應用型本科院校環境工程專業《工程力學》課程教學探索

劉曉薇

摘 要：應用型本科院校要求課程教學理論聯系實際，注重學生社會實踐能力的培養。環境工程專業《工程力學》課程教學中普遍存在課程學習難、工程案例分析缺乏等問題。針對存在的問題，結合環境工程專業特點和需求，提出了明確教學目的，理論與工程案例相結合的改進措施，強調了在課程教學中過程考核和課程思政建設的重要性。通過不斷優化改進，《工程力學》課程構建以學生為主體，以培養創新實踐能力為核心，課程教學和工程實際緊密聯系的教學模式，提高課程教學質量，使課程教學更加符合應用型本科院校的人才培養目標。

關鍵詞：工程力學；環境工程；課程教學；工程案例；應用型人才

中圖分類號：G642.0 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1673-260X（2023）07-0103-04

當前國家鼓勵高等教育向應用型方向轉變，為社會培養應用型工程人才，對滿足中國經濟高質量發展和推動高等教育普遍化有著積極作用[1]。合肥學院是典型的省市共建應用型本科院校，一直努力改進、完善工程應用背景下的人才培養模式，重點培養學生創新能力和社會實踐能力，使學生更好地適應國家和社會需求。合肥學院環境工程專業培養適應社會市場經濟、具有系統環境污染控制技術與理論的復合型高級工程技術與管理人才，而《工程力學》為環境工程專業工程基礎類課程，可以為后續工程類知識學習奠定基礎[2，3]。

《工程力學》涉及眾多的力學學科分支與廣泛的工程技術領域，是一門理論性強、與工程技術聯系極為密切的基礎學科[4]。《工程力學》也是工程學科中最基礎的部分，即靜力學和材料力學，課程旨在使學生掌握受力分析、力系簡化及平衡等靜力學內容，熟練掌握桿、軸、梁等構件的基本變形（拉伸壓縮、剪切擠壓、扭轉、彎曲）及強度和剛度計算等材料力學內容，為專業課程的學習打好基礎。《工程力學》是基礎課和專業課之間的橋梁，可以加強學生的工程概念，有利于學生向其他學科和工程領域擴展。課程注重理論聯系工程實際，要求學生掌握并運用力學理論和方法解決工程實際中的技術問題[4，5]。

結合應用型本科院校環境工程專業《工程力學》課程的教學現狀，根據專業特性及教師和學生的特點，借鑒前人的教學經驗，總結現階段《工程力學》課程教學過程中仍然存在的不足，探討在應用型本科院校工程認證背景下如何改進《工程力學》課程教學內容、方式和方法，從而有效地提高學生的興趣，探索以學生為主體，培養社會需求的應用型人才為目標的課程教學模式，為應用型本科院校《工程力學》課程教學改革提供參考。

1 課程教學現狀

整理前人關于《工程力學》的課程教學研究，結合合肥學院環境工程專業《工程力學》實際教學經驗，總結得出本課程教學普遍存在的問題。

1.1 數理基礎要求高、課程學習難度大

《工程力學》課程包括靜力學和材料力學兩部分，力學強調理論和方法的嚴謹性，與數學的性質很相似，但力學又不僅僅是純理論學科，它研究的是生活實際存在或者發生的物理現象，而《工程力學》正是將這種力學的嚴謹理論和工程學科的經驗相結合，因此課程內容理論性和綜合性強，對數理基礎要求高[6]。很多應用型本科院校生源質量并不是很好，學生的數理基礎知識相對薄弱，諸多因素使得課程學習難度偏大。課程內容的學習是一個循序漸進的過程，如前期的學習沒能跟上，后期的學習會更加困難。

1.2 課程重要性認識不足、學習積極性不高

《工程力學》是機械、材料等專業的基礎課程和核心課程，也是環境工程的專業基礎課，然而大部分環境工程專業的學生認為本專業學習的更多是和環境修復治理等相關的技術和工藝，和《工程力學》課程關聯性不大，即使學不好，也不會影響自己后續的相關專業學習，只要最終考試能過關即可，導致學習積極性不高，從本質上就沒有重視課程的學習，課程學習效果肯定得不到保證，也間接增加了教師的教學難度。《工程力學》課程內容本就理論性強，公式繁雜，學習難度大，學生不能意識到課程的重要性就會產生厭學情緒，覺得枯燥無味，主觀能動性也調動不起來，造成惡性循環，最終老師教的難受，學生學的痛苦。

