摘要：學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識是卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的核心目標(biāo)。在材料力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討強(qiáng)化工程認(rèn)知、分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程論文三方面的教學(xué)改革實(shí)踐，對卓越工程師的培養(yǎng)具有重要的意義。該教學(xué)改革實(shí)踐在學(xué)生拓寬知識領(lǐng)域、鞏固理論知識，以及培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識等方面都具有重要的作用和價(jià)值。
　　關(guān)鍵詞：材料力學(xué)課程；卓越工程師計(jì)劃；教學(xué)改革實(shí)踐；實(shí)踐能力；創(chuàng)新意識
　　2010年6月，教育部啟動(dòng)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃試點(diǎn)。卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃是貫徹落實(shí)《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）》的重大改革項(xiàng)目，通過以實(shí)際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，著力培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力。卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的目的是培養(yǎng)一批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量的各類型工程技術(shù)人才。面向卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃與目標(biāo)的教學(xué)，不僅要培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論知識的能力，而且要將培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識置于核心地位。
　　在材料力學(xué)的課程教學(xué)中，關(guān)于如何培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識的教學(xué)模式已經(jīng)有了很多研究。而在卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃下，如何讓學(xué)生在掌握好材料力學(xué)理論知識的基礎(chǔ)上，得到實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)呢？筆者在材料力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對材料力學(xué)課程的強(qiáng)化工程實(shí)踐認(rèn)知、分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程論文三種教學(xué)方式進(jìn)行改革探索，以期培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識。
　　一、教學(xué)現(xiàn)狀
　　針對卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃對課程的要求，現(xiàn)階段材料力學(xué)課程在授課過程中主要面臨以下三個(gè)問題：
　�。ㄒ唬┎牧狭�學(xué)課程的知識體系與工程實(shí)際結(jié)合不夠緊密
　　材料力學(xué)作為工科專業(yè)的經(jīng)典基礎(chǔ)課程，課程整體內(nèi)容體系、理論框架已經(jīng)相對成熟，而且課程中用于推導(dǎo)計(jì)算的力學(xué)模型一般為理想化、滿足假定條件的抽象簡化模型。在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，這種抽象的力學(xué)模型與實(shí)際脫節(jié)的情況將導(dǎo)致學(xué)生無法對材料力學(xué)課程的實(shí)際應(yīng)用做出直觀的判斷，從而直接導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣的缺乏。
　�。ǘ�）與后續(xù)專業(yè)課的學(xué)科交叉不能融為一體
　　隨著教學(xué)改革的不斷深化和調(diào)整，社會(huì)的發(fā)展也需要學(xué)生知識面不斷拓寬，需要學(xué)科不斷地交叉融合。而在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，教師往往僅能講授本門課程的理論知識，沒有形成各門課程緊密銜接而又各自獨(dú)立的教學(xué)體系。材料力學(xué)課程作為工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，對專業(yè)課起著重要的支撐作用。如果材料力學(xué)的課程內(nèi)容與后續(xù)專業(yè)課的內(nèi)容交叉而又不能融為一體，將導(dǎo)致學(xué)生無法正確運(yùn)用所學(xué)的材料力學(xué)知識去解決專業(yè)課程中的問題。
　�。ㄈ�）授課方式靈活性不夠及課程缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)
　　課堂灌輸式教學(xué)在現(xiàn)有的材料力學(xué)課程授課中仍然普遍存在，教師與學(xué)生之間缺乏交互式的討論溝通。教師講，學(xué)生聽，學(xué)生長期處于被動(dòng)地接受理論知識的狀態(tài)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣逐漸下降，學(xué)習(xí)效果也越來越差。而且在材料力學(xué)的課程中，教師往往重理論而輕實(shí)踐，常規(guī)的拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲等實(shí)驗(yàn)也僅僅是理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，直接工程實(shí)踐應(yīng)用性不強(qiáng)，這不利于對學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。
　　二、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識的三種教學(xué)改革實(shí)踐
　�。ㄒ唬�強(qiáng)化學(xué)生工程認(rèn)知
　　材料力學(xué)課程的一個(gè)重要特征就是：教材中給出的大都是簡化了的抽象力學(xué)模型。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，并不了解這些簡化的力學(xué)模型是如何從實(shí)際工程問題中轉(zhuǎn)化而來的。在學(xué)生后續(xù)的工程實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，接觸到工程問題時(shí)就容易感到茫然，與基礎(chǔ)力學(xué)理論知識難以建立聯(lián)系，缺少從實(shí)踐向理論、從理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的工程認(rèn)知環(huán)節(jié)。
　　學(xué)生工程實(shí)踐認(rèn)知能力的培養(yǎng)是一個(gè)漸進(jìn)的過程，需要不斷地引導(dǎo)、激發(fā)，使他們逐漸認(rèn)識到力學(xué)課程學(xué)習(xí)是解決實(shí)際工程問題的理論基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)諸多高校已經(jīng)將工程問題的認(rèn)知廣泛引入到材料力學(xué)的課程學(xué)習(xí)中。直觀的工程認(rèn)知不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生對理論的深層次的理解和掌握，而且通過對學(xué)生的工程與科研意識的啟蒙，可以挖掘其潛在的創(chuàng)新能力。
