蘇曉星 稅國(guó)雙

［摘 要］ 在為國(guó)家培養(yǎng)面向未來(lái)高科技創(chuàng)新的專(zhuān)業(yè)人才與領(lǐng)軍人才的戰(zhàn)略性需求的推動(dòng)下，全國(guó)范圍內(nèi)各級(jí)各類(lèi)高校都在開(kāi)展新工科建設(shè)，工程力學(xué)作為傳統(tǒng)學(xué)科及工科專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)，也應(yīng)積極進(jìn)行教學(xué)改革創(chuàng)新探索，以更好地服務(wù)高等教育變革。以新工科建設(shè)為背景，介紹北京交通大學(xué)“工程力學(xué)”本科專(zhuān)業(yè)課程的基本情況，詳細(xì)介紹了“工程力學(xué)”課程在課程體系、教師隊(duì)伍、教學(xué)方法與教學(xué)手段以及課程思政建設(shè)方面的具體經(jīng)驗(yàn)和思路，以期為一流本科課程建設(shè)提供參考。

［關(guān)鍵詞］ 新工科；工程力學(xué)；課程建設(shè)；課程思政

［基金項(xiàng)目］ 2022年度北京交通大學(xué)教改項(xiàng)目“‘工程力學(xué)一流本科課程建設(shè)”

［作者簡(jiǎn)介］ 蘇曉星（1978—），男，安徽安慶人，博士，北京交通大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院力學(xué)系副教授，主要從事彈性波動(dòng)力學(xué)研究；稅國(guó)雙（1971—），男，四川射洪人，博士，北京交通大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院力學(xué)系教授，主要從事超聲檢測(cè)及波動(dòng)力學(xué)研究。

［中圖分類(lèi)號(hào)］ G642.3 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1674-9324（2023）26-0001-05［收稿日期］ 2023-01-17

引言

進(jìn)入新時(shí)代，全世界正在經(jīng)歷以全面智能化和信息化為特征，以基因工程、量子信息、新材料、新能源、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)為代表的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，促進(jìn)幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域全方位的變革和創(chuàng)新，在短時(shí)間內(nèi)極大地改變了人們的生產(chǎn)和生活方式。另外，在科技突飛猛進(jìn)發(fā)展的同時(shí)，人們還需面對(duì)資源與能源危機(jī)、環(huán)境污染、全球變暖、公共衛(wèi)生危機(jī)等，亟須產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化升級(jí)。教育是科技的基礎(chǔ)，科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與升級(jí)必然影響教育方式、內(nèi)容及理念的變革，特別是與技術(shù)人才培養(yǎng)聯(lián)系最為緊密的工科教育。近幾年來(lái)，教育部積極推進(jìn)作為“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”升級(jí)版的新工科建設(shè)，主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國(guó)制造2025”等一系列國(guó)家重大戰(zhàn)略提供服務(wù)支撐。從“復(fù)旦共識(shí)”到“天大行動(dòng)”，再到“北京指南”，新工科建設(shè)的內(nèi)涵和外延逐漸清晰，全國(guó)范圍內(nèi)的各類(lèi)高校都在結(jié)合自身特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)如火如荼地開(kāi)展新工科建設(shè)，打造新形勢(shì)下領(lǐng)先世界工程教育的中國(guó)模式，為全世界工程教育進(jìn)步貢獻(xiàn)中國(guó)經(jīng)驗(yàn)，為新時(shí)代的科教興國(guó)和高等教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)力量［1-2］。

