邱繼生，任建喜，熊光紅，文艷芳

（西安科技大學(xué)建工學(xué)院，陜西西安 710054）

基于卓越工程師培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革與實(shí)踐①

邱繼生，任建喜，熊光紅，文艷芳

（西安科技大學(xué)建工學(xué)院，陜西西安 710054）

基于國(guó)家對(duì)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的要求，根據(jù)社會(huì)對(duì)工程人才綜合性、系統(tǒng)性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性的要求，結(jié)合目前結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，從引入項(xiàng)目教學(xué)法、實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法、加強(qiáng)教師的工程素質(zhì)及改進(jìn)課程的評(píng)價(jià)體系等方面，對(duì)提高結(jié)構(gòu)力學(xué)在卓越工程師培養(yǎng)中的作用進(jìn)行了探討。

卓越工程師;結(jié)構(gòu)力學(xué);項(xiàng)目教學(xué)法;現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法;評(píng)價(jià)體系

教育部實(shí)施的“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”作為中國(guó)教育部落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020年）》的重大改革項(xiàng)目是推進(jìn)高等工程教育適應(yīng)我國(guó)新型工業(yè)化和創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)需要，培養(yǎng)適合工業(yè)界需求的合格工程師的重要舉措，是我國(guó)高等工程教育領(lǐng)域的一項(xiàng)重大改革。目前我校在積極參與“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的實(shí)施，而土木工程作為省級(jí)及國(guó)家級(jí)特色專(zhuān)業(yè)具有計(jì)劃實(shí)施的基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)，也計(jì)劃在地下工程的特色專(zhuān)業(yè)上試點(diǎn)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”，并根據(jù)實(shí)施的情況總結(jié)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)而推廣到其他專(zhuān)業(yè)。

土木工程專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是使畢業(yè)生能夠掌握本專(zhuān)業(yè)必須的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，具有從事本專(zhuān)業(yè)實(shí)際工作的基本技能，具備終身學(xué)習(xí)和在本專(zhuān)業(yè)上進(jìn)一步發(fā)展和深入的能力。西安科技大學(xué)建工學(xué)院本科主要有建筑工程、地下空間結(jié)構(gòu)工程、道路與橋梁工程及巖土工程等幾個(gè)專(zhuān)業(yè)，這些專(zhuān)業(yè)中均要開(kāi)設(shè)結(jié)構(gòu)力學(xué)。結(jié)構(gòu)力學(xué)［1－2］分2個(gè)學(xué)期開(kāi)設(shè)，第一學(xué)期為36學(xué)時(shí)，第二學(xué)期為80學(xué)時(shí)，共計(jì)116學(xué)時(shí)，是學(xué)時(shí)最多學(xué)分最高的課程之一。結(jié)構(gòu)力學(xué)的前導(dǎo)課程是高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、FORTRAN語(yǔ)言等基礎(chǔ)課，后續(xù)課程是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、有限元理論、基礎(chǔ)工程、隧道工程及橋梁工程等大量的專(zhuān)業(yè)課。結(jié)構(gòu)力學(xué)即與工程實(shí)踐有緊密的聯(lián)系，又要為后續(xù)的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)，具有不可替代的作用。正是由于力學(xué)類(lèi)課程在土木工程專(zhuān)業(yè)的核心地位，所以國(guó)內(nèi)外高等院校都非常重視結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)改革，清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、東南大學(xué)、長(zhǎng)安大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)等院校都根據(jù)自身存在的問(wèn)題提出了一些改革方法，如利用多媒體手段、與前沿科技相結(jié)合、整合其與其他課程間的資源等，取得了一定的效果。

基于國(guó)家對(duì)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的要求，根據(jù)社會(huì)對(duì)工程人才綜合性、系統(tǒng)性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性的要求，圍繞這種素質(zhì)的培養(yǎng)需求和目前結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題通過(guò)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，完善考核評(píng)價(jià)體系、加強(qiáng)教師的工程教育來(lái)提高結(jié)構(gòu)力學(xué)在“卓越工程師”培養(yǎng)中的基礎(chǔ)作用。

1 存在的問(wèn)題

目前我校土木工程專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題:第一，結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)時(shí)多、內(nèi)容多、作業(yè)多、難點(diǎn)重點(diǎn)多，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)比較吃力;第二，結(jié)構(gòu)力學(xué)重在講解基本概念、基本原理和基本方法，所采用的原理和方法與實(shí)際工程相差較遠(yuǎn)內(nèi)容較抽象，學(xué)生理解起來(lái)較困難;第三，結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本原理與實(shí)踐聯(lián)系較少，雖然講課中盡量聯(lián)系實(shí)際，但是大多數(shù)學(xué)生不能形象的將實(shí)踐與原理有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，不能利用原理解決實(shí)際問(wèn)題，反之也不能通過(guò)實(shí)際工程加深對(duì)原理的理解;第四，目前結(jié)構(gòu)力學(xué)主要采用傳統(tǒng)的板書(shū)的教學(xué)方法，手段單一，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。這些問(wèn)題已嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)力學(xué)類(lèi)對(duì)學(xué)生工程素質(zhì)、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的提高。

