淺談工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

磨季云++曾國(guó)偉

摘 要：該文分析了工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)人才教育的現(xiàn)狀與面臨的任務(wù)，然后基于企業(yè)與研究需求的導(dǎo)向，分別介紹了數(shù)值仿真和專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)方面的優(yōu)化措施，從而在提高了力學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生的創(chuàng)新能力方面進(jìn)行了積極探索和研究。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué)專(zhuān)業(yè) 數(shù)值仿真 專(zhuān)業(yè)實(shí)踐 教學(xué)改革優(yōu)化 創(chuàng)新能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（c）-0169-01

本科生教育是高等教育環(huán)節(jié)的重要組成部分，目前在本科生培養(yǎng)過(guò)程中，社會(huì)的需求和目前的培養(yǎng)狀況之間的矛盾日益突出。如何協(xié)同提高本科生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力與數(shù)值模擬能力，已經(jīng)成為高等教育改革的迫切任務(wù)。根據(jù)部分用人單位的反饋，應(yīng)屆本科畢業(yè)生存在的主要問(wèn)題是創(chuàng)新能力無(wú)法跟上實(shí)際工程需求，因此，結(jié)合高等院校的特色專(zhuān)業(yè)進(jìn)行學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是當(dāng)今社會(huì)對(duì)目前本科專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系提出的亟待解決的要求[1]。

1 工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)概況

工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)的目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要，在與力學(xué)及相關(guān)的工業(yè)企業(yè)、科研設(shè)計(jì)單位中從事應(yīng)用研究、新技術(shù)開(kāi)發(fā)、工程設(shè)計(jì)、工程管理的高層次專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。力學(xué)專(zhuān)業(yè)不僅十分關(guān)注科學(xué)技術(shù)的發(fā)展前沿，同時(shí)成為推動(dòng)新學(xué)科發(fā)展的重要力量，而且特別注重解決工程實(shí)際問(wèn)題.

在2006年，力學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)對(duì)我國(guó)高等學(xué)校力學(xué)專(zhuān)業(yè)發(fā)展提出以下幾點(diǎn)建議：（1）在穩(wěn)定招生總?cè)藬?shù)的前提下，設(shè)置力學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)校數(shù)目應(yīng)當(dāng)做到穩(wěn)定規(guī)模、提高質(zhì)量，進(jìn)一步調(diào)研新辦力學(xué)專(zhuān)業(yè)的辦學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)督導(dǎo)。（2）國(guó)內(nèi)各高校力學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生培養(yǎng)模式提出了適應(yīng)社會(huì)需求，多層次、多模式、多渠道培養(yǎng)力學(xué)人才的改革方案。人才市場(chǎng)是波動(dòng)的，專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)卻是相對(duì)穩(wěn)定的，所以必須從宏觀和微觀兩個(gè)方面來(lái)考慮問(wèn)題，即使是畢業(yè)生供小于求也要進(jìn)行改革。（3）不論是工科力學(xué)專(zhuān)業(yè)還是理科力學(xué)專(zhuān)業(yè)，均有培養(yǎng)模式呈多元化、課程設(shè)置模塊化的趨勢(shì)。目前并沒(méi)有一種統(tǒng)一的做法，但總體而言，仍認(rèn)為數(shù)學(xué)和力學(xué)的基礎(chǔ)要寬一點(diǎn)、厚一點(diǎn)。（4）要加強(qiáng)對(duì)以下問(wèn)題的研究：首先是復(fù)合型力學(xué)人才培養(yǎng)；其次是21世紀(jì)的力學(xué)教育體系；以及研究型力學(xué)人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)基地。基于上述建議，該文將就計(jì)算機(jī)應(yīng)用和專(zhuān)業(yè)實(shí)踐兩方面談?wù)劰こ塘W(xué)專(zhuān)業(yè)人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 數(shù)值仿真方面的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

目前在高等學(xué)校的力學(xué)課程教學(xué)中，主要是依賴于課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。課堂教學(xué)非常有必要，但由于抽象的概念造成與實(shí)際的脫節(jié)，往往難以讓學(xué)生準(zhǔn)確地理解；實(shí)驗(yàn)雖然直觀，但受限于場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)等條件，難以全面地讓學(xué)生了解所學(xué)內(nèi)容；并且，傳統(tǒng)的教學(xué)或試驗(yàn)很難全面反映材料在變形和破壞過(guò)程的應(yīng)力場(chǎng)、變形場(chǎng)等重要信息，而數(shù)值模擬則可以取得較好的效果[2]。以下為研究者所在的工程力學(xué)系在工程力學(xué)本科生計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的幾點(diǎn)措施：

