【摘 要】分析工程力学课程教学存在的问题，探讨以设计为导向的工程力学课程教学模式。
【关键词】工程力学课程 教学模式
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2013）01C-
0066-02
工程力学是工科类大学生的一门必修专业基础课，也是学生在大学阶段比较系统地接触实际工程问题的第一门课程，对学生的培养起着承上启下的作用。该课程兼有基础理论和工程应用技术双重性质。该课程以高等数学、机械制图、大学物理等课程为基础，为后续相关专业课程的学习和毕业设计提供必需的基础知识和方法，其课程建设、教学改革和教学效果将直接影响到后续课程的学习及工程技术人才培养的质量。本文探讨以设计为导向的工程力学课程教学模式。
一、工程力学课程教学存在的问题
国内各高校相继对工程力学课程进行了不同形式的教学改革，取得了较好成效。华中科技大学陈传尧带领的工程力学国家级教学团队在课程教学中，提倡启发式教学与创造思维的培养，以启迪研究思维为导向开展了工程力学课程教学改革，并打造了国家级精品课程；北京理工大学梅凤翔带领的“工程力学”国家级教学团队也对课程体系和教学内容进行了改革和探索，获得国家级精品课程；东北大学刘均带领的工程力学教学团队从科学素质、道德素质培养人才入手，力求启发式、讨论式、研究式教学，注意给学生留有一定的思维空间，在教学体系考核环节上设计了“全方位多层次”的考核办法，率先实践了课程免试制度，获得较好的教学效果；河南工业大学也对工程力学进行了教学改革，他们基于创意教学理念，从工程力学的教学方法、教学观念、教学手段和考核方式等各方面进行改革创新，学生的创造能力、实践能力、思维能力等方面都有了显著提高，亦收到良好的教学效果。此外，部分院校结合教学实践的具体实例，探索研究型教学模式在工程力学课程中的实践应用， 有些还提出了问题式教学模式、基于构建主义和创造思维理论的教学模式，基于“大工程”理念的教学模式，等等。但是，在现有的工程力学教学活动中，大多数高校仍存在以下问题。
一是教学过程仍采用传统的工程力学教育模式，往往将工程力学科学化和技术化，只注重学科自身知识的完整与统一，缺乏与其他课程间的关联性、整体性和统一性，导致工程力学教学与实际脱离，孤立于其他知识体系。二是课程教学体系自我封闭，现行教案内容陈旧，部分内容起点低，有些力学概念抽象，与工程结合不紧密，难以建立工程概念，大部分学生反映课程内容枯燥。三是工程力学内容本身是由理论力学的静力学（约占总体的30%）和材料力学的基本变形、组合变形及压杆稳定部分（约占总体的70%）组成，是理论力学和材料力学压缩出的最基础的知识。以广西大学为例，该课程课时根据不同专业要求分为72学时、45学时和36学时不等，课时相对较少，教师在有限时间内，难以突出重点，大都照本宣科，教学效果不太理想。在国内很多高校均存在此问题。四是教学体系各环节联系不够紧密，比如教学环节与实验环节脱离，教师不能就实验环节遇到的关键技术问题给予及时解析与纠正，亦不能根据学生遇到的实际问题，有针对性地调整现行教案。另外，考试内容陈旧，形式单一也是存在的问题之一。种种问题的存在，反映了现行工程力学教学模式的弊端，需要对其作进一步的探索和实践，以期达到较好的教学效果。
二、以设计为导向的工程力学课程教学模式具体探索
工程力学课程静力学部分的理论体系以及分析过程延续了数学、物理的理性思维，在工程应用上，这部分内容又是材料力学的基础，材料力学部分则通过“实验—假设—分析—结论”的过程，强调实验以及在实验基础上的归纳与合理的假设方法对研究的作用，体现了实用概念，与工程应用紧密联系。在工程上所遇到的所有力学问题，均属于工程任务对象设计（包括结构设计与性能设计）的范畴。工程力学理论教学过程亦应紧密联系工程实际，开展教学活动，将课程教学抽象的理论以更具体的设计任务来阐释，使学生在教与学过程中真正体会到学有所用，使力学所涉及的数学、物理的理性思维更具生命力，将各课程知识综合应用于设计任务。
（一）引入以设计为导向的教学模式，改革实践课程体系与内容。针对不同专业、不同层次学生的需求，将课程内容案例化，在各章节重点内容引入具体的、切合实际的设计案例，以工程设计案例代替课堂讲授的算例，即以工程设计案例引导工程力学理论讲解，避免纯理论、逻辑化的课程枯燥教学，理论联系实际，培养学生解决工程设计实际问题的能力以及在工程实际中各理论知识的综合应用能力。教学大纲要求及教案内容突出课程主线，突出理论共性，突出工程力学建模，培养学生工程问题力学化、力学问题数学化、数学问题工程化循环思维能力。形成以设计为导向的案例化课程体系与课程内容。
（二）以设计为向导的教学方法与教学手段改革。改变传统的教学方法，从以教师为中心转为以学生为中心，从单一黑板讲课和多媒体讲授转为以黑板讲授为主，以多媒体演示为辅，从理论教学与实验教学分离转向以设计为导向理论教学贯穿实验讲授。充分利用机械工程实验教学中心的条件，实现讲课、实训一体化。采用分小组大循环的形式，学生的工程设计训练过程尽量实现工厂化管理，营造一种真实的工程氛围。同时通过以设计为任务目标的力学建模训练过程中的合作，培养学生基于力学理论的工程任务性能设计思想，以及工程力学建模分析的数学分析能力，使学生基于工程实际，深刻认识工程力学理论体系，激发学习兴趣。
