彭雅軒

【摘 要】為促進(jìn)我國從工程教育大國走向工程教育強(qiáng)國，在世界新一輪工程教育改革中發(fā)揮全球影響力，在新工科背景下，以成果為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，從教學(xué)理念、教學(xué)方式、考核評(píng)價(jià)等方面探索材料力學(xué)課程改革，以提高工程類專業(yè)人才的科學(xué)思維能力及創(chuàng)新能力。為培養(yǎng)更多高素質(zhì)的新工科人才提供了課程改革的有益經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】新工科;人才培養(yǎng);OBE教育理念;材料力學(xué)

中圖分類號(hào)： G642;TP311.5-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）32-0159-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.32.074

0 引言

新工科理念形成于2017年的新工科建設(shè)“復(fù)旦共識(shí)”、“天大行動(dòng)”和“北京指南”，同年教育部發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》，2018年教育部辦公廳公布了《關(guān)于推薦新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗(yàn)，助力高等教育強(qiáng)國建設(shè)。提出新工科建設(shè)的目的在于促進(jìn)我國從工程教育大國走向工程教育強(qiáng)國，在世界新一輪工程教育改革中發(fā)揮全球影響力[1]。復(fù)旦共識(shí)提出我國高等工程教育改革發(fā)展已經(jīng)站在新的歷史起點(diǎn)，地方高校要對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)揮支撐作用，新工科建設(shè)需要加強(qiáng)研究和實(shí)踐[2]。而天大行動(dòng)認(rèn)為，培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競(jìng)爭(zhēng)提供智力和人才支撐，既是當(dāng)務(wù)之急，也是長遠(yuǎn)之策。新工科教育不是傳統(tǒng)工科的對(duì)立版，而是卓越教育的升級(jí)版[3]。北京指南指出要明確目標(biāo)要求、更加注重理念引領(lǐng)、更加注重模式創(chuàng)新、更加注重質(zhì)量保障、形成一批示范成果[4]。

2016年我國正式加入國際工程聯(lián)盟（IEA）《華盛頓協(xié)議》組織，這標(biāo)志中國高等教育已實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越[5]，國家以“新工科”建設(shè)為契機(jī)，進(jìn)一步推動(dòng)高等教育改革，以適應(yīng)新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。當(dāng)前，國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，培養(yǎng)具備全球視野、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的新工科復(fù)合型人才，在促進(jìn)多學(xué)科交叉融合的新型工程技術(shù)學(xué)科建設(shè)中尤為重要，新工科建設(shè)為“工學(xué)并舉”提供了新動(dòng)能[6]。在全面提高教育質(zhì)量已上升為國家戰(zhàn)略、政府意志和社會(huì)共識(shí)這一大背景下，課程的地位、課程的價(jià)值、課程的作用日益凸顯。材料力學(xué)課程作為多個(gè)工科專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)及后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)具有深遠(yuǎn)的影響。論文以東北電力大學(xué)開設(shè)的材料力學(xué)課程為背景，從理念引領(lǐng)、內(nèi)容及方法創(chuàng)新角度開展教學(xué)改革，通過教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的論證與實(shí)踐，就教學(xué)理念、教學(xué)方式、考核評(píng)價(jià)方式等方面進(jìn)行了分析與總結(jié)，以求問技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容，問學(xué)校主體推改革，問學(xué)生志趣變方法。目前，改革已取得了較好的階段性成果，為培養(yǎng)更多高素質(zhì)的新工科人才提供了課程改革的有益經(jīng)驗(yàn)。

