應用型本科力學創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)體系構建與實踐

馬 劍, 卞 梁, 章 杰

(江蘇科技大學船舶與建筑工程學院, 江蘇張家港 215600)

1 分層遞進式力學創(chuàng)新實踐培養(yǎng)體系構建

(1)力學知識培養(yǎng)：契合工程實際，反映科技前沿，持續(xù)推進力學教學資源建設。建立教學團隊學習共同體，形成傳幫帶機制，推進教學改革與創(chuàng)新，提升教師教學能力。開展力學課程建設，打造線上線下優(yōu)質課程。自編力學教材，突出工程性和實用性。優(yōu)秀的師資、優(yōu)秀的課程、優(yōu)秀的教材，為力學知識的培養(yǎng)提供了厚實的基礎保障。

(2)實踐能力培養(yǎng)：開設基本型和提高創(chuàng)新型實驗，滿足不同學生需求。開發(fā)力學虛擬實驗平臺，開展基于工程素質培養(yǎng)的力學實驗教學改革與實踐。依托創(chuàng)新基地，組織學生開展基于力學知識的校內科技活動和本科創(chuàng)新計劃，學生動手實踐能力提升顯著。

(3)創(chuàng)新能力培養(yǎng)：選拔優(yōu)秀學生參加省級和國家級科技創(chuàng)新競賽活動，在全國周培源力學競賽、全國結構設計大賽、全國海洋和航行器設計制作大賽中取得優(yōu)異成績，促進了學生創(chuàng)新能力的提高。

(4)綜合素質培養(yǎng)：充分利用產(chǎn)教融合，校企合作，構建了基于基礎能力培養(yǎng)、工程能力訓練、創(chuàng)新能力培育3層能力培養(yǎng)要求的校企協(xié)同育人的創(chuàng)新實踐平臺，學生綜合素質得到進一步檢驗和提升。

基于以上培養(yǎng)體系的構建，學生的理論基礎與實踐能力得以強化，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力得到提升，提高了人才培養(yǎng)質量，形成了可借鑒的教學范式。分層遞進式力學創(chuàng)新實踐培養(yǎng)體系見圖1。

圖1 分層遞進式力學創(chuàng)新實踐培養(yǎng)體系

2 培養(yǎng)體系主要解決的教學問題

2.1 解決基礎力學理論、實踐、創(chuàng)新教育無法有機融合問題

面向需求，結合應用型人才培養(yǎng)目標，構建力學創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)體系。將“知識、能力、素質”的培養(yǎng)要求，分解到教學過程和各個培養(yǎng)環(huán)節(jié)去達成，構建對應的矩陣關系。據(jù)此，開展課程內容改革和課程資源建設、實驗教學改革及創(chuàng)新實踐基地建設、高級別科技創(chuàng)新競賽和校外實習實訓基地建設，逐步形成“理論、實踐、創(chuàng)新”多層次力學創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)體系[1]，如圖2所示。

圖2 力學實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系

2.2 解決了基礎力學教學內容陳舊，教學資源缺乏，不能適應現(xiàn)代化教學的問題

適應我校人才培養(yǎng)目標要求，突出應用型、實用性和工程背景等特點，編寫出版《工程力學》《材料力學》《工程力學習指導與解題指南》等教材和輔導書。自編教材簡化了理論推導，突出實踐應用，以能力為導向，重點培養(yǎng)學生力學建模能力、實驗操作能力和解決工程問題的能力。

充分利用現(xiàn)代信息技術，研制了理論力學、材料力學虛擬實驗平臺，解決了實驗教學的時空限制。加強課程網(wǎng)絡教學平臺建設，《工程力學》獲省在線開放課程立項建設，不斷豐富和完善微課視頻、課件、測驗、習題、動畫等教學資源，提供多樣化學習體驗。

教學手段方面，開展線上線下混合式教學[2]。實踐性教學以學生能力培養(yǎng)為宗旨，將實驗教學與素質教育、工程教育和創(chuàng)新教育[3]相結合，全面提升學生力學綜合素質與創(chuàng)新能力(圖3)。

圖3 教學資源建設

2.3 解決了力學理論和實踐難以貫通，學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力缺乏的問題

依托創(chuàng)新基地，組織學生開展基于力學知識的校內科技活動和本科創(chuàng)新計劃，通過將力學理論應用于實踐，鞏固理論知識，提高動手實踐能力。航行器競速大賽和結構設計大賽已成為校內較有影響力的比賽，學生覆蓋面廣，參與熱情高。在此基礎上，選拔優(yōu)秀學生參加省級、國家級的科技創(chuàng)新競賽，如全國周培源力學競賽、全國結構設計大賽、全國海洋和航行器設計制作大賽等，基于力學知識的靈活運用，結合專業(yè)特點，開展創(chuàng)新研究。最后，通過產(chǎn)教融合，打造校企協(xié)同育人創(chuàng)新實踐平臺，與上海滬東中華船廠、江蘇德豐建設集團有限公司等開展合作，學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力得到充分發(fā)揮(圖4)。

