高水平應用型地方大學力學課程改革探究*

于　敏，緱瑞賓，宛傳平，李忠芳，李同杰

(1.安徽科技學院 建筑學院，安徽 鳳陽 233100；2.安徽科技學院 機械工程學院，安徽 鳳陽 233100)

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高水平應用型地方大學力學課程改革探究*

于敏1，緱瑞賓2，宛傳平2，李忠芳2，李同杰2

(1.安徽科技學院 建筑學院，安徽 鳳陽 233100；2.安徽科技學院 機械工程學院，安徽 鳳陽 233100)

針對“高水平應用型”地方大學試點重點培養一線工作的工程技術人員的辦學特色，結合安徽科技學院的基本定位和力學學科特點，對該學院目前工科專業力學課程體系和力學實驗條件的現狀進行了分析和總結，指出了當前力學類課程實踐教學中存在的主要問題；并結合現有力學實驗設備和未來5年力學實驗室規劃，明確了新形勢下力學課程的基本定位，給出了今后力學課程教學模式改革的主要方式，提出了力學設備資源整合的建議和力學實驗教學中心建設的設想。

高水平應用型大學；力學；創新試驗室；創新思維

安徽科技學院作為地方“高水平應用型”的試點院校，堅持為地方培養高素質的一線工程技術人才，以具有“基礎厚、工程素質高、創新意識強”的一線工程技術人才為基本培養目標，以把本學院建成一所皖北地區的“高水平應用型大學”為基本發展戰略。要實現為地方經濟發展源源不斷輸送大量高水平應用型人才，必須調整課程定位，轉變教學模式改革，堅持把學生實踐能力和創新能力的培養放在教學工作的重要地位[1-2]；因此，實施“實踐教學一條線，實踐能力培養不斷線”[3-6]的實踐教學理念是實現高水平應用型地方人才的有效途徑。

工科專業的力學課程作為本科生學習工程實際問題的首批技術基礎課，對于學生了解工程實際問題，培養學生的工程思維意識，掌握解決工程問題的基本方法以及培養工程創新意識具有關鍵作用，因此，工科力學課程是實施“實踐教學一條線，實踐能力培養不斷線”的首要環節，是培養一線工程技術人才的關鍵。由此可知，建立“力學實驗教學中心”(開放創新試驗室)迫在眉睫。北京工業大學作為北京地區“211工程”的地方性大學，在力學開放創新試驗室建設方面起步最早，在地方工程技術人才的培養方面積累了寶貴經驗[7-9]。北京工業大學開設的力學創新試驗中心以學生為本，把創新思維、創新潛能、創新能力、工程訓練[10-11]和運用現代科學技術解決工程實際問題的能力作為工作重點，構建了集教、學與實踐為一體的試驗基地，體現了地方高校辦學特色。

針對本學院作為“高水平應用型”地方大學建設的首批試點院校的辦學特色，對目前學校工科專業的力學課程體系的發展現狀、建設規劃及存在的問題進行分析和總結，并對新形勢下力學課程的定位、教學模式的改革、力學設備資源的整合及力學實驗教學中心的建設進行系列探討。

1　當前的力學課程體系與力學實驗條件

1.1力學課程體系

理論力學作為高等學校工科專業，特別是機械、土木與航空航天等大類專業的一門重要的技術基礎課，以學生掌握理論力學的基本概念和基本理論為基礎，讓學生掌握理論力學問題經典分析方法，旨在培養學生分析和解決工程問題的能力：具備對工程對象建立力學模型的能力；具備對這些力學模型進行靜力學、運動學和動力學分析的能力；具備利用理論力學的基本概念判斷分析結果正確與否的能力。材料力學是在理論力學開設基礎上工科專業的另一門重要的基礎課，該課程以工程對象(變形體)為研究對象，研究其在不同變形條件下的強度、剛度及穩定性問題，是分析判斷工程對象安全與否的重要理論依據和手段。工科專業的力學基礎課程一般由理論力學和材料力學這2門課程構成。

