基于應用型人才培養模式工程力學課程內容體系探索與實踐

馮燕博 萬曉慧

摘要： 工程力學作為工科專業的一門重要的專業基礎課，在本科課程體系中起著承上啟下的作用。通過分析高校工程力學教學中存在的問題，從應用型人才培養模式出發，根據應用型人才的特點，對工程力學課程體系、教學內容、教學方法和考核方式進行改革，努力處理好工程力學課程基礎理論教學與提高解決實際力學工程問題能力的關系，使學生的專業知識和應用能力能夠全面的提高，適應社會的需要。

Abstract： As an important basic course of engineering majors， Engineering Mechanics plays a linking role in undergraduate course system. By analyzing the existing problems in the teaching of engineering mechanics， the research indicates that the reform in the course system， teaching content， teaching methods and assessment methods of the Engineering Mechanics is necessary， which is based on the training mode and the characteristics of application-oriented talent. We should make every effort to handle the relationship between basic theoretical teaching of Engineering Mechanics and improving the ability of solving practical Mechanical Engineering problems. In that way， students' professional knowledge and application ability can be comprehensively improved. Then they can preferably adapt to the needs of society.

關鍵詞： 工程力學；應用型人才；實踐能力

Key words： engineering mechanics；application-oriented talent；practical ability

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）12-0254-03

0 引言

隨著我國社會經濟的不斷發展，經濟產業的轉型升級，高等教育的不斷發展，人才培養模式的多元化格局日益明顯，將應用型本科人才作為學校主要的人才培養目標成為越來越多普通本科院校的共性選擇。隨著中國科技和經濟的迅猛發展，社會對人才的需求正在發生著深刻的變化，既需要理論水平高的研究型人才，同時也需要大量的綜合性應用型人才。應用型本科人才作為一種特殊類型的應用性人才，職業性、專業性和基礎性貫穿于人才培養的始終，三者之間互相聯系、相互依存和交叉影響，缺一不可，共同構成應用型本科人才作為一種與傳統學術型精英人才既有區別又有緊密聯系的人才類型的典型特征和群體特點。

工程力學作為力學的一個分支，它以靜力學、材料力學的主要內容，按照相似、相近的內容集中于一起的原則，重新組合而成，專門服務于建筑工程技術專業，它是建筑工程技術專業的一門專業基礎課，廣泛應用于冶金、水利、公路、鐵路、石油、化工和航天、航空等工程中[1]。工程力學課程是本校工程管理、工程造價專業十分關鍵的專業基礎課，在學生的專業技能培養過程中起著重要作用。它不僅使學生對基礎課程（如高等數學、大學物理等）有更加深刻的理解和掌握，還為學生以后的專業課，例如土力學與地基基礎、房屋建筑學、鋼筋混凝土結構、建筑施工等課程的學習打下堅實的基礎。以培養綜合性應用型人才和素質教育為目的，針對應用型工科本科院校的工程力學課程的教學現狀，從教材的選擇、教學方法和手段的改進、教學內容的優化調整以及考核方法的改革等方面，進行了教學改革的研究與探索，提出了科學有效、適用于應用型本科教育的改革措施，在保證學生學好基本理論知識的基礎上，提高解決工程實際問題的能力，適應社會對綜合性人才的要求。

1 工程力學課程教學中存在的主要問題

1.1 現有教材滿足不了應用型教學需求

現各大出版社出版了一系列工程力學教材以滿足不同高校、不同教學層次的教學需求，但實際上教材內容層次差別并不大，僅在少數章節，部分內容上做了修改。教材內容大多偏重邏輯性，忽視應用性，無法滿足應用型培養模式下學生的學習需求。從教材內容設置的情況來說，靜力學部分主要涉及到大量的概念性理論知識，沒有實際的工程力學模型和具體工程實例作支撐，學生難以理解掌握。材料力學部分主要包括四大基本變形、強度理論、組合變形和壓桿穩定等，涉及到大量的公式推導和力學簡化模型，缺少與工程實例的銜接，學生不能將這部分知識與現實生活中的實物聯系起來，再加上學生的數學功底比較薄弱，理解并掌握這部分知識相當困難，無法將學到的知識與實際應用相結合，不利于培養學生的應用能力。

