工程力学专业立体式、强关联核心课程群的构建模式探索

张建军 李海涛 徐鹏 曹咏弘 李云

[摘 要]结构力学是工程力学专业核心课程群中的核心课程，前面承接理论力学和材料力学课程，后面辐射振动力学、弹性力学、塑性力学、有限单元法等课程，在目前高校课程设置数量增长、各专业课时数不断被压缩的大背景下，构建立体式、强关联核心课程群的教学模式和学习模式，对培养高质量的工程力学专业本科生具有重要的现实意义。该文对此进行了专题研究。

[关键词]核心课程群;工程力学专业;结构力学

[作者简介]张建军（1976—），男，山西寿阳人，博士，中北大学理学院工程力学系讲师，主要从事固体力学研究;徐 鹏（1969—），男，山西运城人，工学博士，中北大学理学院科研院长，教授，主要从事冲击动力学研究。

[中图分类号] G642.3[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）28-0322-02[收稿日期] 2019-11-07

一、引言

2018年6月21日，教育部部长陈宝生在四川成都召开的“新时代全国高等学校本科教育工作会议”上指出：“高教大计、本科为本，本科不牢、地动山摇。”紧接着，2018年8月教育部颁布《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》，要求各高校全面梳理各专业各课程的教学内容、增加课程难度、拓展课程深度，切实提高课程教学质量;坚决取消毕业生“清考”制度，提高学业挑战度。

目前，各高校为使学生能够更好地适应新时代、新环境，课程设置数量增长，各专业课时数不断被压缩[1]，学生在各专业课的学习过程中存在浅尝辄止、流于肤浅和表层学习的现象，其学业完成度尚且令人担忧，更无法应对具有一定挑战度的学业任务。

众所周知，力学是近代科学发展的先驱，是基础学科同时也是技术应用学科。近年来，随着新兴学科的快速发展，力学在交叉学科领域也表现出了其强有力的作用。力学起到了连接基础学科和应用学科，包括新兴学科的重要的桥梁作用。在工程力学专业学生的培养过程中，必须在本科阶段这一系统学习的过程中形成扎实的力学基础和完整的知识结构，工程力学专业毕业的本科生应在后续的科学研究或实际工作中具备较高水平的科研能力和工程素养。然而纵观整个工程力学本科生的教学过程可以发现，本应成系统的教学过程和学习过程，在实际进行时往往由于各种因素而出現了知识点、内容、方法割裂的问题。这就导致学生在学习过程中只是为了通过课程考试，或者只是单纯地学习某一门课程，而没有形成融会贯通的知识结构，当然也无法形成扎实的力学基础，这些将直接导致力学本科毕业生未来在应用力学解决实际问题和开展科学研究时会遇到极大的阻碍。

探索工程力学专业核心课程群中各个课程之间的关联，并将其作为课堂的重要教学内容呈现给学生，才有可能夯实专业学生的力学基础。

结构力学作为承前启后的重要的专业基础课和核心课程群的主干课[2]，前面承接了理论力学和材料力学的若干知识点，后面辐射了振动力学、弹性力学、塑性力学和有限单元法等核心课程群的主要课程的主要知识点。因此笔者希望从具有桥梁作用的结构力学课程出发，探索建立以结构力学为核心的课程群中若干知识点和知识构架的强关联，在压缩学时的背景下，从此处入手来构建知识传授、创新能力培养、素质教育“三位一体”的学科专业核心课程群结构体系[3]，切实有效地夯实工程力学专业学生的力学基础[4]。

二、从结构力学出发构建立体化、强关联的核心课程群

以构建工程力学专业立体式、强关联核心课程群为目标，结合笔者多年来从事结构力学课程的课堂教学和教研实践，为培养具有扎实力学基础和力学素养的工程力学专业学生，从结构力学课程视角来开展教学改革和探索。

（一）立体化、强关联的核心课程群构建模式

1.核心课程关系的梳理。工程力学专业核心课程群的主要课程之间存在学习内容、逻辑、知识结构的内在关联，在课程设置过程中应使学生明确修学课程之间的前后关系和结构关系。以结构力学为例，建立的核心课程群之间的关系如下图所示。

2.核心课程关键知识点强关联模式。工程力学专业核心课程的知识点较抽象，学习难度大，如果在各课程学习的过程中建立知识点之间的强关联，既可以提高学生学习的兴趣，同时也可以降低学习的难度。

以结构力学为中心的核心课程关系图

3.核心知识点自主探索和总结。除在课程教学设计中体现各知识点之间的强关联，培养学生自主探索不同课程知识点之间的关联能力更加重要，通过这一自主学习过程，可以加强学生的学习积极性和获得感，从而使其养成深层次的学习习惯并构建完整的专业知识结构。

