應(yīng)用型本科院校環(huán)境工程專業(yè)《工程力學(xué)》課程教學(xué)探索

劉曉薇

摘 要：應(yīng)用型本科院校要求課程教學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際，注重學(xué)生社會(huì)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。環(huán)境工程專業(yè)《工程力學(xué)》課程教學(xué)中普遍存在課程學(xué)習(xí)難、工程案例分析缺乏等問(wèn)題。針對(duì)存在的問(wèn)題，結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)特點(diǎn)和需求，提出了明確教學(xué)目的，理論與工程案例相結(jié)合的改進(jìn)措施，強(qiáng)調(diào)了在課程教學(xué)中過(guò)程考核和課程思政建設(shè)的重要性。通過(guò)不斷優(yōu)化改進(jìn)，《工程力學(xué)》課程構(gòu)建以學(xué)生為主體，以培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐能力為核心，課程教學(xué)和工程實(shí)際緊密聯(lián)系的教學(xué)模式，提高課程教學(xué)質(zhì)量，使課程教學(xué)更加符合應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué)；環(huán)境工程；課程教學(xué)；工程案例；應(yīng)用型人才

中圖分類號(hào)：G642.0 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1673-260X（2023）07-0103-04

當(dāng)前國(guó)家鼓勵(lì)高等教育向應(yīng)用型方向轉(zhuǎn)變，為社會(huì)培養(yǎng)應(yīng)用型工程人才，對(duì)滿足中國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和推動(dòng)高等教育普遍化有著積極作用[1]。合肥學(xué)院是典型的省市共建應(yīng)用型本科院校，一直努力改進(jìn)、完善工程應(yīng)用背景下的人才培養(yǎng)模式，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和社會(huì)實(shí)踐能力，使學(xué)生更好地適應(yīng)國(guó)家和社會(huì)需求。合肥學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)、具有系統(tǒng)環(huán)境污染控制技術(shù)與理論的復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)與管理人才，而《工程力學(xué)》為環(huán)境工程專業(yè)工程基礎(chǔ)類課程，可以為后續(xù)工程類知識(shí)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)[2，3]。

《工程力學(xué)》涉及眾多的力學(xué)學(xué)科分支與廣泛的工程技術(shù)領(lǐng)域，是一門理論性強(qiáng)、與工程技術(shù)聯(lián)系極為密切的基礎(chǔ)學(xué)科[4]。《工程力學(xué)》也是工程學(xué)科中最基礎(chǔ)的部分，即靜力學(xué)和材料力學(xué)，課程旨在使學(xué)生掌握受力分析、力系簡(jiǎn)化及平衡等靜力學(xué)內(nèi)容，熟練掌握桿、軸、梁等構(gòu)件的基本變形（拉伸壓縮、剪切擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲）及強(qiáng)度和剛度計(jì)算等材料力學(xué)內(nèi)容，為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。《工程力學(xué)》是基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的橋梁，可以加強(qiáng)學(xué)生的工程概念，有利于學(xué)生向其他學(xué)科和工程領(lǐng)域擴(kuò)展。課程注重理論聯(lián)系工程實(shí)際，要求學(xué)生掌握并運(yùn)用力學(xué)理論和方法解決工程實(shí)際中的技術(shù)問(wèn)題[4，5]。

結(jié)合應(yīng)用型本科院校環(huán)境工程專業(yè)《工程力學(xué)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀，根據(jù)專業(yè)特性及教師和學(xué)生的特點(diǎn)，借鑒前人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)現(xiàn)階段《工程力學(xué)》課程教學(xué)過(guò)程中仍然存在的不足，探討在應(yīng)用型本科院校工程認(rèn)證背景下如何改進(jìn)《工程力學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容、方式和方法，從而有效地提高學(xué)生的興趣，探索以學(xué)生為主體，培養(yǎng)社會(huì)需求的應(yīng)用型人才為目標(biāo)的課程教學(xué)模式，為應(yīng)用型本科院?！豆こ塘W(xué)》課程教學(xué)改革提供參考。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

