楊旭東

（中國民航大學(xué)中歐航空工程師學(xué)院，天津 300300）

摘 要：通過與法國工程師院校多年合作辦學(xué)，在學(xué)習(xí)理解法國工程教育模式的基礎(chǔ)上，文章以《梁的線性理論》課程為例，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、雙語化教學(xué)、實驗教學(xué)和評價體系幾方面總結(jié)課程建設(shè)與改革的一些措施。課程建設(shè)成果有助于促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量和效果的提高，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)生飛機(jī)結(jié)構(gòu)的力學(xué)理論基礎(chǔ)和工程應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：法國工程教育；課程建設(shè)；力學(xué)理論

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）15-0117-03

Abstract： Based on the experience of co-schooling with French engineering colleges and the study of the French engineering education model， taking the theory of "Linear Theory of Beam" as an example， from the perspectives of the teaching objectives， teaching content， teaching methods， bilingual teaching， experimental teaching and evaluation system， this paper works out effective measures for curriculum construction and reforms. Those curriculum achievements contribute to raising teaching quality and results， stimulating students' enthusiasm for learning， improving students' knowledge on force theory of aircraft structure， and their ability for engineering application.

Keywords： french engineering education； course construction； mechanic theory

法國的工程師學(xué)院是以培養(yǎng)文憑工程師為目標(biāo)的“大學(xué)?！保饧础按髮W(xué)中的大學(xué)”。這些學(xué)校位于法國高等教育象牙塔的頂端，始終保持著“少而精”的傳統(tǒng)，被稱為“工程師的搖籃”[1，2]。中歐航空工程師學(xué)院（簡稱中歐學(xué)院）是是國家教育部倡議創(chuàng)建、經(jīng)教育部批準(zhǔn)，我國航空業(yè)首次引進(jìn)法國工程教育模式，由中國民航大學(xué)與法國航空航天大學(xué)校集團(tuán)于2007年合作創(chuàng)辦的航空類精英工程師學(xué)院。在中歐學(xué)院同法方的教學(xué)團(tuán)隊合作辦學(xué)授課的過程中，本人系統(tǒng)學(xué)習(xí)了法國航空工程師的教學(xué)理念和方法，并在歐洲航空航天領(lǐng)域著名的高等學(xué)府法國航空航空大學(xué)（ISAE）交流學(xué)習(xí)半年，進(jìn)一步加深了對法國工程師教育的理解。

《梁的線性理論》是我院開設(shè)的本科生必修主干課程，教材內(nèi)容主要對應(yīng)國內(nèi)課程《材料力學(xué)》，但是內(nèi)容并不完全一致?！读旱木€性理論》課程內(nèi)容是研究桿、梁、以及薄壁結(jié)構(gòu)在各種外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)力、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定和導(dǎo)致各種材料破壞的極限。該門課程是我院飛機(jī)結(jié)構(gòu)與材料方向的基礎(chǔ)課程，是學(xué)生后期學(xué)習(xí)飛機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與維修的重要知識基礎(chǔ)。在與法方合作教學(xué)的前期，該門課程由法國航空航天大學(xué)（ISAE）的Serge CREZE教授主講，本人負(fù)責(zé)助教工作；隨后我作為課程負(fù)責(zé)人承擔(dān)課程的主講工作，Serge CREZR教授轉(zhuǎn)為負(fù)責(zé)教學(xué)質(zhì)量和效果的監(jiān)督。Serge CREZE教授為法國航天領(lǐng)域的資深教授，從事《梁的線性理論》課程授課30余年。同Serge CREZE教授共同合作授課多年，本人很榮幸得到了他的手把手指導(dǎo)，包括板書、PPT制作、授課進(jìn)度控制、重點難點的生動講授等諸多細(xì)節(jié)，收獲頗豐。在這期間，也對課程存在的問題以及下一步的建設(shè)重點，逐步形成了自己的看法，以下為個人的一些認(rèn)識和改進(jìn)措施。

