基于工程素质培育的《工程力学》课程教学模式改革研究

（南京工程学院 材料工程学院，江苏 南京 211167）

摘 要：通过《工程力学》课程的教学模式包括教学方法、力学实验、考试与考核方法及教学手段等作综合性的改革，对学生分析、研究、解决工程问题能力的提高，学生工程素质的提升，创新能力培养提高，学生将来良好的职业能力的形成并进一步服务国民经济和社会发展具有重要的现实意义和价值。

关键词：工程力学；教学模式；工程素质

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2016）21-0162-02

Abstract： Through the reforming of the Engineering Mechanics course teaching model， which includes teaching methods， mechanics experiment， examination and assessment methods and teaching means， students" ability to analyze， study and solve the engineering problems is improved and their quality in engineering is promoted. It is of practical significance and great value that the students foster a good professional capability so as to serve the national economy and the society better.

Keywords： engineering mechanics； teaching model； engineering quality

《工程力学》是材料工程、工业工程、机电工程材料加工、车辆工程、热能与动力工程等专业（以下称相关工科专业）重要的专业基础课，该课程具有理论概念性强，方法技巧性要求高的特点。对工科学生课程学习起着承上启下的作用，《工程力学》课程是一门技术基础课，能为后续的专业课程学习打下坚实的理论基础，学生对于《工程力学》课程教学要求与教学内容的理解程度，从微观角度来说，工科学生对该课程知识体系的了解、掌握直接影响相关工科专业的后续专业基础课、专业课的深入学习效果。从宏观层面来说，更会对学生工程意识的形成、创新能力的培养以及科学素质的提高等方面产生重要的影响。

长期以来，我国高校的工程力学课程教材从知识结构到内容体系沿袭的是原苏联的那一套教材，与力学科学的发展及工业发展不相适应，《工程力学》课程的知识内容、教学案例过时及固化与现实中工程实际不相匹配。随着工程技术的快速发展， 在力学与工程技术间相互交织的促进推动下，涌现了大量的新兴力学分支，这些新兴的力学分支从力学单一学科体系转移到多学科交叉综合，源于工程实际的力学学科也势必将应用于工程技术。但是，力学学科的新知识却很少在现行的《工程力学》课程施教中得到体现，教学知识体系的落后与现行的工程素质教育不相适应。

《工程力学》课程教学长期以来主要由“老师板书”加“公式推导”所占领，任课教师“填鸭式”的灌输教材知识给学生，教材集中于枯燥的理论公式的推导与演绎和简化了的力学模型，对学生工程素质的培育却不重视。高等应用工程教育的目标以培养和造就现场工程师为主要目的，《工程力学》课程教学计划和教学方法与工程能力培养不相适应，面向工程实际无法真正做到。该课程的教学所广泛采用的依然是传统的基于知识驱动型的教学模式，教学活动的组织与开展侧重于强调理论体系的严谨和知识结构的缜密，对理论知识的现实来源以及研究成果的工程运用等方面的阐述着墨不多。由于课程教学中缺乏必要的工程意识方面的教育和引导，学生尽管在形式上完成了该课程的学习，但却并没有将理论知识转化为相应的工程素养。直接表现为：学生进入到高年级的学习甚至毕业以后，在面对工程实际中的力学问题时，尽管并不缺乏完成项目所需的理论知识，但却依然感觉头绪纷乱、无从下手。

因此在《工程力学》课程施教过程中， 迫使学生真正重视工程实际应用，掌握工程力学的知识体系，最重要的是不断强化学生的工程训练，教会学生如何应用工程案例知识掌握和解决工程实际中的力学问题， 培育学生具有现场工程师的工程实践能力。根据课程教学基本要求和高等应用工程教育培养目标，从改进课程教学模式、更新力学工程实验等方面进行了全新的探索与研究。

一、更新教学理念，培养创新能力

在施教过程中通过采用“互动式”、“诱导式”和“启发式”的课程教学方式，鼓励学生思考问题、提出问题，通过以老师为课堂主体调整为以学生为课堂主体，老师为主导，从学生的理解掌握能力着手，提高学生的学习兴趣，调动学生对这门课程学习的主动性、创造性和积极性，从而提高学生的工程实践能力。例如在教授物体不平衡受力内容时，以某桥梁被载重卡车倾覆引起车废人亡的原因分析为研讨课题，要求学生查阅相关力学资料，对桥梁进行力学分析，2周内交出一篇分析小论文，然后就这个真实工程案例事故进行讨论，讨论研究桥梁的力学设计缺陷。“互动式”、“诱导式”和“启发式”教学方式在《工程力学》課程教学中的应用，实质就是让学生了解与课程内容相关的工程实际案例，学生根据实际的工程案例题目，通过查找有关工程实际案例的关键词，查阅文献资料，结合教学内容进行力学分析与研究，最后撰写出分析报告或者小论文，教师与学生可以采用教学沙龙等形式进行讨论和分析。

在施教过程中，教师应站在学生的角度上，换位思考下，考虑学生的理解力，按课程的重点、难点有针对性地分类设置问题、提出疑问、解释疑问，指导学生通过力学分析、逻辑推理得出分析结果，掌握工程实际案例的力学问题，进而调动学生主动学习的积极性。

