高水平應(yīng)用型地方大學力學課程改革探究*

于　敏，緱瑞賓，宛傳平，李忠芳，李同杰

(1.安徽科技學院 建筑學院，安徽 鳳陽 233100；2.安徽科技學院 機械工程學院，安徽 鳳陽 233100)

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高水平應(yīng)用型地方大學力學課程改革探究*

于敏1，緱瑞賓2，宛傳平2，李忠芳2，李同杰2

(1.安徽科技學院 建筑學院，安徽 鳳陽 233100；2.安徽科技學院 機械工程學院，安徽 鳳陽 233100)

針對“高水平應(yīng)用型”地方大學試點重點培養(yǎng)一線工作的工程技術(shù)人員的辦學特色，結(jié)合安徽科技學院的基本定位和力學學科特點，對該學院目前工科專業(yè)力學課程體系和力學實驗條件的現(xiàn)狀進行了分析和總結(jié)，指出了當前力學類課程實踐教學中存在的主要問題；并結(jié)合現(xiàn)有力學實驗設(shè)備和未來5年力學實驗室規(guī)劃，明確了新形勢下力學課程的基本定位，給出了今后力學課程教學模式改革的主要方式，提出了力學設(shè)備資源整合的建議和力學實驗教學中心建設(shè)的設(shè)想。

高水平應(yīng)用型大學；力學；創(chuàng)新試驗室；創(chuàng)新思維

安徽科技學院作為地方“高水平應(yīng)用型”的試點院校，堅持為地方培養(yǎng)高素質(zhì)的一線工程技術(shù)人才，以具有“基礎(chǔ)厚、工程素質(zhì)高、創(chuàng)新意識強”的一線工程技術(shù)人才為基本培養(yǎng)目標，以把本學院建成一所皖北地區(qū)的“高水平應(yīng)用型大學”為基本發(fā)展戰(zhàn)略。要實現(xiàn)為地方經(jīng)濟發(fā)展源源不斷輸送大量高水平應(yīng)用型人才，必須調(diào)整課程定位，轉(zhuǎn)變教學模式改革，堅持把學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)放在教學工作的重要地位[1-2]；因此，實施“實踐教學一條線，實踐能力培養(yǎng)不斷線”[3-6]的實踐教學理念是實現(xiàn)高水平應(yīng)用型地方人才的有效途徑。

工科專業(yè)的力學課程作為本科生學習工程實際問題的首批技術(shù)基礎(chǔ)課，對于學生了解工程實際問題，培養(yǎng)學生的工程思維意識，掌握解決工程問題的基本方法以及培養(yǎng)工程創(chuàng)新意識具有關(guān)鍵作用，因此，工科力學課程是實施“實踐教學一條線，實踐能力培養(yǎng)不斷線”的首要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)一線工程技術(shù)人才的關(guān)鍵。由此可知，建立“力學實驗教學中心”(開放創(chuàng)新試驗室)迫在眉睫。北京工業(yè)大學作為北京地區(qū)“211工程”的地方性大學，在力學開放創(chuàng)新試驗室建設(shè)方面起步最早，在地方工程技術(shù)人才的培養(yǎng)方面積累了寶貴經(jīng)驗[7-9]。北京工業(yè)大學開設(shè)的力學創(chuàng)新試驗中心以學生為本，把創(chuàng)新思維、創(chuàng)新潛能、創(chuàng)新能力、工程訓練[10-11]和運用現(xiàn)代科學技術(shù)解決工程實際問題的能力作為工作重點，構(gòu)建了集教、學與實踐為一體的試驗基地，體現(xiàn)了地方高校辦學特色。

針對本學院作為“高水平應(yīng)用型”地方大學建設(shè)的首批試點院校的辦學特色，對目前學校工科專業(yè)的力學課程體系的發(fā)展現(xiàn)狀、建設(shè)規(guī)劃及存在的問題進行分析和總結(jié)，并對新形勢下力學課程的定位、教學模式的改革、力學設(shè)備資源的整合及力學實驗教學中心的建設(shè)進行系列探討。

