以工程教育专业认证为导向的《工程力学》教学改革

赵 静，顾井飞，张春艳

(蚌埠学院 机械与车辆工程学院，安徽 蚌埠 233030)

工程教育专业认证是专业建设的标尺，专业认证是专业建设的最大抓手，因此，专业建设的课程教学的内容、方法和考核要以工程教育专业认证为导向[1]。《工程力学》课程在工科专业中开设广泛，以工程教育专业认证的理念为指导，积极推进工程力学教育教学改革，以该课程改革为先导探究课程改革的手段和方法，进行课程改革的推广，为专业的工程教育认证中课程教学的研究提供参考价值。

1 工程教育专业认证理念

工程教育专业认证通过课程体系形成支撑、课程教学实现支撑、考核评价证明支撑，达到培养目标和毕业生要求为目标的合格性评估，同时学校通过人才培养目标的制定，使国家、学生、教师和雇主共同受益。工程教育专业认证的体系逻辑为专业课程体系设置、培养方案制定、师资队伍配备、支撑条件配置以学生毕业能力为核心任务展开，并强调建立持续改进和反馈机制以保证专业教育的质量和活力，学生毕业能力是工程教育认证的考核核心和最终目的，通用标准中对学生的毕业能力有12项要求：5项(工程知识、问题分析、设计开发、研究、现代工具)技术性指标，要求毕业生掌握专业技术能力，能够承担工程师应尽的义务和责任；7项(工程社会、环境发展、职业规范、个人团队、沟通、项目管理、终身学习)非技术性指标，要求毕业生具有专业精神思想，能够履行工程职业道德和规范。以此12项毕业能力培养作为教学的背景目标，各类课程各司其职，共同支撑该能力的达成并根据时代要求持续改进。

2 《工程力学》课程教学改革

近年来，各种教学方法层出不穷，如有用翻转课堂这种新的教学模式进行《工程力学》教学的改革和研究[1]，有以大学生创新能力培养为目标的《工程力学》改革与实践[2]，有基于智慧平台对《工程力学》课程进行SPOC线上线下教学设计的研究与探索[3]等等。但对照工程教育专业认证中学生毕业能力的12项要求，《工程力学》课程教学仍有一些问题亟待解决。如何培养学生具有人文社会科学素养、社会责任感，在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任的意识；如何扎实学生理论知识的学习，将工程知识学以致用解决复杂工程问题；如何建立学生自主学习和终身学习的意识和行动能力，如何锻炼学生融入团队协作，承担合作性学习任务；如何要求学生能够设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。

2.1 以行业技术需求反向设计课程教学内容

《工程力学》的概念、原理及公式看似枯燥其实广泛应用于很多领域的工程实例，其实际是把真实的工程问题抽象为理想的力学模型。教师教学中以突出工程应用理念的教材作为基本内容，以技术需求作为教学主线，以产出导向作为教学理念，以科研反哺教学作为手段；内容中融入工程图片、工程视频、工程案例、软件分析、热点事件等丰富抽象例题，扩展学生学习层面及认知；讲授中适当采用双语教学提高学生专业英语的能力和国际竞争力。

行业需求具有解决实际问题能力的毕业生，而《工程力学》的课程教学基本以力学模型为研究对象以数学模型为基础进行分析计算，忽略了工程问题抽象或简化成力学模型这一重要前提步骤[4]，因此在课程教授中，教师应强化工程实例与课程知识的融合，这里对《工程力学》4大理论部分(静力学分析、4种基本变形及组合变形分析、压杆稳定)分别举例。在讲解静力学分析时，教师应尽可能把所有的受力分析机构还原于工程实例，如对某多跨静定梁模型进行受力分析，学生可以通过分析模型中约束的形式正确地画出受力图形，可是并不能认出实际工程中的多跨静定梁，需要教师附以工程图片，培养学生理论联系实际的能力。在讲解四种基本变形及组合变形分析时，引入分析某工业厂房需提高吊车梁弯曲强度能力的具体案例[5]，科研案例——某公司需对两种T型截面的夹钳进行受力分析以确定最好的样式[6]等，培养学生能够利用理论知识解决实际工程问题的能力。