1.2 現有教學方式和教學方法比較落后

工程力學的主要內容中包括大量的公式推導和力學模型，難度較大，再加上學生的數學功底比較薄弱，學生自主學習工程力學比較困難。因此，工程力學的教學模式還是沿用以前“滿堂灌”、“填鴨式”、“一言堂”的教學方式，教師為教學活動主體，整個課堂大部分時間由教師對課程內容進行講解分析，學生只能被動的接受所聽到、學到的知識，無法及時將聽到、學到的知識形成自己的理解，也無法將自己的疑問及時地反饋給授課教師。授課教師也不能及時了解學生的掌握程度，相應的做出教學內容的調整，以至于學生積累的問題越來越多，就會對這門課程喪失信心，導致出現厭學甚至棄學該門課程，授課效果較差。

1.3 教學內容分配不合理，實驗重視度不夠

近年來，隨著各高校教學改革的進行和教學觀念的轉變，重慶文理學院工程管理、工程造價專業開設的工程力學課時縮減到64學時，其中理論課時48，實驗課時16。在有限的課時數內，教師除講解主要理論知識點外，還要結合工程實例的講解分析，提高學生的解決工程實際問題的能力，這對于任課教師來說是一個很大的挑戰[2]。靜力學、材料力學兩大部分僅理論知識的講解就要花費大量課時，對于教學大綱中包括的實驗部分，個別學校由于實驗條件的匱乏和實驗儀器的落后，對力學實驗部分的重視程度不夠，僅僅對部分實驗進行演示，學生的參與度不高，導致學生缺乏對理論知識的感性認識，不能將理論與實際結合起來，不利于學生獨立思考及分析與解決問題能力的培養。

1.4 考核方式單一，起不到考核效果

為了檢驗學生對知識的掌握程度，大部分高校在考核工程力學時采用單一的閉卷考試，試卷內容主要對課本上的基本理論知識進行考核，涉及面比較窄，且試題類型比較單一，與教材上的課后習題基本一致，學生機械地套用公式就可以得到高分。但這種考核方式存在較大弊端，即使有的學生考的高分，也不能說明其對所學到、考到的知識點的運用已完全掌握，遇到實際工程問題仍不能用學到的知識來解決，這種考核方式偏離了應用型高校對綜合性學生的培養目標，起不到好的考核效果。

2 工程力學教學改革的措施

針對上述工程力學教學過程中存在的問題，依據應用型人才培養的要求，結合多年的工程力學教學經驗，提出以下幾點教學改革建議：

2.1 優化教材內容，實現理論和應用相結合

應用型人才培養模式主要培養學生的實際應用能力，將學到的理論知識能夠熟練地應用到實際工程中，滿足社會對學生應用能力的需求。在選用教材時，教材內容應側重培養學生的分析解決問題的能力，而不是一味地強調基本技能和技術訓練。教材內容應在基本力學理論知識的基礎上，對教材內容進行重組、刪減、拓展、優化[3]。結合專業特色，增加實際工程實例分析。在條件允許的情況下基于本校應用型教學模式和教學理念，在全面掌握學生知識層次的基礎上，改編現有工程力學教材，出版符合培養應用型本科生的工程力學教材，以取得更好的教學效果。

2.2 采用多樣化的教學方式和教學方法

在選用合適教材的基礎上，為了取得更好的教學效果，需要對傳統的教學方法和教學方式進行改革，打破傳統的教學模式，在教學中遵循“教是主導，學是主體”的原則和規律，培養學生分析問題和解決問題的能力。

①教學方式的多樣化。通過教學方式改革促進學生學習方式的轉變。改變教師講學生聽的被動式學習方式，形成“教師導學+學生自主學習+師生合作研討”的學習方式。根據教學內容的不同可采用探究教學、案例教學、模擬教學、項目教學、現場教學、專題講座、討論辯論和自主學習等多樣化的教學方法。

②教學模式的轉變。采用問題主導型教學模式、體驗—反思型教學模式、專項技能訓練模式等教學模式，推進理論主導型教學模式向理論與能力并重型教學模式轉變。開展“教學做合一”實踐教學，實現教師在實踐活動中教，學生在實踐活動中學，教師邊講邊做，學生邊學邊干。

③加強學生的學習主動性。充分利用學生的課余時間，對學生利用圖書資料、網絡資源、實驗（實訓）室進行自主學習提出明確要求。按章節重要程度布置課外作業，安排學生對現有工地進行現場參觀考察，加強學生的知識儲備和知識應用的認知。建立工程力學教學網站和試題庫，上傳一些重點內容的動畫或者視頻，分享一些國內外比較經典的工程實例，在幫助學生更清楚直觀的理解知識點得同時，開闊學生的視野，對本課程的未來應用有一個更加直觀的認識。