1　當前的力學課程體系與力學實驗條件

1.1力學課程體系

理論力學作為高等學校工科專業(yè)，特別是機械、土木與航空航天等大類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，以學生掌握理論力學的基本概念和基本理論為基礎(chǔ)，讓學生掌握理論力學問題經(jīng)典分析方法，旨在培養(yǎng)學生分析和解決工程問題的能力：具備對工程對象建立力學模型的能力；具備對這些力學模型進行靜力學、運動學和動力學分析的能力；具備利用理論力學的基本概念判斷分析結(jié)果正確與否的能力。材料力學是在理論力學開設(shè)基礎(chǔ)上工科專業(yè)的另一門重要的基礎(chǔ)課，該課程以工程對象(變形體)為研究對象，研究其在不同變形條件下的強度、剛度及穩(wěn)定性問題，是分析判斷工程對象安全與否的重要理論依據(jù)和手段。工科專業(yè)的力學基礎(chǔ)課程一般由理論力學和材料力學這2門課程構(gòu)成。

本學院力學課程主要面向機械類和規(guī)劃設(shè)計類工科專業(yè)，機械類專業(yè)主要包括機械設(shè)計制造及其自動化、車輛工程、汽車服務(wù)工程、機械電子和機電技術(shù)教育等5個專業(yè)，開設(shè)了理論力學和材料力學這2門力學課程。機電技術(shù)教育專業(yè)的理論力學為40理論學時，材料力學為50學時(理論44學時+實驗6學時)；其余4個專業(yè)的理論力學和材料力學均為54學時，其中理論力學為純理論學時，材料力學含10個實驗學時。規(guī)劃設(shè)計類專業(yè)包括園林、風景園林、景觀學、城鄉(xiāng)規(guī)劃和建筑學等5個專業(yè)，前3個專業(yè)開設(shè)了36學時的工程力學(理論力學和材料力學)，后2個專業(yè)開設(shè)了54學時的建筑力學，這2門課程均為純理論學時。

本學院機械類的5個專業(yè)共開設(shè)2門力學課程，共108個學時(機電技術(shù)教育專業(yè)90學時)，力學基礎(chǔ)課程的設(shè)置與其他高校相同。其中，材料力學采用劉鴻文主編的教材，采用理論與實踐這2種教學方式。授課內(nèi)容涉及I冊的部分章節(jié)的44個理論學時，學時相對其他同類高校偏少；6～10個實驗學時全部為示范性和驗證性實驗，缺少創(chuàng)新試驗環(huán)節(jié)。而對于規(guī)劃設(shè)計類專業(yè)，力學開設(shè)學時更少，工程力學或建筑力學總學時僅為36或54學時，且沒有實踐環(huán)節(jié)。綜上可知，目前本學院的力學課程設(shè)置基本合理，但學時相對較少，且以純理論教學為主，缺少實踐環(huán)節(jié)，尤其缺少創(chuàng)新試驗環(huán)節(jié)，力學教學與工程實踐脫節(jié)。

1.2力學實驗條件

本學院力學實驗條件較弱，力學實驗室建設(shè)相對落后，目前僅有2個力學實驗室：力學基礎(chǔ)實驗室和電測實驗室。力學基礎(chǔ)實驗室有拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)試驗機各1臺，主要承擔學生的拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)等3個示范性實驗；電測實驗室擁有15套綜合力學測試平臺，承擔純彎曲梁和等強度梁應(yīng)力分布的測定等2個驗證性實驗。隨著土木工程等一批新的工科專業(yè)的申報，已獲批采購5臺靜態(tài)拉伸試驗機、5臺扭轉(zhuǎn)試驗機及若干臺靜態(tài)應(yīng)變測量儀，這將在很大程度上提高力學課程的實踐教學能力。

當前最大的問題是設(shè)備老舊，數(shù)量不足，且設(shè)備利用率較低，除了5個示范性和驗證性實驗教學任務(wù)，其余時間均閑置，造成了設(shè)備的極大浪費。現(xiàn)有力學設(shè)備資源放置不集中，沒有形成完善的力學實驗教學平臺。