1.3 課時不足，缺乏系統工程案例分析

《工程力學》理論課一般在60課時左右較為合適，部分高校為了打牢學生基礎，課時超過80課時甚至更高，充足的課時是教學質量和學習效果的重要保障[7]。而《工程力學》在環境工程專業課時相對較少，合肥學院也同樣如此，只安排了42個理論課時，使得本來就復雜的課程內容更加難以掌握。環境工程專業該課程一般安排在第三學期，這個學期學生剛上完公共和專業的基礎課程，開始向專業核心課程轉變，學習任務和壓力大，環境工程專業的學生容易忽視其重要性，課時不足的情況下更難達到較好的教學效果。同樣地，教師沒有充足的時間安排和細化講解課程內容，進而教學模式可能比較單一，影響學生的學習興趣。《工程力學》課程要求理論聯系實際，而實際上課程材料中關于實際工程案例的分析相對較少，同時環境工程專業一般不設置《工程力學》實驗課程，從而束縛了學生的創新能力和探索興趣，也達不到開設《工程力學》課程的教學目的。

1.4 教學和考核方式相對單一

環境工程專業《工程力學》的教學方式基本以多媒體ppt教學和板書為主，這種融合模式相對傳統教學模式已有很大進步，但課程教學仍然以老師講述為主，學生仍然處在被動學習狀態[8]。課堂絕大部分時間被老師占據，學生積極性調動不起來，不會主動思考問題，而《工程力學》綜合性和理論性強，還具有一定的抽象性，必然會導致學習效果變差。為了促進學習的主動性，需要構建“以學生為主體+老師引導”的教學方式，最大程度提高課堂學習效果。《工程力學》課程考核主要以期末考試為主，過程考核占比相對較少，很多時候為了避免學生對過程考核公平性提出質疑，甚至會直接被忽略。合肥學院《工程力學》考核方式以“N+2”模式進行，“N”代表了過程考核，“2”代表課堂筆記和期末考試，實際最終課程成績依據很多時候還是以期末考試為主，課程教學的過程考核重視程度有待進一步提高。

2 課程教學優化措施探索

2.1 明確教學目的，優化教學內容

環境工程專業的《工程力學》課程教學目的需要根據本專業的需求來制定，不能簡單地按照機械、材料等專業要求或者教材來確定。根據環境工程專業后續的工程類課程如工程基礎、環境工程原理、工程流體力學等的基礎知識需求及環境工程類項目實際實施過程中所必備的工程類知識明確《工程力學》課程的教學目的，以教學目的為目標導向，優化課程教學內容，突出課程學習重難點，減輕學生的課程負擔，有充足的時間學習本專業所需求的《工程力學》知識。以合肥學院環境工程專業為例，《工程力學》課程旨在使學生掌握受力分析、平面力系簡化及平衡等靜力學內容，熟練掌握桿、軸、梁等構件的基本變形及簡單的材料剛度、強度、穩定度的計算，為后續的學習做準備，在實際教學過程中就會重點關注這兩方面的知識點，至于相對較難的空間力系計算、復雜應力狀態理論及組合變形等知識點要求學生了解，讓學生做到后續過程如果見到此類問題不陌生，可以通過翻閱課本、查找資料解決相關問題即可。明確教學目的，突出應用型高校應用型人才的培養目標，以此優化教學內容，使課程教學起到事半功倍的效果。

2.2 重視基礎，培養學生學習興趣

《工程力學》課程內容理論性和綜合性強，學習過程要求循序漸進，由淺及深，這就要求老師教學過程中重視基礎知識的教學，學生也要認識到基礎知識學習的重要性。《工程力學》中靜力學部分其實就是對高中物理力學知識的升華，在教學過程中，幫助學生回憶高中所學的物理知識，以此為基礎講解現在的靜力學部分與高中知識點的區別，重點關注概念的過渡及轉換，高中階段力學研究對象幾乎都可以簡化為質點，受力基本都是主動力及柔索和光滑接觸類型約束力，研究的是物體平衡狀態和不同條件下的運動狀態，而《工程力學》的靜力學部分研究對象已經從質點引申剛體、剛體系統，材料力學研究對象則進一步引申到變形體，受到的約束力也增加了光滑圓柱鉸鏈約束、光滑球鉸鏈約束及鏈桿約束，受力分析更加復雜，但主要以平衡狀態為主。高中知識和靜力學部分有效過渡后，知識點不再生疏，晦澀難懂，讓學生找到學習的信心，調動學習積極性，培養學生的學習興趣，夯實基礎，為后續材料力學學習提供重要的保障。同樣地，材料力學部分學習過程中，我們注重構件基本變形的教學，要做到熟能生巧，后期復雜的組合變形學習變得更輕松，牢固的基礎是提高學習效果和培養興趣的前提。

