基于卓越工程师教育培养计划的材料力学教学改革探讨

来源:用户上传      作者: 陆静 , 袁丽芸

　　 摘 要： 卓越工程师教育培养计划提出了一种新型的高等教育人才培养模式，其实质是工程素质和创新能力的培养。本文分析了材料力学课程的教学现状和存在的问题，对新形势下材料力学课程的改革进行了探索，提出应通过更新教学内容、优化授课手段、改变评价体系等方法，提高学生的创新能力和实践能力，为卓越工程师的培养奠定基础的。
　　 关键词： 卓越工程师教育培养计划； 材料力学； 教学改革
　　中图分类号： G642.3 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）01-0152-01
　　
　　 1 引言
　　 2010年，教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”），提出了一种高校与行业、企业联合培养人才的新机制。“卓越计划”是国家推行教育改革，创建具有中国特色高等工程教育模式的重要举措。通过企业的深度参与，以实际工程为背景，可培养大量具有实践能力和创新能力的工程技术人才，为国家走向新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国提供优质的人力资源[1]。近年来，参与的高校都对相关专业的课程设置、教学内容、教学手段和考核方式等进行了深入的改革，探索适合本校的人才培养模式。材料力学是一门重要的专业基础科，具有基础理论和工程应用双重特性，是工科大学生从专业基础课到专业课学习的重要桥梁，在工科的课程体系中占有十分重要的地位。但是，现有材料力学的教学内容侧重于知识的完整性和系统性，更注重理论知识的传授，忽视了与工程实践的结合，不利于培养学生解决生产实践问题的能力，与“卓越计划”的要求有一定的差距。因此，如何对材料力学教学进行改革，在理论知识传授的同时培养学生的工程素质、工程意识和工程实践能力，是材料力学教学中面临的一个重要课题。
　　 2 联系工程实际，更新教学内容
　　 材料力学课程是一门具有很强实践性的学科，它的教学内容与生产实际密切相关。但是，现有的材料力学教材中多数仍采用传统的教学理念，注重理论的推导，忽视与工程实践的结合。因此，在教材中多数的例题和习题都是采用理想化和抽象化的力学模型，如梁、杆等，在内容上也仅说明了这些力学模型在不同变形下强度、刚度等的计算和校核。因此，会给学生造成一种错觉，认为这门课就是学习几种题型的求解，无法明确学习的目的和意义，削弱了学生的积极性和主动性，更不利于学生实践能力的提高。针对“卓越计划”的要求，应对材料力学的教学内容和知识点的编排进行更新，突出该课程与工程实践的联系。在介绍每一种基本变形时，可大量地引进与其相关的工程实例，介绍如何将具体的构件简化为简单的力学模型，使学生能够了解各种力学模型的意义、适用范围和限制条件。其次，应对于授课内容进行适当的选择，在保持理论体系完整性的前提下，删除一些难度较大、推导繁琐，且在工程中应用不多的内容，适当增加一些与工程实践紧密联系的内容。在教学中应以实际工程为背景，工程技术为主线，突出问题的共性和差异。例如，在材料力学中，所有变形的破坏判据都是最大的作用（如应力、变形）要小于相应的许用值，而各章节的不同处在于最大值的计算。通过加强对问题共性的认识和差异的比较，学生对于课程的理解会更加系统和透彻。而且，教学的重点不能仅停留在如何解题，应从力学模型的建立、破坏判据的选择，结构参数的确定等方面引导学生，使他们能够初步具备分析和解决简单工程问题的能力。
　　 3 结合现代技术，优化教学手段
