基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求下的材料力學(xué)課程實施與思考

宋森楠

摘 要：結(jié)合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，以車輛工程專業(yè)為例，探討材料力學(xué)課程的教學(xué)改革方案，包括整合教學(xué)內(nèi)容;加強(qiáng)理論知識與專業(yè)背景結(jié)合;豐富教學(xué)手段等措施，嘗試提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)企業(yè)所需要的高素質(zhì)專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué) 應(yīng)用型人才 車輛工程 教學(xué)改革

Implementation and Thinking of Material Mechanics Course Based on the Requirements of Application-oriented Talent Training

——Take the Vehicle Engineering Profession as an example

Song Sennan

Abstract：Combining the training goals of applied talents， taking the vehicle engineering major as an example， the article discusses the teaching reform plan of the material mechanics course， including integrating teaching content to strengthen the combination of theoretical knowledge and professional background， enriching teaching methods and other measures so as to improve students' majors accomplishment， and cultivate the high-quality professionals needed by the enterprise.

Key words：material mechanics， applied talents， vehicle engineering， teaching reform

1 前言

近年來，國家對于高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求越來越迫切，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，大學(xué)教育起著至關(guān)重要的作用，關(guān)鍵在于要將理論課程與實際應(yīng)用聯(lián)系起來，以行業(yè)需求為導(dǎo)向，重視學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。在“中國制造2025”重大戰(zhàn)略實施過程，作為工業(yè)支柱的汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，必將越來越受到重視。過去30年中國的汽車產(chǎn)業(yè)獲得了持續(xù)高速的發(fā)展，汽車產(chǎn)銷量常年居世界第一，然而在汽車市場跨步發(fā)展的背后，我國的汽車研發(fā)能力卻有所欠缺，汽車企業(yè)普遍缺乏高素質(zhì)、具備創(chuàng)新能力、掌握核心技能的應(yīng)用型汽車專業(yè)人才。而車輛工程專業(yè)專門培養(yǎng)從事與汽車有關(guān)的設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)制造、試驗檢測、應(yīng)用研究、技術(shù)服務(wù)、經(jīng)營銷售和管理等方面的工作，具有較強(qiáng)實踐能力和創(chuàng)新能力的高級專門人才，因此高校車輛工程專業(yè)的課程建設(shè)對于培養(yǎng)我國自己的高素質(zhì)汽車人才具有重要意義。

材料力學(xué)的任務(wù)是為設(shè)計一個滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性且經(jīng)濟(jì)又安全的結(jié)構(gòu)提供必要的理論基礎(chǔ)和計算方法，是工程設(shè)計專業(yè)人才的基礎(chǔ)課程，是所有結(jié)構(gòu)設(shè)計所必須遵循的基礎(chǔ)，是車輛工程專業(yè)知識體系中至關(guān)重要的一環(huán)，目前，傳統(tǒng)的材料力學(xué)課程授課方式已越來越不適應(yīng)國家對于新型工科專業(yè)人才的要求，亟需從教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容兩方面進(jìn)行改革，因此本文以材料力學(xué)課程作為切入點，探討基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下的課程改革措施。

2 傳統(tǒng)教學(xué)過程存在問題

2.1 理論知識與專業(yè)的關(guān)聯(lián)度不夠

由于材料力學(xué)是專業(yè)基礎(chǔ)課程，大多為理論知識以及公式推導(dǎo)，如果按照課本內(nèi)容照本宣科的講解，無法很好的激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;此外，教科書上的案例一般為工程建筑結(jié)構(gòu)，沒有體現(xiàn)與車輛工程本專業(yè)的相關(guān)內(nèi)容。而由于課程內(nèi)容較多，課時較為緊湊，如果按照傳統(tǒng)的教學(xué)進(jìn)度，教師在規(guī)定課時內(nèi)僅能將課本要求的理論知識講解完畢，沒有多余時間再去幫學(xué)生將理論知識與專業(yè)相關(guān)背景聯(lián)系起來。以上可能促使車輛工程專業(yè)的學(xué)生意識不到本門課程在本專業(yè)知識體系中的重大基礎(chǔ)作用，降低學(xué)習(xí)興趣，不利于應(yīng)用型人才培養(yǎng)。

2.2 單一的教學(xué)方法不足以支撐學(xué)生全方位能力的培養(yǎng)