1 注重理念引領(lǐng)，以新工科為契機(jī)，以工程教育為導(dǎo)向，推動(dòng)材料力學(xué)課程改革

課程是高等教育的心臟，是人才培養(yǎng)和教學(xué)工作的依據(jù)，也是影響乃至決定教育教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵要素。材料力學(xué)課是工程類專業(yè)學(xué)生接觸到的一門與工程實(shí)際有直接聯(lián)系的課程，屬于實(shí)踐應(yīng)用型工科課程，其理論性、邏輯性、系統(tǒng)性均較強(qiáng)。該課程既培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力又培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際工程問題的能力。任何工程中，物體的受力、變形、失效等力學(xué)現(xiàn)象無所不在，力學(xué)分析計(jì)算在工程設(shè)計(jì)中占據(jù)著重要的地位。材料力學(xué)研究構(gòu)件的承載能力，即研究構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，解決構(gòu)件經(jīng)濟(jì)與安全的矛盾，同時(shí)為后繼課程和今后工作打好基礎(chǔ)。從知識(shí)的角度看，該課程理論性強(qiáng)、教學(xué)推導(dǎo)多，而傳統(tǒng)的課程模式注重的是講授知識(shí)，教學(xué)偏向?qū)W術(shù)化， 這種教學(xué)方式已不適應(yīng)當(dāng)下高等學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展的要求，因此新的形勢(shì)下必須按照工程認(rèn)證要求，把成果導(dǎo)向教育（Outcome based education，簡(jiǎn)稱OBE，）作為一種先進(jìn)的教育理念，為培養(yǎng)“應(yīng)用型人才”打下良好基礎(chǔ)。培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力和工程創(chuàng)新能力，提高學(xué)生社會(huì)職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。為充分發(fā)揮材料力學(xué)的基礎(chǔ)先導(dǎo)作用，必須首先培養(yǎng)好學(xué)生的科學(xué)思維能力和自主學(xué)習(xí)的能力，這也是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、應(yīng)用能力的先決條件。材料力學(xué)課程改革的目標(biāo)就是以O(shè)BE教育理念構(gòu)建“應(yīng)用型人才”培養(yǎng)需要的新型課程體系，對(duì)教育理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等諸多方面進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。以推進(jìn)“新工科”建設(shè)為契機(jī)，以工程教育為導(dǎo)向，全面開展材料力學(xué)課程改革探索與實(shí)踐。

2 注重內(nèi)容及方法創(chuàng)新，探索新工科背景下課程改革途徑

2.1 教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新，從科學(xué)和文化層面展現(xiàn)課程魅力

以專業(yè)需求為出發(fā)點(diǎn)，拓展與工程實(shí)際密切相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，充分提煉材料力學(xué)課程中蘊(yùn)含的文化基因和價(jià)值范式，并將其滲透于課程目標(biāo)、課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容之中，從科學(xué)知識(shí)層面和文化價(jià)值層面具體化、生動(dòng)化展現(xiàn)課程的魅力，同時(shí)作為“課程思政”的有效載體，在知識(shí)傳授中融入理想信念層面的精神指引。

科學(xué)知識(shí)層面，以材料力學(xué)課程的研究對(duì)象為背景，通過工程實(shí)例分析，與學(xué)生一起探討諸如構(gòu)件在外力作用下產(chǎn)生變形和破壞的規(guī)律、失效形式和失效原因，摒棄泛泛、枯燥的理論內(nèi)容講解，把力學(xué)理論分析和實(shí)際工程問題進(jìn)行有機(jī)融合，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)提高教學(xué)效果。比如，結(jié)合輸電鐵塔失效，風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒失效現(xiàn)象，提出材料力學(xué)分析思路，引導(dǎo)學(xué)生深入探討產(chǎn)生失效的原因，再通過應(yīng)力狀態(tài)分析給出分析結(jié)果。從工程材料的力學(xué)性質(zhì)、構(gòu)件應(yīng)力狀態(tài)分析，再到構(gòu)件失效的原因，以問題導(dǎo)向的教學(xué)方式逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，以成果導(dǎo)向的方式檢查教學(xué)效果看，不但可以激發(fā)學(xué)生獨(dú)立分析工程問題的興趣，還在教學(xué)中培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問題的能力，達(dá)到了學(xué)以致用的預(yù)期效果。

文化價(jià)值層面，注重在材料力學(xué)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生在智慧、情懷、志向、品格上形成良好的人格，在哲學(xué)、歷史、文化的積淀上形成良好的文化修養(yǎng)。實(shí)踐中，把專業(yè)知識(shí)與社會(huì)責(zé)任感緊密聯(lián)系是加強(qiáng)文化價(jià)值層面教育的重要途徑。材料力學(xué)的主要任務(wù)是解決構(gòu)件的強(qiáng)度問題，若構(gòu)件的強(qiáng)度不夠，則可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故或經(jīng)濟(jì)損失。選擇工程上典型案例生動(dòng)講解，就能在學(xué)生心里打下深刻的烙印，這既是社會(huì)責(zé)任感教育，也能讓“安全第一、生命至上”理念深入人心。教學(xué)中增加文化教育能使學(xué)生了解力學(xué)發(fā)展歷史、領(lǐng)略力學(xué)內(nèi)在文化并培養(yǎng)學(xué)生愛國主義情懷。

2.2 理念及方法創(chuàng)新，采取多元化的教學(xué)方式提高教學(xué)效果

（1）樹立OBE工程教育理念。專業(yè)知識(shí)傳授與引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)需求及明確學(xué)習(xí)目標(biāo)并重。教育觀點(diǎn)首先由美國心理學(xué)家卡爾·羅杰斯在1952年提出，并給高等教育帶來了巨大影響，引發(fā)了本科教育基本觀念、教學(xué)方法、教學(xué)管理的系列變革。作為高校教師應(yīng)該明白，學(xué)生是自己學(xué)習(xí)的決策者，而實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)的核心是提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性[7]。OBE特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)到了什么而非老師教了什么。目前，大學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，這是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)[8]，究其原因多種多樣，有外因也有內(nèi)因，其中一個(gè)主要的原因是學(xué)生不明確上大學(xué)對(duì)自己意味著什么，因此，學(xué)習(xí)積極性欠缺，教師在傳授專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

