基于学生视角对工程力学教学改革的思考

金晓清　龚诗雨　方周玉　陈楠　蒋志桢

［摘 要］随着高校教学改革的不断深入，探索适用于新工科教育背景下的教学内容、教学方式、教学手段等已成为工程力学教学改革的热点。文章基于学生视角，以重庆大学航空航天学院为例，首先介绍已实施的工程力学教学改革措施及其成效，包括优化课程结构设置、深化专业理论知识与工程实际领域的结合、引入信息化教学手段、采用多元化的成绩评定方式；接着探讨目前工程力学教学中存在的问题；最后提出了优化教学方法与模式、搭建导师与学生间沟通的桥梁、深化双语教学等工程力学教学改革建议。

［关键词］学生视角；工程力学；教学改革

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）04-0127-03

一、问题的提出

工程力学是一门研究物体机械运动以及物体承载能力的基础科学，为工科类院校重要的技术基础课之一，其理论性与系统性强、逻辑严密、比较抽象，但与工程实际具有密切的联系[1]。工程力学对于学生对力学及数理相关专业知识的掌握与实验技能等都有非常高的要求，也给院校的课程设置以及教学方法提出了不少挑战。让学生更好地掌握工程力学专业的基础知识并能将其熟练地运用在工程实际领域中，成为工程力学教学改革的目标。马万征等基于宏观角度，在新工科背景下，提出了一系列符合专业认证标准的工程力学教学改革举措[2]。刘新柱等以大学生创新能力培养为主要目标，通过对工程力学教学质量的分析探讨，从多个方面提出了工程力学教学改革的新路径[3]。夏平等从直接面向工科人才市场和生产一线的高级工程应用型技术人才这一视角出发，对工程力学与工程实践相结合方面进行了深入的研究，并提出了应用型本科院校工程力学课程教学改革的方案[4]。然而，随着信息技术的高速发展，信息化逐渐成为各行业改革的重点目标，信息技术更是成为现代化教学中不可或缺的工具，尤其被广泛应用于工程力学教学，为工程力学教学带来了全新的教学内容和形式，这样的教学方式不仅可以更好地提高学生对工程力学的学习兴趣，还可以取得更好的教学效果[5]。

综上，已有文献对工程力学教学改革的探讨大多是基于教师或管理者视角进行，而本文将从学生这一受教育者的视角，基于重庆大学航空航天学院工程力学专业的教学模式和已实施的教改方法，对工程力学教学改革这一问题进行分析与探讨，为工程力学教学改革的实施提供一定建议。学生作为教学改革的直接作用对象，能够直观地体会到教学改革带来的影响并对其做出相应的反应与思考，以此角度对工程力学教学改革进行剖析与展望具有真实性与及时性，对工程力学教学改革工作具有重要意义。

二、已实施的工程力学教学改革措施及其成效

重庆大学航空航天学院（以下简称学院）对工程力学教学改革做出不断努力与尝试，以探索出更易于学生接受的教学模式。

（一）优化课程结构设置

教育改革到深处是教学，到难处是课程。课程结构设置的合理性对学生构建系统化的知识体系有着显著影响。多年以来，学院相关负责人不断地对工程力学专业的教学大纲进行调整并优化课程结构设置，使专业课程与相关数理知识在整个学习过程中衔接得更为紧密自然，促进教学更加规范化、更加系统化，这样可以尽量避免某一门课程所需的知識在后面的课程中才能学到的情况。工程力学专业的课程量整体较多，并且难度较大，学院在此基础上尽量优化每一学期的课程分配，进而减轻学生的学习压力，以达到更好的学习效果。工程力学专业要求学生具有一定的编程能力以及Abaqus等商业软件的应用能力，因此学院为学生设置了相应的通识课程与培训课程，以供学生根据个人兴趣与能力来选择与学习，这样不仅能达到让学生在基础知识与专业技能方面同步发展的目的，还能激发学生的学习兴趣。

（二）深化专业理论知识与工程实际领域的结合

工程力学专业不仅注重专业知识在工程实际领域中的应用，还强调运用相关力学知识解决在各工程应用领域中遇到的力学相关问题。学院为了更好地达到这一目标，在课程教学过程中除了注重培养学生运用力学知识解决实际问题的能力，还加入了许多实践导向性的任务考核。例如，在结构力学课程中，教师指导学生搭建张拉整体，让他们切实感受其中的力学原理，进而深化他们对结构力学等相关知识的认识与理解；在结构分析软件应用课程中，教师让学生选择生活中感兴趣的力学现象或所学知识中的力学问题并利用有限元软件进行分析讨论，一方面锻炼学生使用相关商业软件的技能，另一方面使学生对力学问题中的力学原理有更直观更深入的理解。特别是大四年级的力学综合实验课程，要求学生自行购买或制造材料，利用所学的力学知识搭建一座桥梁，在尽量减重的要求下满足桥梁尺寸、强度等要求，这样做实际上是对学生综合运用专业知识解决实际问题的能力进行系统性的考核。这些不同形式的考核都体现了学院对于深化专业理论知识与实践相结合这一教学改革目标的不断尝试与努力。学生不仅在课堂上通过听教师讲授的方式学习到了理论知识，还通过自主动手实践的方式更好地吸收了相关知识并掌握了一定的应用方法，这为未来学生投身科研或进行相关工作打下了坚实的基础。