（三）教学体系改革与实践。针对现有的工程力学教学体系存在的问题，对教学体系进行调整、实践再调整。研究各个环节之间的联系，将工程力学教学体系分成理论教学、实验教学、学术讲座、课程考核四个环节，将具体工程设计案例贯穿工程力学整个教学体系，加强理论教学与实验教学之间的联系与互动，增加学术讲座环节，在教学过程中，在工程力学静力学部分及材料力学部分，抽出两次课时间，以教师各种科研课题为基础，以工程设计任务为导向，凝聚两到三个专题，以学术讲座的形式，介绍力学在工程设计中的应用科学及工程实际意义，并介绍学术界研究的前沿课题，使学生从本科阶段就能了解工程力学科研现状与发展趋势。课程考核环节改变传统的单一考核方式，改变“一卷定终身”的评价方式，采用教学全过程综合测评方式，改变现有试卷内容重理论知识的考核，增加工程力学实际工程综合应用考核内容。
（四）制定新的教学大纲。依据原国家教委工科力学课程教学指导委员会制定的工程力学课程教学基本要求，根据现有的工程力学教学时数及设立、调整的各专业的特点，制定新的工程力学教学大纲和工程力学实验教学大纲。
（五）合理利用现代教育技术。根据每次授课的具体内容及特点，合理地将多媒体教学和传统黑板教学结合起来，发挥各自的优势，增强课堂教学效果，提高课堂教学效率。目前工程力学教师有的采用多媒体课件，有的采用黑板的授课方式。现有授课方式存在诸多弊端。对现有授课方式进行修改与调整，采用以黑板授课为主，以多媒体为辅的授课方式。多媒体教学软件应适应工程力学教学着重培养学生对基本概念的掌握和对基本原理的运用方面的需要，不应做成教材的翻版，也不应只提供简单信息，而应通过动画形象地展现工程设计案例，引导学生思考，使学生结合讨论学以致用。理论讲解主要以黑板授课，理论应用的案例讲解主要利用多媒体，以动画、仿真、实物呈现，生动地体现工程力学的工程应用理念。
在非机械类少学时部分专业实施，其他专业仍按照现行教学模式，对两种模式采用问卷调查、学生评价、综合评测、专家论证的方式，对比评价教学效果，评价教学改革成效，形成长期有效的教学效果跟踪评价体系。并对新教学模式进行再完善，是以设计为导向的工程力学教学模式探索的正确实施思路。
针对工程力学课程教学存在的问题，采用以设计为导向的教学模式，将工程设计这一任务贯穿整个课程教学的各个环节，对工程力学课程体系、教案编排、教学方法、授课模式及教学体系进行新的探索与实践，以革新现行教学存在的弊端，使学生通过工程力学的学习，立足设计任务，建立工程概念，培养力学意识，锻炼学生工程问题力学化、力学问题数学化、数学问题工程化循环思维能力，将会获得更好的教学效果。
【参考文献】
[1]陈传尧.工程力学国家级精品课程.[EB/OL].http：//course.jingpinke.com/
details？uuid=8a833996-18ac928d-0118-
ac928e00-0066&courseID=A060037
[2]梅凤翔，周际平，水小平.“工程力学”课程体系和教学内容的改革与实践[J].北京教育（高教版），2005（11）
[3]刘均.工程力学东北大学省级精品课程.[EB/OL].http：//course.jingpinke.com/details？uuid=8a833996-18ac928d-
0118-ac928e00-0066&courseID=A060037
[4]师旭超.“工程力学”课程的创意教学模式探索[J].中国电力教育，2011（6）
[5]张田梅，高春，王志伟.研究型教学法在工程力学课程教学中的实践探索[J].中国新技术新产品，2011（11）
[6]王丽.应用型本科《工程力学》教学方法与实践关系的探讨[J].中国科教创新导刊，2011（7）
[7]苏继龙.浅谈工程力学课程研究型教学模式[J].福建高教研究，2005（4）
[8]唐晓雯，任艳荣.基于问题式学习教学模式的探究与实践[J].教学研究，2006（1）
[9]司鹄，万玲.问题式教学法在工程力学教学中的运用实践[J].高等建筑教育，2003（2）
[10]屈本宁，张曙红.基于建构主义和创造思维理论的工程力学教学模式[J]. 昆明理工大学学报（社会科学版），2007（1）
[11]文亚星，何小兵，杨庆国.基于“大工程”理念的工程力学教学改革探索[J].高等建筑教育，2009（4）
[12]王燕瑜，吴玉斌.创建工程训练中心模式的思考[J].技术与创新管理，2007（6）
【基金项目】新世纪广西高等教育教学改革工程项目（2012JGA101）
【作者简介】王汝贵（1979- ），男，山东巨野人，广西大学机械工程学院副教授，博士，研究方向：机械动力学；蔡敢为（1961- ），男，湖南湘潭人，广西大学机械工程学院教授，博士研究生导师，广西力学学会副理事长，中国机械工程学会理事、学术委员会委员；莫春兰（1975- ），女，广西贵港人，广西大学机械工程学院副教授，博士，研究方向：机械动力学。
（责编 苏 洋）