应用型本科院校工程力学课程教学改革研究

黎小英，洪坚仁

2014年6月，国务院提出要推动一批本科高校转型发展，建立中国高校的分类体系更多地培养应用型人才和技术技能型人才,其根本目的是使高等教育培养的人更加符合经济社会对人才的需求[1]。应用型本科是我国高校为满足经济发展需求定位的办学标准，应用型本科应强调突出“应用”二字。应用型本科是指以应用型为办学定位，不同于研究型大学，与高等职业院校也有明显差异[2]。应用型人才主要是在一定的理论规范指导下，从事非学术研究性工作，其任务是将抽象的理论符号转换成具体操作构思或产品构型，将知识应用于实践。在本科院校开设的工程管理、工程造价的专业里，工程力学是一门具有较强理论性、系统性的专业基础理论课程，是后续其它各门相关专业课程的基础。工程力学课程理论严谨、体系完善，在许多工程技术领域中有着广泛的直接应用，具有较强的工程性、实践性和应用性，是工程管理、工程造价专业的技术人员必备的基础知识。对于工科专业的学生来说，工程力学知识的掌握和运用直接影响学生的实践应用能力。工程力学课程既要求学生掌握必备的理论基础知识，同时还要求学生具备应用和实践的能力以及一定的创新思维能力。为了顺应时代发展的潮流，促进学生主动学习，提高学生分析问题、解决问题的能力，并能将理论与工程实际相结合，有必要对工程力学课程进行改革，只有加大了工程力学的课程改革力度，才能适应应用型人才培养的需要。

1 工程力学课程现状分析

工程力学课程理论严谨，体系完善，一直以来我们的教学主要通过工程力学课程章节的知识点讲解方式将知识教授给学生，这种教学方式往往过于单调，学生在学习过程中容易产生厌倦心理，进而出现对知识点理解不清、掌握不牢的现象。而在教学过程中，教师往往注重学生的基础理论掌握而忽略创新意识的培养，强调对逻辑思维的培养而忽视对动手能力的训练，故国内工程力学课程教学改革迫在眉睫[3]。

工程力学课程改革的难点在于：第一，有大部分的工程造价、工程管理专业学生为文科生，对于力学的概念意识比较薄弱，思维以及学习方法与理科生有较大差异，缺乏对工程力学的学习兴趣，或者在还没开始学之前就对工程力学产生心理上的排斥，觉得力学很难；第二，现存在的“满堂灌”教学模式根深蒂固，工程力学课程教学改革对教师的综合素质要求较高，这就要求任课教师不断地丰富提升自己，同时学校以及院部应及时提供相应的辅助；第三，课程力学涉及的内容较多，在早前教学中所分布的学时较多，近几年来，随着课程体系不断改革，工程力学课程的教学学时量逐渐减少，而教学内容不变，这对于工程力学教学内容来说往往会出现“蜻蜓点水”的现象，学生无法深入学习该课程。

2 改革任务和主要改革举措

应用型本科人才培养目标是以实践能力和创新能力的培养为主，构建科学合理的知识体系。对于工程力学这门课程的改革，将主要以市场为导向，从教学内容、教学方法和实验教学、课程考核四个方面来进行，旨在改进工程力学的课堂教学效果、提高教学质量、丰富教学手段，培养高质量工程类应用型人才。

2.1 教学内容

首先，选择对应课堂教学具有针对性和实效性的教材，比如选用杨云芳、李小山主编的《工程力学》。该教材知识要点简明扼要，引例生动实际，能够提高学生的学习积极性；该教材贯彻“淡化理论推导，结合专业实际，注重工程应用”的思路，具有较强易读性和系统逻辑性，课后习题编写量也紧扣实际应用[4]。这样学生在相对轻松和趣味性强的背景下学好建筑工程的力学知识，为后续专业课的学习打下坚实的理论基础。

其次，合理安排教学内容及进度。在教学的安排上，必须遵循课程认知的教育规律，同时思维方式需与工程问题相符合，并且还要体现创新思维的教育和培养。工程力学包括理论力学、材料力学以及结构力学三大部分，但是由于目前工程力学课程的授课学时逐步被压缩，同时还需安排实验学时，因此在理论教学的进度安排上比较困难。如何在精简课时的同时达到良好的教学效果， 成为当前应用型本科院校工程力学课程改革的首要任务[5]。因此，建议在工程力学中，将理论力学、静力学部分以及材料力学部分作为课堂讲授重点，而结构力学部分可作为学生课后自学及额外加分环节，相关的学习指导以及教学资源可放在在线教学平台。在课堂讲授过程中应抓住重点难点，寻找学生理解的突破口，并且与工程实际相结合；同时，相关的实验安排应紧跟在理论学习之后，这样可以加强巩固学生的理解与运用。

2.2 教学方法

2.2.1 利用案例讲解，引起学生兴趣 案例教学法在教学中被普遍应用。相对工程力学而言，在课堂教学过程中，教师既可以结合生活中的一些实际案例，也可以结合一些冷门的小知识，或者解析一些工程中的真实案例来讲解该门课程的相关知识内容。例如，在讲解应力集中时，可以举例塑料包装袋经常做成锯齿形或者开一个缺口；在讲解剪切破坏时，可以举例剪刀剪纸张，纸张受到的破坏即为剪切破坏；在讲解悬臂构件时，可例举电线杆、旗杆、阳台等。这样可以有效地激发学生学习的兴趣，提高学生的注意力，引导学生在轻松愉悦的氛围中完成工程力学教学任务并掌握该课程的内容。