同时适当改革课程教学体系，按照基础知识、工程能力、专业技能、素质拓展构建模块化的课程体系，教学重点从传授知识转移到能力培养上；更新教学知识内容，教学内容体现“基础扎实、口径适当、强化能力、注重实践”的原则，突出力学研究问题的思路和解决问题的方法。构建强化工程实践能力、职业能力素质和创新意识培养的力学实验教学体系，实现“课内实验+综合实践+技能训练+科技创新”四个层次的有机整合。

二、情景教学，以工程实例， 加深理解和深化

如何激发学生学习力学课程的兴趣，提高学生学习主观积极性，最重要的是能将《工程力学》课程中抽象的力学定义、复杂的力学模型变得形象和真实。如果能将课程中复杂的力学模型以真实的工程背景和工程数据来反映， 与工业生产和日常生活实际息息相关，学生理解起来就更容易。但是在教师授课教学过程中， 学生并不能从工程力学教材中完全获取这些工程背景和工程数据， 教材与实际还存在一定的差异。在授课教学过程中，优化组合理论课、讨论课、习题课和实验课等各种教学环节，加入情景教学元素，使教学模式与教学形式、内容进一步调整和融合，将力学课程的学习与后续专业基础、专业课程进行无缝融合，使学生的力学知识和专业知识“点”，通过工程案例连成“线”，再通过工程实践连接成“面”，这样可以使理论教学与工程实践之间更加的贴合，提高学生对复杂力学模型的学习，可以缩短教学情境与实际工作情境之间的距离，促使学生积极思考， 提高解题能力。

在《工程力学》的教学中， 学生必须非常认真地掌握某些重要的力学基本概念和要求， 因为该课程的知识基础和实验要求是由这些力学基本概念构成。但这些力学基本概念涵义博大精深， 在工程实践案例应用中范围广而且频率高， 简单的机械式理解可能比较容易， 但真正想要融会贯通的使用， 需要深入的琢磨和理解。例如针对材料成型及控制工程专业的学生，引入塑料模具型腔力学分析作为工程情景，讲解梁的组合变形，让学生知道面向工程实际时，如何利用已有知识建立力学模型。

三、改革实验教学方法，培养学生创新精神和实践能力

工程力学课程作为一门工科各专业的重要技术基础课程，理论与实践结合性较强，理论教学和实验教学是相辅相成的，实验教学环节对于学生工程素质的培养是非常关键的。通过改革和设计不同的力学实验方法，使学生的实验分析、设计能力得到提高。改变过去传统的教师仅演示实验，学生不操作的问题，充分调动出学生的主观积极性，自己参与动手实验，即将验证性实验教学调整为综合设计型实验教学，综合设计型实验引入工程背景，来源工程实践，在力学实验室里设计、分析完成，让学生亲身感受用力学实验方法解决工程实践问题的全过程。例如，设计一个横梁受力弯曲的检测实验，实验采用电测法，在横梁不同地方粘上测试贴片进行测试，测试不同点的数据，让学生收集、剔除、总结和分析数据，最后得出结论。这样学生可以自己设计实验，收集数据，对比分析，提出改进措施，使得学生必须大量查閱相关工程背景资料，掌握数据收集方法，提高分析数据的能力，教师可以给予相应的指导和要求，并教授他们一定的实验设计方法，让学生单独进行实践操作。

四、考核方法改革

传统课程教学中学生知识掌握的如何， 主要是通过考试来衡量。这种做法较单一，显然无法达到全面考核的目的，无法掌握学生对知识的掌握程度。通过采用考核方法的改革，考核方式调整为理论考试、命题论文、案例分析、实验操作、课外作业等， 可选其中的几项作为考核目标。命题论文、案例分析在选择考题上重点考虑其工程背景，因为在工程实际中的问题往往具有综合性，需要结合其他学科知识协调解答，仅仅依靠力学知识和分析往往解决不了。同时为了提高学生了解力学模型的工程背景以及对工程实际案例的解决能力，提出的一些课题，针对不同的专业可以结合不同的工程专业背景，工程实践案例中的力学模型问题学生解决时就更有针对性，考核学生“识别、系统阐述以及解决工程问题的能力”。通过上述的考核方法改革，解决力学课程考核单一模式，充分体现学生的知识掌握与工程专业、工程背景相结合问题。

五、结束语

通过不同工科专业人才培养目标要求，对《工程力学》课程的教学模式包括教学方法、力学实验、考试与考核方法及教学手段等作综合性的改革，创新教学授课模式、优化课程知识体系、完善综合实践环节，注重学生专业知识、工程能力、综合素质的协调，提高学生分析、研究、解决工程问题的能力，提升学生专业素养。

参考文献

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基金项目：南京工程学院高等教育研究基金课题（编号：2014ZC12），2015年江苏省高校哲学社会科学研究基金课题（编号：2015SJD181）；2016年江苏省高等教育科学研究“十三五”规划课题（编号：16YB098）

作者简介：张珑（1977-），女，讲师，主要从事力学课程的教授与研究。