目前在教學(xué)過(guò)程中也對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)方法和內(nèi)容進(jìn)行了一些改革，比如改進(jìn)多媒體教學(xué)方式，在授課中盡量理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)提高學(xué)習(xí)積極性及教學(xué)效果起到了較好的作用。但限于教學(xué)條件與教學(xué)資源的匱乏，該課程的教學(xué)改革還沒(méi)有形成系統(tǒng)性、連續(xù)性及規(guī)模性，尤其不能適應(yīng)目前加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)的要求。

2 解決途徑

2．1 引進(jìn)項(xiàng)目教學(xué)法

項(xiàng)目教學(xué)法是根據(jù)瑞士著名心理學(xué)家皮亞杰提出的建構(gòu)主義理論而提出的一種教學(xué)方法，它以探索問(wèn)題來(lái)引發(fā)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，主張教師將教學(xué)內(nèi)容隱含在一個(gè)或幾個(gè)有代表性的任務(wù)中，課堂講授、教材組織和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)均圍繞一系列的任務(wù)進(jìn)行［3－5］。這種教學(xué)方法將傳統(tǒng)的單純教師講授轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)與多個(gè)任務(wù)或問(wèn)題相結(jié)合，以完成任務(wù)作為教學(xué)活動(dòng)的中心。學(xué)生在完成任務(wù)的動(dòng)機(jī)引導(dǎo)下，在教師的指導(dǎo)幫助下，通過(guò)對(duì)任務(wù)的分析討論，然后主動(dòng)應(yīng)用一切資源，在自主探索和互動(dòng)協(xié)作過(guò)程中，找出完成任務(wù)的方法，最后通過(guò)任務(wù)的完成實(shí)現(xiàn)意義的建構(gòu)。項(xiàng)目教學(xué)法與傳統(tǒng)課堂講授法不同點(diǎn)是。知識(shí)不是通過(guò)教師傳授而得到的，是學(xué)生在完成任務(wù)過(guò)程中，借助教師及其他學(xué)生的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過(guò)意義建構(gòu)的方式獲得。

土木工程專(zhuān)業(yè)是一門(mén)與實(shí)踐結(jié)合很緊密的課程，要想培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)就得讓其盡量多接觸工程實(shí)踐，在實(shí)踐中去理解舊知識(shí)，發(fā)現(xiàn)新知識(shí)，達(dá)到理論知識(shí)與實(shí)踐能力有機(jī)結(jié)合的目的。在結(jié)構(gòu)力學(xué)中實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法，任務(wù)的制定是關(guān)鍵。第一，任務(wù)要能緊密結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，又能緊密聯(lián)系工程實(shí)踐;第二，任務(wù)的設(shè)計(jì)要能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及探索欲望，變要我做為我要做，讓學(xué)生能自主完成任務(wù);第三，任務(wù)的設(shè)計(jì)要充分考慮到學(xué)生的特點(diǎn)、現(xiàn)有文化知識(shí)、認(rèn)知能力與知識(shí)接受能力的差異，難易適中，要有一定的區(qū)分度。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要始終從學(xué)生的角度考慮，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平來(lái)設(shè)計(jì)每一個(gè)任務(wù)，針對(duì)不同程度的學(xué)生來(lái)設(shè)計(jì)不同層次的練習(xí)，也就是說(shuō)“任務(wù)”要有層次感。這幾個(gè)環(huán)節(jié)從內(nèi)容、出發(fā)點(diǎn)、方法到最終目標(biāo)是一個(gè)有機(jī)的整體，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都將影響項(xiàng)目教學(xué)法的效果及課堂教學(xué)的成效。

項(xiàng)目主要包括2種方式即力學(xué)模型制作試驗(yàn)和實(shí)際工程力學(xué)分析。以項(xiàng)目為載體，讓學(xué)生通過(guò)查找資料、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、模型制作等，對(duì)實(shí)際工程結(jié)構(gòu)或者模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，深刻理解結(jié)構(gòu)力學(xué)與實(shí)際工程間的聯(lián)系及其在實(shí)踐中的應(yīng)用，將以教師講授為中心的教學(xué)模式向以學(xué)生動(dòng)手為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。通過(guò)項(xiàng)目完成的過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性、項(xiàng)目構(gòu)思設(shè)計(jì)及實(shí)施能力、查閱文獻(xiàn)的能力及交流能力，能夠全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。另外積極組織學(xué)生參加全國(guó)及各高校組織的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽，通過(guò)參加比賽，在比賽中學(xué)習(xí)，在競(jìng)爭(zhēng)中提高。

