黃宜勝+彭輝+劉章軍+葉永+田東方

（三峽大學 水利與環(huán)境學院，湖北 宜昌 443002）

摘要：本文緊緊圍繞“工程認知能力培養(yǎng)”這一主線，提出了基于工程認知能力培養(yǎng)的土木水利類基礎(chǔ)力學課程教學模式改革的新思路和新模式，核心是強調(diào)提高學生的工程意識和對工程實際問題的認知、分析能力，對土木水利類大學生的動手能力、分析問題以及解決問題能力的培養(yǎng)起到了積極的推動作用，也為土木水利類基礎(chǔ)力學課程教學模式后續(xù)的改革與發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：認知能力；土木水利；基礎(chǔ)力學；教學模式

中圖分類號：F407.9 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）52-0133-02

一、引言

我校目前開設(shè)的土木水利類專業(yè)主要有水利水電工程、農(nóng)業(yè)水利工程、水文與水資源工程、港口航道與海岸工程和土木工程，其中水利水電工程專業(yè)和土木工程專業(yè)已進入“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”。理論力學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學等基礎(chǔ)力學課程均是上述專業(yè)的核心課程。在新時期下為了推動“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的良好發(fā)展，必然要求培養(yǎng)的學生具有較強的解決工程實際問題的科學素養(yǎng)，而這種科學素養(yǎng)的培養(yǎng)必須建立在學生具有較強的工程認知能力基礎(chǔ)之上，上述基礎(chǔ)力學課程正是培養(yǎng)學生工程認知能力的重要起點。在此背景下，本文緊緊圍繞“工程認知能力培養(yǎng)”這一主線，提出了基于工程認知能力培養(yǎng)的土木水利類基礎(chǔ)力學課程教學模式改革的新思路和新模式，對土木水利類大學生的動手能力、分析問題以及解決問題能力的培養(yǎng)起到了積極的推動作用[1-3]。

二、教學理念上注重教學、科研與工程認知能力培養(yǎng)相結(jié)合

基礎(chǔ)力學課程作為土木水利類專業(yè)核心基礎(chǔ)課，在提高學生認知和分析結(jié)構(gòu)能力方面有著重要的支撐作用。形成了“三個注重”的基本理念：在力學課程的教學過程中注重挖掘基本內(nèi)容的學術(shù)深度，在力學綜合教學中注重自主設(shè)計教學，在力學課程的教學中注重培養(yǎng)建模能力和解決土木水利工程實踐問題的能力。在基礎(chǔ)力學課程的教學過程中注重從力學基本理論、工程實例、災(zāi)難性工程事故和學科發(fā)展歷史挖掘基本教學內(nèi)容的深度。在基礎(chǔ)力學與專業(yè)課程教學中注重自主設(shè)計教學：一是注重數(shù)學在力學教學中的基礎(chǔ)作用；二是注重力學課程相關(guān)知識點的聯(lián)系；三是注重綜合運用力學課程知識的能力；四是注重將工程問題、力學、數(shù)學及計算機技術(shù)交叉融合。

三、教學方式上注重基礎(chǔ)力學與專業(yè)教學相結(jié)合

以水利水電工程專業(yè)為例，水工建筑物、水電站建筑物、水利工程施工是該專業(yè)的核心專業(yè)課程。學習這些課程需要達到兩個目標：一是概念上認識結(jié)構(gòu)特點，另一個則是從理性角度尋求分析和解決結(jié)構(gòu)包含的工程問題，并提出合理的處理措施。為此，在基礎(chǔ)力學課程的教學中，提出了“基于工程實踐問題的基礎(chǔ)力學課程教學”，強調(diào)水利工程背景介紹，注重培養(yǎng)學生建模能力和解決水利工程實踐問題的能力；在與材料相關(guān)的課程教學中，提出了“緊扣規(guī)范、重視安全兼顧經(jīng)濟”方式，學生應(yīng)盡早了解專業(yè)背景和行業(yè)規(guī)范，學習中不斷領(lǐng)悟結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是什么，為什么這么設(shè)計？在工程結(jié)構(gòu)分析中，提出了“結(jié)構(gòu)力學中定性分析與定量計算能力的培養(yǎng)”，強調(diào)水利工程的結(jié)構(gòu)意識培養(yǎng)，注重“概念結(jié)構(gòu)力學”。

