基于“卓越工程师”培养的“大土木”专业《理论力学》课程改革

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摘 要：根据“卓越工程师计划”对“大土木”专业学生的培养目标，顺应地方本科院校应用型人才培养的转型改革要求，本文在分析了当前“理论力学”课程的教学现状及存在的主要问题基础上，提出应从下列三个方面对该课程进行教学改革：整合优化《理论力学》课程知识体系，采取模块化教学方式；在《理论力学》课程教学中引入和加强实践教学（课程设计）环节；对《理论力学》课程采取多元化的期末考核方式。教学实践应用表明，本课程改革成果对于地方本科院校应用型“卓越工程师”的培养具有一定的指导意义。

关键词：卓越工程师；理论力学；课程改革

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2016）16-0074-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.16.026

一、“卓越工程师计划”对《理论力学》课程提出的新要求

《理论力学》是“大土木”专业的一门重要专业基础课，位居“三大力学”之首，是后续《材料力学》、《结构力学》及相关专业课学习的力学基础，在“大土木”专业整个课程体系设计中具有重要的地位和作用。同时，《理论力学》又是一门与工程实际联系紧密的课程，对于学生利用理论知识解决工程实际问题能力的培养必不可少。正是基于上述《理论力学》课程的重要地位和作用，教育部提出的“卓越工程师教育培养计划”，就如何贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》，对新时期基于“卓越工程师计划”的《理论力学》课程教学改革提出了新的要求：1.“卓越工程师”重点强调对学生工程实践能力的培养和锻炼，故要求《理论力学》课程加强与工程实践的联系和应用；2.“卓越工程师”重在学生学习理论课程后所具备的解决工程实际问题的能力和工程素养，故要求《理论力学》课程不仅是简单的理论知识传授，更应注重学生动手能力、创新能力及工程实际应用能力的培养。而《理论力学》作为当前“大土木”专业的经典基础课程，其理论体系成熟、逻辑性和系统性强，例题多是基于假定条件的理想力学模型，具有通用性，但很难体现“大土木”的专业特色。因此，为真正落实好“卓越工程师计划”对于应用型专业毕业生的培养目标要求，对《理论力学》课程知识体系的整合优化、课程设计引入以及多元化的期末考核方式改革等迫在眉睫。

二、“理论力学”课程的教学现状及存在问题

根据“卓越工程师计划”的培养目标要求，结合我院《理论力学》课程的教学现状进行分析，现阶段主要存在下列几个问题。

（一）《理论力学》课程与《大学普通物理》重叠内容过多

学生在初中就开始学习力和运动的基本概念、原理等，高中物理开始学习牛顿定律、动量定理和动能定理等，《大学普通物理》通过分析理论模型，构建起了牛顿力学体系，而《理论力学》课程中的运动学和动力学两大部分内容，也是根据牛顿三大定律，主要分析动量定理、动量矩定理和动能定理，即《理论力学》课程中有2/3的内容与《大学普通物理》中的力学部分重叠，也就是对于工科学生来说先后四次重复学习了牛顿力学的内容。一方面，重复的学习同一内容会使学时的效率降低，也会导致学生的学习兴趣下降，同时由于重叠的内容和程度大，这也使得从事《大学普通物理》和《理论力学》课程教学的教师都处于比较尴尬的位置。但是，基础力学又不能代替理论力学，随着近年来高等教育改革向应用型方向的发展，地方应用型本科院校越来越注重实践教学学时的加大，这也势必导致基础力学和理论力学的教学课时的大幅度删减，因此如何解决《理论力学》课程与《大学普通物理》重叠内容过多、课时量减少的问题，成为“卓越工程师计划”要求下《理论力学》课程改革的重点。

（二）《理论力学》课程缺乏实践教学环节

由于高等教育的改革，《理论力学》课程的学时大幅减少，直接导致实验课学时的减少或取消，我院历年开设的《理论力学》课程就一直没有实践教学环节，我对全国多所普通高校《理论力学》的课程教学大纲分析也发现，在传统的《理论力学》课程教学中都偏重理论讲授，一般采用课堂灌输式的传统教学方式，而缺乏实践教学环节，虽然很多高校“大土木”专业的力学教师每年会组织学生参加全国周培源大学生力学竞赛及其相应的培训，但是重点依旧停留在理论知识体系的构建及做题方面，这种缺乏实践环节的结果往往会抑制学生的创新欲望，达不到理想的教学效果。另一方面，《理论力学》教材上的例题都是经过抽象简化得来的理想模型，由于大一的学生还没有接触工程实例，还不能有效地将教材中提到的力学模型与实际工程构件结合起来，最终出现了《理论力学》的教学与实践的严重脱节。