（1）將國(guó)際上大型的數(shù)學(xué)符號(hào)計(jì)算軟件Maple和工程實(shí)際計(jì)算中最有用的數(shù)學(xué)軟件Matlab用于力學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，并且在大一就開(kāi)設(shè)了科學(xué)計(jì)算編程語(yǔ)言FORTRAN95的啟蒙課程。

（2）開(kāi)設(shè)了大型有限元軟件ABAQUS，MARC、ANSYS等的使用，并用此模擬材料力學(xué)和彈性力學(xué)課程中幾種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的應(yīng)力、應(yīng)變、振動(dòng)、疲勞、斷裂、失效等問(wèn)題[3]。將機(jī)械動(dòng)力學(xué)軟件Adams和數(shù)學(xué)軟件Matlab結(jié)合起來(lái)仿真力學(xué)中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

（3）將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)用于教師科研和學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文中，在試驗(yàn)條件無(wú)法實(shí)現(xiàn)的情況下，我們充分利用計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)相關(guān)力學(xué)問(wèn)題的研究。

3 專(zhuān)業(yè)實(shí)踐方面的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

實(shí)踐型人才是未來(lái)工科人才的發(fā)展趨勢(shì)，也是我國(guó)工業(yè)化，現(xiàn)代化進(jìn)程中人才培養(yǎng)的必然要求。為了培養(yǎng)工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)人才在實(shí)踐方面的創(chuàng)新能力，我們改革課程體系，增加實(shí)踐教學(xué)比重，現(xiàn)代化教學(xué)手段引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，注重學(xué)生創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神與能力的培養(yǎng)培養(yǎng)，主要采取了以下幾點(diǎn)舉措：

（1）實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的分類(lèi)?；A(chǔ)型實(shí)驗(yàn)在排課上與課堂教學(xué)同步進(jìn)行，保證基礎(chǔ)理論在先，基本實(shí)驗(yàn)操作隨課緊跟，“講”與“做”連貫進(jìn)行[4]?；拘蛯?shí)驗(yàn)的目標(biāo)是使學(xué)生掌握扎實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和力學(xué)實(shí)驗(yàn)技能。綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是在教學(xué)計(jì)劃之外由學(xué)生自己選擇和設(shè)計(jì)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，主講教師給予必要的指導(dǎo)。其的目的在于拓展學(xué)生的力學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生運(yùn)用力學(xué)知識(shí)解決工程問(wèn)題的能力。研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)是由學(xué)生結(jié)合所學(xué)專(zhuān)業(yè)，綜合運(yùn)用各門(mén)課程的知識(shí)，由學(xué)生自主選擇、自行設(shè)計(jì)、自己完成的實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)有時(shí)也是一些研究課題的一部分。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、解決實(shí)際工程和科學(xué)研究中的新力學(xué)問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維和研究能力。

（2）為了培養(yǎng)合格人才，將專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)緊密聯(lián)系企業(yè)。在本科大二階段，即開(kāi)始到武漢鋼鐵股份公司進(jìn)行認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)地點(diǎn)包含了煉鐵廠，煉鋼廠，熱軋車(chē)間和冷軋車(chē)間。認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)使工程力學(xué)本科生有了初步的工業(yè)實(shí)踐認(rèn)識(shí)。接下來(lái)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)，就讓工程力學(xué)學(xué)生長(zhǎng)期處在工程現(xiàn)場(chǎng)。結(jié)合我專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)特色，先后建成貴州新聯(lián)爆破公司、中鐵港航局集團(tuán)公司、武漢市政集團(tuán)等科研教學(xué)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，武漢科技大學(xué)-中鐵港航爆破技術(shù)研究中心、冶金工業(yè)過(guò)程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室兩個(gè)科研平臺(tái)。

（3）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）可以考察工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題[5]，也是實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。畢業(yè)論文可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力，相當(dāng)于一次系統(tǒng)的崗前訓(xùn)練，學(xué)生在畢業(yè)論文的表現(xiàn)，就是體現(xiàn)學(xué)校人才培養(yǎng)工作成效的最佳時(shí)機(jī)。在學(xué)生畢業(yè)論文實(shí)踐過(guò)程中，我們強(qiáng)調(diào)在教師的指導(dǎo)下，以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探索，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和對(duì)所學(xué)知識(shí)意義。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)的現(xiàn)狀和存在問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真調(diào)研和潛心研究，選擇數(shù)值仿真、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐兩個(gè)方面與教學(xué)和科研相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。經(jīng)過(guò)近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐與探索，獲得了較佳教學(xué)效果，工程力學(xué)本科畢業(yè)生素質(zhì)有了非常大的提高，獲得了用人單位良好的評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)

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