四、教學研究上注重基礎(chǔ)力學與土木水利類工程特色相結(jié)合

課題組依托“基于工程認知能力培養(yǎng)的土木水利類材料力學教學模式的研究與實踐”、“第二課堂在基礎(chǔ)力學教學中的實施內(nèi)容及模式研究”、“水利工程特色的材料力學課件編制”、“力學課程教學質(zhì)量提高的思考與措施”、“留學生理論力學教學內(nèi)容優(yōu)化與課堂實踐”等教研項目，開展了基礎(chǔ)力學教學平臺和課程體系研究，教學研究中力求工程意識和研究型思維的培養(yǎng)。研究成果主要體現(xiàn)在《卸荷巖體力學原理與應(yīng)用（ISBN：9787030463067）》這本教材中，該書中的問題都來源實際土木水利工程，突出了基礎(chǔ)力學知識的綜合應(yīng)用。

五、教學內(nèi)容上注重理論知識點與科研項目內(nèi)容相結(jié)合

結(jié)合基于工程認知能力培養(yǎng)教學模式的研究與實踐，讓學生較早地接觸科研項目，并參與做一些初步預(yù)研工作和創(chuàng)新活動。這么做既是為了激發(fā)學生學好基礎(chǔ)力學，也是為了激發(fā)學生產(chǎn)生工程意識，進而培養(yǎng)學生的科研意識和創(chuàng)新意識。例如，水利類專業(yè)后面都要學習大壩的應(yīng)力、變形及穩(wěn)定性問題，那么這就要用到《材料力學》的相關(guān)知識。結(jié)合前面所學的《理論力學》知識，在老師的指導下本科生探討了地震作用下重力壩深層抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)表達式的問題，并通過工程實例驗證了上述表達式的正確性和適用性，這大大提高了本科生對工程的認識以及分析工程問題的能力。

六、教學評價上注重工程案例與理論知識考核相結(jié)合

檢驗基于工程認知能力培養(yǎng)的土木水利類教學模式的好壞，需要通過對學生學習過程的評價來實現(xiàn)。例如，在考學生對《材料力學》基本概念的認識的時候，出了如下一個題目：湘西矮寨懸索大橋（簡稱“矮寨特大橋”）位于湖南吉首矮寨鎮(zhèn)，橋面與谷底垂直高差達330余米，主跨跨徑1176米，是中國首座塔梁分離式懸索橋。試問：為了保證索塔正常工作，索塔最應(yīng)滿足哪方面的要求？試說明理由。該題緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際，答題結(jié)果表明大部分同學都回答的比較好，這說明基于工程認知能力培養(yǎng)的土木水利類基礎(chǔ)力學教學模式具有較強的可行性和適用性，能夠培養(yǎng)學生的工程認知技能。

七、教材編寫上注重工程實踐和學科前沿相結(jié)合

課題組教師參與了《大學生力學競賽與建模（ISBN：9787508497112）》和《卸荷巖體力學原理與應(yīng)用（ ISBN：9787030463067）》這兩本教材的編寫?！洞髮W生力學競賽與建?！愤@本書包含了理工科大學生基礎(chǔ)力學課程的核心內(nèi)容，書中問題綜合性強、知識涵蓋豐富、難度很大，可作為“全國周培源大學生力學競賽”的輔導教材和“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實踐教學?！缎逗蓭r體力學原理與應(yīng)用》這本書注重結(jié)合土木水利工程專業(yè)的水電特色教學，形成了卸荷巖體力學的基本理論與方法，建立了一套完整的卸荷巖體力學基本理論及穩(wěn)定分析方法，在國內(nèi)外形成了自己的特色和優(yōu)勢。

八、結(jié)語

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”要求我們培養(yǎng)的學生具有較強的解決工程實際問題的科學素養(yǎng)，而這種科學素養(yǎng)的培養(yǎng)必須建立在學生具有較強的工程認知能力基礎(chǔ)之上?；A(chǔ)力學課程作為土木水利類專業(yè)教學體系中重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)學生具有工程認知能力的重要起點。本文緊緊圍繞“工程認知能力培養(yǎng)”這一主線，提出了基于工程認知能力培養(yǎng)的土木水利類基礎(chǔ)力學課程教學的新思路和新模式，并取得了一些成果。這些成果切實提高了土木水利類學生的工程意識和對工程實際問題的認知、分析能力，對土木水利類學生的動手能力、分析問題以及解決問題能力的培養(yǎng)起到了積極的推動作用。

參考文獻：

[1]姚文莉，王謙源，曹金鳳.等.基礎(chǔ)力學第二課堂實施內(nèi)容及模式探究[J].當代教育理論與實踐，2011，3（9）：62-63.

[2]黃宜勝.高校土木水利類專業(yè)材料力學教學模式的探討[J].魅力中國，2011（150）：246.

[3]葉永，劉章軍，彭輝，等.土木水利類專業(yè)力學課程群建設(shè)構(gòu)想[J].教育教學論壇，2012（21）：141-142.