基于工程教育專業認證的工程力學課程教學的研究與探討

溫宇立，馬延鋆

（1.廣東海洋大學機械與動力工程學院，廣東湛江 524088；2.中國鐵路設計集團有限公司華南分公司，廣東深圳 518000）

隨著國家現代化的建設以及持續深化改革開放的進行，我國在經濟全球化下與各國人民之間的人員來往日益密切，不同國家間的工程人員之間由于文化背景等不同而相互認可程度較低，對工程師的國際流動以及工程專業學生學歷深造等有著較大的影響。自1989年《華盛頓協議》[1]提出后，工程教育專業認證成為了工程教育學歷國際互認和工程師資格國際互認的硬通票，工程教育專業認證的工作有助于學習國外先進的教學理念，其不斷完善的標準能夠為工程教育改革和發展服務，為工程教育適應政府、行業以及社會需求服務，也對于我國新時代的工程人才培養模式提出了更多的要求。廣東海洋大學（以下簡稱“我校”）自2018年起開始多個工科專業開始開展工程教育專業工作或專業認證培育項目，在人才培養方案修訂以及相關課程建設進行了大量的工作。工程力學作為大多數工程類專業的專業基礎課程，在各領域的工程實踐中有著廣泛的應用，對工程類專業人才的分析、解決工程問題以及創新思維等能力的培養起到較大的作用[2]。本文通過分析工程力學課程教學的現狀以及存在的問題，以成果為導向，在工程教育認證的背景下依據標準對工程力學課程的教學方式進行分析探索以及持續改進。

一、工程教育專業認證背景下工程力學教學現狀

（一）力學課程學時分配不合理

工程力學課程是大多數工科專業的專業基礎課程，其內容涵蓋理論力學的靜力學部分以及材料力學，具有力學課程中鮮明基礎性和應用性結合的特點，為工科專業學生后續專業核心課學習以及解決工程問題奠定基礎[3]。近年來，隨著高校學分制的推廣，大多數院校的畢業要求學分學時均有一定程度地降低，我校的工程力學課程學時分別為56-72學時不等，因此對工程力學課程的教學改革思路多是削減教學學時以及教學內容，在課程教學過程中僅介紹相關的基本概念和方法，而課程中的應用計算以及工程背景的講解則是與后續課程進行結合，進而在減少學分學時的情況下維持原有的課程開設情況，這也是當前工科人才培養的突出矛盾。此方法能在一定程度上解決培養方案學時不足的情況，但實際上一方面由于后續專業課授課的教師并非力學專業出身，對教學進度以及內容的不熟悉，同時由于力學的理論性強、難度高以及課程內容間隔過久，學生對于力學知識的掌握水平并不理想，因此收效甚微甚至影響了人才培養的水平。

（二）教學方式單一、教學方法和手段落后

現在力學課程的教學仍多數采用傳統的教學模式、教學方法與手段，由于學時不足以及力學課程的內容多、難度高、邏輯性強，因此課程教學過程中主要以教師以及課本為中心，教師作為課堂的主導者進行理論講授以及習題講解，這種方式雖然有助于對內容的全方面介紹，但卻忽略了課堂教學師生互動的重要性，學生僅被動地接受灌輸而無法發揮個人的主觀能動性，同時教學過程中過多地強調了理論知識的推導和介紹，而對于工程實踐問題簡化介紹的內容偏少，無法明確學生的訴求，學生無法明確學有何用的情況，在一定程度上也會挫敗學生的學習積極性，這與工程教育專業認證要求的以學生為中心相悖[4]。

（三）考核形式單一、實踐應用少

工程力學課程不同于其他的專業基礎課，是自然科學與工程技術的結合，是溝通數學與工程的紐帶，力學的各種定理最后都必須應用于實踐，服務于工程，如何將工程問題簡化成力學模型是力學課程學習的重中之重。多數院校的考核方式單一，課程中對于工程問題應用的考核沒有明確的分值，過度強調了理論知識的考核而忽視了實踐的重要性，課程考試的方式與解決工程實際能力的培養目標不相適應，使得課程考核頭重腳輕，并不能很好地反映學生對于力學知識的應用與實踐能力。

二、工程力學課程教學改革的思考與探索

根據工程教育專業認證體系的要求，工程基礎類的課程應著重培養學生應用基礎理論發現并解決實際工程問題的能力，要實現這個目標，需要從教學理念、教學方法以及考核形式等多方面進行改革。