發(fā)展新工科專(zhuān)業(yè)和改造升級(jí)傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)是新工科建設(shè)的兩個(gè)主要方面。新工科專(zhuān)業(yè)一般指與新興產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的專(zhuān)業(yè)，比如區(qū)塊鏈、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等以工業(yè)智能和互聯(lián)網(wǎng)為核心的專(zhuān)業(yè)，新能源科學(xué)與工程等以解決資源與環(huán)境問(wèn)題為目標(biāo)的專(zhuān)業(yè)，智能材料與結(jié)構(gòu)等以發(fā)展新材料為目標(biāo)的專(zhuān)業(yè)。學(xué)科交叉融合和產(chǎn)學(xué)研一體化培養(yǎng)模式是新工科專(zhuān)業(yè)的兩個(gè)主要特征，為探索孵化和發(fā)展新興專(zhuān)業(yè)的新模式。2020年5月，第一批未來(lái)技術(shù)學(xué)院被教育部批準(zhǔn)在12所領(lǐng)軍高校予以建設(shè)。除了積極培育新工科專(zhuān)業(yè)外，改造升級(jí)傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)同樣重要，各行各業(yè)皆已被新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命全面滲透，傳統(tǒng)學(xué)科為適應(yīng)新發(fā)展也需要做出調(diào)整。作為一門(mén)傳統(tǒng)學(xué)科，力學(xué)的歷史久遠(yuǎn)，是自然科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)支撐。楊衛(wèi)院士指出：“力學(xué)源于工程且高于工程，旨在發(fā)掘蘊(yùn)含在工程中的基本規(guī)律和定量設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，為航空、航天、船舶、機(jī)械、材料、土木、水利、能源、化工、電子、信息、生物醫(yī)學(xué)工程等發(fā)展提供解決關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的理論和方法?！保?］在國(guó)家現(xiàn)代工程和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，力學(xué)大有用武之地，力學(xué)也因新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展而不斷出現(xiàn)新生長(zhǎng)點(diǎn)，比如力學(xué)與醫(yī)學(xué)、太陽(yáng)能電池、人工智能等領(lǐng)域的交叉，因此人們不斷地從外延與內(nèi)涵上對(duì)傳統(tǒng)力學(xué)進(jìn)行升級(jí)和改造。另外，由于創(chuàng)新型多元化的人才培養(yǎng)目標(biāo)、工程教育新理念及教學(xué)技術(shù)信息化的普及，促使我們必須進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)教學(xué)改革。對(duì)此，本文在課程內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)、課程思政等諸多環(huán)節(jié)進(jìn)行改革創(chuàng)新，從而更好地為新工科建設(shè)服務(wù)，對(duì)“工程力學(xué)”這門(mén)作為眾多工科專(zhuān)業(yè)的必修基礎(chǔ)課來(lái)說(shuō)，是當(dāng)下的緊迫任務(wù)［4］。

一、“工程力學(xué)”課程基本情況

“工程力學(xué)”系列課程是北京交通大學(xué)力學(xué)系為交通運(yùn)輸工程、機(jī)械工程、土木工程以及環(huán)境工程等工科本科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的必修基礎(chǔ)課。盡管不同專(zhuān)業(yè)在該課程的教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)和學(xué)時(shí)安排上有所不同，但教學(xué)目的基本相同，都是使學(xué)生掌握靜力學(xué)的基本概念、理論及物體受力分析和求解物體平衡問(wèn)題的一般方法；掌握運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的基本概念和理論及對(duì)質(zhì)點(diǎn)和剛體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的一般方法；掌握材料力學(xué)的基本概念和理論及構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析與計(jì)算的一般方法。另外，還結(jié)合了主要針對(duì)材料力學(xué)基本變形部分的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生加深對(duì)材料力學(xué)理論知識(shí)的理解。學(xué)生通過(guò)對(duì)該課程的理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，奠定了較為扎實(shí)的力學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，有利于較為全面地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算分析能力、綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力及動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。目前，北京交通大學(xué)力學(xué)系教學(xué)團(tuán)隊(duì)在“工程力學(xué)”系列課程建設(shè)中取得了較為豐碩的成果，“工程力學(xué)”課程被評(píng)為國(guó)家級(jí)精品資源共享課程，出版了北京市精品教材《工程力學(xué)》［5］及北京市高等教育精品立項(xiàng)教材《靜力學(xué)》［6］《運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)》［7］和《材料力學(xué)》［8］，“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”在線(xiàn)課程在愛(ài)課程平臺(tái)上線(xiàn)并推薦參評(píng)第二批國(guó)家級(jí)精品在線(xiàn)開(kāi)放課程。

二、“工程力學(xué)”課程建設(shè)內(nèi)容

（一）課程體系建設(shè)

