面向專業認證的土木工程專業力學課程體系改革思考

張賢才，陳雪姣，周基，嚴思甜

(1.湖南科技學院土木與環境工程學院，湖南永州 425199；2.湖南廣播電視大學永州分校，湖南永州 425199)

工程教育專業認證是保障工程教育質量、 實現工程教育與國際接軌的重要舉措。以學生為中心，以成果為導向，持續改進為專業認證的核心理念,其對課程體系提出了特殊的要求，如土木類專業要求工程基礎類課程應覆蓋力學等知識領域。因此,必須重新審視土木類專業課程教學中的問題與不足，持續改進，以增強教學的實效性。

1 土木工程專業力學課程體系改革的必要性

1.1 力學課程體系改革是課程建設的必然趨勢

課程體系建設的重要標志是課程內容和課程體系的改革，立足于其系統性，在內容重組時刪除課程間重復內容。將理論力學、材料力學和結構力學等課程進行內容優化整合成課程體系, 是力學課程體系建設的必然趨勢。

1.2 力學課程體系改革是應用型人才培養的需要

隨著土木行業的發展，更加注重畢業生綜合能力，更需具備創新能力的高素質應用型人才。調查發現，目前較多畢業生的力學知識只停留在課本知識，不具備將實際結構簡化為力學模型來解決問題的能力。因此，面向工程教育專業認證的土木工程專業力學課程體系教學改革是培養應用型人才的必然需要。

2 土木工程專業力學課程體系教學現狀及教學改革探索

2.1 土木工程力學課程教學現狀

通過調查研究發現，土木工程專業力學課程體系在“專業認證”過程中存在以下問題：（1）力學課程體系的教學內容不夠精簡、陳舊及固化，與專業認證的課程體系內容要求不相適應；（2）力學課程體系的課堂教學模式單一、教學方法和手段落后，與專業認證的培養手段不相適應；（3）力學課程體系的考核方法與解決工程實際能力的培養不相適應；（4）力學課程體系的定位與工程應用能力的培養不相適應。

2.2 面向專業認證的土木工程專業力學課程體系改革思考

針對上述問題，從以下方面對土木工程專業力學課程體系改革進行思考，以探索適合專業認證要求的力學課程體系教學模式，達到培養國際化工程師人才的目的。

2.2.1 教學理念改革

將傳統“以教師為中心”的教育理念轉換成“以學生為中心”的工程認證理念，強調學生的學習效果，以用人單位的滿意度等為參考依據。通過匹配專業人才培養目標，以畢業生的十二條素質要求為出發點，修訂教學大綱，促進教育理念的改變。

2.2.2 教學內容改革

以專業人才培養大綱與課程相關聯的矩陣關系為依據，從工程知識、問題分析、設計解決方案、工程研究等四方面，以“技術需求”作為教學主線，融入“工程化”的教學內容，將三大力學內容優化整合成以下模塊。

（1）基礎知識模塊：包括靜力學、基本結構的受力分析等內容，含約束的簡化、結構簡化、荷載簡化及內力計算等。

（2）能力知識模塊：包括各類結構基本變形、強度、剛度及穩定性等計算，含梁、桁架、拱、剛架等結構的位移計算，結構中構件的拉壓、剪切、扭轉、彎曲等強度、剛度和穩定性計算及校核；結構截面合理設計等。

（3）綜合能力模塊：包括結構動力學計算，能量法等內容；含動力學、能量法的基本原理及其應用等。

（4）工程應用模塊：包括綜合性實驗設計，實際工程模型建立，有限元求解等。

2.2.3 教學方法改革

（1）采用多媒體、板書、計算機仿真相結合的教學方法。將教學內容以文字、圖像及動畫等形式制作多媒體課件，使學生能夠更加形象生動地掌握力學知識；結合板書進行公式推導、習題講解和關鍵詞，以便增加學生的理解，跟進教學思路； 引入計算機仿真的圖形結果，給學生直觀的感性認識，激發學生解決實際問題的興趣。

