《力学学科前沿与研究方法》研究生课程案例库的建设初探

李兴莉 刘二强 常超 申强 林金保

摘要：为了实现研究生《力学学科前沿与研究方法》课程的“两性一度”，探索力学专业研究生课教学的新模式，提出了案例库课程建设。文章首先分析了国内外相关案例库建设概况，然后阐述了该课程案例库前期建设基础，最后论述了案例库建设的思路。

关键词：案例库建设;《力学学科前沿与研究方法》课程;研究生教学

1引言

课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量。传统的研究生课程教学多采用教师讲、学生听的讲授式教学模式，已不适应研究生教育的发展和新要求，特别是培养创新与实践能力的要求。近年来，随着我国研究生教育培养模式逐渐从以学术型为主向学术型与应用型并重转变，多方位提升研究生的科研创新意识与实践能力已成为必须[1]。

“学科前沿与研究方法”是针对力学专业硕士研究生开设的一门专业必修课程，每年开设一轮。本课程一方面介绍力学专业各研究领域的新理论、新方法、新技术、前沿热点、重点及发展趋势，另一方面学习科学技术研究中常用的基本方法的理论，系统阐述科研基本概念、科研工作流程、典型科研方法、基本科研技能。通过本课程的教学，一方面使学生能及时跟进力学专业各研究方向国内外最新发展动态，了解各研究方向学术前沿的新理论、新方法及热点问题，具备一定的国际视野，拓宽学生的专业知识面，启发学生的科研思路，培育学生的创新精神，提高分析和解决问题的能力;另一方面，使学生了解科学研究基本方法的性质、特点，掌握典型的科学研究方法，并能将其应用于具体的学术研究中，同时了解科技论文和毕业论文的基本要求，掌握论文写作的基本要领、如何选题和文献信息检索、如何做报告等，全面提高科学研究素质。本课程的特点是理论与实践并重。

力学学科范畴、内涵和学科方法论的快速更新和发展给这门课程教学增大了难度，受限于教育背景、研究方向、个人精力等因素的限制，一两名主讲教师很难驾驭该课程，因此，案例库作为案例教学的样本平台工具，对于《学科前沿与研究方法》这门课程来说，对丰富课堂内容、提高学生操作参与度、培养学生开放思维、锻炼学生解决实际问题的能力具有重要支持作用。

2.国内外相关案例库建设概况、发展趋势

案例教学最早于1870年由美国的哈佛大学法学院提出，主要对企业管理教学案例进行收集和整理，通过组织研讨、开展讲习班、出版案例著作，积极推广案例教学，在全美工商管理专业得到了广泛的普及。自20世纪50年代起，案例教学逐渐传入加拿大、英国、日本、德国等，案例教学研究也成为了全世界教育界的热点之一。随着经济的发展，当前案例库已逐渐被应用于多个领域，如生物化学、航空航天、电子商务、旅游、医学、土木工程等[2]。

案例教学于20世纪80年代初引入我国，但也主要在管理学院中普及，对于工科类专业的案例教学还处于初期。近年来，国家对于研究生教育愈发重视，“深化研究生培养模式改革，着力增强研究生实践能力、创新能力”，研究生教育模式改革进入快车道。相继一些大学开展了一定的案例教学实践。如南京林业大学以建筑与土木工程专业硕士研究生学位课程“地基处理新技术”的案例库建设与应用为例，根据建筑与土木工程领域专业学位硕士研究生教育对案例教学的需求特点，包括与实际工程联系紧密、对工程分析能力及工程经验要求高等，探讨了专业学位案例库建设的思路、方法和教学应用[3]。陈震等探讨了“工程结构有限元分析”课程案例库建设的基本目标，并论述了“工程结构有限元分析”课程案例库建设的思路[2]。沈利民等以《有限元分析及应用》课程为研究对象，在课程中讲授有限元分析的基本理论和方法以及有限元软件的应用，进行案例库建设和案例教学研究[4]。孙建等将真实情境下解决具体问题的工程案例与“矿山岩石力学”知识点相结合，构建“矿山岩石力学”典型案例库，并进行教学实践[5]。