圖4 創(chuàng)新實踐教學平臺建設

3 培養(yǎng)體系實踐情況

3.1 力學創(chuàng)新實踐培養(yǎng)體系運行良好

力學創(chuàng)新實踐培養(yǎng)體系的建立對船海、土木等相關專業(yè)人才培養(yǎng)質量的提高有明顯的推動作用。學生考研熱情高漲，近五年，船海專業(yè)的考研平均錄取率達19%，土木專業(yè)為17%，在整個蘇理工一直處于領先地位。船海、土木專業(yè)與15家企業(yè)常年建立合作關系，每年企業(yè)接納學生參加實習實踐約590余人次。近5年，船海專業(yè)的平均就業(yè)率高達96%，土木專業(yè)的平均就業(yè)率為88%。畢業(yè)學生受到用人企業(yè)的一致認可，從麥克思第三方調查結果來看，畢業(yè)生平均月薪酬為4 784元，用人單位的總體評價：學生踏實肯干，愛崗敬業(yè)，業(yè)務素質較好，與人溝通和協(xié)作的能力較強，總體表現(xiàn)較好。

3.2 學生學習積極性提高明顯

從實施的情況看，學生的理論和實踐能力得到了較好鍛煉，學生的學習信心得到增強，學習積極主動性得到了很大提高。依托創(chuàng)新基地舉辦的校內航行器競速大賽和結構設計大賽學生參與率高、受益面廣。每年有近15個專業(yè)約500余人參與到結構設計大賽中。在省級以上學科競賽中也取得了優(yōu)異的成績，自成果實施以來，獲全國周培源力學競賽三等獎1項，優(yōu)秀獎6項；江蘇省大學生力學競賽理論賽一等獎3項，二等獎8項，實驗賽一等獎1項，二等獎1項，三等獎4項，團體二等獎2項。近5年獲全國海洋航行器設計制作大賽特等獎2項，一等獎2項，二等獎1項。全國大學生結構設計競賽三等獎2項，江蘇省大學生結構競賽一等獎2項，二等獎4項，三等獎7項。

3.3 教師教學能力提升明顯

通過組建學習共同體，形成傳幫帶機制，由經(jīng)驗豐富的老教師對青年教師開展教學指導，實現(xiàn)教學資源共享，并一起開展課程建設和教學改革。教師教學能力提升顯著，獲校級教學質量獎2項；江蘇省工科基礎力學青年教師講課競賽一等獎1項，二等獎3項，三等獎1項；校級講課比賽三等獎1項；蘇理工微課教學比賽二等獎1項，三等獎1項；共發(fā)表相關教學改革論文9篇，完成教學改革課題7項。

4 培養(yǎng)體系在本校推廣應用情況

本項研究提出的創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)體系已推廣應用于對力學知識要求較高的本校機械、冶材等其他工科專業(yè)，對人才培養(yǎng)質量的提高起到了積極的作用，特別是在考研和學科競賽方面取得了優(yōu)異的成績。如機動學院依托創(chuàng)新基地近3年在國際水中機器人大賽中獲一等獎25項，二等獎31項，三等獎9項，學生創(chuàng)新實踐能力提升顯著。該成果契合國家對人才培養(yǎng)的需求，拓展了應用型本科教育教學改革思路。

5 結束語

5.1 創(chuàng)建了工程特色鮮明的“三優(yōu)”教學資源

“優(yōu)秀師資、優(yōu)秀課程、優(yōu)秀教材”等教學資源建設，結合工程實際，突出工程應用，反映科技前沿，彰顯專業(yè)特色；實現(xiàn)了教學資源精品化、課程教學現(xiàn)代化、教材建設立體化；師資隊伍建設成效顯著；打造了虛實結合的實驗實踐平臺，培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新意識。

5.2 創(chuàng)建了遞進式力學創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

將學生需要具備的“知識、能力、素質”貫徹于理論教學、實踐教學和創(chuàng)新教育全過程。在理論教學中，實現(xiàn)理論知識傳授、工程思想熏陶和創(chuàng)新思維培養(yǎng)貫通；在實踐教學中，實現(xiàn)理論知識探究、實驗技能提高和工程問題分析貫通；在創(chuàng)新教育中，實現(xiàn)理論知識應用、能力素質提升和創(chuàng)新實戰(zhàn)歷練貫通。遞進式力學創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的建成，實現(xiàn)了以“厚基礎、強實踐、重創(chuàng)新”為特色的力學教學內涵式發(fā)展。

5.3 創(chuàng)建了多層次全方位力學創(chuàng)新實踐教學平臺

完成與基礎能力培養(yǎng)、實踐能力訓練、創(chuàng)新能力培育相適應平臺體系建設。建成工程力學在線開放課程、理論力學、材料力學虛擬實驗平臺，滿足學生的全天侯學習需求，實現(xiàn)“線上+線下”全時空的基礎能力培養(yǎng)。完成以“力學理論”為支撐，專業(yè)應用為特色，學生梯隊和團隊學習為主要形式的力學創(chuàng)新實踐基地建設，實現(xiàn)對學生實踐能力訓練和創(chuàng)新能力培育。完成產(chǎn)教融合的校外實習實訓基地建設，實現(xiàn)基礎能力、實踐能力、創(chuàng)新能力3層能力綜合培養(yǎng)。