基于“卓越工程師”培養(yǎng)的“大土木”專業(yè)《理論力學》課程改革

陸仁強

摘 要：根據(jù)“卓越工程師計劃”對“大土木”專業(yè)學生的培養(yǎng)目標，順應地方本科院校應用型人才培養(yǎng)的轉(zhuǎn)型改革要求，本文在分析了當前“理論力學”課程的教學現(xiàn)狀及存在的主要問題基礎上，提出應從下列三個方面對該課程進行教學改革：整合優(yōu)化《理論力學》課程知識體系，采取模塊化教學方式；在《理論力學》課程教學中引入和加強實踐教學（課程設計）環(huán)節(jié)；對《理論力學》課程采取多元化的期末考核方式。教學實踐應用表明，本課程改革成果對于地方本科院校應用型“卓越工程師”的培養(yǎng)具有一定的指導意義。

關鍵詞：卓越工程師；理論力學；課程改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9132（2016）16-0074-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.16.026

一、“卓越工程師計劃”對《理論力學》課程提出的新要求

《理論力學》是“大土木”專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課，位居“三大力學”之首，是后續(xù)《材料力學》、《結構力學》及相關專業(yè)課學習的力學基礎，在“大土木”專業(yè)整個課程體系設計中具有重要的地位和作用。同時，《理論力學》又是一門與工程實際聯(lián)系緊密的課程，對于學生利用理論知識解決工程實際問題能力的培養(yǎng)必不可少。正是基于上述《理論力學》課程的重要地位和作用，教育部提出的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，就如何貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》，對新時期基于“卓越工程師計劃”的《理論力學》課程教學改革提出了新的要求：1.“卓越工程師”重點強調(diào)對學生工程實踐能力的培養(yǎng)和鍛煉，故要求《理論力學》課程加強與工程實踐的聯(lián)系和應用；2.“卓越工程師”重在學生學習理論課程后所具備的解決工程實際問題的能力和工程素養(yǎng)，故要求《理論力學》課程不僅是簡單的理論知識傳授，更應注重學生動手能力、創(chuàng)新能力及工程實際應用能力的培養(yǎng)。而《理論力學》作為當前“大土木”專業(yè)的經(jīng)典基礎課程，其理論體系成熟、邏輯性和系統(tǒng)性強，例題多是基于假定條件的理想力學模型，具有通用性，但很難體現(xiàn)“大土木”的專業(yè)特色。因此，為真正落實好“卓越工程師計劃”對于應用型專業(yè)畢業(yè)生的培養(yǎng)目標要求，對《理論力學》課程知識體系的整合優(yōu)化、課程設計引入以及多元化的期末考核方式改革等迫在眉睫。

二、“理論力學”課程的教學現(xiàn)狀及存在問題

根據(jù)“卓越工程師計劃”的培養(yǎng)目標要求，結合我院《理論力學》課程的教學現(xiàn)狀進行分析，現(xiàn)階段主要存在下列幾個問題。

（一）《理論力學》課程與《大學普通物理》重疊內(nèi)容過多

學生在初中就開始學習力和運動的基本概念、原理等，高中物理開始學習牛頓定律、動量定理和動能定理等，《大學普通物理》通過分析理論模型，構建起了牛頓力學體系，而《理論力學》課程中的運動學和動力學兩大部分內(nèi)容，也是根據(jù)牛頓三大定律，主要分析動量定理、動量矩定理和動能定理，即《理論力學》課程中有2/3的內(nèi)容與《大學普通物理》中的力學部分重疊，也就是對于工科學生來說先后四次重復學習了牛頓力學的內(nèi)容。一方面，重復的學習同一內(nèi)容會使學時的效率降低，也會導致學生的學習興趣下降，同時由于重疊的內(nèi)容和程度大，這也使得從事《大學普通物理》和《理論力學》課程教學的教師都處于比較尷尬的位置。但是，基礎力學又不能代替理論力學，隨著近年來高等教育改革向應用型方向的發(fā)展，地方應用型本科院校越來越注重實踐教學學時的加大，這也勢必導致基礎力學和理論力學的教學課時的大幅度刪減，因此如何解決《理論力學》課程與《大學普通物理》重疊內(nèi)容過多、課時量減少的問題，成為“卓越工程師計劃”要求下《理論力學》課程改革的重點。

（二）《理論力學》課程缺乏實踐教學環(huán)節(jié)

由于高等教育的改革，《理論力學》課程的學時大幅減少，直接導致實驗課學時的減少或取消，我院歷年開設的《理論力學》課程就一直沒有實踐教學環(huán)節(jié)，我對全國多所普通高?！独碚摿W》的課程教學大綱分析也發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的《理論力學》課程教學中都偏重理論講授，一般采用課堂灌輸式的傳統(tǒng)教學方式，而缺乏實踐教學環(huán)節(jié)，雖然很多高?！按笸聊尽睂I(yè)的力學教師每年會組織學生參加全國周培源大學生力學競賽及其相應的培訓，但是重點依舊停留在理論知識體系的構建及做題方面，這種缺乏實踐環(huán)節(jié)的結果往往會抑制學生的創(chuàng)新欲望，達不到理想的教學效果。另一方面，《理論力學》教材上的例題都是經(jīng)過抽象簡化得來的理想模型，由于大一的學生還沒有接觸工程實例，還不能有效地將教材中提到的力學模型與實際工程構件結合起來，最終出現(xiàn)了《理論力學》的教學與實踐的嚴重脫節(jié)。