整理前人關(guān)于《工程力學(xué)》的課程教學(xué)研究，結(jié)合合肥學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)《工程力學(xué)》實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)得出本課程教學(xué)普遍存在的問(wèn)題。

1.1 數(shù)理基礎(chǔ)要求高、課程學(xué)習(xí)難度大

《工程力學(xué)》課程包括靜力學(xué)和材料力學(xué)兩部分，力學(xué)強(qiáng)調(diào)理論和方法的嚴(yán)謹(jǐn)性，與數(shù)學(xué)的性質(zhì)很相似，但力學(xué)又不僅僅是純理論學(xué)科，它研究的是生活實(shí)際存在或者發(fā)生的物理現(xiàn)象，而《工程力學(xué)》正是將這種力學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)理論和工程學(xué)科的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，因此課程內(nèi)容理論性和綜合性強(qiáng)，對(duì)數(shù)理基礎(chǔ)要求高[6]。很多應(yīng)用型本科院校生源質(zhì)量并不是很好，學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)薄弱，諸多因素使得課程學(xué)習(xí)難度偏大。課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，如前期的學(xué)習(xí)沒(méi)能跟上，后期的學(xué)習(xí)會(huì)更加困難。

1.2 課程重要性認(rèn)識(shí)不足、學(xué)習(xí)積極性不高

《工程力學(xué)》是機(jī)械、材料等專業(yè)的基礎(chǔ)課程和核心課程，也是環(huán)境工程的專業(yè)基礎(chǔ)課，然而大部分環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生認(rèn)為本專業(yè)學(xué)習(xí)的更多是和環(huán)境修復(fù)治理等相關(guān)的技術(shù)和工藝，和《工程力學(xué)》課程關(guān)聯(lián)性不大，即使學(xué)不好，也不會(huì)影響自己后續(xù)的相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)，只要最終考試能過(guò)關(guān)即可，導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高，從本質(zhì)上就沒(méi)有重視課程的學(xué)習(xí)，課程學(xué)習(xí)效果肯定得不到保證，也間接增加了教師的教學(xué)難度?！豆こ塘W(xué)》課程內(nèi)容本就理論性強(qiáng)，公式繁雜，學(xué)習(xí)難度大，學(xué)生不能意識(shí)到課程的重要性就會(huì)產(chǎn)生厭學(xué)情緒，覺(jué)得枯燥無(wú)味，主觀能動(dòng)性也調(diào)動(dòng)不起來(lái)，造成惡性循環(huán)，最終老師教的難受，學(xué)生學(xué)的痛苦。

1.3 課時(shí)不足，缺乏系統(tǒng)工程案例分析

《工程力學(xué)》理論課一般在60課時(shí)左右較為合適，部分高校為了打牢學(xué)生基礎(chǔ)，課時(shí)超過(guò)80課時(shí)甚至更高，充足的課時(shí)是教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果的重要保障[7]。而《工程力學(xué)》在環(huán)境工程專業(yè)課時(shí)相對(duì)較少，合肥學(xué)院也同樣如此，只安排了42個(gè)理論課時(shí)，使得本來(lái)就復(fù)雜的課程內(nèi)容更加難以掌握。環(huán)境工程專業(yè)該課程一般安排在第三學(xué)期，這個(gè)學(xué)期學(xué)生剛上完公共和專業(yè)的基礎(chǔ)課程，開(kāi)始向?qū)I(yè)核心課程轉(zhuǎn)變，學(xué)習(xí)任務(wù)和壓力大，環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生容易忽視其重要性，課時(shí)不足的情況下更難達(dá)到較好的教學(xué)效果。同樣地，教師沒(méi)有充足的時(shí)間安排和細(xì)化講解課程內(nèi)容，進(jìn)而教學(xué)模式可能比較單一，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！豆こ塘W(xué)》課程要求理論聯(lián)系實(shí)際，而實(shí)際上課程材料中關(guān)于實(shí)際工程案例的分析相對(duì)較少，同時(shí)環(huán)境工程專業(yè)一般不設(shè)置《工程力學(xué)》實(shí)驗(yàn)課程，從而束縛了學(xué)生的創(chuàng)新能力和探索興趣，也達(dá)不到開(kāi)設(shè)《工程力學(xué)》課程的教學(xué)目的。

