基于工程教育专业认证的工程力学课程教学的研究与探讨

温宇立，马延鋆

（1.广东海洋大学机械与动力工程学院，广东湛江 524088；2.中国铁路设计集团有限公司华南分公司，广东深圳 518000）

随着国家现代化的建设以及持续深化改革开放的进行，我国在经济全球化下与各国人民之间的人员来往日益密切，不同国家间的工程人员之间由于文化背景等不同而相互认可程度较低，对工程师的国际流动以及工程专业学生学历深造等有着较大的影响。自1989年《华盛顿协议》[1]提出后，工程教育专业认证成为了工程教育学历国际互认和工程师资格国际互认的硬通票，工程教育专业认证的工作有助于学习国外先进的教学理念，其不断完善的标准能够为工程教育改革和发展服务，为工程教育适应政府、行业以及社会需求服务，也对于我国新时代的工程人才培养模式提出了更多的要求。广东海洋大学（以下简称“我校”）自2018年起开始多个工科专业开始开展工程教育专业工作或专业认证培育项目，在人才培养方案修订以及相关课程建设进行了大量的工作。工程力学作为大多数工程类专业的专业基础课程，在各领域的工程实践中有着广泛的应用，对工程类专业人才的分析、解决工程问题以及创新思维等能力的培养起到较大的作用[2]。本文通过分析工程力学课程教学的现状以及存在的问题，以成果为导向，在工程教育认证的背景下依据标准对工程力学课程的教学方式进行分析探索以及持续改进。

一、工程教育专业认证背景下工程力学教学现状

（一）力学课程学时分配不合理

工程力学课程是大多数工科专业的专业基础课程，其内容涵盖理论力学的静力学部分以及材料力学，具有力学课程中鲜明基础性和应用性结合的特点，为工科专业学生后续专业核心课学习以及解决工程问题奠定基础[3]。近年来，随着高校学分制的推广，大多数院校的毕业要求学分学时均有一定程度地降低，我校的工程力学课程学时分别为56-72学时不等，因此对工程力学课程的教学改革思路多是削减教学学时以及教学内容，在课程教学过程中仅介绍相关的基本概念和方法，而课程中的应用计算以及工程背景的讲解则是与后续课程进行结合，进而在减少学分学时的情况下维持原有的课程开设情况，这也是当前工科人才培养的突出矛盾。此方法能在一定程度上解决培养方案学时不足的情况，但实际上一方面由于后续专业课授课的教师并非力学专业出身，对教学进度以及内容的不熟悉，同时由于力学的理论性强、难度高以及课程内容间隔过久，学生对于力学知识的掌握水平并不理想，因此收效甚微甚至影响了人才培养的水平。

（二）教学方式单一、教学方法和手段落后

现在力学课程的教学仍多数采用传统的教学模式、教学方法与手段，由于学时不足以及力学课程的内容多、难度高、逻辑性强，因此课程教学过程中主要以教师以及课本为中心，教师作为课堂的主导者进行理论讲授以及习题讲解，这种方式虽然有助于对内容的全方面介绍，但却忽略了课堂教学师生互动的重要性，学生仅被动地接受灌输而无法发挥个人的主观能动性，同时教学过程中过多地强调了理论知识的推导和介绍，而对于工程实践问题简化介绍的内容偏少，无法明确学生的诉求，学生无法明确学有何用的情况，在一定程度上也会挫败学生的学习积极性，这与工程教育专业认证要求的以学生为中心相悖[4]。

（三）考核形式单一、实践应用少

工程力学课程不同于其他的专业基础课，是自然科学与工程技术的结合，是沟通数学与工程的纽带，力学的各种定理最后都必须应用于实践，服务于工程，如何将工程问题简化成力学模型是力学课程学习的重中之重。多数院校的考核方式单一，课程中对于工程问题应用的考核没有明确的分值，过度强调了理论知识的考核而忽视了实践的重要性，课程考试的方式与解决工程实际能力的培养目标不相适应，使得课程考核头重脚轻，并不能很好地反映学生对于力学知识的应用与实践能力。

二、工程力学课程教学改革的思考与探索

根据工程教育专业认证体系的要求，工程基础类的课程应着重培养学生应用基础理论发现并解决实际工程问题的能力，要实现这个目标，需要从教学理念、教学方法以及考核形式等多方面进行改革。

