专业认证背景下的基础力学课程教学改革

戴隆超，龚俊杰

(扬州大学 机械工程学院，江苏 扬州225127)

0 引言

工程教育专业认证是指专业认证机构针对高等教育机构申请认证的单位与专业，组建由专门职业或行业协会、联合会、专门学会、及该领域的教育专家、相关行业的企业专家构成的专家组，开展的工程类专业教育的专门性认证，目的是为相关工程技术人才进入工业界从业提供预备教育质量保证。具有自愿性评价、合格性评价、外部评价、同行评价、实证评价等特征。我国各高校开始逐渐重视与推动专业认证工作。因此，如何深入理解与全面结合工程教育专业认证标准［1］，并在课程教学活动中加以贯彻与指导持续改进，不断提升教学质量［2］，是高校教师将要面对的问题。

1 工程教育专业认证概述

1.1 工程教育专业认证的基本理念

(1) 学生中心理念。以学生为中心，围绕培养目标与毕业要求进行资源配置与教学安排，并将学生与用人单位的满意度作为专业评价的重要参考依据。

(2) 产出导向理念。专业教学设计与教学实施以学生接受教育后所取得的学习成果为导向(Outcome－based)［3］，并严格按照毕业生核心能力与要求评价专业教育的有效性。

(3) 持续改进理念。建立有效的质量监控与持续改进机制，能开展持续跟踪改进，以不断提升专业人才培养质量。

1.2 工程教育专业认证的基本内容

我国的工程教育专业认证标准由通用标准与专业补充标准两部分构成，内容涵盖了《华盛顿协议》提出的毕业生素质要求，具有国际等效性。其中，通用标准给出了7 个方面的要求，包括学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍与支持条件等; 专业补充标准针对具体专业在前述7 个方面中的后3 个方面提出特殊要求。

1.3 工程教育专业认证标准中三大理念的贯彻实施

(1) 学生中心理念的实施。学生中心理念在认证标准的其它6 个指标中都得到充分体现: ①这一理念直接体现在培养目标与毕业要求这两个指标的设置与改进上; ②以此为基础，通过这两个指标对课程体系设置、师资队伍建设、与支持条件配套的作用，从而对课程体系、师资队伍、支持条件施加间接影响，以利于学生到达培养目标与满足毕业要求;③遵循学生中心理念，质量保障制度通过各种持续改进措施，来推动专业质量的持续改进与提升，从而保证学生培养质量以满足相关职业要求。

(2) 产出导向理念的实施。产出导向(或者说能力导向) 是国际工程教育倡导的一种先进理念，也是工程教育认证的核心理念，我国的工程教育认证标准正是按照这一理念来设计与制定的。产出导向强调工程教育认证应关注教育产出(即学生学到什么) ，而非教育输入(即教师教了什么) 。要求围绕培养目标与毕业要求这两个导向指标，设计合理的培养方案与课程大纲，采用匹配的教学内容与教学方法，提供充足的软硬件资源。要求每个教师都能明确自己的责任，对学生是否达成毕业要求进行恰当考核，最终给出课程目标与毕业要求达成情况的评估与分析，并以此为依据在后续的教学活动中进行相应的持续改进。

(3) 持续改进理念的实施。工程教育专业认证的一个重要特点是要求建立与执行质量监控与持续改进机制，并采取切实可行的措施，落实到机制的执行、跟踪、评价、与改进等各个环节上，形成“评价——改进——再评价”的闭环管理，从而推动专业质量的持续改进与提升。

2 现代工程教育的特点及其与基础力学课程教学改革的关系

大学教育的目的是为社会培养人才，工程教育的核心是能力培养。美国工程与技术认证协会(ABET) 工程认证委员会将此细分为11 条毕业要求［4］，可归纳为以下几个方面:理解与运用各学科知识的能力，理解与运用各类技术、技能、工具、手段的实践能力，终身学习能力，沟通交流与团队运作的能力，管理、规划与解决工程问题的能力，道德、伦理与责任的认知与理解。

大学工科教育的基础是知识的传授与汲取。在此基础上，将通过教学环节、实践环节、考核环节、社团活动等多种途径，来培养与锻炼各种能力与品德，使得毕业生具备成为合格、优秀甚至杰出人才的可能。这种培养与锻炼过程由学生、教师、与履行管理与服务职责的各职能部门三方共同协作完成。而工程教育专业认证背景下的工科教育一方面是强调面向工程;另一方面是明确工科教育的达标线，制定确保培养质量达标的系统规范与措施，并开展持续评估与改进。其中，课程教学尤其是课堂教学是知识传授与汲取的最为常见的媒介，是学生知识运用能力、技术实践能力、学习能力等多种能力得到初步培养与不断锻炼强化的重要途径，也是大学教育中的最为基础与重要的一个环节。

