉及的大量数学推导感到乏味，课程学完后，学生对力学方法在实际工程中的应用往往感到无从下手，不能学以致用。目前力学类课程突出石油、安全行业特色的教材也比较少。

当前的研究生课程教学，不仅在分析问题的深度和广度上显得不足，在教学方法上也存在灵活性不足，互动性不够，缺乏新颖性，缺乏工程教学案例等问题。在工程硕士生源方面，以重庆科技学院为例，到目前为止，通过上课时向历届学生了解发现有以下情况存在：部分同学跨专业（如数学专业、自动化专业、市场营销专业等）考入学校，本科阶段没有学习过《工程流体力学》课程，甚至有些同学连更基础的《工程力學》课程都没有学过。即使是研究生与本科专业背景相同的同学，硕士入学考试时大都不选考《工程流体力学》，这也使得他们可能在大三、甚至大二学完以后，再也没有系统地梳理过流体力学知识。考入学校的学生中调剂生比较多，入学成绩整体不高。另外，专业学位研究生的内涵和培养目标决定了其应具有较强的实践意识和应用能力，但全日制专业学位研究生大都是应届毕业生或近一两年毕业的学生，缺乏工程经验，动手实践能力弱，对工程实际问题的综合分析能力不强，对工程技术了解不深入、不全面。

综上所述，工程硕士的生源专业背景多（包括调剂生），力学基础参差不齐。目前教学内容理论性太强，缺少工程教学案例，没有针对应用技术型大学形成石油、安全行业特色鲜明的教学内容。在课程教学中强化应用型目标，是全日制专业学位硕士研究生培养的关键！因此，结合石油、安全等学科的发展特点对力学类课程现有的教学内容、教学体系及教学方法进行改革，并进一步将力学理论与解决工程实际问题紧密联系在一起，培养和提高学生的学习能力和创新能力显得尤为必要。

2研究的目标

以提高工程硕士力学应用能力培养为目标，对《高等流体力学》、《工程流体力学》、《应用流体力学》、《应用固体力学》等力学类学位课程的教学内容、教学方法、考核方法等环节进行优化设计。建立适应生源专业跨度大和力学基础参差不齐、紧密结合石油与天然气工程和安全工程行业背景、少学时的专业学位研究生力学类学位课程特色教学内容、互动式教学方法和特色工程教学案例库以及在线课程资源。

3研究的内容和方法

3.1力学工程应用教学案例库建设

深入调研CFD和FEM软件在石油与天然气工程和安全工程中的应用，建立行业特色鲜明的力学工程应用案例教学库。例如海底输油管道石油泄漏的CFD模拟、海洋石油钻井隔水导管在流体荷载作用下的力学响应分析、海洋石油钻井平台桩腿结构在流体荷载作用下的力学响应分析、石油井架有限元分析、射孔套管承载能力有限元分析、井口装置承压本体有限元分析、输油管线三通应力的有限元分析、碳纤维复合材料抽油杆瞬态动力学分析等。同时在力学类学位课程教学中大幅缩减理论公式推导所占的学时，增加CFD和FEM软件应用的实践教学环节，注重学生对软件使用操作的理解，提高应用力学知识分析工程实际问题的能力。

3.2在线课程与教学资源建设

充分调研石油与天然气工程和安全工程领域中的力学问题行业背景、工程硕士专业学位标准，紧密结合石油和安全工程硕士培养目标和特色行业背景，针对工程硕士教学学时有限、学生基础不均的特点，对现有教学内容进行优化改革，课堂教学和在线课程中增加工程案例教学内容，增加力学工程软件实践实训环节，提高力学类课程应用能力的培养。优化设计以强调应用能力培养为目的的教学：教学主要目的是让学生弄明白“是什么”、“有什么用”，重点突出实用性和综合性，不强调理论系统性和分析性，不要求学生对每个知识点都明白“为什么”，以便在有限的学时内达到最佳的教学效果。

3.3教学方式方法改革

针对工程硕士生源专业跨度大，部分生源力学基础知识相对比较薄弱，而力学类课程理论性强、数学推导能力要求高的情况，进行教学改革探索合适的力学基本理论讲授方法，最大程度满足不同基础层次学生的需要。探索力学类课程教学中如何实现“填鸭式”讲授向互动式教学的转变。探索如何突出学生的主体地位，发挥其主动性，积极开展讨论式、演讲式、辩论式、案例式等多种形式的教学方法改革，从而促进学生独立解决实际问题的应用能力的培养。工程硕士力学类学位课程的互动式教学方法实现。拟在课程教学中设计以小组为单位，针对实际工程问题，进行仿真案例计算分析讨论。通过教师在讨论环节的引导、组织、交流和总结，创造出能够调动学生积极性和学习兴趣的课堂氛围，培养学生的团队协作精神。

4结束语

我国的工程硕士教育从1984年提出，1997年国务院学位委员会批准设置工程硕士专业学位，经历了从试点到奠定工程硕士人才培养模式的阶段。与工学硕士学位不同，工程硕士专业学位侧重于工程应用，主要是为工矿企业和工程建设部门，特别是国有大中型企业培养应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。力学类课程是工程硕士的一门学位课程，学位课程是研究生教学培养环节的核心，相比其他选修课程，具有修读学生多，基础性强的特点，加强力学类课程的建设对于众多相关学科的发展起着至关重要的支撑作用，对于整体推动研究生教学质量、提升教学水平和提高研究生培养质量具有重要作用。

基金项目：重庆科技学院本科教育教学改革研究项目（201844）。

参考文献

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