本學院力學課程主要面向機械類和規劃設計類工科專業，機械類專業主要包括機械設計制造及其自動化、車輛工程、汽車服務工程、機械電子和機電技術教育等5個專業，開設了理論力學和材料力學這2門力學課程。機電技術教育專業的理論力學為40理論學時，材料力學為50學時(理論44學時+實驗6學時)；其余4個專業的理論力學和材料力學均為54學時，其中理論力學為純理論學時，材料力學含10個實驗學時。規劃設計類專業包括園林、風景園林、景觀學、城鄉規劃和建筑學等5個專業，前3個專業開設了36學時的工程力學(理論力學和材料力學)，后2個專業開設了54學時的建筑力學，這2門課程均為純理論學時。

本學院機械類的5個專業共開設2門力學課程，共108個學時(機電技術教育專業90學時)，力學基礎課程的設置與其他高校相同。其中，材料力學采用劉鴻文主編的教材，采用理論與實踐這2種教學方式。授課內容涉及I冊的部分章節的44個理論學時，學時相對其他同類高校偏少；6～10個實驗學時全部為示范性和驗證性實驗，缺少創新試驗環節。而對于規劃設計類專業，力學開設學時更少，工程力學或建筑力學總學時僅為36或54學時，且沒有實踐環節。綜上可知，目前本學院的力學課程設置基本合理，但學時相對較少，且以純理論教學為主，缺少實踐環節，尤其缺少創新試驗環節，力學教學與工程實踐脫節。

1.2力學實驗條件

本學院力學實驗條件較弱，力學實驗室建設相對落后，目前僅有2個力學實驗室：力學基礎實驗室和電測實驗室。力學基礎實驗室有拉伸、壓縮和扭轉試驗機各1臺，主要承擔學生的拉伸、壓縮和扭轉等3個示范性實驗；電測實驗室擁有15套綜合力學測試平臺，承擔純彎曲梁和等強度梁應力分布的測定等2個驗證性實驗。隨著土木工程等一批新的工科專業的申報，已獲批采購5臺靜態拉伸試驗機、5臺扭轉試驗機及若干臺靜態應變測量儀，這將在很大程度上提高力學課程的實踐教學能力。

當前最大的問題是設備老舊，數量不足，且設備利用率較低，除了5個示范性和驗證性實驗教學任務，其余時間均閑置，造成了設備的極大浪費。現有力學設備資源放置不集中，沒有形成完善的力學實驗教學平臺。

1.3力學教學中存在的問題

理論力學和材料力學作為工科本科生了解工程問題的核心技術基礎課，是學生步入工程領域的第一扇門，是培養學生工程思維和創新能力的關鍵環節，因此，力學的實踐教學(尤其是學生自主創新實踐)應是力學課程教學的重中之重。而當前本學院力學課程的設置重理論，幾乎完全忽視了力學課程的工程實踐性，嚴重制約了學生工程應用、工程思維與創新能力的培養，這與培養高水平一線工程技術人才的基本要求是相矛盾的。目前主要存在如下問題：1)課程定位不合理，未能反映出該學科的工程應用性；2)教學模式單一，缺少實踐環節；3)力學設備資源利用率低，缺少一個力學實驗教學平臺。

2　新形勢下的力學課程體系改革

2.1力學課程定位

本學院作為地方性應用型大學，力學課程的教學應以“一個基礎、一個支撐、幾種能力”為定位，以掌握力學的基本概念和基本理論為基礎，以學會運用力學理論分析工程問題為支撐，以培養學生具備幾種能力為目標，即：具備對工程對象建立力學模型的能力，具備對這些力學模型進行靜力學、運動學和動力學分析的能力，具備利用力學基本理論對工程對象進行結構設計的能力，具備對其運行狀態是否安全的判斷能力，具備提出合理的改進措施的能力。

2.2教學模式調整

為適應學校應用型人才培養目標，在“一個基礎、一個支撐、幾種能力”課程定位的基礎上，力學教學模式應與時俱進，進行教學模式改革，突出力學課程的工程應用特點，增加實踐環節的學時，并開設力學創新試驗。