2.3 教學內容的優化和擴展

①教學內容的優化。針對現有教材內容缺乏工程實例的應用，理論與實踐不能相結合的現狀，在對較難的知識點講授時，可由現實工程實例引入，使學生有一個直觀的認識，再進行理論推導，可以使學生更好地理解所學知識。在教學過程中，基于學生的數學基礎較差，可穿插補充數學知識，為了學生的知識面，隨時補充一些工程施工、工程技術方面的知識，增強學生對工程力學的理解，且應注意將課堂理論教學與社會實踐教學相結合，增強學生的動手能力，加強學生對學到的理論知識的應用有更深的理解。

②引入相關領域和交叉學科的知識。隨著科學技術的發展，各學科之間的交叉也越來越強，為了適應社會的需要，學生在學習工程力學的同時，不要只局限于課程內容，還要去大膽探索與課程相關的領域和自己感興趣的問題。隨著計算力學技術的迅猛發展，有限元軟件如 Ansys 和Abaqus 等為解決工程中復雜的力學問題提供了有力工具[4]。BIM軟件在建筑領域的推廣使用，可以使建筑工程在其整個進程中顯著提高效率、大量減少風險。因此在工程力學課程中可適當引入力學計算技術知識和BIM等軟件的知識是必要和有意義的。

③增加工程力學課程設計。工程力學雖是建筑工程專業的專業基礎課，但其也涉及到實際工程的問題，兼有理論基礎和工程應用的雙重性質。在講授工程力學時，若只著重講解理論知識，不能與實際工程相結合，學生在遇到實際工程問題，不能與學到的工程力學知識相聯系，達不到教學目的。因此，在教學過程中除了講授課程內容外，還應增設工程力學課程設計。課程設計的主要目的在于學生在系統學完工程力學基礎理論知識后，結合工程中的實際問題，能夠運用所學的理論知識對實際工程中梁、板、柱的受力進行分析，以達到綜合運用工程力學的知識解決工程實際問題的目的。

④加強對力學實驗的重視程度。

工程力學教學大綱中包括的實驗主要有“低碳鋼拉伸實驗”、“鑄鐵壓縮實驗”和“梁純彎曲正應力的測定”等[5]，這些實驗都屬于驗證性實驗。其主要目的是幫助學生加深對已學知識的認識，提高學生的學習興趣和動手能力。但部分高校對力學實驗的重視不足，或由于實驗設備數量不足、設備老舊的原因，實驗教學成了走過場的形式化，僅教師給與演示示范，學生的參與性不高，起不到教學效果。為了提高學生對力學實驗參與度，提升學生的動手能力，應以學生為實驗的主體，由學生自主設計實驗方案，測量數據和分析數據，并對所得到的結果進行理論分析，培養學生的科研素養，提高學生分析解決問題的能力。

2.4 考核方式的改革

①考試內容的改革。為了培養學生的解決工程實際問題的能力，改變原有的單一題型，在考試內容中增加應用型和能力型題型的比例，多出一些與工程實例有關的題型，保證學生學以致用。

②考核方式的改革。改變傳統單一的閉卷考試考核方式，針對不同的專業采用閉卷、半開卷考試和開卷考試的方式。改變綜合成績的構成比例，增加平時成績、課程設計和實驗成績比重，減少期末考試所占比例。這種靈活多樣的考核方式，在于考查學生對工程力學知識的掌握程度和運用能力，可提高學生的綜合素質。

3 結束語

綜上所述，工程力學教學中存在很多問題，基于培養應用型人才的需要，對工程力學的教學改革勢在必行。針對教材不合理、教學方式落后、教學內容不合理、考核方式單一等方面存在的具體問題，從教學內容的整合和優化、教學方法和手段的多樣化，增加課程設計環節、加強實驗教學環節和考核方式等方面進行改革。但是教學改革是一項長期而艱巨的任務，要循序漸進地進行，要在改革過程中不斷總結經驗，逐步完善，對工程力學課程的教學改革進行有益的探索，為本科工程力學教學改革上新臺階，為社會培養應用型人才做貢獻。

參考文獻：

[1]周喬，鄧琪.工程力學[M].天津：天津科學技術出版社， 2013.

[2]桑建兵，于文英，邢素芳.基于創新思維工程力學課程體系與教學內容的改革[J].第十五屆北方七省市區力學學術會議論文集，2014.

[3]李新領，張世芳，李紀剛.《工程力學》教學中存在的問題及教學改革的探討[J].當代教育實踐與教學研究，2016（03）.

[4]黃忠文，陳敏.面向應用型人才的工程力學系列課程的教學研究[J].教育教學論壇，2011（24）.

[5]夏冬生，朱公志，于彥.以創新能力為核心的工程力學教學探索與實踐[J].高教學刊，2015（22）.