一、課程建設(shè)中存在的問題

（一）中法教學(xué)方式方法的差異

法國的工程師學(xué)院開設(shè)的課程靈活多樣，大綱和教學(xué)方法都是學(xué)校自己制定，教學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容都是根據(jù)目前企業(yè)的需求不斷調(diào)整，并且針對航空工業(yè)的發(fā)展不斷更新。此外，授課明確區(qū)分理論與習(xí)題課，推薦采用小班（30人以內(nèi)）教學(xué)，強(qiáng)調(diào)課堂與學(xué)生的互動，這些“精英式”教育模式都與國內(nèi)教學(xué)方式有很大不同。因此，消化、吸收和掌握法國工程師教學(xué)的精髓，學(xué)習(xí)國際和國內(nèi)的先進(jìn)的工程教育理念方法，是課程建設(shè)面臨的首要問題。

（二）中法教學(xué)內(nèi)容的差異

目前，在我國對于《梁的線性理論》教材大多采用高等教育出版社出版，劉鴻文、孫訓(xùn)方等知名教授編撰的《材料力學(xué)》教材[3，4]。這些經(jīng)典教材內(nèi)容豐富、理論系統(tǒng)，在國內(nèi)影響力大。而法國的力學(xué)課程體系具有自己獨特的一面，在力學(xué)概念的提出，符號和公式的表達(dá)，解釋問題的思路上，中法教學(xué)內(nèi)容均有所區(qū)別。此外，法方提供的教材和課堂授課均采用法語，對其內(nèi)容的準(zhǔn)確理解與把握也很重要。因此，如何在準(zhǔn)確掌握法國教材和理念的同時，學(xué)習(xí)國內(nèi)的優(yōu)秀教材，整合吸收中法教學(xué)資源，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能夠順利與后續(xù)法方模式下的工程師課程銜接，并且滿足工程技術(shù)人才走向未來工作崗位的需要，這是課程建設(shè)面臨的另一個難題。

二、課程建設(shè)的改進(jìn)方案

（一）教學(xué)目標(biāo)的明確

課程的教學(xué)目標(biāo)為：基于法國的教學(xué)教材和授課模式，結(jié)合我國的優(yōu)秀教材，建設(shè)面向“卓越工程師”培養(yǎng)的《梁的線性理論》課程，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，加強(qiáng)實驗教學(xué)，完善評價體系，并積極推進(jìn)課程的雙語化建設(shè)。課程的教學(xué)旨在使學(xué)生能夠熟練地解決力學(xué)方向的問題，培養(yǎng)獨立分析思考、團(tuán)隊協(xié)作的能力。

（二）教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

基于法國合作院校的教材以及經(jīng)典的中文教材，在與法方外教以及教研室內(nèi)部充分討論的基礎(chǔ)上，對教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的補充與優(yōu)化，增加與民航工程應(yīng)用背景緊密結(jié)合的力學(xué)實例，使教學(xué)內(nèi)容飽滿充實（如圖1所示）。具體內(nèi)容如下：

1. 強(qiáng)化彈性力學(xué)基礎(chǔ)：在課程第一章回顧并強(qiáng)化彈性力學(xué)知識，這樣使學(xué)生能夠站在彈性力學(xué)的高度，重新審視材料力學(xué)中梁的拉、壓、剪、扭、彎的應(yīng)力與變形問題，對力學(xué)問題的認(rèn)識將更為深刻。

2. 以自然坐標(biāo)系為框架統(tǒng)一定義內(nèi)力與應(yīng)力符號：面向民航專業(yè)背景，授課過程中分析的飛機(jī)部件如機(jī)身蒙皮、機(jī)翼前緣等均為曲面結(jié)構(gòu)，而目前教材中常用的直角坐標(biāo)系在飛機(jī)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析時具有局限性。因此，基于自然坐標(biāo)系定義內(nèi)力和應(yīng)力符號，具有明顯的優(yōu)越性，同時也避免了不同教材之間符號混亂的問題。

3. 貫穿以應(yīng)力、應(yīng)變分析為主線的教學(xué)體系：該思路目前在法方教材一直有體現(xiàn)，但是還不夠突出，將在每章開始以應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系推導(dǎo)出軸力、剪力、彎矩、扭矩的各個章節(jié)內(nèi)容，并且將應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系以矩陣形式呈現(xiàn)，目的是易于同計算機(jī)應(yīng)用編程對接，為學(xué)院后續(xù)課程《有限元方法》做好知識鋪墊，同時符合課程的國際化發(fā)展趨勢。

