应用型本科院校环境工程专业《工程力学》课程教学探索

刘晓薇

摘 要：应用型本科院校要求课程教学理论联系实际，注重学生社会实践能力的培养。环境工程专业《工程力学》课程教学中普遍存在课程学习难、工程案例分析缺乏等问题。针对存在的问题，结合环境工程专业特点和需求，提出了明确教学目的，理论与工程案例相结合的改进措施，强调了在课程教学中过程考核和课程思政建设的重要性。通过不断优化改进，《工程力学》课程构建以学生为主体，以培养创新实践能力为核心，课程教学和工程实际紧密联系的教学模式，提高课程教学质量，使课程教学更加符合应用型本科院校的人才培养目标。

关键词：工程力学；环境工程；课程教学；工程案例；应用型人才

中图分类号：G642.0  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2023）07-0103-04

当前国家鼓励高等教育向应用型方向转变，为社会培养应用型工程人才，对满足中国经济高质量发展和推动高等教育普遍化有着积极作用[1]。合肥学院是典型的省市共建应用型本科院校，一直努力改进、完善工程应用背景下的人才培养模式，重点培养学生创新能力和社会实践能力，使学生更好地适应国家和社会需求。合肥学院环境工程专业培养适应社会市场经济、具有系统环境污染控制技术与理论的复合型高级工程技术与管理人才，而《工程力学》为环境工程专业工程基础类课程，可以为后续工程类知识学习奠定基础[2，3]。

《工程力学》涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术领域，是一门理论性强、与工程技术联系极为密切的基础学科[4]。《工程力学》也是工程学科中最基础的部分，即静力学和材料力学，课程旨在使学生掌握受力分析、力系简化及平衡等静力学内容，熟练掌握杆、轴、梁等构件的基本变形（拉伸压缩、剪切挤压、扭转、弯曲）及强度和刚度计算等材料力学内容，为专业课程的学习打好基础。《工程力学》是基础课和专业课之间的桥梁，可以加强学生的工程概念，有利于学生向其他学科和工程领域扩展。课程注重理论联系工程实际，要求学生掌握并运用力学理论和方法解决工程实际中的技术问题[4，5]。

结合应用型本科院校环境工程专业《工程力学》课程的教学现状，根据专业特性及教师和学生的特点，借鉴前人的教学经验，总结现阶段《工程力学》课程教学过程中仍然存在的不足，探讨在应用型本科院校工程认证背景下如何改进《工程力学》课程教学内容、方式和方法，从而有效地提高学生的兴趣，探索以学生为主体，培养社会需求的应用型人才为目标的课程教学模式，为应用型本科院校《工程力学》课程教学改革提供参考。

1 课程教学现状

整理前人关于《工程力学》的课程教学研究，结合合肥学院环境工程专业《工程力学》实际教学经验，总结得出本课程教学普遍存在的问题。

1.1 数理基础要求高、课程学习难度大

《工程力学》课程包括静力学和材料力学两部分，力学强调理论和方法的严谨性，与数学的性质很相似，但力学又不仅仅是纯理论学科，它研究的是生活实际存在或者发生的物理现象，而《工程力学》正是将这种力学的严谨理论和工程学科的经验相结合，因此课程内容理论性和综合性强，对数理基础要求高[6]。很多应用型本科院校生源质量并不是很好，学生的数理基础知识相对薄弱，诸多因素使得课程学习难度偏大。课程内容的学习是一个循序渐进的过程，如前期的学习没能跟上，后期的学习会更加困难。

1.2 课程重要性认识不足、学习积极性不高

《工程力学》是机械、材料等专业的基础课程和核心课程，也是环境工程的专业基础课，然而大部分环境工程专业的学生认为本专业学习的更多是和环境修复治理等相关的技术和工艺，和《工程力学》课程关联性不大，即使学不好，也不会影响自己后续的相关专业学习，只要最終考试能过关即可，导致学习积极性不高，从本质上就没有重视课程的学习，课程学习效果肯定得不到保证，也间接增加了教师的教学难度。《工程力学》课程内容本就理论性强，公式繁杂，学习难度大，学生不能意识到课程的重要性就会产生厌学情绪，觉得枯燥无味，主观能动性也调动不起来，造成恶性循环，最终老师教的难受，学生学的痛苦。

1.3 课时不足，缺乏系统工程案例分析

《工程力学》理论课一般在60课时左右较为合适，部分高校为了打牢学生基础，课时超过80课时甚至更高，充足的课时是教学质量和学习效果的重要保障[7]。而《工程力学》在环境工程专业课时相对较少，合肥学院也同样如此，只安排了42个理论课时，使得本来就复杂的课程内容更加难以掌握。环境工程专业该课程一般安排在第三学期，这个学期学生刚上完公共和专业的基础课程，开始向专业核心课程转变，学习任务和压力大，环境工程专业的学生容易忽视其重要性，课时不足的情况下更难达到较好的教学效果。同样地，教师没有充足的时间安排和细化讲解课程内容，进而教学模式可能比较单一，影响学生的学习兴趣。《工程力学》课程要求理论联系实际，而实际上课程材料中关于实际工程案例的分析相对较少，同时环境工程专业一般不设置《工程力学》实验课程，从而束缚了学生的创新能力和探索兴趣，也达不到开设《工程力学》课程的教学目的。