　　 随着教学改革的不断深入，实践环节和专业课时逐渐增加，材料力学作为基础课程，课时已大幅减少。为了能在有限的课时内完成教学内容，多媒体技术已广泛应用于材料力学的教学。作为一种先进的教学手段，多媒体教学不需要写黑板，节约了大量的时间，提高了教学的效率。另一方面，多媒体教学可以加入图片、声音、动画，课堂的信息量大，直观性强。通过课件能够把抽象的力学模型与具体的工程构件联系起来，更有利于学生的理解。但是，由于课件中每一屏的容量有限，对于一些具有承继性的推导来说，在换屏后学生无法记住前面的内容，对于后续的推导就很难理解。而且，由于换屏速度太快，学生没有理解、吸收的时间，学习的效果也不佳。教学实践证明，单纯地运用多媒体教学虽然可以提高教学效率，但教学效果不够理想。采用传统板书与现代教学手段相结合的方式，可以有效解决上述问题。以梁弯曲正应力的推导为例，利用多媒体演示梁弯曲的变形，引出平面假设，并逐步推导正应力的计算公式。在多媒体演示的过程中，对于每个关键步骤，如变形几何关系、应力应变关系和物理关系等，在黑板上将相应的内容写下来。这样，既可以提醒学生本堂课的重点，又可以使授课具有连贯性。讲课结束后，学生可以通过板书了解这节内容的脉络和重点。同时，还可建立课程的网站，将教学计划、每章的重点和难点，以及典型例题等公布在网站上，实现师生间资源的共享，方便学生的自主学习。在网站上还可设立答疑的平台，老师定期回答学生在学习中遇到的问题，实现师生间的信息互动。
　　 4 参与实践科研，改革评价体系
　　 传统的材料力学考核模式与高等数学等基础课的形式完全相同，是通过单一的闭卷考试来考察学生掌握理论知识的能力。根据“卓越计划”的要求，学生不仅需要掌握基本的理论知识，还应该具有一定的实践能力。因此，应对现有的考核体系进行改革。在材料力学的考核体系中，除了常规的考试成绩、作业成绩，还应包括大作业、试验成绩、实践成绩、竞赛科研等。借鉴机械设计课程设计的形式，教师可以采用分组布置大作业的形式，让学生自主完成一些简单机构的设计。例如，在组合变形这一章，可要求学生设计减速箱中齿轮轴的材料、形状等。通过解决这些实际的工程问题，学生可以综合地运用所学的知识，能够学以致用，可提高学生学习的主动性。在实验教学环节中，应尽量减少演示性、验证性的试验，增加一些设计性的试验。鼓励学生参与试验，自己设计各种试验，提高动手能力。由于材料力学课程的一些概念比较抽象，且学校试验室的设备有限，教师可带学生到工程实地参观各种机构，使学生能够直观地了解材料力学与工程的关系。鼓励学生参加各种学科竞赛，如大学生结构大赛，或在班级内组织类似的竞赛。在竞赛过程中，教师应全程、深入地参与。教师应介绍比赛涉及到的知识点，指导学生制作模型，解答学生遇到的问题，从专业的角度分析获胜作品的优点和失败作品的不足。通过丰富多彩的实践活动，可进一步加深学生对于课程内容的理解，激发学生的创新意识。同时，还可吸收部分优秀的学生参与教师的科研，做一些力所能及的工作，使学生能尽早培养科研意识、熟悉科研环境，了解科研方法，锻炼科研能力。
　　 5 结束语
　　 “卓越计划”是我国高等教育改革中的一个重要举措，它的顺利实施对于全面提高人才培养质量具有十分重要的示范和领导作用。材料力学课程不仅是学习科技知识的基础课程，也是培养学生实践能力和创新能力的重要渠道。因此，材料力学课程的改革是“卓越计划”中重要的一环，只有在教学过程中融知识传授、能力培养与创新教育为一体，才能培养出适应现代需求的创新型工程技术人才。
　　 参考文献：
　　 [1] 张韦韦.教育部启动实施“卓越工程师教育培养计划”[J].教育与职业，2010，（7）：20.
　　 [2] 林健.面向卓越工程师培养的课程体系和教学内容改革[J].高等工程教育研究，2011，（05）：1-8.
　　 [3] 陈东.基于卓越工程师计划的钢结构课程教学改革研究[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2011，（06）：174-175，182.
　　 [4] 宋佩维.卓越工程师创新能力培养的思路与途径[J].中国电力教育，2011，（07）：25-27，29.

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-1540008.htm