應(yīng)用型本科院校工程力學(xué)課程教學(xué)改革研究

黎小英，洪堅(jiān)仁

2014年6月，國(guó)務(wù)院提出要推動(dòng)一批本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展，建立中國(guó)高校的分類體系更多地培養(yǎng)應(yīng)用型人才和技術(shù)技能型人才,其根本目的是使高等教育培養(yǎng)的人更加符合經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)人才的需求[1]。應(yīng)用型本科是我國(guó)高校為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求定位的辦學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用型本科應(yīng)強(qiáng)調(diào)突出“應(yīng)用”二字。應(yīng)用型本科是指以應(yīng)用型為辦學(xué)定位，不同于研究型大學(xué)，與高等職業(yè)院校也有明顯差異[2]。應(yīng)用型人才主要是在一定的理論規(guī)范指導(dǎo)下，從事非學(xué)術(shù)研究性工作，其任務(wù)是將抽象的理論符號(hào)轉(zhuǎn)換成具體操作構(gòu)思或產(chǎn)品構(gòu)型，將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。在本科院校開設(shè)的工程管理、工程造價(jià)的專業(yè)里，工程力學(xué)是一門具有較強(qiáng)理論性、系統(tǒng)性的專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，是后續(xù)其它各門相關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。工程力學(xué)課程理論嚴(yán)謹(jǐn)、體系完善，在許多工程技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的直接應(yīng)用，具有較強(qiáng)的工程性、實(shí)踐性和應(yīng)用性，是工程管理、工程造價(jià)專業(yè)的技術(shù)人員必備的基礎(chǔ)知識(shí)。對(duì)于工科專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，工程力學(xué)知識(shí)的掌握和運(yùn)用直接影響學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。工程力學(xué)課程既要求學(xué)生掌握必備的理論基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)還要求學(xué)生具備應(yīng)用和實(shí)踐的能力以及一定的創(chuàng)新思維能力。為了順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，并能將理論與工程實(shí)際相結(jié)合，有必要對(duì)工程力學(xué)課程進(jìn)行改革，只有加大了工程力學(xué)的課程改革力度，才能適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要。

1 工程力學(xué)課程現(xiàn)狀分析

工程力學(xué)課程理論嚴(yán)謹(jǐn)，體系完善，一直以來(lái)我們的教學(xué)主要通過(guò)工程力學(xué)課程章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)講解方式將知識(shí)教授給學(xué)生，這種教學(xué)方式往往過(guò)于單調(diào)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易產(chǎn)生厭倦心理，進(jìn)而出現(xiàn)對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解不清、掌握不牢的現(xiàn)象。而在教學(xué)過(guò)程中，教師往往注重學(xué)生的基礎(chǔ)理論掌握而忽略創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)對(duì)邏輯思維的培養(yǎng)而忽視對(duì)動(dòng)手能力的訓(xùn)練，故國(guó)內(nèi)工程力學(xué)課程教學(xué)改革迫在眉睫[3]。

工程力學(xué)課程改革的難點(diǎn)在于：第一，有大部分的工程造價(jià)、工程管理專業(yè)學(xué)生為文科生，對(duì)于力學(xué)的概念意識(shí)比較薄弱，思維以及學(xué)習(xí)方法與理科生有較大差異，缺乏對(duì)工程力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，或者在還沒(méi)開始學(xué)之前就對(duì)工程力學(xué)產(chǎn)生心理上的排斥，覺(jué)得力學(xué)很難；第二，現(xiàn)存在的“滿堂灌”教學(xué)模式根深蒂固，工程力學(xué)課程教學(xué)改革對(duì)教師的綜合素質(zhì)要求較高，這就要求任課教師不斷地豐富提升自己，同時(shí)學(xué)校以及院部應(yīng)及時(shí)提供相應(yīng)的輔助；第三，課程力學(xué)涉及的內(nèi)容較多，在早前教學(xué)中所分布的學(xué)時(shí)較多，近幾年來(lái)，隨著課程體系不斷改革，工程力學(xué)課程的教學(xué)學(xué)時(shí)量逐漸減少，而教學(xué)內(nèi)容不變，這對(duì)于工程力學(xué)教學(xué)內(nèi)容來(lái)說(shuō)往往會(huì)出現(xiàn)“蜻蜓點(diǎn)水”的現(xiàn)象，學(xué)生無(wú)法深入學(xué)習(xí)該課程。