4. 貼近民航背景：《梁的線性理論》教材作為工科的基礎(chǔ)主干課程，在國內(nèi)高校一般需要同時面向機(jī)械、材料、土木、建筑等多個專業(yè)授課，因此教材中考慮更多是工程結(jié)構(gòu)件的一般形式，然而并未著重考慮民航院校學(xué)生未來主要面對的飛機(jī)結(jié)構(gòu)的特殊性。例如，針對民航客機(jī)中存在的大量薄壁結(jié)構(gòu)，如何進(jìn)行薄壁件截面的剪力和扭轉(zhuǎn)分析？我們增加飛機(jī)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的生動實例，激發(fā)學(xué)生結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力。

（三）推動雙語化課程建設(shè)

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化、教育國際化的迅猛發(fā)展和素質(zhì)教育的深入實施，雙語教學(xué)越來越受到社會的關(guān)注。教育部《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評估方案》中，“雙語教學(xué)”被列為主要觀測點之一，可見雙語教學(xué)水平已經(jīng)成為衡量高等學(xué)校辦學(xué)水平的一項重要指標(biāo)。另一方面，英語作為民航領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)用語，學(xué)生在未來工作中的日常溝通、維修手冊的使用和技術(shù)資料的學(xué)習(xí)都需要具備一定的專業(yè)英語基礎(chǔ)，特別是近些年我國民航業(yè)的快速發(fā)展迫切的需求大量能夠精通外語同時兼具良好航空專業(yè)素質(zhì)的人才，這就對我校學(xué)生的雙語教學(xué)培養(yǎng)提出了較高的要求。目前基于法方外教的授課大綱與內(nèi)容，以及參考國際經(jīng)典英文教材[5]，該門課程采用的PPT課件、習(xí)題教學(xué)和結(jié)課考試均為英文，并且也已編寫了課程的全英文講義，在授課過程中嘗試采用中文結(jié)合少量英文口語授課的形式，初步積累了中英文雙語授課經(jīng)驗。因此，針對課程準(zhǔn)備進(jìn)一步推動雙語化教學(xué)實踐，擬采取的措施如下：

1. 成立雙語教學(xué)研究小組：為確保雙語教學(xué)的順利開展，成立《梁的線性理論》課程雙語教學(xué)方案研究小組，團(tuán)隊成員來自全校范圍內(nèi)飛機(jī)結(jié)構(gòu)與材料方向的優(yōu)秀教師。雙語教學(xué)小組著重進(jìn)行雙語教學(xué)的改革研究，便于及時有效的解決雙語教學(xué)實施過程中遇到的實際問題。

2. 定期召開雙語教學(xué)研討會：為確保雙語教學(xué)小組溝通的及時性和有效性，將每月定期召開雙語教學(xué)研討會，主要討論內(nèi)容包括：課程雙語教學(xué)內(nèi)容的改革與優(yōu)化，考察雙語教學(xué)的實施進(jìn)展，制定雙語教學(xué)效果考核方式，對教師授課方式方法提出建設(shè)性意見。

（四）教學(xué)方法改革

在學(xué)習(xí)和借鑒法方工程師教學(xué)培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中歐學(xué)院學(xué)生的特點，主要從以下幾個方面開展工作：

1. 案例教學(xué)：目前國內(nèi)力學(xué)課程授課一般是將基本概念和練習(xí)題在一堂課同時穿插講授，這樣做的優(yōu)點是課程內(nèi)容緊湊、豐富，缺點是課堂完全由教師引導(dǎo)，學(xué)生缺乏自主思考和理解的機(jī)會與時間。本課程在教學(xué)過程中明確區(qū)分理論課和習(xí)題課，理論課集中講授定義、概念和公式，而在習(xí)題課圍繞1～3個貼合民航背景的力學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生利用理論知識進(jìn)行案例的自主分析解答。該教學(xué)模式的優(yōu)點是：以案例為驅(qū)動模塊化教學(xué)，授課層次和內(nèi)容清晰，容易調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生快速搭建基本理論框架，教師也能在課堂及時掌握學(xué)生的理解程度。

2. 小組合作：在全部理論和習(xí)題課程授課結(jié)束后，提供給學(xué)生一些復(fù)雜的飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件受力問題，讓學(xué)生以2～3人的小組為單位，運用課堂學(xué)到的知識，自己思考、自己組織、互相合作解決民航工程背景下遇到的實際問題，最終上交英文的研究分析報告，在報告中需要注明每人在小組中的分工和作用。通過這一過程，將極大增強(qiáng)學(xué)生對知識的實際運用和團(tuán)隊合作能力。