材料力學(xué)課程內(nèi)容繁多，包括大量的概念、理論、公式等，學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性較差，自學(xué)的難度較大，因此授課教師在教學(xué)過程中仍以傳統(tǒng)的講授為主，老舊的教學(xué)方法，落后的教學(xué)手段，單一的教學(xué)模式，只能對知識進(jìn)行抽象、刻板的描述，無法讓學(xué)生直觀的進(jìn)行感受，雖然設(shè)置了8個學(xué)時的實驗環(huán)節(jié)，也只是對書本理論內(nèi)容的實驗驗證，不涉及實際相關(guān)，因此不利于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，分析問題解決問題及創(chuàng)新的能力。

3 教學(xué)改革措施

3.1 作為教學(xué)指導(dǎo)內(nèi)容，教學(xué)大綱僅僅是規(guī)定一個教學(xué)的大致范圍，并沒有規(guī)定教學(xué)的細(xì)節(jié)和具體授課方法。教材本質(zhì)上還是教學(xué)過程的參考資料，而非全部，因此教師在授課時應(yīng)加入自己對課程的理解和體會，有的放矢，適應(yīng)社會需求和學(xué)生需求的發(fā)展。這就要求教師為學(xué)生搭建本專業(yè)知識體系架構(gòu)圖，讓學(xué)生清楚本門課程在專業(yè)知識系統(tǒng)中所起的作用，清楚所需達(dá)到的課程目標(biāo)，同時在保持原有課本知識體系的基礎(chǔ)上，更加合理的利用有限的課時，采用“基礎(chǔ)知識—工程實例—專業(yè)問題應(yīng)用”的階段式教學(xué)方法，一切以實用為出發(fā)點，對課本教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡化整合，深入挖掘重點有用的知識并加以豐富，例如，對拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲變形和壓桿穩(wěn)定的內(nèi)容進(jìn)行深入講解，并引入大量相關(guān)工程實例，讓學(xué)生對重點內(nèi)容理解透徹，記憶深刻;對于其余內(nèi)容，則簡單講解，要求學(xué)生以了解為主。

總之，課程內(nèi)容整合就是以學(xué)生的需求為依據(jù)、以教師的個人技能和教學(xué)方法為手段、教師對教學(xué)大綱的理解為指導(dǎo)、以課本原有的知識系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行二次配置、二次改造、二次優(yōu)化，形成始于教材、高于教材的課堂效果。上述改革目的是為了讓學(xué)生在有限的課時內(nèi)實實在在的掌握真正有用的知識，使其具備一定的分析計算能力，教師授課應(yīng)基于教材，但不拘泥于教材。

3.2 加強(qiáng)理論與專業(yè)關(guān)聯(lián)度，以車輛工程專業(yè)為例，在每次講解完課本基礎(chǔ)知識后，將其引申至車輛零部件的設(shè)計，同時在講解例題時，減少與本專業(yè)無關(guān)的題目內(nèi)容，增加與汽車零件設(shè)計相關(guān)的例題，提升學(xué)生對本專業(yè)以及本課程的認(rèn)知度，盡早在讓學(xué)生開始接觸汽車零部件設(shè)計規(guī)則和計算方法。同時，增加2-4個課時的實踐環(huán)節(jié)，具體內(nèi)容是：組織學(xué)生現(xiàn)場對一輛汽車上的零部件進(jìn)行分析，讓學(xué)生自由選擇汽車上的任何部件，對其進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度校核，最后每人完成一份簡單的分析報告，并納入期末總成績考核。實踐不同于實驗，不預(yù)設(shè)過程和結(jié)果，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，自己主動將知識與實際進(jìn)行結(jié)合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中得到收獲感和體驗感，切實提高解決問題的能力，在這個過程中，老師僅僅起到組織和引導(dǎo)的輔助作用，將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)理念。