　　筆者在卓越工程師過程裝備專業(yè)材料力學(xué)的教學(xué)過程中，對學(xué)生進(jìn)行化工過程裝備及其力學(xué)問題介紹，使學(xué)生對本專業(yè)工程領(lǐng)域與材料力學(xué)的關(guān)系有一個(gè)初步的了解和感性認(rèn)識，激發(fā)其將理論知識與工程課題結(jié)合起來學(xué)習(xí)的興趣。另外，在課程教學(xué)過程中，進(jìn)行一到兩個(gè)學(xué)時(shí)的化工過程裝備領(lǐng)域?qū)ｎ}學(xué)術(shù)報(bào)告，通過對某工程課題（包括工程背景、科學(xué)問題、研究所涉及的理論基礎(chǔ)與過程）進(jìn)行系統(tǒng)的介紹，達(dá)到良好的工程認(rèn)知和科研啟蒙作用。例如：在給卓越工程師過程裝備專業(yè)學(xué)生講解《壓桿穩(wěn)定》章節(jié)時(shí)，結(jié)合學(xué)�？蒲袌F(tuán)隊(duì)進(jìn)行的“地震作用下大型球罐結(jié)構(gòu)的樁腿失穩(wěn)問題研究”課題中的工程背景、科學(xué)問題及研究理論進(jìn)行了較為全面的介紹。這不僅加深了學(xué)生對壓桿穩(wěn)定理論的理解，而且將理論知識與重大工程問題緊密聯(lián)系，使學(xué)生學(xué)有所用，對材料力學(xué)理論知識學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，這也是創(chuàng)新人才培養(yǎng)所具備的一個(gè)重要品質(zhì)。
　　實(shí)踐表明，材料力學(xué)教學(xué)中的工程認(rèn)知強(qiáng)化將理論知識與工程實(shí)踐相結(jié)合的培養(yǎng)模式，對形成完整的實(shí)踐教學(xué)、素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育方面都有很大的促進(jìn)作用。同時(shí)，這種培養(yǎng)模式也對學(xué)生的專業(yè)知識、創(chuàng)新能力和科學(xué)素質(zhì)的協(xié)調(diào)培養(yǎng)起到了重要的促進(jìn)作用。
　　（二）分層次開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)
　　目前，在大多數(shù)高校中，常規(guī)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)在卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃中為必做實(shí)驗(yàn)，包括拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、純彎曲和沖擊實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法有較為成熟的實(shí)驗(yàn)大綱指導(dǎo)，以理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，其目的是提高學(xué)生的動(dòng)手能力，加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解，但缺乏一定的探索性，不利于對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。為此，學(xué)生可以在必做實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開展更高層次的獨(dú)立設(shè)計(jì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，將材料力學(xué)理論和實(shí)際工程實(shí)例有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行獨(dú)立的選題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、測試及分析討論，以培養(yǎng)獨(dú)立的探索、研究及創(chuàng)新能力。
　　筆者在卓越工程師過程裝備專業(yè)的材料力學(xué)的教學(xué)中，利用力學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室，依據(jù)其專業(yè)背景和實(shí)驗(yàn)室科研情況，鼓勵(lì)、支持學(xué)生獨(dú)立完成力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行探索性的科學(xué)研究工作，使學(xué)生盡早具有工程意識和學(xué)以致用的思維。學(xué)生也提出了一些新穎的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思，設(shè)計(jì)了初步的實(shí)驗(yàn)方案。例如：針對化工裝備中輸油管道的振動(dòng)疲勞問題，學(xué)生提出了不同的振動(dòng)測量方法以及解決振動(dòng)疲勞問題的措施。實(shí)踐表明，分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)將工程實(shí)踐背景與力學(xué)理論有機(jī)結(jié)合，在加深學(xué)生對理論知識理解和掌握的同時(shí)，對培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、實(shí)踐創(chuàng)新能力等方面都起著很大的幫助作用。
　�。ㄈ�）布置課程論文
　　在各專業(yè)的課程設(shè)置中，課程論文作為一種理論聯(lián)系實(shí)踐的教學(xué)環(huán)節(jié)得到了較為廣泛的認(rèn)可。然而，大多數(shù)高校的材料力學(xué)課程中往往缺乏課程論文教學(xué)環(huán)節(jié)。課程論文起著材料力學(xué)課程與工程實(shí)際聯(lián)系起來的橋梁作用。課程論文可由教師啟發(fā)，讓學(xué)生自主選題，通過詳細(xì)的力學(xué)問題分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或建模分析、數(shù)據(jù)及結(jié)論討論等環(huán)節(jié)，最后以科技論文的模式來完成，從而使學(xué)生的工程實(shí)踐認(rèn)知、創(chuàng)新能力及科研素質(zhì)等得到提高。
　　在卓越工程師過程裝備專業(yè)材料力學(xué)的教學(xué)中，筆者結(jié)合每一階段所學(xué)的理論知識，以小組或個(gè)人的形式，引導(dǎo)學(xué)生自行搜索相關(guān)的實(shí)際工程問題材料并獲取相關(guān)信息。然后根據(jù)自己的分析，建立力學(xué)模型，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試或計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算，最后以科技論文的形式進(jìn)行書面整理并在課堂上匯報(bào)和討論。從學(xué)生完成情況來看，一些課程論文具有內(nèi)容新穎和創(chuàng)新性特征，起到了學(xué)生對所學(xué)理論知識分析、思考并應(yīng)用于實(shí)際工程問題的作用，提高了學(xué)生自主探索學(xué)習(xí)與實(shí)踐的應(yīng)用能力。
　　三、結(jié)語
　　基于卓越工程師的大學(xué)生培養(yǎng)機(jī)制和目標(biāo)，在材料力學(xué)課程教學(xué)改革實(shí)踐過程中，通過強(qiáng)化工程認(rèn)知、分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程論文訓(xùn)練等三種不同的教學(xué)模式，學(xué)生由被動(dòng)的繼承性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動(dòng)的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，在深入理解掌握理論基礎(chǔ)的同時(shí)，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識。當(dāng)然，以上三方面的教學(xué)實(shí)踐并不是互相孤立的，只有它們與課程教學(xué)有機(jī)地融為一體，才能更好地有導(dǎo)向性地激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探索性自主學(xué)習(xí)。

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