1.4 教學(xué)和考核方式相對(duì)單一

環(huán)境工程專業(yè)《工程力學(xué)》的教學(xué)方式基本以多媒體ppt教學(xué)和板書為主，這種融合模式相對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式已有很大進(jìn)步，但課程教學(xué)仍然以老師講述為主，學(xué)生仍然處在被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)[8]。課堂絕大部分時(shí)間被老師占據(jù)，學(xué)生積極性調(diào)動(dòng)不起來(lái)，不會(huì)主動(dòng)思考問(wèn)題，而《工程力學(xué)》綜合性和理論性強(qiáng)，還具有一定的抽象性，必然會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果變差。為了促進(jìn)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，需要構(gòu)建“以學(xué)生為主體+老師引導(dǎo)”的教學(xué)方式，最大程度提高課堂學(xué)習(xí)效果。《工程力學(xué)》課程考核主要以期末考試為主，過(guò)程考核占比相對(duì)較少，很多時(shí)候?yàn)榱吮苊鈱W(xué)生對(duì)過(guò)程考核公平性提出質(zhì)疑，甚至?xí)苯颖缓雎?。合肥學(xué)院《工程力學(xué)》考核方式以“N+2”模式進(jìn)行，“N”代表了過(guò)程考核，“2”代表課堂筆記和期末考試，實(shí)際最終課程成績(jī)依據(jù)很多時(shí)候還是以期末考試為主，課程教學(xué)的過(guò)程考核重視程度有待進(jìn)一步提高。

2 課程教學(xué)優(yōu)化措施探索

2.1 明確教學(xué)目的，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

環(huán)境工程專業(yè)的《工程力學(xué)》課程教學(xué)目的需要根據(jù)本專業(yè)的需求來(lái)制定，不能簡(jiǎn)單地按照機(jī)械、材料等專業(yè)要求或者教材來(lái)確定。根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)后續(xù)的工程類課程如工程基礎(chǔ)、環(huán)境工程原理、工程流體力學(xué)等的基礎(chǔ)知識(shí)需求及環(huán)境工程類項(xiàng)目實(shí)際實(shí)施過(guò)程中所必備的工程類知識(shí)明確《工程力學(xué)》課程的教學(xué)目的，以教學(xué)目的為目標(biāo)導(dǎo)向，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，突出課程學(xué)習(xí)重難點(diǎn)，減輕學(xué)生的課程負(fù)擔(dān)，有充足的時(shí)間學(xué)習(xí)本專業(yè)所需求的《工程力學(xué)》知識(shí)。以合肥學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)為例，《工程力學(xué)》課程旨在使學(xué)生掌握受力分析、平面力系簡(jiǎn)化及平衡等靜力學(xué)內(nèi)容，熟練掌握桿、軸、梁等構(gòu)件的基本變形及簡(jiǎn)單的材料剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定度的計(jì)算，為后續(xù)的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中就會(huì)重點(diǎn)關(guān)注這兩方面的知識(shí)點(diǎn)，至于相對(duì)較難的空間力系計(jì)算、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)理論及組合變形等知識(shí)點(diǎn)要求學(xué)生了解，讓學(xué)生做到后續(xù)過(guò)程如果見(jiàn)到此類問(wèn)題不陌生，可以通過(guò)翻閱課本、查找資料解決相關(guān)問(wèn)題即可。明確教學(xué)目的，突出應(yīng)用型高校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，以此優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，使課程教學(xué)起到事半功倍的效果。