（二）过程性教学改革

1.教学内容改革。在结构力学课堂教学过程中，凡是涉及到前修核心课程，如理论力学和材料力学，首先回顾其相应的知识点和概念，并将其引入结构力学中，持续强化学生对知识点和概念的认识与理解，直至他们达到可以熟练应用的程度。在结构力学中存在大量关键知识点的强结合点，如静定结构的内力计算，可以与理论力学的力系简化和平衡、材料力学四大变形的内力计算的结合、先修的核心课程产生强关联。降低学生学习畏惧感，提高学生学习兴趣。

结构力学课程知识点较多，难度较大，学生在学习时忙于应对本课程的知识，身心俱疲，甚至会对结构力学在后续其他核心课程群课程中的基础作用产生疑问，从而降低学习的积极性。此时，一定要及时给出结构力学课程和后续核心课程群在知识点上发生强关联的结合点，以提高学生的学习主动性和期待性。

最后，核心课程群的大作业示范和练习，在工程力学专业的核心课程群的学习过程中，大作业任务可以出现在本科学习阶段的前期、中期和后期三个阶段。即使是同一个作业，对于学生来说，在不同时期对它的理解也会有所不同，反而更容易在思考的过程中达到再次强化核心课程群的强关联的目的，从而形成扎实的力学基础。

2.教學方法改革。为形成有效的以核心课程群为目标的课程间的强关联，并以此为基础培养工程力学专业学生扎实的力学基础，主要采取以下方法：

一是引导式教学。根据先修课程的知识点和概念，并结合结构力学课程将进行的教学内容，设计相应的教学方案，恰当引导学生利用以往的知识点来解决新问题，一方面巩固旧的知识点，另一方面应用其来解决新的问题。

二是反馈式教学。这种教学方法是从结构力学课程出发，提出与先修课程有关联的知识点，依靠学生自己去寻找以往的知识点来解决新问题。这种教学方案的设计同样需要授课教师在设计时提炼强关联知识点，以学生为主体，开展课堂教学。这种方法可以有效利用学生已经形成的知识结构来解决新问题，甚至可以通过该环节再次强化学生先修课程中不扎实的基础部分，从而达到夯实力学基础的目的。

三是辐射式教学。从结构力学出发，学习后续核心课程群的相关课程。在学生已经初步掌握结构力学的相关知识点和概念之后，应通过教学设计给出与后续课程发生强关联的结合点，让学生以后续课程为目标，利用已学知识进行辐射式学习。这样不仅可以巩固学生的结构力学知识，同时也可以使学生获取和后续课程发生强关联知识点的结合情况，从而使核心群课程之间过渡自然、衔接合理。

四是自发式学习。除了教师设计的核心课程群的知识点的强关联之外，有些概念、方法、原理均有可能在核心课程群之间发生强关联，这种强关联的过程和学习个体已经获得的知识结构和知识状态有密切关系，是更高层次的学习。这种过程无法依靠教师的教学设计来进行，而是依靠学习个体的个人感悟来完成。

通过以上四种教学方法的精心设计，一方面可以使学生建立起整个课程系统中核心课程群的框架，达到预期的学习目标;另一方面也可以通过核心课程群的强关联来夯实工程力学学生的力学基础。

参考文献

[1]王卫伟，李蛟，杜庆洋，等.以课程群为核心的高校教学团队建设实践[J].教育教学论坛，2018，（29）：52-53.

[2]王清和，刘寿梅，舒谷生.结构力学基本方法的教改探索[J].高等建筑教育，1998，（2）：30-31.

[3]郑先超.力学课程体系的改革和优化[J].科技信息，2013， （11）：188-189.

[4]胡国辉，楚海建，卢志明，等.从大学的理念谈力学本科人才培养[J].力学与实践，2019，（3）：323-329.

Exploration of Construction Model for Stereoscopic and Highly-correlated Core Course

Group of Engineering Mechanics Major： Taking  Structural Mechanics as an Example

ZHANG Jian-jun， LI Hai-tao， XU Peng， CAO Yong-hong， LI Yun

（School of Science， North University of China， Taiyuan， Shanxi 030051， China）

Abstract： Structural Mechanics is the core course in the core course group of engineering mechanics major， proceeded with Theoretical Mechanics and Material Mechanics， and succeeded by basic courses， such as Vibration Mechanics， Elasticity Mechanics， Plastic Mechanics， Finite Element Method， etc. Nowadays， against the background of increasing number of courses and decreasing credit hours， to establish the teaching and learning models of stereoscopic and highly-correlated sore course group is of vital practical significance for cultivating high-quality engineering mechanics undergraduate students

Key words： core course group; engineering mechanics major; Structural Mechanics