（三）引入信息化教学手段

根据教育部相关文件精神，高校应适应信息化条件下知识获取方式和传授方式、教和学关系等发生革命性变化的要求，深化信息技术与教育教学的深度融合。为此，学院投入建设了虚拟仿真实验教学平台，使学生可以随时随地在线访问虚拟仿真实验教学平台进行机翼装配、载荷配置的相关实验与计算，同时学院也在不断开发新的虚拟仿真实验供学生采用。现代信息技术融入实验教学项目后，不仅拓展了实验教学内容的广度和深度，延伸了实验教学的时间和空间，还提升了实验教学的质量和水平[6]。除此之外，学院的部分教师还将Sakai 等学习平台融入教学中，在线发布作业并提前告知学生学习的内容，使学生可以方便快捷地获取教师提供的PPT、课程拓展资料等进行线下自主学习。在这些平台上，学生不受时间与地点的限制，可以在平台讨论区就教学内容等方面与同学、老师进行交流讨论，同时教师也能及时收集到学生对课堂教学的反馈信息，以便及时做出相应的调整。

（四）采用多元化的成绩评定方式

改革教学方法需要同步改进传统的考核方式，辅以工程教育专业认证标准导向的综合性考核方法。学院采取多层次多维度的考核与成绩评定方式，对学生专业基本概念、基本知识掌握情况通过书面考试的形式进行考核，而学生的基础力学实验能力则通过实验过程与实验报告来体现。然而，对于运用工程力学知识解决实际工程领域问题的能力，很难采用考试的形式进行考核，只能通过与工程实际领域相关的课程设计项目进行考核。期末成绩评定采取平时成绩与考核成绩相结合的方式，一方面实现了对学生不同专业能力的针对性考核，另一方面通过多样化的考核方式不仅激发了学生的学习兴趣与创新探索能力，还强调了学生对所学知识的熟练掌握与应用。

三、学生视角下目前工程力学教学中存在的问题

（一）部分课程课时设置较少

工程力学是一门理论性相对较强的基础学科，同时要求学生有较高的综合素质能力和实验基础知识水平，然而在实际教学过程中，往往存在教学内容较多而课时较少的问题。比如弹性力学、流体力学等课程，这些课程教学内容概念抽象，推导过程繁杂，容易导致学生对课程内容产生抵触心理，这对教师的教学能力与学生的接受能力都是较大的考验。而这些课程的课时却在逐渐缩减，这使得教师不得不在一定程度上壓缩与减少教学内容，有时在教学过程中需要为完成既定的教学内容而匆忙赶课，很难顾及学生对教学内容与教学方式的反馈情况，部分学生也会在这种较快的教学进度中承担较大的学习压力，容易产生抵触等负面情绪，这为学生后续的专业知识学习带来了一定的阻碍。据学生反馈，过少的课时与较快的教学进度使得他们对流体力学、振动力学等课程中的部分内容并没有完全理解，还需要教师做进一步的讲解。这也表明对于难度较大的专业课程知识，仅仅依靠学生自学会造成学习效率不高的现象，需要教师进行一定程度的指导与点拨。

（二）课堂教学模式单一化

工程力学专业课程涉及较多专业基础概念与复杂的推导过程，内容比较枯燥。而对于这些课程的教学，教师大多利用多媒体设备对课件进行演示，或采用传统的板书讲解方式，教学内容比较枯燥乏味，对信息化技术的应用方式也比较单一，学生大多数时候是被动地接受知识，较少主动地去思考。如果教师的授课内容缺乏吸引力，学生不能主动参与课堂，就会导致课堂气氛沉闷，教学效率不高，教学质量也无法得到提高。部分学生认为只要记住了主要知识就可以通过考核，不需要再进行深入的理解运用，导致学习之后无法结合工程实际进行应用，无法灵活地应用专业理论知识进行实践。

（三）学生创新实践能力不足

创新实践能力是学生参与科研或投身相关工作必不可少的能力素质，而培养学生创新实践能力的有效方式之一是让学生在掌握一定的专业基础知识的同时尽早地去了解相关科研工作并运用已有的知识进行探索与研究，如参加相关的技能竞赛或科研训练等。学院为此在大一年级便为学生配备了一对多的学业导师，一方面对学生进行学业方面的指导，另一方面给学生提供了解科研、参与科研的渠道。但由于前两学年学生在学院新校区学习与生活，导师也有较重的科研任务，并且学业导师与学生间的联系缺乏具体活动或任务作为支撑，导致部分学生缺乏与学业导师的及时沟通交流，学业导师的配备并没有取得预期的成效。此外，部分学生对于相关技能竞赛或科研训练缺乏一定了解，参与积极性不高，导致他们的理论学习与实践应用出现一定程度的脱节，这需要学院对学生进行一定的宣传与指导。