工科專(zhuān)業(yè)分門(mén)別類(lèi)、數(shù)目眾多，為對(duì)課程體系進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)高水平課程平臺(tái)的構(gòu)建，我們以各授課專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)體系為依據(jù)，追蹤其在工程教育認(rèn)證和參與新工科建設(shè)進(jìn)行改造升級(jí)的更新情況，對(duì)教學(xué)內(nèi)容不斷進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、實(shí)用性、前沿性等方面的統(tǒng)一。除了教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)安排有所不同，我們依據(jù)授課專(zhuān)業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)及后續(xù)課程需求，對(duì)不同授課專(zhuān)業(yè)的課程側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行了不同的設(shè)置。我們開(kāi)設(shè)的“工程力學(xué)”系列課程具體細(xì)分為A、B、C、D四類(lèi)，分別對(duì)應(yīng)土木工程、機(jī)電工程、環(huán)境工程及交通運(yùn)輸工程等專(zhuān)業(yè)。其中，A類(lèi)“工程力學(xué)”課程在靜力學(xué)部分投入較多學(xué)時(shí)，對(duì)材料力學(xué)中的偏心壓縮、截面核心等內(nèi)容有所強(qiáng)調(diào)；B類(lèi)“工程力學(xué)”課程在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)部分有所加強(qiáng)，強(qiáng)調(diào)材料力學(xué)中的彎扭組合等內(nèi)容；C類(lèi)“工程力學(xué)”課程則將重點(diǎn)放在靜力平衡分析和材料力學(xué)基本變形及組合變形上；D類(lèi)“工程力學(xué)”課程旨在使學(xué)生學(xué)習(xí)基本的工程力學(xué)知識(shí)，從而具備一定的工程素質(zhì)，側(cè)重靜力學(xué)及材料力學(xué)基本變形中的基本內(nèi)容。

為使拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式在北京交通大學(xué)落地生根，2020年7月，我校以實(shí)體學(xué)院的形式成立了智慧交通未來(lái)技術(shù)學(xué)院（即詹天佑學(xué)院）。為全面達(dá)到新興專(zhuān)業(yè)對(duì)人才的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的要求，詹天佑學(xué)院力爭(zhēng)在實(shí)施基本新工科人才綜合素質(zhì)培養(yǎng)模式（即強(qiáng)化目標(biāo)導(dǎo)向、“五育”并舉貫穿、統(tǒng)籌資源配置、平臺(tái)項(xiàng)目導(dǎo)入）的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)教學(xué)培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐性環(huán)節(jié)。“工程力學(xué)”作為該學(xué)院的基礎(chǔ)必修課程，更要注重在教學(xué)內(nèi)容的深度、廣度和前沿性上進(jìn)行必要調(diào)整。在基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置方面，在學(xué)生已扎實(shí)掌握力學(xué)的基本概念和原理的基礎(chǔ)上，著力培養(yǎng)學(xué)生在工程實(shí)際中運(yùn)用數(shù)學(xué)方法及建模工具實(shí)現(xiàn)對(duì)力學(xué)問(wèn)題的定性和定量描述的能力。為加強(qiáng)對(duì)未來(lái)技術(shù)人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在教學(xué)中應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生挖掘具體的工程問(wèn)題中蘊(yùn)含的科學(xué)原理，培養(yǎng)其透過(guò)問(wèn)題看本質(zhì)、化繁為簡(jiǎn)的能力及抽象思維，具備在未來(lái)各種工程應(yīng)用場(chǎng)景中熟練建立數(shù)學(xué)物理模型的能力，在分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)突破創(chuàng)新。另外，基于對(duì)未來(lái)人才實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力的培養(yǎng)要求，我們會(huì)在現(xiàn)有教學(xué)活動(dòng)中介紹許多有關(guān)工程實(shí)際問(wèn)題的力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)一些有記錄的工程災(zāi)難事故進(jìn)行力學(xué)破壞機(jī)理分析，增設(shè)一些開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，進(jìn)一步拓寬學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野，提升學(xué)生對(duì)“基礎(chǔ)力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)熱情和積極性。

（二）教師隊(duì)伍建設(shè)