（2）采用啟發性與互動性相結合的教學方法。將生活中的力學現象或實際工程結構進入課堂，采取分組討論式的教學方式，營造輕松活潑的課堂氛圍，調動學生的學習主動性，培養其探索精神。

（3）采用MOOC、微課、翻轉課堂等教學方法，將教學內容項目化，制作MOOC、微課等。

（4）采用“對分課堂”教學模式，將課堂時間分成兩部分，一半時間分給教師，教師講解基本內容，設置討論課題；一半時間分給學生，對課題進行討論，使其在討論中掌握相關知識點，讓學生成為課堂的主體，充分發揮學生主觀能動性。

2.2.4 實踐教學改革

構建與理論教學有機聯系，以能力為主線，分層次、多模塊、相互銜接、相對獨立的實驗教學體系。實行開放式與非開放式教學相結合、 實體實驗與仿真實驗相結合的教學模式，全面提高學生的實踐能力。

（1）建立健全實驗教學平臺。

加快實驗室軟硬件、教學人員等建設，建立面向多學科、多專業的實驗教學中心，加強虛擬實驗室建設，以虛擬實驗室為平臺拓展力學實驗內容，滿足學生的自主實踐和研究性學習，提高學生的操作能力、分析診斷能力、設計能力和創新意識。

（2）優化調整實驗教學內容。

按照工程教育專業認證要求，將力學課程基礎、驗證性實驗向綜合性、探索性實驗轉化，增加設計性實驗項目，并將實驗結果與計算機仿真模擬結果進行對比分析，整個過程由學生自主設計、獨自操作，自主分析實驗結果，以達到培養學生實踐能力的目的。

（3）創新實驗教學模式。

傳統的實驗教學模式即教師講解—教師演示—學生分組實驗，該模式單調，難于達到鍛煉學生動手實踐的目的。因此，我們采取以學生為主，教師為輔的教學模式，即學生自主討論實驗原理、擬定實驗方案、熟悉實驗儀器、完成實驗內容、撰寫實驗報告、分析實驗結果，教師只全程監控，解答疑惑。實踐表明，該種實驗教學能充分發揮學生主觀能動性。

（4）完善力學課程實踐教學體系。

堅持理論教學與實踐教學相結合，建立全方位、靈活多樣的實踐教學體系。通過組織學生參與教師科研項目、 參加各類力學相關學科競賽、 組織認識生產實習、畢業設計等一系列立體化的實踐教學體系，進一步培養大學生的創新精神、合作意識，開闊視野，提高大學生的創新設計能力、綜合實際能力和工程實踐能力，促進力學課程教學改革，增強教學效果。

2.2.5 考核方式改革

構建基于“學生身心發展為目的，以人為本，因材施教”的力學課程考核改革新模式、新方法，樹立培養以學生“自我發展、學以致用”為核心的新理念，構建知識、能力、素質三位一體綜合動態全過程力學課程考核模式，建立健全考試制度，配套相應教學管理制度和激勵機制。通過豐富考題、注重全過程學習、實行多元化考核、注重考試分析，以考促教等措施改變為考而學，教師為考而教的局面，全面提高教學效果。

2.2.6 教學質量持續改進制度

聘請校外專家指導力學課程教學內容的制定，明確授課內容的質量要求，定期評價和修訂力學課程教學大綱，建立課程教學過程的質量監控機制；通過畢業生跟蹤反饋信息，對力學課程培養目標是否達成社會要求進行評價。以評價結果為依據，不斷完善授課內容，改進授課方法，以達到滿足工程教育認證需要的目的。

3 結語

基于專業認證的視角，教師應根據學校辦學定位、專業培養目標，力學課程對畢業要求的貢獻度，在此基礎上制定具體的力學教學方案、課件、考核方式、自我不斷持續改進措施等，以培養創新型、應用型國際化人才。