2．2 引入現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)

充分利用學(xué)院建立的土木工程實(shí)習(xí)基地，將課堂教學(xué)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)相結(jié)合引入現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，針對(duì)實(shí)際工程中的力學(xué)問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)講解，既能讓學(xué)生了解結(jié)構(gòu)力學(xué)在實(shí)踐中的應(yīng)用，又能通過(guò)實(shí)際工程加深學(xué)生對(duì)原理的理解，同時(shí)還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?，F(xiàn)場(chǎng)教學(xué)主要包括學(xué)生、教師和教學(xué)基地3個(gè)方面，這3個(gè)方面明確各自職責(zé)與目標(biāo)，相互配合是現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)取得預(yù)期效果的前提和基礎(chǔ)。

現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)中學(xué)生是教學(xué)的核心主題，因此要求學(xué)生在課前做好思想準(zhǔn)備，了解現(xiàn)場(chǎng)工程的基本概況及相應(yīng)的知識(shí)準(zhǔn)備，這樣才能體會(huì)到現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的獨(dú)特性、興趣性、創(chuàng)新性;在現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)中學(xué)生要全身心的融入到現(xiàn)場(chǎng)、感受現(xiàn)場(chǎng)，積極思考，并結(jié)合所學(xué)理論知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題提出問(wèn)題并尋求解決問(wèn)題的方法，將現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)中看到的感性認(rèn)識(shí)進(jìn)行深化提高，從而更加深刻的理解結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本原理方法與實(shí)際工程的關(guān)系;現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)后，學(xué)生要積極總結(jié)，書(shū)寫(xiě)總結(jié)報(bào)告，將基本原理與實(shí)踐相結(jié)合并內(nèi)化為指導(dǎo)實(shí)踐的方法。

教師是現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法的組織者協(xié)調(diào)者及講解著，在一些情況下也可讓現(xiàn)場(chǎng)工地的相關(guān)工程人員與老師共同完成這一任務(wù)?，F(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法對(duì)教師提出很高的要求，第一要求教師具有深厚的理論功底，能夠解決現(xiàn)場(chǎng)學(xué)生提出的各種問(wèn)題;第二要求教師具備清晰的思維、生動(dòng)的語(yǔ)言，能夠深入淺出的將工程中的各種實(shí)際問(wèn)題與結(jié)構(gòu)力學(xué)中的理論有機(jī)結(jié)合起來(lái);第三要求教師具備現(xiàn)場(chǎng)的協(xié)調(diào)組織和應(yīng)變能力，能夠緊扣主題，通過(guò)講解、提問(wèn)等方式，啟發(fā)學(xué)生的思維，逐步將感性認(rèn)識(shí)升華到結(jié)構(gòu)力學(xué)的理性認(rèn)識(shí)上。另外，教師講解中避免知識(shí)點(diǎn)的講解過(guò)多過(guò)亂，甚至離題跑題現(xiàn)象，將現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)變成走馬觀花式的參觀實(shí)習(xí)，降低現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)效果。

教學(xué)基地是項(xiàng)目教學(xué)法的物質(zhì)基礎(chǔ)，首先教學(xué)基地應(yīng)該多樣性，以滿足結(jié)構(gòu)力學(xué)對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式及理論知識(shí)的要求。其次，教學(xué)基地的建設(shè)應(yīng)該長(zhǎng)期化固定化，否則每學(xué)期上課時(shí)都要臨時(shí)尋找工地，不但提高實(shí)施該方法的難度，還將降低其時(shí)效性。第三，教學(xué)基地還要具備便捷的交通，并能保證教學(xué)時(shí)師生的安全。

在制度和管理方面，學(xué)院應(yīng)該制定專(zhuān)門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)管理辦法，將現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)規(guī)范化、制度化、程序化。課程開(kāi)始之前，應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)具體的時(shí)間和內(nèi)容安排在教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)日歷中，以確?，F(xiàn)場(chǎng)教學(xué)實(shí)施的規(guī)范性和實(shí)效性。此外，學(xué)院應(yīng)該在教學(xué)基地的聯(lián)系、交通工具的安排、師生安全的保障等方面進(jìn)行制定嚴(yán)格的管理辦法，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)情況的反饋，加強(qiáng)各方面的溝通，不斷改進(jìn)，不斷對(duì)制度和管理辦法進(jìn)行完善，從而提高現(xiàn)場(chǎng)效果。