一流的課程教學(xué)是一流本科教育的核心所在，而一流的教學(xué)團(tuán)隊(duì)又是一流課程教學(xué)的必要支撐。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)的新時(shí)代，任何一門(mén)課程的教學(xué)都面臨諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)建設(shè)的理念和機(jī)制對(duì)課程教學(xué)至關(guān)重要，加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)是保證一流課程質(zhì)量的不可或缺的條件，一流的教學(xué)團(tuán)隊(duì)必須具備面向未來(lái)、與國(guó)際接軌的一流的教學(xué)創(chuàng)新和研究能力。新工科建設(shè)對(duì)未來(lái)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)所提出的基本要求，是我們加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)的依據(jù)。北京交通大學(xué)力學(xué)系教師的第一學(xué)歷背景較為多樣化，除力學(xué)專(zhuān)業(yè)以外，還有土木、材料、機(jī)械、航空航天、物理等多種專(zhuān)業(yè)，因此，在教學(xué)團(tuán)隊(duì)中如何搭配第一學(xué)歷專(zhuān)業(yè)不同的教師，是我們?cè)谶M(jìn)行隊(duì)伍建設(shè)時(shí)應(yīng)予以考慮的重要問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)在教學(xué)中拓展學(xué)生的知識(shí)面，優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)。課程團(tuán)隊(duì)的教師基本具有至少為期一年的國(guó)外訪(fǎng)學(xué)經(jīng)歷或留學(xué)經(jīng)歷，這無(wú)疑有助于拓寬學(xué)生的國(guó)際視野；注重在教師隊(duì)伍中形成老中青教師結(jié)合的傳幫帶機(jī)制，既能彰顯青年教師思維活躍的特點(diǎn)，又能傳承老教師的豐富經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)發(fā)揮中年教師的中堅(jiān)支撐作用和帶頭作用；注重加強(qiáng)教師對(duì)復(fù)雜工程實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行力學(xué)簡(jiǎn)化分析和處理的能力，使其在課堂教學(xué)中盡量將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化、抽象問(wèn)題形象化，理論基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)相互協(xié)調(diào)和配合，能夠改善課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；注重教師加強(qiáng)自身有機(jī)整合和綜合利用數(shù)學(xué)分析、力學(xué)原理、力學(xué)簡(jiǎn)化模型及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，使其在深刻領(lǐng)悟課堂教學(xué)中力學(xué)基本原理的基礎(chǔ)上，能夠清楚地向?qū)W生呈現(xiàn)所講授知識(shí)點(diǎn)之間的復(fù)雜的內(nèi)在聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生自己逐漸將其組合成可解決各種復(fù)雜的工程力學(xué)問(wèn)題的一整套獨(dú)特有效的分析和處理方法。堅(jiān)持因材施教的原則和教學(xué)相長(zhǎng)的目的，教師和學(xué)生在教學(xué)互動(dòng)中都應(yīng)努力扮演好各自的角色，促進(jìn)各自的成長(zhǎng)和進(jìn)步。關(guān)于教師素質(zhì)的加強(qiáng)，高校教師處理好教學(xué)與科研的關(guān)系是非常關(guān)鍵的。高質(zhì)量的教學(xué)可有效推進(jìn)教師的科研工作，科研成果又能很好地用于教學(xué)指導(dǎo)，增強(qiáng)教師的教學(xué)前瞻性，在研究型大學(xué)中兩者相輔相成，缺一不可。教師將相關(guān)的科研成果和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)融入理論教學(xué)，有助于拓展教師對(duì)基本理論知識(shí)點(diǎn)的講解深度，使教師講授的內(nèi)容不拘泥于書(shū)本知識(shí)，課堂的新穎性、前沿性、實(shí)踐性、趣味性得到大幅提升，可通過(guò)一些工程案例模擬或虛擬仿真實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)，以取得更好的教學(xué)效果。按照學(xué)校加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科和新興交叉學(xué)科建設(shè)的發(fā)展戰(zhàn)略，我校力學(xué)系與物理系等單位于2022年初合并為北京交通大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院，這為面向國(guó)際科學(xué)前沿和國(guó)家重大戰(zhàn)略需求、堅(jiān)持基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究相結(jié)合、促進(jìn)學(xué)科交叉融合、加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)等打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（三）教學(xué)方法與教學(xué)手段建設(shè)