3.3 豐富教學(xué)手段，為了更直觀地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識的同時了解目前先進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析方法，引入Hyperworks、ANSYS等先進(jìn)的有限元分析軟件，并在課堂上演示如何利用有限分析軟件對汽車零部件進(jìn)行簡單的強(qiáng)度和剛度校核，包括零件三維模型建立、模型受力分析、施加載荷及約束、提交計算得到零件應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)、強(qiáng)度剛度校核等過程，以便學(xué)生了解汽車制造行業(yè)正在使用的分析方法，提前實現(xiàn)學(xué)生能力與企業(yè)需求的對接，致力于培養(yǎng)應(yīng)用型人才;同時，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，采用“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)手段，開展線上線下混合教學(xué)模式，開展學(xué)生自評與互評，在線答疑解惑，加強(qiáng)課下交流，并將學(xué)生線上學(xué)習(xí)表現(xiàn)納入期末總評，本課程傳統(tǒng)的考核方式為“平時30%+期末考試70%”的方法，其中平時成績一般包括出勤率、課后作業(yè)等等。這種考核方式普遍使得學(xué)生有短期應(yīng)付的方法，包括抄作業(yè)，考前突擊等，無法促使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程貫穿始終不利于高校培養(yǎng)應(yīng)用型工科人才的目標(biāo)。而通過線上測試學(xué)習(xí)等手段，每個章節(jié)結(jié)束后根據(jù)為學(xué)生量身定制測試題目，限時完成才能得到成績，最終成績?yōu)槊看螠y試成績累積而成，此外在討論區(qū)中提出一些常見的生活中的現(xiàn)象或?qū)嶋H的工程案例，引發(fā)學(xué)生思考及討論，將每位學(xué)生的參與積極程度也作為成績的一部分，學(xué)生的這些平時成績和平時表現(xiàn)也將納入最后的考核中，可比較全面地考查學(xué)生對知識的掌握情況采用期末多目標(biāo)綜合評定模式，多方位評價學(xué)生表現(xiàn)，同時通過多樣化的學(xué)習(xí)模式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生不僅僅為了期末考試而學(xué)習(xí)，是為了提高能力和收獲知識而學(xué)習(xí)。

3.4 在教學(xué)過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的高階能力，要不停地提出問題，引發(fā)學(xué)生思考和想象，在潛移默化中培養(yǎng)其創(chuàng)造力和思考能力。組織學(xué)生參加學(xué)科競賽，鍛煉創(chuàng)新能力。學(xué)科競賽是提高學(xué)生綜合能力，特別是創(chuàng)新應(yīng)用能力最有效的途徑之一，學(xué)生在參賽與備賽過程中會充分發(fā)揮自己所掌握的專業(yè)知識，從原有的被動學(xué)習(xí)逐漸轉(zhuǎn)變成主動學(xué)習(xí)，在這個過程中，應(yīng)用能力大幅提高，在開放式的競賽規(guī)則指引下，充分發(fā)揮想象力，并將其付諸實踐，這是創(chuàng)新型人才所必須經(jīng)歷的階段，鼓勵學(xué)生參與學(xué)科競賽，使學(xué)生具備創(chuàng)新與應(yīng)用的各項機(jī)能，在日后從事研發(fā)類工作時，能跟企業(yè)無縫對接，迅速適應(yīng)企業(yè)需求。作為教師，在此過程中應(yīng)將自身定位成一個引導(dǎo)者和支持者，給予學(xué)生充分的自主權(quán)。

4 總結(jié)

本文針對材料力學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足之處提出了幾點改進(jìn)意見，主要包括：對知識體系進(jìn)行精簡整合，讓學(xué)生在有限的時間內(nèi)掌握真正有用的知識;通過理論知識和專業(yè)背景的結(jié)合講解，并增加實踐環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，切實提高每位學(xué)生的解決問題的能力;采用多種教學(xué)手段，包括課堂演示先進(jìn)工程分析軟件、開展“互聯(lián)網(wǎng)+”線上線下混合教學(xué)等措施，形成多方位評價體系，激發(fā)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的興趣;鼓勵學(xué)生參與學(xué)科競賽，提升創(chuàng)新能力和思考能力，使學(xué)生真正具備企業(yè)所需要的專業(yè)技能，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為汽車行業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，本文所述課程改革方案可以較好的解決傳統(tǒng)材料力學(xué)課程教學(xué)面臨的問題，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，充分激發(fā)學(xué)生的主觀能動性。本課題的研究意義在于。

1、增加課程思政內(nèi)容可以幫助學(xué)生樹立正確的三觀，堅定其認(rèn)真學(xué)習(xí)的態(tài)度，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和扎實的工匠精神。

2、強(qiáng)調(diào)應(yīng)用型人才培養(yǎng)關(guān)鍵在于“應(yīng)用”兩字，可以提高學(xué)生解決實際問題的能力。

3、有助于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，認(rèn)識到本課程在整個學(xué)習(xí)體系中的重要地位。

基金項目：2021年寧波工程學(xué)院高教研究課題（基金編號：2021NGGJA15）。

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