2 改革任務(wù)和主要改革舉措

應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)是以實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為主，構(gòu)建科學(xué)合理的知識(shí)體系。對(duì)于工程力學(xué)這門課程的改革，將主要以市場(chǎng)為導(dǎo)向，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程考核四個(gè)方面來(lái)進(jìn)行，旨在改進(jìn)工程力學(xué)的課堂教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量、豐富教學(xué)手段，培養(yǎng)高質(zhì)量工程類應(yīng)用型人才。

2.1 教學(xué)內(nèi)容

首先，選擇對(duì)應(yīng)課堂教學(xué)具有針對(duì)性和實(shí)效性的教材，比如選用楊云芳、李小山主編的《工程力學(xué)》。該教材知識(shí)要點(diǎn)簡(jiǎn)明扼要，引例生動(dòng)實(shí)際，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；該教材貫徹“淡化理論推導(dǎo)，結(jié)合專業(yè)實(shí)際，注重工程應(yīng)用”的思路，具有較強(qiáng)易讀性和系統(tǒng)邏輯性，課后習(xí)題編寫量也緊扣實(shí)際應(yīng)用[4]。這樣學(xué)生在相對(duì)輕松和趣味性強(qiáng)的背景下學(xué)好建筑工程的力學(xué)知識(shí)，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

其次，合理安排教學(xué)內(nèi)容及進(jìn)度。在教學(xué)的安排上，必須遵循課程認(rèn)知的教育規(guī)律，同時(shí)思維方式需與工程問(wèn)題相符合，并且還要體現(xiàn)創(chuàng)新思維的教育和培養(yǎng)。工程力學(xué)包括理論力學(xué)、材料力學(xué)以及結(jié)構(gòu)力學(xué)三大部分，但是由于目前工程力學(xué)課程的授課學(xué)時(shí)逐步被壓縮，同時(shí)還需安排實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，因此在理論教學(xué)的進(jìn)度安排上比較困難。如何在精簡(jiǎn)課時(shí)的同時(shí)達(dá)到良好的教學(xué)效果， 成為當(dāng)前應(yīng)用型本科院校工程力學(xué)課程改革的首要任務(wù)[5]。因此，建議在工程力學(xué)中，將理論力學(xué)、靜力學(xué)部分以及材料力學(xué)部分作為課堂講授重點(diǎn)，而結(jié)構(gòu)力學(xué)部分可作為學(xué)生課后自學(xué)及額外加分環(huán)節(jié)，相關(guān)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)以及教學(xué)資源可放在在線教學(xué)平臺(tái)。在課堂講授過(guò)程中應(yīng)抓住重點(diǎn)難點(diǎn)，尋找學(xué)生理解的突破口，并且與工程實(shí)際相結(jié)合；同時(shí)，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)安排應(yīng)緊跟在理論學(xué)習(xí)之后，這樣可以加強(qiáng)鞏固學(xué)生的理解與運(yùn)用。

2.2 教學(xué)方法

2.2.1 利用案例講解，引起學(xué)生興趣 案例教學(xué)法在教學(xué)中被普遍應(yīng)用。相對(duì)工程力學(xué)而言，在課堂教學(xué)過(guò)程中，教師既可以結(jié)合生活中的一些實(shí)際案例，也可以結(jié)合一些冷門的小知識(shí)，或者解析一些工程中的真實(shí)案例來(lái)講解該門課程的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。例如，在講解應(yīng)力集中時(shí)，可以舉例塑料包裝袋經(jīng)常做成鋸齒形或者開一個(gè)缺口；在講解剪切破壞時(shí)，可以舉例剪刀剪紙張，紙張受到的破壞即為剪切破壞；在講解懸臂構(gòu)件時(shí)，可例舉電線桿、旗桿、陽(yáng)臺(tái)等。這樣可以有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生的注意力，引導(dǎo)學(xué)生在輕松愉悅的氛圍中完成工程力學(xué)教學(xué)任務(wù)并掌握該課程的內(nèi)容。

