淺談工程力學專業人才創新能力的培養

磨季云++曾國偉

摘 要：該文分析了工程力學專業人才教育的現狀與面臨的任務，然后基于企業與研究需求的導向，分別介紹了數值仿真和專業實踐教學方面的優化措施，從而在提高了力學專業本科生的創新能力方面進行了積極探索和研究。

關鍵詞：工程力學專業 數值仿真 專業實踐 教學改革優化 創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0169-01

本科生教育是高等教育環節的重要組成部分，目前在本科生培養過程中，社會的需求和目前的培養狀況之間的矛盾日益突出。如何協同提高本科生實驗實踐能力與數值模擬能力，已經成為高等教育改革的迫切任務。根據部分用人單位的反饋，應屆本科畢業生存在的主要問題是創新能力無法跟上實際工程需求，因此，結合高等院校的特色專業進行學生創新能力的培養，是當今社會對目前本科專業教學體系提出的亟待解決的要求[1]。

1 工程力學專業人才培養概況

工程力學專業的目標是培養適應社會主義經濟和社會發展需要，在與力學及相關的工業企業、科研設計單位中從事應用研究、新技術開發、工程設計、工程管理的高層次專業技術人才。力學專業不僅十分關注科學技術的發展前沿，同時成為推動新學科發展的重要力量，而且特別注重解決工程實際問題.

在2006年，力學教學指導委員會對我國高等學校力學專業發展提出以下幾點建議：（1）在穩定招生總人數的前提下，設置力學類專業的學校數目應當做到穩定規模、提高質量，進一步調研新辦力學專業的辦學質量，加強督導。（2）國內各高校力學專業本科生培養模式提出了適應社會需求，多層次、多模式、多渠道培養力學人才的改革方案。人才市場是波動的，專業人才培養卻是相對穩定的，所以必須從宏觀和微觀兩個方面來考慮問題，即使是畢業生供小于求也要進行改革。（3）不論是工科力學專業還是理科力學專業，均有培養模式呈多元化、課程設置模塊化的趨勢。目前并沒有一種統一的做法，但總體而言，仍認為數學和力學的基礎要寬一點、厚一點。（4）要加強對以下問題的研究：首先是復合型力學人才培養；其次是21世紀的力學教育體系；以及研究型力學人才創新能力培養基地。基于上述建議，該文將就計算機應用和專業實踐兩方面談談工程力學專業人才創新能力的培養。

2 數值仿真方面的創新能力培養

目前在高等學校的力學課程教學中，主要是依賴于課堂教學和實驗教學。課堂教學非常有必要，但由于抽象的概念造成與實際的脫節，往往難以讓學生準確地理解；實驗雖然直觀，但受限于場地、經費等條件，難以全面地讓學生了解所學內容；并且，傳統的教學或試驗很難全面反映材料在變形和破壞過程的應力場、變形場等重要信息，而數值模擬則可以取得較好的效果[2]。以下為研究者所在的工程力學系在工程力學本科生計算機數值仿真創新能力培養方面的幾點措施：

（1）將國際上大型的數學符號計算軟件Maple和工程實際計算中最有用的數學軟件Matlab用于力學專業基礎課程教學中，并且在大一就開設了科學計算編程語言FORTRAN95的啟蒙課程。

（2）開設了大型有限元軟件ABAQUS，MARC、ANSYS等的使用，并用此模擬材料力學和彈性力學課程中幾種結構類型的應力、應變、振動、疲勞、斷裂、失效等問題[3]。將機械動力學軟件Adams和數學軟件Matlab結合起來仿真力學中動力學問題。

（3）將計算機仿真技術用于教師科研和學生的畢業設計和畢業論文中，在試驗條件無法實現的情況下，我們充分利用計算機資源進行工程結構相關力學問題的研究。

3 專業實踐方面的創新能力培養

實踐型人才是未來工科人才的發展趨勢，也是我國工業化，現代化進程中人才培養的必然要求。為了培養工程力學專業人才在實踐方面的創新能力，我們改革課程體系，增加實踐教學比重，現代化教學手段引入實驗教學，注重學生創造、創新、創業精神與能力的培養培養，主要采取了以下幾點舉措：

（1）實現實驗教學的分類。基礎型實驗在排課上與課堂教學同步進行，保證基礎理論在先，基本實驗操作隨課緊跟，“講”與“做”連貫進行[4]。基本型實驗的目標是使學生掌握扎實的力學基礎知識和力學實驗技能。綜合設計型實驗是在教學計劃之外由學生自己選擇和設計的力學實驗，主講教師給予必要的指導。其的目的在于拓展學生的力學知識，提高學生運用力學知識解決工程問題的能力。研究創新型實驗是由學生結合所學專業，綜合運用各門課程的知識，由學生自主選擇、自行設計、自己完成的實驗。這些實驗有時也是一些研究課題的一部分。創新性實驗的目的在于培養學生綜合運用所學知識、解決實際工程和科學研究中的新力學問題的能力，培養學生的創新性思維和研究能力。

（2）為了培養合格人才，將專業實習緊密聯系企業。在本科大二階段，即開始到武漢鋼鐵股份公司進行認識實習，實習地點包含了煉鐵廠，煉鋼廠，熱軋車間和冷軋車間。認識實習使工程力學本科生有了初步的工業實踐認識。接下來的生產實習和畢業實習，就讓工程力學學生長期處在工程現場。結合我專業的培養特色，先后建成貴州新聯爆破公司、中鐵港航局集團公司、武漢市政集團等科研教學實習實訓基地，武漢科技大學-中鐵港航爆破技術研究中心、冶金工業過程湖北省重點實驗室兩個科研平臺。

（3）畢業論文（設計）可以考察工程力學專業學生利用所學知識解決實際工程問題[5]，也是實踐能力培養的重要環節。畢業論文可以培養學生創造性思維能力，相當于一次系統的崗前訓練，學生在畢業論文的表現，就是體現學校人才培養工作成效的最佳時機。在學生畢業論文實踐過程中，我們強調在教師的指導下，以學生為中心，強調學生對知識的主動探索，主動發現和對所學知識意義。

4 結語

經過對工程力學專業的現狀和存在問題進行認真調研和潛心研究，選擇數值仿真、專業實踐兩個方面與教學和科研相結合的人才培養模式來培養學生的創新精神。經過近年來的教學實踐與探索，獲得了較佳教學效果，工程力學本科畢業生素質有了非常大的提高，獲得了用人單位良好的評價。

參考文獻

[1] 國家自然科學基金委員會，中國科學院.未來10年中國學科發展戰略[M].科學出版社，2007.

[2] 肖賢春.關于大學數學的實踐性教學模式的探析[J].科技資訊，2014（25）：163.

[3] 丁軍，黃霞，陳松，等.汽車特色的力學專業學生數值模擬能力培養體系構建[J].中國電力教育：中，2013（35）：51-52.

[4] 邢海燕，鄂毅男，羅敏.工程力學專業學生創新能力的多層次培養[J].中國電力教育：下，2009（10）：90-91.

[5] 歐麗，胡浩.工程力學專業畢業論文指導與答辯中的一些問題與對策[J].長沙鐵道學院學報：社會科學版，2006，7（2）：189-190.endprint