1.3力學教學中存在的問題

理論力學和材料力學作為工科本科生了解工程問題的核心技術(shù)基礎(chǔ)課，是學生步入工程領(lǐng)域的第一扇門，是培養(yǎng)學生工程思維和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，力學的實踐教學(尤其是學生自主創(chuàng)新實踐)應(yīng)是力學課程教學的重中之重。而當前本學院力學課程的設(shè)置重理論，幾乎完全忽視了力學課程的工程實踐性，嚴重制約了學生工程應(yīng)用、工程思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這與培養(yǎng)高水平一線工程技術(shù)人才的基本要求是相矛盾的。目前主要存在如下問題：1)課程定位不合理，未能反映出該學科的工程應(yīng)用性；2)教學模式單一，缺少實踐環(huán)節(jié)；3)力學設(shè)備資源利用率低，缺少一個力學實驗教學平臺。

2　新形勢下的力學課程體系改革

2.1力學課程定位

本學院作為地方性應(yīng)用型大學，力學課程的教學應(yīng)以“一個基礎(chǔ)、一個支撐、幾種能力”為定位，以掌握力學的基本概念和基本理論為基礎(chǔ)，以學會運用力學理論分析工程問題為支撐，以培養(yǎng)學生具備幾種能力為目標，即：具備對工程對象建立力學模型的能力，具備對這些力學模型進行靜力學、運動學和動力學分析的能力，具備利用力學基本理論對工程對象進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，具備對其運行狀態(tài)是否安全的判斷能力，具備提出合理的改進措施的能力。

2.2教學模式調(diào)整

為適應(yīng)學校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標，在“一個基礎(chǔ)、一個支撐、幾種能力”課程定位的基礎(chǔ)上，力學教學模式應(yīng)與時俱進，進行教學模式改革，突出力學課程的工程應(yīng)用特點，增加實踐環(huán)節(jié)的學時，并開設(shè)力學創(chuàng)新試驗。

力學實踐環(huán)節(jié)的設(shè)置可以借鑒北京工業(yè)大學的模式，采用常規(guī)力學實驗和工程設(shè)計型力學實驗等2種形式，由實驗驗證到試驗設(shè)計，實現(xiàn)“一個基礎(chǔ)、一個支撐、幾種能力”的培養(yǎng)目標。其中，常規(guī)力學實驗以驗證性實驗為主，通過實驗環(huán)節(jié)讓學生直接驗證力學課程中的基本理論，如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、等強度梁、純彎曲梁、E和μ測定等，該環(huán)節(jié)與理論環(huán)節(jié)同步進行；工程設(shè)計型力學實驗則是在完成材料力學理論和常規(guī)力學實驗環(huán)節(jié)之后單獨開設(shè)，以18～36個學時為宜(不包括課下學生自主學習課時)，該類試驗以工程設(shè)備構(gòu)件為研究對象，如各種型材構(gòu)件、桁架結(jié)構(gòu)、機床設(shè)備和生產(chǎn)線等，研究其受力構(gòu)件在工作時的應(yīng)力分布、強度和剛度問題。該環(huán)節(jié)采取以學生為主導(dǎo)，老師參與的方式。設(shè)計型試驗的選題、實驗方案設(shè)計、實驗實施、實驗結(jié)果分析及評價均由學生獨立完成，采用研究報告和現(xiàn)場答辯的方式進行考核。

2.3力學資源整合與利用

力學實踐環(huán)節(jié)的實施需要完善的力學實驗資源平臺，目前力學設(shè)備資源由機械工程學院管理，2個力學實驗室不在一起，力學基礎(chǔ)實驗室位于校外的工程訓練中心，而電測實驗室則位于校內(nèi)力行樓。而獲批的力學設(shè)備則在建筑學院，力學設(shè)備資源比較分散，對力學實踐環(huán)節(jié)的實施非常不利，因此，有必要對力學設(shè)備資源進行整合，將所有的力學設(shè)備集中安排，建立一個完善的力學實驗教學中心，負責全校工科專業(yè)的力學課程實驗。

力學設(shè)備資源不應(yīng)局限于力學設(shè)備，不同二級學院還應(yīng)以所擁有的工程設(shè)備為依托，如機械類專業(yè)應(yīng)依托本學院省級工程訓練中心內(nèi)的大量機械加工設(shè)備，因為這些工程設(shè)備往往是力學課程的研究對象，它們包含了典型的運動學、動力學和靜力學問題，因此，完全可以作為學生設(shè)計型力學實驗的取材對象。通過自主實驗研究其典型部件的受力特點，對學生深度認識機械加工設(shè)備是有益的，也可以為日后設(shè)計相關(guān)工程設(shè)備提供指導(dǎo)。