（2）采用互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式教學(xué)等多元化的教學(xué)方式，培養(yǎng)新工科人才。教師的魅力不僅僅是在于自身有深厚的專業(yè)功底，對(duì)現(xiàn)階段的學(xué)生而言，怎樣能夠讓學(xué)生接受知識(shí)才是至關(guān)重要。這就需要教師能夠與學(xué)生進(jìn)行恰當(dāng)、良好的溝通，即采用互動(dòng)式的教學(xué)方式吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力。怎樣讓學(xué)生不僅僅是想學(xué)習(xí)知識(shí)，還要能夠?qū)W好知識(shí)，這需要教師采用啟發(fā)式教學(xué)替代以往的詮釋性教學(xué)方式，再加之探究式的教學(xué)方法，由淺入深把知識(shí)傳遞給學(xué)生。

（3）推廣多尺度、多維度立體化的教學(xué)方式。多尺度教學(xué)具有考慮空間和時(shí)間跨尺度跨層次的特點(diǎn)。材料力學(xué)課教學(xué)內(nèi)容廣、體系較復(fù)雜且知識(shí)抽象不易理解。將每個(gè)教學(xué)單元做模塊化處理，在多尺度空間上構(gòu)建循環(huán)教學(xué)系統(tǒng)，不僅可以提高學(xué)生的自學(xué)能力，同時(shí)為學(xué)生提供了一個(gè)很好的擴(kuò)充知識(shí)、鞏固知識(shí)的渠道。 多維度立體化教學(xué)可以從理論知識(shí)、課程實(shí)驗(yàn)、力學(xué)競(jìng)賽、慕課等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)幾個(gè)方面鼓勵(lì)和支持學(xué)生學(xué)習(xí)和深化理解知識(shí)。既提高學(xué)生的自學(xué)能力和獨(dú)立思考問題的能力，亦可潛在提高他們?cè)凇靶鹿た啤苯ㄔO(shè)背景下的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。多維度立體化教學(xué)過程實(shí)現(xiàn)了從“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)變，也為他們?nèi)蘸蠊ぷ餍枰?，打開了一道可以不斷自主獲取知識(shí)的大門。

（4）考核方式的改革。

為適應(yīng)培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的新工科人才，我們對(duì)東北電力大學(xué)土木工程專業(yè)學(xué)生材料力學(xué)課的考試考核方式進(jìn)行了探索式的改革。在評(píng)分環(huán)節(jié)上，改變了以往以學(xué)生期末考試卷面成績(jī)?yōu)橹鞯膯握{(diào)評(píng)分模式，增加了平時(shí)學(xué)習(xí)表現(xiàn)和平時(shí)作業(yè)成績(jī)、體現(xiàn)學(xué)生動(dòng)手能力和相互協(xié)作能力的實(shí)驗(yàn)成績(jī)等。為使學(xué)生重視創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，體現(xiàn)新工科理念，我們?cè)谄谀┛偝煽?jī)中增加了一個(gè)評(píng)分環(huán)節(jié)，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一個(gè)廣告牌或路燈架，讓力學(xué)知識(shí)與工程實(shí)際有效結(jié)合，為將來走上工作崗位奠定了基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

在整個(gè)高等教育改革中，課程改革是最活躍的部分之一。多年來各高校課程改革和課程建設(shè)的實(shí)際效果并不盡人意，特別是對(duì)于提高人才培養(yǎng)質(zhì)量所發(fā)揮的作用不能估計(jì)過高。

以新工科為契機(jī)，引領(lǐng)高等教育教學(xué)改革的主要目標(biāo)是要培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。本文提出的新工科背景下工程類專業(yè)材料力學(xué)教學(xué)改革探索，經(jīng)近兩年的實(shí)踐，在更新教育觀念，改進(jìn)教學(xué)方法、探索新的考試、考核方式以及采用新的教學(xué)手段方面進(jìn)行了廣泛探索，對(duì)課程進(jìn)行了大膽改革和實(shí)踐，收到了良好的效果。改革是個(gè)持續(xù)性的概念，我們會(huì)不斷總結(jié)改革的經(jīng)驗(yàn)，在不斷探索中前行，以期達(dá)到更好的效果和更高的目標(biāo)。

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