力學實踐環節的設置可以借鑒北京工業大學的模式，采用常規力學實驗和工程設計型力學實驗等2種形式，由實驗驗證到試驗設計，實現“一個基礎、一個支撐、幾種能力”的培養目標。其中，常規力學實驗以驗證性實驗為主，通過實驗環節讓學生直接驗證力學課程中的基本理論，如拉伸、壓縮、扭轉、等強度梁、純彎曲梁、E和μ測定等，該環節與理論環節同步進行；工程設計型力學實驗則是在完成材料力學理論和常規力學實驗環節之后單獨開設，以18～36個學時為宜(不包括課下學生自主學習課時)，該類試驗以工程設備構件為研究對象，如各種型材構件、桁架結構、機床設備和生產線等，研究其受力構件在工作時的應力分布、強度和剛度問題。該環節采取以學生為主導，老師參與的方式。設計型試驗的選題、實驗方案設計、實驗實施、實驗結果分析及評價均由學生獨立完成，采用研究報告和現場答辯的方式進行考核。

2.3力學資源整合與利用

力學實踐環節的實施需要完善的力學實驗資源平臺，目前力學設備資源由機械工程學院管理，2個力學實驗室不在一起，力學基礎實驗室位于校外的工程訓練中心，而電測實驗室則位于校內力行樓。而獲批的力學設備則在建筑學院，力學設備資源比較分散，對力學實踐環節的實施非常不利，因此，有必要對力學設備資源進行整合，將所有的力學設備集中安排，建立一個完善的力學實驗教學中心，負責全校工科專業的力學課程實驗。

力學設備資源不應局限于力學設備，不同二級學院還應以所擁有的工程設備為依托，如機械類專業應依托本學院省級工程訓練中心內的大量機械加工設備，因為這些工程設備往往是力學課程的研究對象，它們包含了典型的運動學、動力學和靜力學問題，因此，完全可以作為學生設計型力學實驗的取材對象。通過自主實驗研究其典型部件的受力特點，對學生深度認識機械加工設備是有益的，也可以為日后設計相關工程設備提供指導。

3　結語

通過上述分析，可以得出如下結論。

1)力學課程是工科本科生了解工程問題的第一道坎，是培養應用型工程技術人才的關鍵，因此，要加深對力學課程重要性的認識，對力學課程重新定位，以培養“一個基礎、一個支撐、幾種能力”為課程的基本目標，實現與本學院“高水平應用型”地方大學辦學特色的協調統一，為培養高水平一線工程技術人才打開第一扇門。

2)對力學課程教學模式進行改革，打破純理論教學模式，合理增加實踐教學環節，采用常規力學實驗和工程設計型力學實驗等2種基本形式，設計型試驗應充分發揮學生的自主能動性，以驗證學生力學基礎是否扎實，考察學生力學分析方法運用是否得當，驗證學生的幾個工程能力是否具備。

3)積極進行力學設備資源整合，建立力學實驗教學中心，為力學實踐環節的開展提供一個科研和工程訓練平臺。

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*安徽科技學院教學研究項目(X2014064)

安徽省教育廳重大教學改革研究項目(2013zdjy129)

安徽科技學院教研振興重大項目(X2014021)

責任編輯鄭練

Discussion on the Reform of Mechanic Course of a Local High Level Applied College

YU Min1, GOU Ruibin2, WAN Chuanping2, LI Zhongfang2, LI Tongjie2

(1.College of Architecture, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China; 2.College of Mechanical Engineering, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China)

As a local high level application oriented university training front-line engineering and technical personnel, current situation and problems of mechanic courses in Anhui Science and Technology University are analyzed and discussed based both on the new school-running orientation and characteristic of the mechanics course. The main problems are found in the practice teaching of mechanics courses. Suggestions about new course orientation, teaching mode reform, the integration of mechanical resource and the establishment of mechanic experimental teaching center are proposed, respectively, according to the present mechanical experimental equipment and the next 5 years planning.

high level applied university, mechanics, innovation laboratory, creative thinking

G 642.0

A

于敏(1981-)，女，講師，主要從事規劃設計類專業力學課程教學與研究等方面的工作。

緱瑞賓

2016-02-22