虽然目前一些高校已经建立起了案例库，但整体而言，目前案例库建设项目较少、案例获取不易，操作模式还需要探索。而《力学学科前沿与研究方法》在教学上缺乏经典的案例库，案例库教学的实施尚有许多问题。一是案例无规则化。虽然部分教师在授课过程结合自己的实践经验有意识、无意识地采用了案例教学法，但对整个课程体系来讲，案例教学不完备、不系统、不出彩，存在顯著的吸引力不足的问题。二是共享性差。典型的具体工程案例往往只依靠参与和了解它的教师单独进行教授，导致经典案例的可使用率低，影响范围较小。而缺乏共享性使经典案例的传播范围受限，这种授课现状与教育资源开放共享的发展改革趋势相悖。此外，教学与实践相分离、理论与实践脱节是当前许多高校在该课程教育中普遍存在的问题。

因此，从《力学学科前沿与研究方法》专题课程的课程性质（以培养创新能力和解决实际问题为主要培养目标的研究教育）、教学内容（快速更新和交叉发展的力学学科前沿）、教学方式（专题式教学）可以看出，创建一套兼具目的性、知识性、典型性、启发性、实践性的高质量案例库对该课程的顺利实施和教学质量的持续提高至关重要。

3.《力学学科前沿与研究方法》案例库的建设方案

3.1前期开展的工作

《力学学科前沿与研究方法》课程共16学时，8个专题组成，每个专题均由力学专业具有高级职称或博士学位的老师担任。然而，在实际教学过程中及后续研究生培养开题、答辩、论文撰写等环节发现，上课效果基本达到预期目标，但还存在一些问题。虽然课程里也涉及了案例教学，但是一方面案例教学数量太少，另一方面没有形成系统性，因此其效果并不是很明显。

近年来，团队成员均承担了《力学学科前沿与研究方法》课程专题讲授任务，这些成员作为学科骨干，开展了大量科研工作，特别是承担企业横向科研项目，包括高速列车铝合金车体材料综合力学测试、轮胎用橡胶材料的力学性能设计、框架结构动载荷仿真计算、铝合金车体材料的高应变率本构关系和断裂力学行为的实验研究、发动机排气歧管垫片密封性的有限元分析、曲轴齿轮残余应力及微观性能研究等，掌握了大量现场典型工程案例资料和监测数据，他们尝试将这些研究工作与《力学学科前沿与研究方法》课程授课知识点结合起来，将科研成果融人到案例教学中，实践证明，学生自主分析问题、解决问题综合能力有所提升。

上述工作为该课程工程案例建设提供了基础保障和案例素材。此外，在研究方法这块，团队成员也积累了部分针对性强的案例，如：科技论文写作案例、科研方法实践案例等。下一步，我们将根据建设方案、建设标准进一步优化、补充形成不同模块的案例库。

3.2建设思路

该课程案例库建设的总体思路如图1所示。围绕学科前沿与研究方法的教学需要确定案例库的结构设计与案例选择，教师要根据不同的案例进行具体的分析，并有针对性地提出问题引发学生的思考。

3.3建设原则

（1）广泛性和针对性相结合

所选案例既要涉及力学主干研究方向的主要前沿研究领域，又要突出我校的特色研究方向，如材料固体力学、计算力学、弹塑性力学、实验力学等，实现广泛性和针对性的有机结合。

（2）新颖性和典型性相结合

所选案例既要关注近十年来力学领域的研究热点，又不能回避那些在力学学科发展过程中具有里程碑意义、极大改善人类生活质量的经典研究成果，要完整呈现这些研究成果发现问题、分析问题、解决问题的全过程，让学生了解科学研究的脉络，感悟创新思想的源泉。