2.2.2 模型教具身边化 选择工程中的或者身边的受力构件物体等实物作为工程实例开展教学。根据课程内容需要制作系列教具，配合教学内容的讲解进行演示，增加教学内容的直观性以及课堂教学的趣味性、生动性，以达到提高教学效果的目的。例如在讲解固定铰链支座约束时，可用门的转动作为教具，让学生理解其基本特点；在讲解结构的扭转现象时，可将粉笔作为教具，扭转粉笔让学生观察扭转破坏现象；在讲解弹性变形概念时，可将皮筋作为教具，演示弹性变形；在讲解塑性变形概念时，可将橡皮泥作为教具，演示塑性变形等等。此类模型教具都是生活中随手可得，将一些难以理解的概念进行生活化、具体化讲解，将显著地调动学生的积极性，极大地加强了学生对知识的理解。

2.2.3 借助科技竞赛拓展思维能力训练 组织学生积极参加与工程力学课程相关的竞赛。学生可以将课堂上学到的知识方法应用到实际比赛中，在接受创新思维和工程能力的训练中提高自己。例如通过开展校级的结构力学大赛，大部分学生积极参与，锻炼了分析问题和解决问题的能力，并在紧张激烈的竞赛中拓展思维能力，进一步巩固与拓展了与力学相关的知识，起到了较好地辅助教学的效果。

2.2.4 在线教学的课程建设 在工程力学教学过程中，通过“互联网+”思维与在线课程的有效结合，在提高教学效率和学习者的主动性以及积极性方面取得了很好的效果。例如通过学校的高校邦平台建立在线课程，提供在线学习服务、在线测试及作业，对学生的学习行为进行大数据实时呈现，实现学习个性化、数据化、移动化管理，将正式学习与碎片学习相结合。通过在线学习的网络教学平台，改善了单调的教学模式，倡导以学生为中心开展教学工作，对提升现有教学水平、优化教学效果具有重要的现实意义。

2.2.5 实验教学 从目前现有的教学模式来看，实验课程仍然是理论课的辅助课程，而且大部分是验证性或者演示性实验。学生在实验过程中主要是按照教师的讲解或者按照实验大纲按部就班，利用现成的材料或者工具进行加载获得数据，并且大多数以分组为主，部分学生甚至没有参与实验而直接利用小组成果。这种实验教学模式，学生的动手能力、解决问题能力以及创新能力都没有得到充分地训练培养。为此，建议采用新的实验教学模式，如表1所示。

对于少学时工程力学来说，实验一般安排为8个课时，其中2个课时为综合设计型力学实验，其余为基础型力学实验。新的实验教学应系统地向学生讲授解决项目实际问题的工作方法，并要求学生熟悉基础实验。在此基础上，自选一些实验项目，可以是学生自己的创新设计或者是工程应用的实际问题。 实验方案的拟定由学生准备，并在获得教师批准后进行。对于基础型力学实验考核方式，采取教师考核与学生互评相结合的方法。教师对学生的实验考核是在操作过程中与实验报告的基础上进行的，因为在操作的过程中，教师无法细致的观察每一个学生的操作以及学生的分工，这就导致教师考核比较片面。为了公平起见，增加学生互评环节，这样有利于学生之间互相监督与协调工作，调动学生参与的积极性，同时有效的避免部分学生坐享其成。

表1 实验教学模式

2.3 课程考核

课程考核注重多样化，建立了过程性考核与终结性考核并重的考核制度，即由平时考核与期末考核两部分综合给出。平时考核包括出勤率、课堂表现、平时作业、实验成绩、附加分(在线课程学习、自学环节、创新报告)等，增加实践性考核的比重，同时注重平时的评分汇集，此部分考核比例可达到总成绩的50%。在平时分考核的过程中，可及时把握学生的学习动态，对一些学习吃力以及不自觉的学生应及时给予辅导与督促。期末考核主要由笔试成绩确定，此部分考核确保了学生对所学知识的理解与掌握程度，其考核比例同样占总成绩50%。

2.4 学生反馈

为了进一步加强对工程力学课程的改革，除了关注学生的成绩以及获得的能力技能之外，还应该关注学生对该课程的感知学习风格，以进一步提高教学效果。对于此，可采取调查问卷的形式进行，从教师课程引导、小组共同学习、相关活动助力、独自学习、实践学习、学习成效等方面设置相关问卷项目，对问卷结果进行统计分析，进一步探索学生视角的工程力学课程的感知学习风格。目前，针对2017级工程管理、工程造价学生的反馈可知大部分学生的共性：(1)喜欢通过工程力学课堂来学习；(2)与其他同学合作时，学习效率更高；(3)在工程力学课上通过练习来学习知识效率更高；(4)在工程力学课上老师安排课后习题会使我学习效果更佳。在此基础上，既可以对工程力学课程的教学改革成效进行反馈，亦可以作为强化课程改革措施方案的依据，同时也助于教师自身教学水平的提高。

3 结 语

工程力学课程是工科专业的一门基础性学科，包含了工科在力学应用中需要的绝大多数的知识，是学好其他工程学科的基石。学生知识获取主要来自学校的教学，为此学校在工程力学课程的教学过程中进行教学改革是非常有必要的，目的就是让学生能够更好地掌握工程力学的知识，并且更好地进行实际应用。此次工程力学课程改革：首先，从教学内容、教学模式、实验教学、课程考核等方面全方位入手，通过工程实践及以赛促学，培养学生的工程意识与创新应用能力；其次，在线课堂建设，摆脱了时间、空间与物质条件的束缚，以学生为中心，提高了学生学习的主观能动性与思维创新能力；再次，进行实验教学的改革，由传统的基础实验向综合与设计型实验转型，培养学生解决工程实践问题的能力；最后，建立了过程监控机制反馈实施效果，形成了教学有方法、学习有兴趣、实践有反馈、培养有目标的针对难学问题的系统化解决方案。