現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)將課堂與工地、感性認(rèn)識(shí)與理性知識(shí)、力學(xué)知識(shí)與工程實(shí)踐、教師講授與現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)交流等方面有機(jī)結(jié)合，是提高結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)的理解與應(yīng)用，培養(yǎng)具有實(shí)踐精神創(chuàng)新精神的高素質(zhì)的工程人才的一條重要途徑。

2．3 加強(qiáng)教師的工程實(shí)踐教育

項(xiàng)目教學(xué)法及現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法對(duì)教師的綜合素質(zhì)尤其是工程素質(zhì)提出了更高的要求，但大多數(shù)教師都是直接從學(xué)校畢業(yè)后加入的教師隊(duì)伍，沒(méi)有從事實(shí)踐工程的經(jīng)驗(yàn)?！耙虢o人一碗水，必須先有一桶水”，而教師缺乏工程素質(zhì)就很難培養(yǎng)出真正的工程人才。因此，可利用實(shí)習(xí)基地與企業(yè)合作，讓教師利用課余時(shí)間或者假期深入生產(chǎn)一線，在實(shí)踐中不斷加強(qiáng)工程素質(zhì)教育。

2．4 改進(jìn)課程評(píng)價(jià)體系

目前，結(jié)構(gòu)力學(xué)仍然采用卷面考試的方式進(jìn)行考核，考試題目也基本與實(shí)際工程無(wú)關(guān)，因此需要改進(jìn)目前以掌握“知識(shí)點(diǎn)”為本的評(píng)價(jià)體系，形成以素質(zhì)提升為本的、適應(yīng)新時(shí)期社會(huì)需求的評(píng)價(jià)體系并使之滲入整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程。比如期中考試可采用團(tuán)隊(duì)力學(xué)模型制作的方式來(lái)進(jìn)行考核?，F(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法的總結(jié)報(bào)告也可作為成績(jī)?cè)u(píng)定的一個(gè)內(nèi)容，納入到結(jié)構(gòu)力學(xué)的評(píng)價(jià)體系里面，并降低期末卷面成績(jī)所占的比重，形成現(xiàn)場(chǎng)總結(jié)報(bào)告、項(xiàng)目實(shí)踐報(bào)告與期末考試相結(jié)合的立體式的評(píng)價(jià)體系，提高工程素質(zhì)教育部分所占的比重。

3 結(jié)論

根據(jù)目前結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題及教育部實(shí)施卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的要求，本文就如何提高結(jié)構(gòu)力學(xué)在卓越工程師培養(yǎng)中的作用，提出以下建議:

1）引入力學(xué)模型制作試驗(yàn)和實(shí)際工程力學(xué)分析等方面的項(xiàng)目，通過(guò)項(xiàng)目完成的過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性、項(xiàng)目構(gòu)思設(shè)計(jì)及實(shí)施能力、查閱文獻(xiàn)的能力及交流能力，能夠全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合工程素質(zhì)。

2）現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)將課堂與工地、感性認(rèn)識(shí)與理性知識(shí)、力學(xué)知識(shí)與工程實(shí)踐、教師講授與現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)交流等方面有機(jī)結(jié)合，是提高結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)的理解與應(yīng)用，培養(yǎng)具有實(shí)踐精神創(chuàng)新精神的高素質(zhì)的工程人才一條重要途徑。

3）提高教師的工程修養(yǎng)是保證卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)施的一個(gè)重要方面，因此應(yīng)讓教師深入生產(chǎn)一線，提高教師自身的工程素質(zhì)。

4）應(yīng)改進(jìn)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程評(píng)價(jià)體系，形成現(xiàn)場(chǎng)總結(jié)報(bào)告、項(xiàng)目實(shí)踐報(bào)告與期末考試相結(jié)合的立體式的評(píng)價(jià)體系，提高工程素質(zhì)教育部分所占的比重。

［1］龍馭球，包世華．結(jié)構(gòu)力學(xué)（第2版）［M］．北京:高等教育出版社，2006．

［2］李廉坤．結(jié)構(gòu)力學(xué)（第五版）［M］．北京:高等教育出版社，2010．

［3］岳彩義．專(zhuān)業(yè)課程項(xiàng)目教學(xué)模式探析［J］．職業(yè)教育研究，2008（10）:46－47．

［4］楊 敏．影響民辦學(xué)校教師幸福感的因素探析［J］．邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2013（1）:101－106．

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（責(zé)任校對(duì) 謝宜辰）

G642

A

1674－5884（2014）08－0140－03

2014－03－19

西安科技大學(xué)教改項(xiàng)目（JG1205，JG1256）

邱繼生（1977－），男，山東臨沂人，副教授，博士，主要從事結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)與研究工作。