2.2 重視基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

《工程力學(xué)》課程內(nèi)容理論性和綜合性強(qiáng)，學(xué)習(xí)過(guò)程要求循序漸進(jìn)，由淺及深，這就要求老師教學(xué)過(guò)程中重視基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)，學(xué)生也要認(rèn)識(shí)到基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)的重要性。《工程力學(xué)》中靜力學(xué)部分其實(shí)就是對(duì)高中物理力學(xué)知識(shí)的升華，在教學(xué)過(guò)程中，幫助學(xué)生回憶高中所學(xué)的物理知識(shí)，以此為基礎(chǔ)講解現(xiàn)在的靜力學(xué)部分與高中知識(shí)點(diǎn)的區(qū)別，重點(diǎn)關(guān)注概念的過(guò)渡及轉(zhuǎn)換，高中階段力學(xué)研究對(duì)象幾乎都可以簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)，受力基本都是主動(dòng)力及柔索和光滑接觸類型約束力，研究的是物體平衡狀態(tài)和不同條件下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而《工程力學(xué)》的靜力學(xué)部分研究對(duì)象已經(jīng)從質(zhì)點(diǎn)引申剛體、剛體系統(tǒng)，材料力學(xué)研究對(duì)象則進(jìn)一步引申到變形體，受到的約束力也增加了光滑圓柱鉸鏈約束、光滑球鉸鏈約束及鏈桿約束，受力分析更加復(fù)雜，但主要以平衡狀態(tài)為主。高中知識(shí)和靜力學(xué)部分有效過(guò)渡后，知識(shí)點(diǎn)不再生疏，晦澀難懂，讓學(xué)生找到學(xué)習(xí)的信心，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，夯實(shí)基礎(chǔ)，為后續(xù)材料力學(xué)學(xué)習(xí)提供重要的保障。同樣地，材料力學(xué)部分學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們注重構(gòu)件基本變形的教學(xué)，要做到熟能生巧，后期復(fù)雜的組合變形學(xué)習(xí)變得更輕松，牢固的基礎(chǔ)是提高學(xué)習(xí)效果和培養(yǎng)興趣的前提。

2.3 教學(xué)方式轉(zhuǎn)變：理論與工程案例相結(jié)合

以多媒體ppt和傳統(tǒng)板書教學(xué)手段為基礎(chǔ)，引入智慧教育平臺(tái)，構(gòu)建以學(xué)生為主體，老師引導(dǎo)的教學(xué)方式，老師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，增加課堂討論環(huán)節(jié)，設(shè)置興趣小組，組織學(xué)生講解課后習(xí)題，整理課程知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生自己學(xué)會(huì)化繁為簡(jiǎn)，深入淺出，真正掌握課程內(nèi)容，充分激發(fā)學(xué)生興趣?！豆こ塘W(xué)》課程要求學(xué)生學(xué)會(huì)將工程實(shí)際問(wèn)題綜合、歸納、整理為力學(xué)的模型，再運(yùn)用力學(xué)的理論和數(shù)學(xué)的計(jì)算解決問(wèn)題。在課程教學(xué)過(guò)程中，運(yùn)用案例教學(xué)法將課本基本理論知識(shí)概述與案例有機(jī)結(jié)合，首先我們應(yīng)該選擇環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生會(huì)感興趣的案例，如污水處理廠、污泥處置廠等環(huán)境污染治理工程建設(shè)過(guò)程中所涉及的靜力學(xué)知識(shí)、建設(shè)材料的選型及相關(guān)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的計(jì)算等（圖1），其次將課本的知識(shí)點(diǎn)融入到案例中，在分析案例的過(guò)程中強(qiáng)化課程內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、應(yīng)用力學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，讓學(xué)生做到自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)出具備較強(qiáng)實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

2.4 完善考核體系，注重過(guò)程考核

課程考核方式一定程度決定學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，合理的考核體系會(huì)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。《工程力學(xué)》的課程考核要促使學(xué)生從注重期末考試成績(jī)到注重學(xué)習(xí)過(guò)程轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生重視解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。合肥學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)《工程力學(xué)》考核方式以“N+2”模式進(jìn)行，《工程力學(xué)》課程教學(xué)要充分重視“N”，也就是過(guò)程考核，要真正做到過(guò)程考核和期末考試并重?？梢詫⒄n程考核分為三部分，分別為課堂筆記（10%），過(guò)程考核（40%），期終考試（50%）（圖2），提高過(guò)程考核占比，課程教學(xué)過(guò)程中合理布置作業(yè)，進(jìn)行小測(cè)驗(yàn)，選擇合適題目撰寫小論文，將課堂提問(wèn)、興趣小組、課后習(xí)題講解等也納入到過(guò)程考核，促使學(xué)生重視課程的學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中培養(yǎng)興趣，鍛煉自己的能力，也較好地避免學(xué)生平時(shí)不學(xué)習(xí)，考試前臨時(shí)突擊學(xué)習(xí)的壞習(xí)慣。重視課程過(guò)程考核，訓(xùn)練學(xué)生綜合能力，培養(yǎng)社會(huì)需求的應(yīng)用型人才。