2.3 教學方式轉變：理論與工程案例相結合

以多媒體ppt和傳統板書教學手段為基礎，引入智慧教育平臺，構建以學生為主體，老師引導的教學方式，老師引導學生主動學習，增加課堂討論環節，設置興趣小組，組織學生講解課后習題，整理課程知識點，讓學生自己學會化繁為簡，深入淺出，真正掌握課程內容，充分激發學生興趣。《工程力學》課程要求學生學會將工程實際問題綜合、歸納、整理為力學的模型，再運用力學的理論和數學的計算解決問題。在課程教學過程中，運用案例教學法將課本基本理論知識概述與案例有機結合，首先我們應該選擇環境工程專業學生會感興趣的案例，如污水處理廠、污泥處置廠等環境污染治理工程建設過程中所涉及的靜力學知識、建設材料的選型及相關強度、剛度和穩定性的計算等（圖1），其次將課本的知識點融入到案例中，在分析案例的過程中強化課程內容，以培養學生的獨立思考能力、應用力學知識解決復雜工程問題的能力，讓學生做到自主學習，培養出具備較強實踐能力的高素質應用型人才。

2.4 完善考核體系，注重過程考核

課程考核方式一定程度決定學生學習興趣，合理的考核體系會促進學生自主學習。《工程力學》的課程考核要促使學生從注重期末考試成績到注重學習過程轉變，讓學生重視解決問題能力的培養。合肥學院環境工程專業《工程力學》考核方式以“N+2”模式進行，《工程力學》課程教學要充分重視“N”，也就是過程考核，要真正做到過程考核和期末考試并重。可以將課程考核分為三部分，分別為課堂筆記（10%），過程考核（40%），期終考試（50%）（圖2），提高過程考核占比，課程教學過程中合理布置作業，進行小測驗，選擇合適題目撰寫小論文，將課堂提問、興趣小組、課后習題講解等也納入到過程考核，促使學生重視課程的學習，在學習過程中培養興趣，鍛煉自己的能力，也較好地避免學生平時不學習，考試前臨時突擊學習的壞習慣。重視課程過程考核，訓練學生綜合能力，培養社會需求的應用型人才。

2.5 注重課程思政建設

課程思政是將思想政治教育元素，包括思想政治教育的理論知識、價值理念以及精神追求等融入到課程中，在實際教學過程對學生的思想、行為產生影響，《工程力學》的課程思政建設需進行一體化設計，包括課程大綱、教材選用、教學設計、課堂教學、實踐教學、教學評價等[9]。編制《工程力學》的課程大綱時，將課程思政教育作為重要教學內容，同時作為課程考核的主要指標之一；在選擇常規教育規劃教材外，充分考慮網絡化的教材建設，展示力學在各種工程中的應用，如國家重大建設工程及和環境工程專業相關的重大環保工程，也可鏈接工程力學方面著名的科學家，展現其為祖國無私奉獻精神，激發學生的愛國情懷。課堂教學過程中，充分挖掘思政元素，踐行“知識、能力、素質”三位一體的人才培養理念，通過課間播放工程力學相關的記錄片，通過網絡教材講述科學家的艱苦學習奮斗歷程，通過失敗的工程案例教學學生吸取經驗教訓，增強學生的責任心。培養學生應用《工程力學》的理論和方法將實際問題轉化為模型，然后再運用力學和數學知識解決實際問題，從而形成正確、科學的學習觀和方法論，總之要將課程思政有效地融入課堂教學的實踐中，引入經典案例，理論聯系實際，實現立德育人目標。實踐教學過程融合愛國主義精神，講述工程先進事跡，不但能使課程更加豐富，還能讓學生樹立起正確的世界觀、價值觀和人生觀。將課題思政作為教學評價的一項指標，讓教師和學生進行互評，相互交流學習，不斷地改進課程思政建設，最終實現教育與育人并行。環境工程專業《工程力學》的一體化課程設計思路能更好地提高教學質量，為培養全面發展的應用型人才提供基礎。

3 結論

應用型本科院校注重人才的社會實踐能力和創新能力培養，在此要求下環境工程專業需要結合專業特點和需求培養具有系統環境污染控制技術和工程實踐案例經驗的復合型人才。本論文結合環境專業的特征，分析總結了環境工程專業《工程力學》課程教學中普遍存在的課程學習難，課程重要性認識不足，工程案例分析缺乏等問題，提出了明確教學目的，重視基礎，理論與工程案例相結合，注重過程考核和課程思政建設等改革措施。通過課程教學的優化改進，讓學生養成自主學習習慣，也為培養出具備較強實踐能力的高素質應用型人才，實現應用型高校人才培養目標奠定基礎。

參考文獻：

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〔7〕劉青松，羊富彬，孫培育.通過線上教學提升線下課堂參與度的研究與實踐——以“工程力學”課程為例[J].裝備制造技術，2022，23（05）：184-186.

〔8〕肖廈子，夏曉東，張雪陽，等.基于專業差異的工程力學混合式教學改革[J].西部素質教育，2022，8（05）：143-145.

〔9〕凌小萍，龍華平.高校思政課與課程思政一體化建設論析[J].新時代馬克思主義論叢，2021（02）：157-175.