（一）教学理念的改革

工程专业认证是要求以学生为中心作为教育理念，以学生学习成果为导向评价，因此在教师的授课过程中，需将传统的“以教师以及课本为中心”的理念转变成“以学生为中心”的工程教育专业认证理念，不过度强调教师的授课进度以及沿用传统的授课方式，结合用人单位以及学校的培养目标为人才培养的参考依据，体现出自身办学特色和优势，最后依据工程教育专业认证毕业要求指标的十二条素质要求为出发点完善教学目标与毕业要求的对应关系，并以此作为教学理念的标杆，根据毕业要求以及适度原则选择教学内容，控制好教学内容与专业人才培养对应的广度和深度并制定相应的教学计划和严格执行，在教学过程中培养学生主动探索创新的能力以及良好的工程伦理职业道德。

（二）教学方式的改革

在知识爆炸的时代中，各个课程需要学习的知识越来越多、课程类别以及对应的关注度不断增多的背景下，工程力学课程学时不可避免地发生缩短，因此教学不能仅限于课堂上，需要发掘新的教学方式，另辟蹊径进行教学。课前预习改变以前直接让学生看书的方式，发挥新时代网络工具的便利，可采用MOOC、SPOC以及网易云、微课等教学方法[5]，将教学内容细化至5-10分钟以内的小项目，课前学生利用零散时间进行碎片化知识的学识，课堂上可采用“对分课堂”或“小班讨论”的形式，一部分时间交给老师将学生之前学习的碎片化知识进行整合和联系，一半时间让学生观看计算机仿真视频或演示动画后进行课题讨论，在讨论中掌握知识点，使学生也成为课堂的主导者，提高学习的积极性。类似的方式能够在不增加课程学时的基础上提高教学的效率。

（三）多元化资源库的完善

工欲善其事必先利其器，随着信息化的发展，对比传统的课本，工程力学知识的载体有了多种多样的方式，如课件、试题库、图像、影音、动画、案例、有限元模拟等，根据工程教育专业认证对于教学环节的要求，在每次的课程结束后注重进行课程反思以及课程资料的收集和整理，除了传统课本中的资源库外，建立课程组会议对热点事件力学问题的文献查阅、归纳分析以及总结制度，不断对多元化资源库的完善，在专业认证的建设期内能够初步形成日常教学的多元化数据库，以供学生后续进行课题的分析以及课堂讨论。由于热点影音、图像、动画、案例等方式能够引起学生对枯燥知识的兴趣以及加强所学知识应用领域的认知，课件、试题库等则有利于提高教学的多样性，增加课程考核的选择性，便于改进传统考核的题型单一的问题。

（四）教师的持续进修与培养

教育是师生交流互动的过程，工程专业认证要求学生培养具有较高的工程能力和素养，能够适应时代的发展，而工程力学课程涵盖的理论与实践涵盖内容太多，因此这也对教师的素养和水平提出更高的需求。作为教师，不能几十年一成不变，因此在授课过程中不仅需要有强大的专业理论知识背景，还需要根据时代的发展不断进行专业技能的进修与拓展，如严格按照工程专业认证要求积极参加课程教学的研讨会交流授课经验、参加各类专业或教学软件的培训，同时积极鼓励教师进行各级教改项目的申请或到企业进行锻炼实践以此不断提高自身的工程素质和眼界。我校今年建立了新教师的培训制度，包括科教培训讲座、青年教师导师制以及青年教师企业挂职锻炼等方式，根据2017～2019全校教师学生评教排名，新入职教师均取得了较好的评价，这离不开教师进修培养制度的帮助。

（五）加强实践能力培养以及丰富课程考核

工程专业认证对于课程教学要求的是理论知识与实践应用相结合的素质教育，工程力学课程实践体系分为“课堂应用能力训练、工程实践与实训体系、创新实践教育体系”三种层次[6-10]，课堂应用侧重于课堂理论知识的应用，主要指的是课程内的基础实验课程等，这也是大多数课程教学主要进行的层面，但这种情况只能满足课程教学的最低要求。第二层偏向培养实践能力，如课程大作业、课程设计、工程问题分析报告、结构模型比赛等方式，通过利用学习到的力学原理和力学模型沟通工程问题与数学的方式培养个人的力学思维，不仅能够提供学生将理论知识应用于生活实践中的机会，也能够丰富课程考核的方式，从理论与实践多方面考核学生对于学习目标的掌握程度[11-13]。

三、结束语

在工程教育专业认证的大背景下，工程力学课程作为工科专业的基础必修课，课程教学的改革势在必行，本文通过分析目前我校工科专业工程力学课程中存在的一些问题，同时结合工程专业认证理念与个人自身教学实践，分析和探究了课程教学内容、目标、考核方式的改革建议，以探索与专业认证所匹配的课程教学模式和人才培养方法，以期取得良好的教学效果。