（五）課程實驗教學(xué)的加強(qiáng)

工程師培養(yǎng)體系的基本理念是教會學(xué)生如何學(xué)習(xí)，使學(xué)生的創(chuàng)新能力、獨立分析和解決問題能力在實踐工程訓(xùn)練中得以提高。特別是針對《梁的線性理論》課程的高水平的基礎(chǔ)理論教育應(yīng)該與具體的實踐經(jīng)驗結(jié)合，而這種經(jīng)驗又有賴于學(xué)生在學(xué)習(xí)階段的各種實踐活動。因此，應(yīng)該使專業(yè)理論知識和實際操縱技能在內(nèi)容和培養(yǎng)中保持協(xié)調(diào)一致。目前，已開設(shè)了與課程配套的“材料扭轉(zhuǎn)實驗”，實驗中采用了鑄鐵、低碳鋼和鋁合金三種板材，通過理論講解、實驗演示與學(xué)生動手操作，形象生動的向?qū)W生解釋了等軸圓柱截面剪力分布這一抽象問題，取得了良好的教學(xué)反饋。此外，進(jìn)一步開展“飛機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)變與強(qiáng)度實驗”，對于飛機(jī)典型簡化結(jié)構(gòu)件進(jìn)行加載，讓學(xué)生親自動手操作儀器，測試和記錄結(jié)構(gòu)不同位置的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，并同理論計算結(jié)果進(jìn)行對比。這些實驗課程的陸續(xù)開發(fā)，有利于加深學(xué)生對于相關(guān)理論知識的理解。

（六）評價體系的完善

由于課程授課材料均為英文，存在大量專業(yè)英語詞匯，同時授課對象學(xué)生的英語水平參差不齊，難免會存在部分學(xué)生由于語言的障礙不能完全領(lǐng)會和理解課程精要，學(xué)習(xí)吃力，出現(xiàn)成績掉隊的情況。因此，進(jìn)程性考察學(xué)生對知識理解程度，可以更加合理的控制授課進(jìn)度。此外，及時考核學(xué)生所學(xué)知識的運用程度也是課程建設(shè)效果的重要反饋。在實際操作過程中，避免了對學(xué)生采用傳統(tǒng)的單一試卷考核，而采用課堂考察、分階段考試、團(tuán)隊考察、結(jié)課考試等多種考核方式，綜合評定學(xué)生的成績。通過在課堂習(xí)題授課時的過程性評價，能夠及時獲得學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的需要，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性，鞏固教學(xué)效果。此外，讓學(xué)生以2～3人的小組為單位，運用課堂學(xué)到的知識，互相合作解決民航工程背景下遇到的實際問題，最終上交英文的研究分析報告，在報告中需要注明每人在小組中的分工和作用。通過這一過程，將極大增強(qiáng)學(xué)生對知識的實際運用和團(tuán)隊合作能力。在結(jié)課閉卷考試中，采用全部為綜合應(yīng)用題的形式，循循誘導(dǎo)學(xué)生解決實際工程結(jié)構(gòu)件問題，這避免了選擇、判斷等題型學(xué)生存在僥幸得分的情況，能夠更真實的反應(yīng)學(xué)生的實際水平。未來將進(jìn)一步引入問卷調(diào)查的形式，讓學(xué)生評價教師的教學(xué)效果，提出存在問題及改進(jìn)建議，這些調(diào)查結(jié)果將有利于課程的持續(xù)改進(jìn)。

四、結(jié)束語

通過上述針對《梁的線性理論》課程建設(shè)的改進(jìn)措施，有助于促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量和效果的提高，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)生飛機(jī)結(jié)構(gòu)的力學(xué)理論基礎(chǔ)和工程應(yīng)用能力，目前已經(jīng)取得初步成效。此外，在教學(xué)實踐過程中，本人將根據(jù)課程的授課效果和反饋，不斷的對教學(xué)方式和方法進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，目標(biāo)將《梁的線性理論》建設(shè)成為精品課程，也能夠為我國中外合作辦學(xué)下力學(xué)課程的建設(shè)和改革提供一些經(jīng)驗和借鑒。

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