2.5 注重課程思政建設(shè)

課程思政是將思想政治教育元素，包括思想政治教育的理論知識(shí)、價(jià)值理念以及精神追求等融入到課程中，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程對(duì)學(xué)生的思想、行為產(chǎn)生影響，《工程力學(xué)》的課程思政建設(shè)需進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，包括課程大綱、教材選用、教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)評(píng)價(jià)等[9]。編制《工程力學(xué)》的課程大綱時(shí)，將課程思政教育作為重要教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)作為課程考核的主要指標(biāo)之一；在選擇常規(guī)教育規(guī)劃教材外，充分考慮網(wǎng)絡(luò)化的教材建設(shè)，展示力學(xué)在各種工程中的應(yīng)用，如國(guó)家重大建設(shè)工程及和環(huán)境工程專業(yè)相關(guān)的重大環(huán)保工程，也可鏈接工程力學(xué)方面著名的科學(xué)家，展現(xiàn)其為祖國(guó)無(wú)私奉獻(xiàn)精神，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷。課堂教學(xué)過(guò)程中，充分挖掘思政元素，踐行“知識(shí)、能力、素質(zhì)”三位一體的人才培養(yǎng)理念，通過(guò)課間播放工程力學(xué)相關(guān)的記錄片，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教材講述科學(xué)家的艱苦學(xué)習(xí)奮斗歷程，通過(guò)失敗的工程案例教學(xué)學(xué)生吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任心。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用《工程力學(xué)》的理論和方法將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為模型，然后再運(yùn)用力學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，從而形成正確、科學(xué)的學(xué)習(xí)觀和方法論，總之要將課程思政有效地融入課堂教學(xué)的實(shí)踐中，引入經(jīng)典案例，理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)現(xiàn)立德育人目標(biāo)。實(shí)踐教學(xué)過(guò)程融合愛(ài)國(guó)主義精神，講述工程先進(jìn)事跡，不但能使課程更加豐富，還能讓學(xué)生樹立起正確的世界觀、價(jià)值觀和人生觀。將課題思政作為教學(xué)評(píng)價(jià)的一項(xiàng)指標(biāo)，讓教師和學(xué)生進(jìn)行互評(píng)，相互交流學(xué)習(xí)，不斷地改進(jìn)課程思政建設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)教育與育人并行。環(huán)境工程專業(yè)《工程力學(xué)》的一體化課程設(shè)計(jì)思路能更好地提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)全面發(fā)展的應(yīng)用型人才提供基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

應(yīng)用型本科院校注重人才的社會(huì)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，在此要求下環(huán)境工程專業(yè)需要結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和需求培養(yǎng)具有系統(tǒng)環(huán)境污染控制技術(shù)和工程實(shí)踐案例經(jīng)驗(yàn)的復(fù)合型人才。本論文結(jié)合環(huán)境專業(yè)的特征，分析總結(jié)了環(huán)境工程專業(yè)《工程力學(xué)》課程教學(xué)中普遍存在的課程學(xué)習(xí)難，課程重要性認(rèn)識(shí)不足，工程案例分析缺乏等問(wèn)題，提出了明確教學(xué)目的，重視基礎(chǔ)，理論與工程案例相結(jié)合，注重過(guò)程考核和課程思政建設(shè)等改革措施。通過(guò)課程教學(xué)的優(yōu)化改進(jìn)，讓學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，也為培養(yǎng)出具備較強(qiáng)實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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