大工程理念引导下的工程力学认识实习教学管理模式研究

王自平，郝东晖，陈华雄

(江苏大学 土木工程与力学学院，江苏 镇江)

一 引言

力学是工程学科的先导、基础和支撑[1]，工程力学认识实习的教学方法和研究成果对其他工程专业的实习课程教学具有很强的普适性[2,3]。目前工程力学认识实习课程作为独立的一周实习课程，实践与理论课程具有同等重要的地位[4]。当前，工程力学实习教学模式较为肤浅，忽略了学生在仅有的参观实习中并不能够对自己未来的工作岗位清楚定位，反而在一些实习地点的环境较为严苛的情况下，误导学生未来定位，从而失去对本专业的自信，对工作的认可，缺乏大工程理念的引导[5,6]。学生往往对工程力学实习不够重视，鲜有学生提前了解实习岗位与自己的专业相关性，且共同实习学生偏多，而实际深入企业交流机会较少[7,8]，实习教师以及相关指导人员难以面面俱到指导到每个学生，在有限的课时范围内大家更多是看到参观的表面认知，这更难以保证每个学生专业认识实习的质量，难以完成原本的认识实习目标。本文通过实践网络教学平台、力学知识抢答竞赛、参观科研成果等混合式教学方法，实施过程中以大工程理念为引导，引入到工程力学专业新生认识实习课程中，取得了预期的效果。

二 实践认知能力管理模式不足

（一） 学生对工程力学专业认识较模糊

相对于其他工程类专业，如土木工程、车辆工程、机械工程、能源与动力等专业，都有非常明显的专业工程应用背景，这种工科专业在实际的力学学习及应用中均以各领域的工程应用对象为学习背景。而我校工程力学专业主要以学习各种力学课程作为专业课，如弹性力学、流体力学、断裂力学、实验力学等。这些课程没有鲜明的研究应用对象，力学即使是其他所有工程学科的先导、支撑和基础，但对于刚入学的本科学生来说，他们很难清楚认识到自己未来能干什么，能从事什么样的职业。此外，对于工程力学本科大一新生来说只是对公共基础课的学习，基本接触不到专业知识，与专业课老师或有专业背景的学业导师接触少之又少。只有到大三时与专业课老师接触会稍微多一点，但大部分也是出于专业课程教学的交流，涉及大工程理念少，如果专业课任课老师讲解不够生动，直接容易导致学生学习目标不明确，对专业认识远远不够，从而对本专业的未来失去信心，造成大量学生从大一期末开始着手转专业，如2018级工程力学专业学生共24人，在大一时申请转专业意向学生过半，学业优秀学生的转专业现象已经严重影响到本专业新生的学习热情和动力。

（二） 缺乏大工程理念，认识实践创新能力不足

除了本专业学习目标性不强外，工程力学本科生在大一认识实习过程中实践创新能力较弱。之前的大一学生在第二学期期末时均会参加为期一周的认识实习，每年均是以实地参观工程机械、复合材料研发/生产企业进行，近两年均是以参观航空航天类博物馆、科技馆、小型生产企业为主，通过现场安全规程教育，了解复合材料及构件的生成流程，了解工程机械研发、生产和组装流程，了解工程力学在交通、能源和天文领域的应用及前景。但在实践教学中发现，认识实习进入企业及行业都较低端，学生严重缺乏大工程理念。原来的认识实习中采用参观讲解然后提问方式，大部分在上午即已完成，现场实习形式化，施工现场的噪音影响学生难以听清楚讲解。如学生参观某复合材料厂家，只有一位讲解员在讲解展厅样品，所以认识实习一般都是走讲解流程，学生反映无法完成实际的任务，只是简单在现场了解一下，与大工程联系甚少，达不到学生视野开阔的教学目的。且本专业的学术前沿涉及到哪些问题，还有待他们进一步去解决的问题有哪些，学生都不得而知，更谈不上工程专业学生对创新能力、科研能力的提高了。

针对这些之前认识实习现状存在的不足，工程力学认识实习改革已经在认识实习教学活动中，增加了多种形式的教学活动，如趣味力学知识抢答竞赛、开发了基于工程力学认识实习网络教学辅助平台、跨专业跨学院大型超级工程参观、跨年级一对一帮扶完成1项材料结构设计任务、科研成果教学化展示等多种形式，实践大工程理念引导下的层层递进式实践教学管理模式，应用现代化的教学手段来应用于工程力学专业认识实习的教学中，充分体现师生互动性，学习的新颖性和教学的前瞻性。

三 大工程理念引导下的工程力学认识实习实践

图1 大工程理念引导下的认识实习思路与方法

在以往工程力学认识实习教学中，由于受传统教学观念和实习条件限制等多方面因素的影响，还存在多种不足，如实习形式单一，仅是前往工地或科技馆等场所，认识实习目的性不明确，另外所前往的实习企业大部分为施工和检测一线，无法与大工程联系起来，使学生对将来工作环境和前途造成不好的预期。为充分体现力学在工程学科中的先导性和基础性，工程力学专业学生在大一第二学期即开设了认识实习课程，其目的是认识工程力学知识在机械、材料、土木等行业中各生产环节中的应用及挑战，了解将来从事相应行业时的知识背景要求，并初步形成对未来职业方向的规划以指导后期专业课程的选修。作者为该课程的负责人，本人已经在新一届大一同学中实施了新的措施来改变之前工程力学认识实习实践过程中出现的不足，通过多种形式的教学方式引入认识实习中，将“以学生为中心”向“以学习为中心”转变，适当延长认识实习时长，让学生充分了解力学专业应用背景，拓宽他们的知识面，提高他们的实习技能，培养他们的学习热情。课题设置整体思路与方法如图1所示，主要通过带队专业教师与学生之间的互动、大工程理念引导下的认识参观指导、力学科研成果的展示与讲解等来全方位提高学生对本专业认识的感知。