1.4 教学和考核方式相对单一

环境工程专业《工程力学》的教学方式基本以多媒体ppt教学和板书为主，这种融合模式相对传统教学模式已有很大进步，但课程教学仍然以老师讲述为主，学生仍然处在被动学习状态[8]。课堂绝大部分时间被老师占据，学生积极性调动不起来，不会主动思考问题，而《工程力学》综合性和理论性强，还具有一定的抽象性，必然会导致学习效果变差。为了促进学习的主动性，需要构建“以学生为主体+老师引导”的教学方式，最大程度提高课堂学习效果。《工程力学》课程考核主要以期末考试为主，过程考核占比相对较少，很多时候为了避免学生对过程考核公平性提出质疑，甚至会直接被忽略。合肥学院《工程力学》考核方式以“N+2”模式进行，“N”代表了过程考核，“2”代表课堂笔记和期末考试，实际最终课程成绩依据很多时候还是以期末考试为主，课程教学的过程考核重视程度有待进一步提高。

2 课程教学优化措施探索

2.1 明确教学目的，优化教学内容

环境工程专业的《工程力学》课程教学目的需要根据本专业的需求来制定，不能简单地按照机械、材料等专业要求或者教材来确定。根据环境工程专业后续的工程类课程如工程基础、环境工程原理、工程流体力学等的基础知识需求及环境工程类项目实际实施过程中所必备的工程类知识明确《工程力学》课程的教学目的，以教学目的为目标导向，优化课程教学内容，突出课程学习重难点，减轻学生的课程负担，有充足的时间学习本专业所需求的《工程力学》知识。以合肥学院环境工程专业为例，《工程力学》课程旨在使学生掌握受力分析、平面力系简化及平衡等静力学内容，熟练掌握杆、轴、梁等构件的基本变形及简单的材料刚度、强度、稳定度的计算，为后续的学习做准备，在实际教学过程中就会重点关注这两方面的知识点，至于相对较难的空间力系计算、复杂应力状态理论及组合变形等知识点要求学生了解，让学生做到后续过程如果见到此类问题不陌生，可以通过翻阅课本、查找资料解决相关问题即可。明确教学目的，突出应用型高校应用型人才的培养目标，以此优化教学内容，使课程教学起到事半功倍的效果。

2.2 重视基础，培养学生学习兴趣

《工程力学》课程内容理论性和综合性强，学习过程要求循序渐进，由浅及深，这就要求老师教学过程中重视基础知识的教学，学生也要认识到基础知识学习的重要性。《工程力学》中静力学部分其实就是对高中物理力学知识的升华，在教学过程中，帮助学生回忆高中所学的物理知识，以此为基础讲解现在的静力学部分与高中知识点的区别，重点关注概念的过渡及转换，高中阶段力学研究对象几乎都可以简化为质点，受力基本都是主动力及柔索和光滑接触类型约束力，研究的是物体平衡状态和不同条件下的运动状态，而《工程力学》的静力学部分研究对象已经从质点引申刚体、刚体系统，材料力学研究对象则进一步引申到变形体，受到的约束力也增加了光滑圆柱铰链约束、光滑球铰链约束及链杆约束，受力分析更加复杂，但主要以平衡状态为主。高中知识和静力学部分有效过渡后，知识点不再生疏，晦涩难懂，让学生找到学习的信心，调动学习积极性，培养学生的学习兴趣，夯实基础，为后续材料力学学习提供重要的保障。同样地，材料力学部分学习过程中，我们注重构件基本变形的教学，要做到熟能生巧，后期复杂的组合变形学习变得更轻松，牢固的基础是提高学习效果和培养兴趣的前提。

2.3 教学方式转变：理论与工程案例相结合

以多媒体ppt和传统板书教学手段为基础，引入智慧教育平台，构建以学生为主体，老师引导的教学方式，老师引导学生主动学习，增加课堂讨论环节，设置兴趣小组，组织学生讲解课后习题，整理课程知识点，让学生自己学会化繁为简，深入浅出，真正掌握课程内容，充分激发学生兴趣。《工程力学》课程要求学生学会将工程实际问题综合、归纳、整理为力学的模型，再运用力学的理论和数学的计算解决问题。在课程教学过程中，运用案例教学法将课本基本理论知识概述与案例有机结合，首先我们应该选择环境工程专业学生会感兴趣的案例，如污水处理厂、污泥处置厂等环境污染治理工程建设过程中所涉及的静力学知识、建设材料的选型及相关强度、刚度和稳定性的计算等（图1），其次将课本的知识点融入到案例中，在分析案例的过程中强化课程内容，以培养学生的独立思考能力、应用力学知识解决复杂工程问题的能力，让学生做到自主学习，培养出具备较强实践能力的高素质应用型人才。