（三）《理论力学》课程考核方式单一

三、基于“卓越工程师”培养的《理论力学》课程改革目标

根据“卓越工程师计划”对于《理论力学》课程改革的目标要求：知识、能力与工程素养，我院通过本次《理论力学》课程的教学改革，重在培养起学生具有根据工程实际问题——抽象简化成力学模型——应用理论力学知识解决实际问题的能力，具体表现在下列三个方面的培养目标：1.《理论力学》的学习思维和力学能力培养；2.数学、计算机等基本工具用于力学模型的分析及应用能力培养；3.工程实际问题的力学模型重构与验证。

四、基于“卓越工程师”培养的《理论力学》课程改革关键

（一）《理论力学》课程知识体系的整合与模块化设计

依靠学校课程组织委员会，组织理学院讲授《大学普通物理》和我院讲授《理论力学》的主讲教师一起研讨，经过分析、研究一致确定：《大学普通物理》和《理论力学》的研究对象、理论体系和原理均相同，主要差异在于教学侧重点及理论深度方面有所偏重，故《大学普通物理》和《理论力学》的相关力学理论体系具有整合和优化的前提可行性。我院充分考虑到《大学普通物理》授课在前的自然学习规律和原则，采取下列方法对《理论力学》课程知识体系进行整合：1.对于上述两门课程内容重复的章节，全部划归《大学普通物理》授课中进行重点讲解，并增加相应的教学学时；2.《大学普通物理》授课教师在讲解相关知识点的时候，有针对性地结合“大土木”的专业特点，选取相应的典型工程案例进行理论分析；3.《理论力学》授课过程中，根据力学理论体系要完整的基本原则，采取模块化设计的教学方式，分为三个教学模块：静力学、运动学和动力学，对于三大力学基础中的基础——静力学，要进行详细重点讲解，对于运动学和动力学模块已经在《大学普通物理》中讲过的内容不再系统讲解，而是选取典型的工程实例指导学生自主学习和解决问题，重在培养学生应用理论知识解决实际问题的能力；4.增加《理论力学》课程的实践教学环节，引入力学实验和课程设计。

（二）《理论力学》课程实践教学（课程设计）的引入与加强

综上分析，以往的《理论力学》课程教学只是以理论讲授为主，缺乏实践性教学环节，一方面对于学生学习兴趣的养成及解决工程实际问题的能力培养不利，另一方面也不符合“卓越工程师计划”对于应用型人才的培养目标要求。为此，我院在对《理论力学》课程 “三大模块”的优化改革基础上，对《理论力学》课程实践教学环节进行了改革加强，引入课程实验和课程设计等实践教学内容，通过理论教学和实践环节，让学生学会用理论知识解决实际问题，反过来又通过工程实践加深对理论知识的理解和掌握，真正培养起“卓越工程师计划”所要求学生具备的动手能力以及创新思维能力，为学生后续专业课程的学习打下坚实的基础。

（三）《理论力学》课程考核方式的多元化

实践应用表明，检验课程学习好坏的最佳手段就是考核，而考核方式的多元化改革是促进教师教学水平发展、学生学习能力提高的关键，为此，我院针对以往《理论力学》课程教学考核方式单一的问题，提出了多元化的课程综合考核评价体系（见表3）。应用表明，通过采取多元化的《理论力学》课程综合考核办法，一方面提高了学生对《理论力学》基础知识学习的积极性和解决工程实际问题的兴趣及能力，同时也促进了学生主动地去思考和创新，提高了学生的动手能力，一定程度上解决了中国应试教育下学生高分低能的问题。

五、结语

我结合所任教学院《理论力学》课程存在的与《大学普通物理》重叠内容多、考核方式单一、缺乏实践教学环节等问题，为适应“卓越工程师计划”对于应用型人才培养的目标改革要求，对本院《理论力学》课程教学进行了有效改革：整合优化了《理论力学》课程的知识体系，设置了实践教学（课程设计）环节，并对《理论力学》课程采取多元化的期末考核方式。改革成果应用表明，对于后续《理论力学》课程的教学效果有了很大提高，提高了“大土木”专业应用型人才的培养质量。

参考文献：

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Abstract： According to the cultivation target of Educating and Training of Outstanding Engineers on students majoring in Great Civil Engineering， this article analyzes the present teaching situation of Theoretical Mechanics and the existing problems in line with the requirement of talent cultivation transformation in local higher education institutions， and three suggestions are put forward to reform this course. Firstly， to organize and optimize the knowledge system of the Theoretical Mechanics course and adopt modularized teaching method. Secondly， introducing and strengthening practice teaching （curriculum design） link in the course. Thirdly， adopting diversified evaluation mode in final examination. The teaching practice indicates that the reform result of the curriculum has certain guidance to the cultivation of outstanding engineers.

Key words： outstanding engineers； theoretical mechanics； curriculum reform

[ 责任编辑 赵建荣 ]

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