（1）理论学习：大工程实习前的准备工作，进行身边的趣味力学知识抢答，按小组分必答题和抢答题，通过所有学生参与的形式提高对身边的力学的认知，参与情况作为平时成绩的一部分。如锅内盛有冷水时，锅底外表面附着的水滴在火焰上较长时间才能被烧干，且直到烧干也不沸腾的原因。从高处落下的薄纸片，即使无风，纸片下落的路线也曲折多变的原因等，这些生活常见的趣味力学问题，通过抢答的形式开展，即提高了同学们学习力学专业的积极性，又增强了记忆技巧。如图2所示，通过超星网络教学慕课平台观看全球超级工程典型案例视频，主要包括港珠澳大桥，上海磁悬浮列车，上海中心大厦，中国高铁、世界工程哈法利塔等，从多方面展示了大工程从设计、施工、运营到结构健康监测的全过程，增加了对大工程的认知。在生活中力学问题章节中，增加了生活中常见的力学现象，如秦陵铜车的力学原理、漫话高压锅、捞面条的学问、伐木的学问等，同学们实习的知识储备有了进一步提升，对身边的力学现象有了更清晰的观察和思考。在该章节中开设了在线名师讲堂，力学专家武际可教授的“力学在工程及生活中的应用”专题报告[9]，同学们更进一步理解了基础学科与工程的相互交叉融合与推动，扎实的理论基础是解决诸多工程问题的前提。通过实习期间的理论知识更新和储备，开拓了同学们的思维和视野，学生进一步明白了工程力学专业的内涵，提升了专业自信。另外在云班课和网络教学慕课中渗透了安全知识的讲解。

图2 认识实习慕课教学平台

（2）大工程现场认识实习：积极联系开展了跨专业、跨学院的大工程认识实习实践，增加了接触世界级大工程的认识实习地点，设定了特定的实习任务，来改变盲目实习的弊端，在实习前通过云班课App播放工程概况，启发本科生的创造性思维，延伸和拓展认识实习的内涵。如在五峰山大桥实习前，通过云班课后台视频了解是国内首座公铁两用悬索桥的建设背景和施工过程，工程设计方案，施工技术难点及解决方案等，让同学们在进入现场前对该超级工程有更全面的了解。在参加碳纤维复合材料公司前，通过云班课后台对碳纤维复合材料的概况、结构特点、应用技术、力学特征及优势与不足等方面进行了课件介绍，同学们在该公司实习对其汽车新材料技术的应用有了全面的认识，同时也增强了自己的专业自信。图3为部分实习现场图，同学们通过网络教学平台对工程概况及工程单位进行了调研，在实习中的学习积极主动性显著提高。

（3）科研成果教学化展示：利用空余的时间通过认识实习向大一学生展示本学院或其他学院一些最新的科研成果、科技前沿以及其用于教学中的一些典型实例，所有认识实习教学过程均可通过云班课App进行互动沟通教学，有疑问能即时解决，形成资源优化配置、层层递进的教学效果。

在教学的形式上，从传统的教师带队前往小型施工现场或相关科技馆参与过渡到目前的借助云班课及慕课辅助来提前了解实习岗位以及实习目标的实践教学中，增加跨专业跨学院的大工程认识实习基地，增加趣味力学知识抢答及科研成果教学化展示等多种形式的认识实习活动，使得学生反响非常好，表示乐于接受对本课程的学习，明晰了对力学专业的认知，实践了大工程理念置于整个认识实习的实践环节中是有效的。

在课程的考核方式上，改变了传统的平时表现，实习日记加实习报告成绩为主逐步过渡到认识实习互动与参与研讨并重的评价体系，原考核形式中的30%平时成绩加70%实习报告成绩改为平时表现，超星慕课任务完成积分、实习日记、实习报告等多方面的考核形式。课程改革之后，增加了考核面，逐渐过渡到原理掌握与课程实践并重的评价体系中，这样能更好地培养学生的无损检测技能。除此以外，在传统的考核方式中，只有老师考核学生。而改革后，学生可以在教学平台上对老师进行评价，从而逐渐过渡到老师和学生之间相互考核的评价体系中。通过后台学生反馈情况，2019年认识实习成绩和生产实习成绩普遍提高，评分更为公正。

图3 部分单位认识实习现场图

四 小结

通过建立工程力学认识实习的云班课及网络教学慕课等平台辅助教学，充分了提高学生学习兴趣，引导自主学习，了解其工程力学工程应用背景。目前该课程正在实施中，实习学生反映新的课程实践帮忙树立了正确的专业思想和学习观，对于提升对本专业的认识及综合能力的培养具有重要的意义。增加大工程的实习机会及多种形式的认识实习，提高了同学们对认识实习的重视程度，改变了学生的实习积极性，同时也大大加强了学生对本专业用于大工程的认识及层次，塑造了学生较大的专业自信，提高学生的整体专业素质。本课程改革开展以来，对学生的专业了解、未来规划都起到了很大帮助。