工程碩士力學類課程應用能力培養探索

陳小亮　李定玉　張龍

摘 要 緊扣石油與天然氣工程和安全工程領域工程碩士培養目標，對力學類學位課程課堂和在線教學的教學內容、教學方法、考核方法等環節進行全面優化設計，強化互動式教學、工程案例式教學和工程實用軟件實踐實訓，提高力學類課程應用能力的培養。建設《應用流體力學》、《應用固體力學》在線課程，通過課堂教學和課下學生自主學習在線課程兩個方面來保證力學類學位課程學時少現狀下的學習效果。

關鍵詞 工程碩士 力學 在線課程 工程案例式教學

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

1研究背景和意義

全國工程碩士專業學位教育指導委員會于2011年6月21日發布了石油與天然氣工程領域“工程碩士專業學位標準（試行）”，2011年9月1日開始實施。該標準把《應用流體力學》、《應用固體力學》課程作為本領域培養工程碩士研究生的核心課程。力學類課程是工科專業的一門重要基礎課，涉及面廣。力學類課程相對于專業課而言，教學內容普遍理論性更強。在教學過程中發現學生對課程中涉及的大量數學推導感到乏味，課程學完后，學生對力學方法在實際工程中的應用往往感到無從下手，不能學以致用。目前力學類課程突出石油、安全行業特色的教材也比較少。

當前的研究生課程教學，不僅在分析問題的深度和廣度上顯得不足，在教學方法上也存在靈活性不足，互動性不夠，缺乏新穎性，缺乏工程教學案例等問題。在工程碩士生源方面，以重慶科技學院為例，到目前為止，通過上課時向歷屆學生了解發現有以下情況存在：部分同學跨專業（如數學專業、自動化專業、市場營銷專業等）考入學校，本科階段沒有學習過《工程流體力學》課程，甚至有些同學連更基礎的《工程力學》課程都沒有學過。即使是研究生與本科專業背景相同的同學，碩士入學考試時大都不選考《工程流體力學》，這也使得他們可能在大三、甚至大二學完以后，再也沒有系統地梳理過流體力學知識。考入學校的學生中調劑生比較多，入學成績整體不高。另外，專業學位研究生的內涵和培養目標決定了其應具有較強的實踐意識和應用能力，但全日制專業學位研究生大都是應屆畢業生或近一兩年畢業的學生，缺乏工程經驗，動手實踐能力弱，對工程實際問題的綜合分析能力不強，對工程技術了解不深入、不全面。

綜上所述，工程碩士的生源專業背景多（包括調劑生），力學基礎參差不齊。目前教學內容理論性太強，缺少工程教學案例，沒有針對應用技術型大學形成石油、安全行業特色鮮明的教學內容。在課程教學中強化應用型目標，是全日制專業學位碩士研究生培養的關鍵！因此，結合石油、安全等學科的發展特點對力學類課程現有的教學內容、教學體系及教學方法進行改革，并進一步將力學理論與解決工程實際問題緊密聯系在一起，培養和提高學生的學習能力和創新能力顯得尤為必要。

2研究的目標

以提高工程碩士力學應用能力培養為目標，對《高等流體力學》、《工程流體力學》、《應用流體力學》、《應用固體力學》等力學類學位課程的教學內容、教學方法、考核方法等環節進行優化設計。建立適應生源專業跨度大和力學基礎參差不齊、緊密結合石油與天然氣工程和安全工程行業背景、少學時的專業學位研究生力學類學位課程特色教學內容、互動式教學方法和特色工程教學案例庫以及在線課程資源。

3研究的內容和方法

3.1力學工程應用教學案例庫建設

深入調研CFD和FEM軟件在石油與天然氣工程和安全工程中的應用，建立行業特色鮮明的力學工程應用案例教學庫。例如海底輸油管道石油泄漏的CFD模擬、海洋石油鉆井隔水導管在流體荷載作用下的力學響應分析、海洋石油鉆井平臺樁腿結構在流體荷載作用下的力學響應分析、石油井架有限元分析、射孔套管承載能力有限元分析、井口裝置承壓本體有限元分析、輸油管線三通應力的有限元分析、碳纖維復合材料抽油桿瞬態動力學分析等。同時在力學類學位課程教學中大幅縮減理論公式推導所占的學時，增加CFD和FEM軟件應用的實踐教學環節，注重學生對軟件使用操作的理解，提高應用力學知識分析工程實際問題的能力。

3.2在線課程與教學資源建設

充分調研石油與天然氣工程和安全工程領域中的力學問題行業背景、工程碩士專業學位標準，緊密結合石油和安全工程碩士培養目標和特色行業背景，針對工程碩士教學學時有限、學生基礎不均的特點，對現有教學內容進行優化改革，課堂教學和在線課程中增加工程案例教學內容，增加力學工程軟件實踐實訓環節，提高力學類課程應用能力的培養。優化設計以強調應用能力培養為目的的教學：教學主要目的是讓學生弄明白“是什么”、“有什么用”，重點突出實用性和綜合性，不強調理論系統性和分析性，不要求學生對每個知識點都明白“為什么”，以便在有限的學時內達到最佳的教學效果。

3.3教學方式方法改革

針對工程碩士生源專業跨度大，部分生源力學基礎知識相對比較薄弱，而力學類課程理論性強、數學推導能力要求高的情況，進行教學改革探索合適的力學基本理論講授方法，最大程度滿足不同基礎層次學生的需要。探索力學類課程教學中如何實現“填鴨式”講授向互動式教學的轉變。探索如何突出學生的主體地位，發揮其主動性，積極開展討論式、演講式、辯論式、案例式等多種形式的教學方法改革，從而促進學生獨立解決實際問題的應用能力的培養。工程碩士力學類學位課程的互動式教學方法實現。擬在課程教學中設計以小組為單位，針對實際工程問題，進行仿真案例計算分析討論。通過教師在討論環節的引導、組織、交流和總結，創造出能夠調動學生積極性和學習興趣的課堂氛圍，培養學生的團隊協作精神。

4結束語

我國的工程碩士教育從1984年提出，1997年國務院學位委員會批準設置工程碩士專業學位，經歷了從試點到奠定工程碩士人才培養模式的階段。與工學碩士學位不同，工程碩士專業學位側重于工程應用，主要是為工礦企業和工程建設部門，特別是國有大中型企業培養應用型、復合型高層次工程技術和工程管理人才。力學類課程是工程碩士的一門學位課程，學位課程是研究生教學培養環節的核心，相比其他選修課程，具有修讀學生多，基礎性強的特點，加強力學類課程的建設對于眾多相關學科的發展起著至關重要的支撐作用，對于整體推動研究生教學質量、提升教學水平和提高研究生培養質量具有重要作用。

基金項目：重慶科技學院本科教育教學改革研究項目（201844）。

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