2.2.2 模型教具身邊化 選擇工程中的或者身邊的受力構(gòu)件物體等實(shí)物作為工程實(shí)例開展教學(xué)。根據(jù)課程內(nèi)容需要制作系列教具，配合教學(xué)內(nèi)容的講解進(jìn)行演示，增加教學(xué)內(nèi)容的直觀性以及課堂教學(xué)的趣味性、生動(dòng)性，以達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。例如在講解固定鉸鏈支座約束時(shí)，可用門的轉(zhuǎn)動(dòng)作為教具，讓學(xué)生理解其基本特點(diǎn)；在講解結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象時(shí)，可將粉筆作為教具，扭轉(zhuǎn)粉筆讓學(xué)生觀察扭轉(zhuǎn)破壞現(xiàn)象；在講解彈性變形概念時(shí)，可將皮筋作為教具，演示彈性變形；在講解塑性變形概念時(shí)，可將橡皮泥作為教具，演示塑性變形等等。此類模型教具都是生活中隨手可得，將一些難以理解的概念進(jìn)行生活化、具體化講解，將顯著地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，極大地加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

2.2.3 借助科技競(jìng)賽拓展思維能力訓(xùn)練 組織學(xué)生積極參加與工程力學(xué)課程相關(guān)的競(jìng)賽。學(xué)生可以將課堂上學(xué)到的知識(shí)方法應(yīng)用到實(shí)際比賽中，在接受創(chuàng)新思維和工程能力的訓(xùn)練中提高自己。例如通過(guò)開展校級(jí)的結(jié)構(gòu)力學(xué)大賽，大部分學(xué)生積極參與，鍛煉了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并在緊張激烈的競(jìng)賽中拓展思維能力，進(jìn)一步鞏固與拓展了與力學(xué)相關(guān)的知識(shí)，起到了較好地輔助教學(xué)的效果。

2.2.4 在線教學(xué)的課程建設(shè) 在工程力學(xué)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+”思維與在線課程的有效結(jié)合，在提高教學(xué)效率和學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性以及積極性方面取得了很好的效果。例如通過(guò)學(xué)校的高校邦平臺(tái)建立在線課程，提供在線學(xué)習(xí)服務(wù)、在線測(cè)試及作業(yè)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)個(gè)性化、數(shù)據(jù)化、移動(dòng)化管理，將正式學(xué)習(xí)與碎片學(xué)習(xí)相結(jié)合。通過(guò)在線學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，改善了單調(diào)的教學(xué)模式，倡導(dǎo)以學(xué)生為中心開展教學(xué)工作，對(duì)提升現(xiàn)有教學(xué)水平、優(yōu)化教學(xué)效果具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.2.5 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 從目前現(xiàn)有的教學(xué)模式來(lái)看，實(shí)驗(yàn)課程仍然是理論課的輔助課程，而且大部分是驗(yàn)證性或者演示性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中主要是按照教師的講解或者按照實(shí)驗(yàn)大綱按部就班，利用現(xiàn)成的材料或者工具進(jìn)行加載獲得數(shù)據(jù)，并且大多數(shù)以分組為主，部分學(xué)生甚至沒(méi)有參與實(shí)驗(yàn)而直接利用小組成果。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，學(xué)生的動(dòng)手能力、解決問(wèn)題能力以及創(chuàng)新能力都沒(méi)有得到充分地訓(xùn)練培養(yǎng)。為此，建議采用新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，如表1所示。

對(duì)于少學(xué)時(shí)工程力學(xué)來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)一般安排為8個(gè)課時(shí)，其中2個(gè)課時(shí)為綜合設(shè)計(jì)型力學(xué)實(shí)驗(yàn)，其余為基礎(chǔ)型力學(xué)實(shí)驗(yàn)。新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)系統(tǒng)地向?qū)W生講授解決項(xiàng)目實(shí)際問(wèn)題的工作方法，并要求學(xué)生熟悉基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，自選一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以是學(xué)生自己的創(chuàng)新設(shè)計(jì)或者是工程應(yīng)用的實(shí)際問(wèn)題。 實(shí)驗(yàn)方案的擬定由學(xué)生準(zhǔn)備，并在獲得教師批準(zhǔn)后進(jìn)行。對(duì)于基礎(chǔ)型力學(xué)實(shí)驗(yàn)考核方式，采取教師考核與學(xué)生互評(píng)相結(jié)合的方法。教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)考核是在操作過(guò)程中與實(shí)驗(yàn)報(bào)告的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因?yàn)樵诓僮鞯倪^(guò)程中，教師無(wú)法細(xì)致的觀察每一個(gè)學(xué)生的操作以及學(xué)生的分工，這就導(dǎo)致教師考核比較片面。為了公平起見，增加學(xué)生互評(píng)環(huán)節(jié)，這樣有利于學(xué)生之間互相監(jiān)督與協(xié)調(diào)工作，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性，同時(shí)有效的避免部分學(xué)生坐享其成。