3　結(jié)語

通過上述分析，可以得出如下結(jié)論。

1)力學課程是工科本科生了解工程問題的第一道坎，是培養(yǎng)應(yīng)用型工程技術(shù)人才的關(guān)鍵，因此，要加深對力學課程重要性的認識，對力學課程重新定位，以培養(yǎng)“一個基礎(chǔ)、一個支撐、幾種能力”為課程的基本目標，實現(xiàn)與本學院“高水平應(yīng)用型”地方大學辦學特色的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為培養(yǎng)高水平一線工程技術(shù)人才打開第一扇門。

2)對力學課程教學模式進行改革，打破純理論教學模式，合理增加實踐教學環(huán)節(jié)，采用常規(guī)力學實驗和工程設(shè)計型力學實驗等2種基本形式，設(shè)計型試驗應(yīng)充分發(fā)揮學生的自主能動性，以驗證學生力學基礎(chǔ)是否扎實，考察學生力學分析方法運用是否得當，驗證學生的幾個工程能力是否具備。

3)積極進行力學設(shè)備資源整合，建立力學實驗教學中心，為力學實踐環(huán)節(jié)的開展提供一個科研和工程訓練平臺。

[1] 程靜. 地方工科院校教育教學改革探索[M].北京:北京工業(yè)大學出版社,2002.

[2] 左偉清. 中美創(chuàng)新型人才培養(yǎng)機制比較[J].嘉應(yīng)大學學報,2002,20(2):89-92.

[3] 張亦良, 張偉. 突出地方大學特色，建立“開放創(chuàng)新試驗室”[J].實驗技術(shù)與管理，2008,25(2):16-19.

[4] 緱瑞賓，喬印虎，司志遠，等. 關(guān)于機電設(shè)備故障診斷與維修一體化的探討[J].新技術(shù)新工藝，2014(1):119-121.

[5] 緱瑞賓，于敏，喬印虎，等. 應(yīng)用型本科故障診斷與維修教學探討[J].新技術(shù)新工藝，2014(2):50-52.

[6] 喬印虎，張春燕，緱瑞賓，等. 項目教學在機電設(shè)備故障診斷與維修教學中的應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝，2015(8):117-119.

[7] 張亦良, 張連寶. 開設(shè)力學中工程性前沿性的綜合實驗[J].實驗技術(shù)與管理,2003,20(4):18-21.

[8] 張亦良, 張偉, 王晶. 適合工程性開放實驗的綜合力學實驗平臺[J].實驗技術(shù)與管理,2012,29(3):59-62.

[9] 柳宏志，孔寒冰，鄒曉東.綜合就是創(chuàng)造：綜合工程教育模式的探索[J].高等工程教育研究，2008(6)：13-18.

[10] 安連鎖，王秀梅，楊紅霞，等.將工程訓練中心建成大學生創(chuàng)新實踐的樂園[J].實驗技術(shù)與管理，2010，27(3):1-4，18.

[11] 余壽文，李曼麗.培養(yǎng)21世紀的優(yōu)秀工程師[J].高等工程教育研究，2005(4):15-17.

*安徽科技學院教學研究項目(X2014064)

安徽省教育廳重大教學改革研究項目(2013zdjy129)

安徽科技學院教研振興重大項目(X2014021)

責任編輯鄭練

Discussion on the Reform of Mechanic Course of a Local High Level Applied College

YU Min1, GOU Ruibin2, WAN Chuanping2, LI Zhongfang2, LI Tongjie2

(1.College of Architecture, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China; 2.College of Mechanical Engineering, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China)

As a local high level application oriented university training front-line engineering and technical personnel, current situation and problems of mechanic courses in Anhui Science and Technology University are analyzed and discussed based both on the new school-running orientation and characteristic of the mechanics course. The main problems are found in the practice teaching of mechanics courses. Suggestions about new course orientation, teaching mode reform, the integration of mechanical resource and the establishment of mechanic experimental teaching center are proposed, respectively, according to the present mechanical experimental equipment and the next 5 years planning.

high level applied university, mechanics, innovation laboratory, creative thinking

G 642.0

A

于敏(1981-)，女，講師，主要從事規(guī)劃設(shè)計類專業(yè)力學課程教學與研究等方面的工作。

緱瑞賓

2016-02-22