四、学生视角下工程力学教学改革建议

（一）优化教学方法与模式

由于课时限制，对于弹性力学、流体力学等教学任务量大、学习难度大的课程，为了更好地达到教学目标，使学生更好地吸收教学内容，建议采用分段式的教学方法，即将课程教学分为课前布置、课中设计、课后巩固、实践运用四个环节。

教师可以在课前充分利用信息化教学平台，给学生安排一些开放性的课前预习任务，让学生在探索过程中自行了解一些教学相关内容。通过课前预习，可以让学生主动提前学习，提高学生学习兴趣，使学生不再觉得课堂教学枯燥乏味。课中阶段进行一定的设计，如采用互动式、设问式及归纳总结式的方法，增加学生的参与感。在具体的教学过程中可以加入带有实验特征的仿真模拟系统操作，让学生将抽象的问题通过具体方式呈现出来，提高学生的学习兴趣。在课后，教师通过布置课程作业的形式，让学生对所学的知识进行及时消化与巩固，同时利用信息化教学平台提前告知学生课程内容，并将上课时使用的课件与资料上传到教学平台。另外，还可以充分利用MOOC等信息化教学平台，让学生能够随时随地在线学习，对自己还没有掌握的知识点进行重点复习。在实践应用环节，教师可以通过布置一些具有实践意义的课题或任务，锻炼学生熟练运用所学理论知识的能力。总的来说，通过这样的教学模式可以使教师充分利用课上与课下的时间，在有限的课时内更好地完成教学任务与目标。

（二）搭建学业导师与学生间沟通的桥梁

为使学生更好地了解专业情况与科研方法，学院应充分发挥学业导师的积极作用。第一，坚持为学生分配学业导师，为学生搭建与学业导师沟通交流的桥梁。如定期让不同的学业导师为学生举办专业讲座与交流会，通过这样的活动使学生对导师的科研情况有一定了解、对科研方法有一定认识，同时增加学业导师与学生的交流机会，在交流分享中培养学生对科研的兴趣。第二，可以要求学生每学年在学业导师的指导下完成一项合理的探索研究任务，并让导师针对学生的研究情况给出评价与建议，加强学生与导师之间的联系。总的来说，通过这样的方式可以培养学生的创新实践能力，充分利用现有资源发挥学业导师制度的教学优势，增强学生对专业的学习兴趣，让他们不仅仅追求通过考试。

（三）适应社会需求，深化双语教学

为适应经济全球化和科技革命的挑战，高等学校本科教育应适当引用国外好的英语教材并适当使用英语进行公共课和专业课教学[7]。学院为大四年级学生开设了专业英语相关课程，旨在让学生具备一定的专业英语素养。在教学活动中，学生有时需要检索和阅读专业英文文献，如果专业英语教学缺失，就会使学生在这一方面较为被动。如果将专业英语的授课学期向前调整，就能让学生尽早地学习专业英语。此外，学生在大一大二年级通过大学英语课程的学习，具备了一定的英语素养，而且工程力学专业课程涉及的专业词汇重复率较高，学生较易接受，因此在教学中比较容易引用双语教材和开展双语教学。同时，在工程力学专业课程教学中开展双语教学，还可以起到从基础英语到专业英语的桥梁纽带作用。

五、总结

基于教育者视角思考教学改革具有宏观性的指导意义，而基于学生视角对教学改革进行反馈与建议同样具有重要意义。优化课程结构设置、深化理论结合实际、引入信息化教学手段、拓展成绩评定方式等举措在人才培养方面的成效十分显著，但同时也仍然存在有待解决的问题。未来笔者将继续在优化课堂教学模式、培养学生创新实践能力、拓展学生国际化视野等方面做出努力，探索出更优更高效的人才培养方案。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 郎风超，刘佳伟，姜爱峰.工程力学教学改革探讨[J].科技风，2021（1）：65-66.

[2］ 马万征，李忠芳，马月芹.新工科背景下符合专业认证标准的《工程力学》教学改革的研究[J].教育现代化，2018，5（46）：91-93.

[3］ 刘新柱，王冬，潘佳卉.基于创新能力培养目标的工程力学教学改革与实践[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2014（1）：39-40.

[4］ 夏平，毛文贵，卿上乐.应用型本科工程力学课程教学改革研究[J].湖南工程学院学报（社会科学版），2010，20（1）：101-103.

[5］ 郭勇.信息化背景下的工程力学教学改革措施[J].高教学刊，2019（14）：124-126.

[6］ 时连君，时慧喆.一流学科建设背景下的实验教学改革探索[J].实验室科学，2019，22（6）：113-115.

[7］ 陈建国，王秀敏，向琳，等.信息安全技术课程双语教学的探索与研究[J].计算机教育，2016（3）：81-84.

［责任编辑：周侯辰］