表1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

2.3 課程考核

課程考核注重多樣化，建立了過(guò)程性考核與終結(jié)性考核并重的考核制度，即由平時(shí)考核與期末考核兩部分綜合給出。平時(shí)考核包括出勤率、課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、附加分(在線課程學(xué)習(xí)、自學(xué)環(huán)節(jié)、創(chuàng)新報(bào)告)等，增加實(shí)踐性考核的比重，同時(shí)注重平時(shí)的評(píng)分匯集，此部分考核比例可達(dá)到總成績(jī)的50%。在平時(shí)分考核的過(guò)程中，可及時(shí)把握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，對(duì)一些學(xué)習(xí)吃力以及不自覺(jué)的學(xué)生應(yīng)及時(shí)給予輔導(dǎo)與督促。期末考核主要由筆試成績(jī)確定，此部分考核確保了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與掌握程度，其考核比例同樣占總成績(jī)50%。

2.4 學(xué)生反饋

為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)工程力學(xué)課程的改革，除了關(guān)注學(xué)生的成績(jī)以及獲得的能力技能之外，還應(yīng)該關(guān)注學(xué)生對(duì)該課程的感知學(xué)習(xí)風(fēng)格，以進(jìn)一步提高教學(xué)效果。對(duì)于此，可采取調(diào)查問(wèn)卷的形式進(jìn)行，從教師課程引導(dǎo)、小組共同學(xué)習(xí)、相關(guān)活動(dòng)助力、獨(dú)自學(xué)習(xí)、實(shí)踐學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)成效等方面設(shè)置相關(guān)問(wèn)卷項(xiàng)目，對(duì)問(wèn)卷結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)一步探索學(xué)生視角的工程力學(xué)課程的感知學(xué)習(xí)風(fēng)格。目前，針對(duì)2017級(jí)工程管理、工程造價(jià)學(xué)生的反饋可知大部分學(xué)生的共性：(1)喜歡通過(guò)工程力學(xué)課堂來(lái)學(xué)習(xí)；(2)與其他同學(xué)合作時(shí)，學(xué)習(xí)效率更高；(3)在工程力學(xué)課上通過(guò)練習(xí)來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)效率更高；(4)在工程力學(xué)課上老師安排課后習(xí)題會(huì)使我學(xué)習(xí)效果更佳。在此基礎(chǔ)上，既可以對(duì)工程力學(xué)課程的教學(xué)改革成效進(jìn)行反饋，亦可以作為強(qiáng)化課程改革措施方案的依據(jù)，同時(shí)也助于教師自身教學(xué)水平的提高。

3 結(jié) 語(yǔ)

工程力學(xué)課程是工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)性學(xué)科，包含了工科在力學(xué)應(yīng)用中需要的絕大多數(shù)的知識(shí)，是學(xué)好其他工程學(xué)科的基石。學(xué)生知識(shí)獲取主要來(lái)自學(xué)校的教學(xué)，為此學(xué)校在工程力學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行教學(xué)改革是非常有必要的，目的就是讓學(xué)生能夠更好地掌握工程力學(xué)的知識(shí)，并且更好地進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。此次工程力學(xué)課程改革：首先，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程考核等方面全方位入手，通過(guò)工程實(shí)踐及以賽促學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)與創(chuàng)新應(yīng)用能力；其次，在線課堂建設(shè)，擺脫了時(shí)間、空間與物質(zhì)條件的束縛，以學(xué)生為中心，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性與思維創(chuàng)新能力；再次，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，由傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)向綜合與設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)型，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力；最后，建立了過(guò)程監(jiān)控機(jī)制反饋實(shí)施效果，形成了教學(xué)有方法、學(xué)習(xí)有興趣、實(shí)踐有反饋、培養(yǎng)有目標(biāo)的針對(duì)難學(xué)問(wèn)題的系統(tǒng)化解決方案。