2.4 完善考核体系，注重过程考核

课程考核方式一定程度决定学生学习兴趣，合理的考核体系会促进学生自主学习。《工程力学》的课程考核要促使学生从注重期末考试成绩到注重学习过程转变，让学生重视解决问题能力的培养。合肥学院环境工程专业《工程力学》考核方式以“N+2”模式进行，《工程力学》课程教学要充分重视“N”，也就是过程考核，要真正做到过程考核和期末考试并重。可以将课程考核分为三部分，分别为课堂笔记（10%），过程考核（40%），期终考试（50%）（图2），提高过程考核占比，课程教学过程中合理布置作业，进行小测验，选择合适题目撰写小论文，将课堂提问、兴趣小组、课后习题讲解等也纳入到过程考核，促使学生重视课程的学习，在学习过程中培养兴趣，锻炼自己的能力，也较好地避免学生平时不学习，考试前临时突击学习的坏习惯。重视课程过程考核，训练学生综合能力，培养社会需求的应用型人才。

2.5 注重课程思政建设

课程思政是将思想政治教育元素，包括思想政治教育的理论知识、价值理念以及精神追求等融入到课程中，在实际教学过程对学生的思想、行为产生影响，《工程力学》的课程思政建设需进行一体化设计，包括课程大纲、教材选用、教学设计、课堂教学、实践教学、教学评价等[9]。编制《工程力学》的课程大纲时，将课程思政教育作为重要教学内容，同时作为课程考核的主要指标之一；在选择常规教育规划教材外，充分考虑网络化的教材建设，展示力学在各种工程中的应用，如国家重大建设工程及和环境工程专业相关的重大环保工程，也可链接工程力学方面著名的科学家，展现其为祖国无私奉献精神，激发学生的爱国情怀。课堂教学过程中，充分挖掘思政元素，踐行“知识、能力、素质”三位一体的人才培养理念，通过课间播放工程力学相关的记录片，通过网络教材讲述科学家的艰苦学习奋斗历程，通过失败的工程案例教学学生吸取经验教训，增强学生的责任心。培养学生应用《工程力学》的理论和方法将实际问题转化为模型，然后再运用力学和数学知识解决实际问题，从而形成正确、科学的学习观和方法论，总之要将课程思政有效地融入课堂教学的实践中，引入经典案例，理论联系实际，实现立德育人目标。实践教学过程融合爱国主义精神，讲述工程先进事迹，不但能使课程更加丰富，还能让学生树立起正确的世界观、价值观和人生观。将课题思政作为教学评价的一项指标，让教师和学生进行互评，相互交流学习，不断地改进课程思政建设，最终实现教育与育人并行。环境工程专业《工程力学》的一体化课程设计思路能更好地提高教学质量，为培养全面发展的应用型人才提供基础。

3 结论

应用型本科院校注重人才的社会实践能力和创新能力培养，在此要求下环境工程专业需要结合专业特点和需求培养具有系统环境污染控制技术和工程实践案例经验的复合型人才。本论文结合环境专业的特征，分析总结了环境工程专业《工程力学》课程教学中普遍存在的课程学习难，课程重要性认识不足，工程案例分析缺乏等问题，提出了明确教学目的，重视基础，理论与工程案例相结合，注重过程考核和课程思政建设等改革措施。通过课程教学的优化改进，让学生养成自主学习习惯，也为培养出具备较强实践能力的高素质应用型人才，实现应用型高校人才培养目标奠定基础。

参考文献：

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〔2〕任春，高振刚.应用型本科院校汽车服务工程专业实践课程体系改革探索[J].教育教学论坛，2020， 49（03）：288-289.

〔3〕刘培，曹鹏，王双，等.应用型本科院校环境工程专业实践教学体系的改革与实践[J].广东化工，2015， 42（18）：201-202.

〔4〕张珑.基于工程素质培育的《工程力学》课程教学模式改革研究[J].高教学刊，2016，3（21）：162-163.

〔5〕朱全，纪萍，陈华，等.新工科背景下《工程力学》课程教学研究[J].大众科技，2022，24（04）：154-156+163.

〔6〕董羽，陈章良，刘刚，等.基于应用型人才培养模式下的工程力学教学改革研究[J].教育教学论坛，2018，35（01）：150-151.

〔7〕刘青松，羊富彬，孙培育.通过线上教学提升线下课堂参与度的研究与实践——以“工程力学”课程为例[J].装备制造技术，2022，23（05）：184-186.

〔8〕肖厦子，夏晓东，张雪阳，等.基于专业差异的工程力学混合式教学改革[J].西部素质教育，2022，8（05）：143-145.

〔9〕凌小萍，龙华平.高校思政课与课程思政一体化建设论析[J].新时代马克思主义论丛，2021（02）：157-175.