在我国产业结构在自主创新道路上不断攀升过程中，工程问题越来越多地体现出复杂化、综合化、巨型化及与之相反的高纯度、专业化、精细化的特点［5］。其表面现象纷繁芜杂，背后因由气象万千，本质机理莫衷一是，这些往往与解决问题的目的与手段相关，即要在哪个层面上解决相应工程或技术问题。与之相适，知识、技术的应用也越来越多的体现出多学科交叉、多尺度融合、与轻知识点的应用、重综合运用实践能力与素养等特点。这些对于课程教学提出了更高要求。此外，一方面社会发展使得学生所学课程有所增加，相应地单门课程的学时相对减少; 另一方面，青年学生的兴趣越来越广泛，课程学习方面花费的时间与精力也将相对减少。同时，科研与服务任务不断加重，生源质量降低，新教学手段的学习推广等各种交流学习任务不断，这些都对教师及其所承担的课程教学产生影响。而基础力学课程往往具有理论性逻辑性强、学科体系完整严谨、数学工具运用深入等特点，学习方面所需精力较多，理解掌握的难度大［6］。与之相对照，基础力学课程是工科课程中为数极少的、兼具直接面向工程实践并且能进行严谨定量分析这两个特点的课程，对于学生多种能力及科学素养的培养有着显著作用。因而开展基础力学课程教学改革、提升教学质量，对于学生能力培养、毕业生科学素养提升、及大学教育质量提高都具有较为重要的意义。

对于教师而言，工程教学专业认证背景下现代工科教育的基础力学课程教学改革仍然必须坚持学生中心理念、产出导向理念、与持续改进理念。关注所有学生的发展，帮助他们理解与明确几个关系: 知识点与学科知识体系的关系、工程实例与学科理论模型的关系、理论模型的创建与学科知识的运用，在此过程中逐步培养与锻炼学生的相关能力与科学素养。在课堂教学方面可以采取研讨型教学、翻转课堂，与微课、MOOC［7］等在线学习方式，引导学生积极主动的开展力学课程的学习。

3 教学改革探索与实践活动

学校在基础力学课程的教学方面开展了持续的教学改革实践活动，突出体现在课堂教学方面。首先，每门课程都会针对若干工程实例或生活事例开展研究性教学与分组研讨，一方面培养学生将学科知识应用于实践的能力，另一方面激发学生学习热情。其次，利用微课、慕课等形式开展在线学习，引导学生投入精力; 借鉴翻转课堂的形式，推动学生主动学习。在每个章节的学习过程中，努力使学生理解与明确以下几个方面:

(1) 本学科或本章节要解决的学科问题是什么，它在工程实践中大致表现为什么问题。这方面的介绍能够帮助学生认识本学科或本章节知识的作用与定位，明确各章节在本学科知识系统中处于何种地位、能解决何种问题，也能帮助学生认识与理解整个学科知识体系。

(2) 本章节要解决该问题的出发点或者已知条件是什么。这方面的介绍能帮助学生明确运用本章节知识解决问题，能帮助学生理解各章节之间的相互关系。

(3) 本章节所提出的基本概念，这种抽象在工程实践中有何意义及这种抽象的应用范围。这方面的介绍能够帮助学生认识科学抽象与工程实践之间的关系，有助于培养学生将学科知识应用于工程实践的能力。

(4) 本章节从已知条件出发，基于基本概念，如何得到最终的结论或公式，其中每一步的数学或力学依据是什么，如何理解这一结论或公式其使用要求与范围是怎样的。这是章节知识体系的核心内容，是向学生揭示从知识点学习到学科能力与科学素养二者之间关系的中心环节。在此过程中，需要使学生掌握本章节的力学模型，及其建立过程，与在此基础上解决问题的数学过程。建模能力［8］是力学课程中需要学生学习与掌握的重要能力之一，对于理解与解决相关工程问题具有突出作用。

(5) 上述结论或公式在本学科例题中的运用。这是课程考核的基本要求，对于上述能力培养有着积极帮助作用。

(6) 本章节内容的工程实例应用。深入研讨将能极大激发学生学习的积极性与主动性，对于学生的建模能力与将相关知识应用于工程实践的学科能力、乃至综合运用多学科的能力的培养都会起到显著帮助作用。

专业认证标准对于教学质量的影响可通过课程目标达成度进行量化，从而实现较为客观的评估与分析。近几年来，扬州大学机械工程学院着力推进专业认证。力学组也在开展基础力学课程教学改革基础上，全面借鉴专业认证标准中课程目标达成度这一量化指标协助进行教学质量评估。扬州大学机械工程学院某专业2016 年与2017 年的理论力学课程目标达成度评价结果详见表1、表2。

表1 2016 年度某专业理论力学课程目标达成度评价结果

表2 2017 年度某专业理论力学课程目标达成度评价结果

可以看出，在不考虑标准化题库中历年试卷出题难度方面的波动，及教师授课的业务能力及精力投入等因素的情况下，该课程教学质量在一定程度上稍有提升。这表明之前的教学改革活动的一些措施在某种程度上有所成效，相信在深入理解与全面落实专业认证标准的理念与措施之后，教学改革活动的开展会更有实效。这一应用与分析实例表明实施当前工程教育专业认证标准相比之前，工科的课程教学工作有了明确与切实可行的系统规范与措施，有了客观的评估指标，有了不断改进的指导依据，能够有力推动课程教学质量的提升与教学改革工作的开展。

4 结语

基础力学课程由于兼具直接面向工程实践并且能进行严格定量分析的特点，对于工科学生多种能力及科学素养的培养有着重要作用。在当前工程教育专业认证背景下，开展基础力学课程教学改革对于学生能力培养、毕业生科学素养锻炼、大学及专业教育质量提升都有积极推动作用。扬州大学近几年来在力学教学方面着力进行教学改革，在探索教学改革的理念、方法、内容与措施方面取得了阶段性成绩。大学教育与人才培养必须要适应产业发展与工程需要，所以基础力学课程教学也必须秉承专业认证的三大理念，以专业认证标准为及格线，持续开展教学改革，不断提升教学质量与学生的学科能力及专业素养。