2.2 划分实验项目层次以提高实践动手能力

除了理论教学，《工程力学》还有一定学时的实验课程，而实验课程是加强专业知识教育、增加学生的感性认识、锻炼学生的实践操作和培养学生的创新能力的重要教学环节。在工程力学实验中，学生进行小组实验，根据实验内容和环节各司其职，锻炼学生融入团队协作完成共同目标的能力。为满足不同层次学生的动手能力，达到使学生掌握基本实验方法、设计分析与解释实验数据、综合信息得到结论的能力，将实验项目划分为3个层次：基础原理性实验、综合设计性实验和竞赛探究性实验。基础原理性实验满足实验教学要求，采用教师讲授为主，学生按步骤操作分析实验结果的实验方式；综合设计性实验主要面向对力学实验有浓厚兴趣的学生，采用固定时间开放，教师指导学生独立实验的实验方式；竞赛探究性实验主要针对有创新想法、备赛的学生进行实验室的预约开放，采用教师引导、答疑的实验方式。

通过划分实验层次、开发综合设计性和竞赛探究性力学实验、改变实验室开放方式及多种实验指导方式的实验改革，切实保证工程力学实验既满足基础教学又突出工程化应用，达到提高学生实践动手能力的目的。

2.3 持续融入课程思政教育

在专业课程的教育教学中，持续地、巧妙地、适当地融入课程思政对学生的学习、老师的教学和课堂的管理均具有促进作用。

课程思政需要贯穿于课前、课中和课后3个阶段，且在一学期中针对不同的情况或问题要多次开展，教师再根据学生的反馈进行内容的调整。因为工程力学课程在很多工科专业中进行开设，所以开课前教师应针对开课专业特色、年级情况和班级学情进行调查分析，充分准备课程思政素材并根据各班的调查结果区别性建设课程思政内容。教学过程中，教师主要通过国家重大工程项目、经典工程建筑使学生感受到国家工程的力量，让学生树立为国家崛起而奋斗的精神；教师可通过创新实例挖掘和培养学生的科学思维能力、创新精神和创新能力。教师也可让学生讲述家乡著名工程，以达到思政育人的目的。

3 借助软件平台完成进阶型教学

随着时代的发展，网络已成为人们获取资料信息的重要手段，教师的教学方式也应紧随时代步伐，在课前、课中和课后的教学活动中充分利用软件平台，形成知识的进阶型教授。第一梯阶在课前进行，教师通过网络平台推送或自制合适和适量的工程力学教学资源，建立学习任务点的要求和时间限制，帮助学生在课前掌握基础知识。还可通过练习测试环节使学生进行学习自检和复习，使老师了解学生的掌握情况。第二梯阶在课中进行，教师在课堂进行《工程力学》课程主要内容的精讲，并针对课前平台测试结果对学生学习薄弱知识点进行讲解，使学生攻破知识重难点。在课堂活动中，教师可借助软件如学习通开展选人、抢答、主题讨论等形式多样的活动，有助于学生课堂集中力的提升，提高学习效果。第三梯阶在课后进行，教师借助软件开展直播、思维拓展知识、答疑解惑、课后讨论等，使学生实现知识的巩固、提升与拓展。基于软件平台的进阶型教学保证了学生学习内容的深度和广度，保证了学生的知识储备，提高了学生的自学能力和就业竞争力。

4 形成性考核评价

课程考核改革的最终目标是通过考试改革推动教学内容和方法的改革，从而推动以“传授知识”为主的传统教学向以“培养能力”为主的现代教学转变，使学生从“知识型”向 “能力型”进行转变，由“应试学习”向“自主学习”转变。根据采用借助软件平台的教学模式，课程在传统实验成绩+期末成绩考核方式上，实行融入形成性过程的考核方式，即基于软件平台的所有学习过程、活动参与、测验成绩等将在平台中自动保存和统计，教师可自行调整过程性考核的评价指标和成绩权重，软件将自动计算出每位学生的平台课程成绩。形成性考核成绩的增设可丰富考核的内容、方法和形式，使学生的成绩更为公平、公开，也为进阶型教学的顺利开展提供了有效的保障。

5 结 语

基于工程教育专业的认证标准，围绕学生的毕业能力，《工程力学》课程在教学内容、教学方法和考核评价3方面进行了改革。改革后，学生对于新的教学方式接受快，课堂注意力明显集中，课堂氛围较以前活跃了，学生与教师的课上、课下互动明显增多，在院部的教师交流活动中把教学的心得和方法进行了经验交流与分享，其他课程也可以借鉴工程力学的教学改革成果。