（一）教學理念的改革

工程專業認證是要求以學生為中心作為教育理念，以學生學習成果為導向評價，因此在教師的授課過程中，需將傳統的“以教師以及課本為中心”的理念轉變成“以學生為中心”的工程教育專業認證理念，不過度強調教師的授課進度以及沿用傳統的授課方式，結合用人單位以及學校的培養目標為人才培養的參考依據，體現出自身辦學特色和優勢，最后依據工程教育專業認證畢業要求指標的十二條素質要求為出發點完善教學目標與畢業要求的對應關系，并以此作為教學理念的標桿，根據畢業要求以及適度原則選擇教學內容，控制好教學內容與專業人才培養對應的廣度和深度并制定相應的教學計劃和嚴格執行，在教學過程中培養學生主動探索創新的能力以及良好的工程倫理職業道德。

（二）教學方式的改革

在知識爆炸的時代中，各個課程需要學習的知識越來越多、課程類別以及對應的關注度不斷增多的背景下，工程力學課程學時不可避免地發生縮短，因此教學不能僅限于課堂上，需要發掘新的教學方式，另辟蹊徑進行教學。課前預習改變以前直接讓學生看書的方式，發揮新時代網絡工具的便利，可采用MOOC、SPOC以及網易云、微課等教學方法[5]，將教學內容細化至5-10分鐘以內的小項目，課前學生利用零散時間進行碎片化知識的學識，課堂上可采用“對分課堂”或“小班討論”的形式，一部分時間交給老師將學生之前學習的碎片化知識進行整合和聯系，一半時間讓學生觀看計算機仿真視頻或演示動畫后進行課題討論，在討論中掌握知識點，使學生也成為課堂的主導者，提高學習的積極性。類似的方式能夠在不增加課程學時的基礎上提高教學的效率。

（三）多元化資源庫的完善

工欲善其事必先利其器，隨著信息化的發展，對比傳統的課本，工程力學知識的載體有了多種多樣的方式，如課件、試題庫、圖像、影音、動畫、案例、有限元模擬等，根據工程教育專業認證對于教學環節的要求，在每次的課程結束后注重進行課程反思以及課程資料的收集和整理，除了傳統課本中的資源庫外，建立課程組會議對熱點事件力學問題的文獻查閱、歸納分析以及總結制度，不斷對多元化資源庫的完善，在專業認證的建設期內能夠初步形成日常教學的多元化數據庫，以供學生后續進行課題的分析以及課堂討論。由于熱點影音、圖像、動畫、案例等方式能夠引起學生對枯燥知識的興趣以及加強所學知識應用領域的認知，課件、試題庫等則有利于提高教學的多樣性，增加課程考核的選擇性，便于改進傳統考核的題型單一的問題。

（四）教師的持續進修與培養

教育是師生交流互動的過程，工程專業認證要求學生培養具有較高的工程能力和素養，能夠適應時代的發展，而工程力學課程涵蓋的理論與實踐涵蓋內容太多，因此這也對教師的素養和水平提出更高的需求。作為教師，不能幾十年一成不變，因此在授課過程中不僅需要有強大的專業理論知識背景，還需要根據時代的發展不斷進行專業技能的進修與拓展，如嚴格按照工程專業認證要求積極參加課程教學的研討會交流授課經驗、參加各類專業或教學軟件的培訓，同時積極鼓勵教師進行各級教改項目的申請或到企業進行鍛煉實踐以此不斷提高自身的工程素質和眼界。我校今年建立了新教師的培訓制度，包括科教培訓講座、青年教師導師制以及青年教師企業掛職鍛煉等方式，根據2017～2019全校教師學生評教排名，新入職教師均取得了較好的評價，這離不開教師進修培養制度的幫助。

（五）加強實踐能力培養以及豐富課程考核

工程專業認證對于課程教學要求的是理論知識與實踐應用相結合的素質教育，工程力學課程實踐體系分為“課堂應用能力訓練、工程實踐與實訓體系、創新實踐教育體系”三種層次[6-10]，課堂應用側重于課堂理論知識的應用，主要指的是課程內的基礎實驗課程等，這也是大多數課程教學主要進行的層面，但這種情況只能滿足課程教學的最低要求。第二層偏向培養實踐能力，如課程大作業、課程設計、工程問題分析報告、結構模型比賽等方式，通過利用學習到的力學原理和力學模型溝通工程問題與數學的方式培養個人的力學思維，不僅能夠提供學生將理論知識應用于生活實踐中的機會，也能夠豐富課程考核的方式，從理論與實踐多方面考核學生對于學習目標的掌握程度[11-13]。

三、結束語

在工程教育專業認證的大背景下，工程力學課程作為工科專業的基礎必修課，課程教學的改革勢在必行，本文通過分析目前我校工科專業工程力學課程中存在的一些問題，同時結合工程專業認證理念與個人自身教學實踐，分析和探究了課程教學內容、目標、考核方式的改革建議，以探索與專業認證所匹配的課程教學模式和人才培養方法，以期取得良好的教學效果。