（3）稳定性和可持续性相结合

课程教学质量的稳步提高，需要案例库等教学资源具有一定的稳定性，这样不但能减轻任课教师的备课压力，还能让任课教师对案例的认识更加深刻。当然，随着学科的不断发展，新的研究成果不断涌现，案例库也需要持续更新，因此需要案例库内容的稳定性和可持续性协调统一。

（4）密切结合科研项目

团队成员多为国家级、省部级科研项目负责人，这些科研项目中提出的问题，多是工程实践中存在的力学问题，是研究生案例教学的重要素材。为此，从科研项目中寻找工程案例，通过科研项目的总结和提炼，形成特色鲜明、针对性强的专业教学案例，案例的起点高、水平高、口径宽，能涵盖该课程相当多的教学内容。

（5）和工程实践密切结合

由于团队骨干成员和企业有很好的合作关系，多次承担企业横向项目，可以从企业收集相关工程案例。由企业生产一线提供的专业教学案例，涉及工程实践问题，具有很好的工程背景和实践特征，在研究生工程实践能力和工程创新能力的培养方面具有突出优势。

（6）融入课程思政元素

该课程知识覆盖面广，蕴含丰富的思政元素，通过学术前沿案例、典型科学家案例、相关专业案例、反面案例等，提高学生的学术素养，求真、批判、民主、严谨等科学精神;增强学生的民族自豪感，激发学生的科研兴趣;激发学生的科研斗志，加强学生对本专业的理解等。

3.4案例构成

每个教学案例主要包括以下部分：

（1）引言。介绍案例的相关背景，如行业现状、行业痛点、研究现状等。

（2）课程知识点。与案例问题相关的知识点，为案例分析做准备。

（3）案例分析。详细介绍课程知识点用于解决案例问题的过程，包括问题描述、理论建模、方法和相关技术以及视频、图片资料等。

（4）案例总结与讨论。对课程知识点的应用过程进行总结和升华，培养学生灵活运用相关知识点解决类似问题的能力。

4.结语

《力学学科前沿与研究方法》这门课程的案例库建设以学生为中心，以工程实践为基础，将理论与实践紧密结合，对培养学生发现、分析、解决问题的能力，加强对硕士研究生实践能力的培养至关重要。通过案例库建设及案例教学实践可以进一步提高教學质量，选取有代表性和典型性的案例，将理论学习与实践应用结合起来，将知识点落细、落小、落实，可以帮助学生学深悟透、融会贯通，培养浓厚的学习兴趣和严谨的科研实践能力。

参考文献：

[1]王振飞.案例教学在工科研究生教学中的应用研究[J].科教文汇，2017（26）：35-36.

[2]陈震，李晓克，刘世明，王慧.“工程结构有限元分析”课程案例库建设探讨[J].西部素质教育，2021，7（12）：10-13.

[3]邵光辉.专业学位研究生地基处理新技术教学案例库建设与应用[J].教育教学论坛，2019（5）：47-49.

[4]沈利民，王艳飞，陈英华，等.专业学位研究生《有限元分析及应用》课程案例库建设与案例教学[J].当代教育实践与教学研究，2019（5）：170-171.

[5]孙建，赵光明，刘增辉.《矿山岩石力学》典型案例库建设与教学实践[J].河北工程大学学报（社会科学版），2020，37（4）：97-102.

基金项目：山西省研究生教育改革研究课题“力学学科前沿与研究方法案例库”（2021YJJG256），太原科技大学教学研究与改革项目“校企协同视角下地方高校力学专业学生创新能力培养与实践”（XJ2021085），太原科技大学教学研究与改革项目“新工科背景下学业导师制对拔尖创新型人才培养的探索与实践”（202023）。

作者简介：李兴莉（1980-），女，博士，教授，研究方向：力学及其交叉学科中的力学问题、计算力学、应急管理、交通流动力学等。