（三）《理論力學》課程考核方式單一

根據(jù)“卓越工程師計劃”對于“大土木”專業(yè)應用型人才的培養(yǎng)目標要求，工科畢業(yè)生必將需要滿足社會對于人才的需求，而當前的大多建筑施工企業(yè)對于“大土木”專業(yè)畢業(yè)生的基本要求是具有一定理論知識、具有較強的工程動手能力和創(chuàng)新意識，顯然社會對應用型人才的需求不能僅通過一紙的閉卷考試所能體現(xiàn)出來。但是，我所在學院及全國大多數(shù)高校來說，《理論力學》課程都沒有開設實踐教學環(huán)節(jié)的內(nèi)容，故期末考試也僅是采取閉卷考試+平時成績的單一考核評價方式。這種期末考核方式雖然在一定程度上能夠反映學生對《理論力學》課程知識的學習掌握程度，但是其考核方式的單一性，不能完全體現(xiàn)學生應用力學知識解決實際工程問題的能力。

三、基于“卓越工程師”培養(yǎng)的《理論力學》課程改革目標

根據(jù)“卓越工程師計劃”對于《理論力學》課程改革的目標要求：知識、能力與工程素養(yǎng)，我院通過本次《理論力學》課程的教學改革，重在培養(yǎng)起學生具有根據(jù)工程實際問題——抽象簡化成力學模型——應用理論力學知識解決實際問題的能力，具體表現(xiàn)在下列三個方面的培養(yǎng)目標：1.《理論力學》的學習思維和力學能力培養(yǎng)；2.數(shù)學、計算機等基本工具用于力學模型的分析及應用能力培養(yǎng)；3.工程實際問題的力學模型重構與驗證。

四、基于“卓越工程師”培養(yǎng)的《理論力學》課程改革關鍵

（一）《理論力學》課程知識體系的整合與模塊化設計

依靠學校課程組織委員會，組織理學院講授《大學普通物理》和我院講授《理論力學》的主講教師一起研討，經(jīng)過分析、研究一致確定：《大學普通物理》和《理論力學》的研究對象、理論體系和原理均相同，主要差異在于教學側重點及理論深度方面有所偏重，故《大學普通物理》和《理論力學》的相關力學理論體系具有整合和優(yōu)化的前提可行性。我院充分考慮到《大學普通物理》授課在前的自然學習規(guī)律和原則，采取下列方法對《理論力學》課程知識體系進行整合：1.對于上述兩門課程內(nèi)容重復的章節(jié)，全部劃歸《大學普通物理》授課中進行重點講解，并增加相應的教學學時；2.《大學普通物理》授課教師在講解相關知識點的時候，有針對性地結合“大土木”的專業(yè)特點，選取相應的典型工程案例進行理論分析；3.《理論力學》授課過程中，根據(jù)力學理論體系要完整的基本原則，采取模塊化設計的教學方式，分為三個教學模塊：靜力學、運動學和動力學，對于三大力學基礎中的基礎——靜力學，要進行詳細重點講解，對于運動學和動力學模塊已經(jīng)在《大學普通物理》中講過的內(nèi)容不再系統(tǒng)講解，而是選取典型的工程實例指導學生自主學習和解決問題，重在培養(yǎng)學生應用理論知識解決實際問題的能力；4.增加《理論力學》課程的實踐教學環(huán)節(jié)，引入力學實驗和課程設計。

（二）《理論力學》課程實踐教學（課程設計）的引入與加強

綜上分析，以往的《理論力學》課程教學只是以理論講授為主，缺乏實踐性教學環(huán)節(jié)，一方面對于學生學習興趣的養(yǎng)成及解決工程實際問題的能力培養(yǎng)不利，另一方面也不符合“卓越工程師計劃”對于應用型人才的培養(yǎng)目標要求。為此，我院在對《理論力學》課程 “三大模塊”的優(yōu)化改革基礎上，對《理論力學》課程實踐教學環(huán)節(jié)進行了改革加強，引入課程實驗和課程設計等實踐教學內(nèi)容，通過理論教學和實踐環(huán)節(jié)，讓學生學會用理論知識解決實際問題，反過來又通過工程實踐加深對理論知識的理解和掌握，真正培養(yǎng)起“卓越工程師計劃”所要求學生具備的動手能力以及創(chuàng)新思維能力，為學生后續(xù)專業(yè)課程的學習打下堅實的基礎。

（三）《理論力學》課程考核方式的多元化

實踐應用表明，檢驗課程學習好壞的最佳手段就是考核，而考核方式的多元化改革是促進教師教學水平發(fā)展、學生學習能力提高的關鍵，為此，我院針對以往《理論力學》課程教學考核方式單一的問題，提出了多元化的課程綜合考核評價體系（見表3）。應用表明，通過采取多元化的《理論力學》課程綜合考核辦法，一方面提高了學生對《理論力學》基礎知識學習的積極性和解決工程實際問題的興趣及能力，同時也促進了學生主動地去思考和創(chuàng)新，提高了學生的動手能力，一定程度上解決了中國應試教育下學生高分低能的問題。

五、結語

我結合所任教學院《理論力學》課程存在的與《大學普通物理》重疊內(nèi)容多、考核方式單一、缺乏實踐教學環(huán)節(jié)等問題，為適應“卓越工程師計劃”對于應用型人才培養(yǎng)的目標改革要求，對本院《理論力學》課程教學進行了有效改革：整合優(yōu)化了《理論力學》課程的知識體系，設置了實踐教學（課程設計）環(huán)節(jié)，并對《理論力學》課程采取多元化的期末考核方式。改革成果應用表明，對于后續(xù)《理論力學》課程的教學效果有了很大提高，提高了“大土木”專業(yè)應用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

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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

[ 責任編輯 趙建榮 ]