學(xué)生工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高離不開(kāi)教學(xué)方法和教學(xué)手段的持續(xù)改進(jìn)。在新工科視野下，必須將新一輪產(chǎn)業(yè)和科技革命所需要的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型工程人才作為人才培養(yǎng)的宗旨和目標(biāo)，使傳統(tǒng)、陳舊的“灌輸式”教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榍靶l(wèi)、新穎的啟發(fā)式及任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)。同時(shí)，在教學(xué)模式上，由傳統(tǒng)的以教師為中心過(guò)渡到以學(xué)生為中心，實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面（理論與實(shí)踐、課堂與工程及課內(nèi)與課外）的緊密結(jié)合，從而使學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力得到實(shí)質(zhì)性和全面性的提高。在啟發(fā)式教學(xué)中，通過(guò)讓學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，而在任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)中，學(xué)生不僅能學(xué)習(xí)到專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還能在完成具體任務(wù)的過(guò)程中提高實(shí)操能力，將理論知識(shí)內(nèi)化于與之緊密聯(lián)系的操作實(shí)踐中。通過(guò)強(qiáng)化師生互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生更加細(xì)致地考慮問(wèn)題，提升教學(xué)效果。此外，教師不僅要“授之以魚(yú)”，更要“授之以漁”，即這門(mén)課不僅要傳授知識(shí)及解決具體工程問(wèn)題的方法，還要注重兼顧和平衡對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力及素質(zhì)結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的直覺(jué)思維、研究型思維和批判思維。

對(duì)于“工程力學(xué)”課程，一般比較注重兩種教學(xué)方法的運(yùn)用：一是善于進(jìn)行復(fù)雜模型的簡(jiǎn)化，即化繁為簡(jiǎn)。在工程力學(xué)中，我們一般根據(jù)構(gòu)件的受力特征，將其抽象為桿、軸、梁三種模型，從而實(shí)現(xiàn)基于簡(jiǎn)化的模型對(duì)復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。例如，在對(duì)構(gòu)件進(jìn)行約束力分析時(shí)，一般將實(shí)際中較為復(fù)雜的約束結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為固定鉸支座、滾動(dòng)支座、固定端約束、球鉸鏈支座等，而在對(duì)各種類(lèi)型的構(gòu)件（如框架結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、懸臂梁、簡(jiǎn)支梁等）進(jìn)行主動(dòng)力分析時(shí)，實(shí)際中復(fù)雜的外載荷在受力構(gòu)件模型化后可被簡(jiǎn)化為集中力、分布力、彎矩、扭矩等各種類(lèi)型，這種簡(jiǎn)化處理方式使實(shí)際工程問(wèn)題變得較為容易處理。二是融會(huì)貫通。物體的狀態(tài)變化和運(yùn)動(dòng)信息在工程力學(xué)的知識(shí)體系中皆由數(shù)學(xué)物理方程嚴(yán)格控制。例如，靜力學(xué)的剛體平衡方程、運(yùn)動(dòng)學(xué)的運(yùn)動(dòng)方程與動(dòng)力學(xué)方程、材料力學(xué)中描述梁彎曲的撓曲線(xiàn)方程等。工程需要培養(yǎng)學(xué)生直觀的想象力，而數(shù)學(xué)推導(dǎo)需要的是抽象思維。對(duì)力學(xué)問(wèn)題的分析處理通常分為三個(gè)步驟：首先要求學(xué)生將數(shù)學(xué)模型從工程問(wèn)題中抽象出來(lái)，進(jìn)而建立控制方程并采用合適的數(shù)學(xué)或數(shù)值方法求解，最后對(duì)求解獲得的結(jié)果進(jìn)行討論和分析，以指導(dǎo)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或與已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較?！肮こ塘W(xué)”課程教學(xué)中的關(guān)鍵是有機(jī)整合和簡(jiǎn)化力學(xué)模型、數(shù)學(xué)推導(dǎo)、力學(xué)分析、實(shí)驗(yàn)研究等分散的知識(shí)點(diǎn)，從而形成解決各類(lèi)實(shí)際工程問(wèn)題的系統(tǒng)方法。教師在講課過(guò)程中要注重對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重組歸納，對(duì)于工程領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，應(yīng)融入微積分、線(xiàn)性代數(shù)、解析幾何、數(shù)理方程、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)。

在教學(xué)方法及教學(xué)手段方面，注重對(duì)學(xué)生普遍反映的工程力學(xué)難度較大的問(wèn)題提出應(yīng)對(duì)策略。筆者經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)可能導(dǎo)致該課程教學(xué)效果不佳的原因：（1）學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的倦怠感。由于先修課程是“大學(xué)物理”，很多學(xué)生會(huì)誤認(rèn)為“工程力學(xué)”課程是物理中力學(xué)的重復(fù)，尤其是理論力學(xué)部分。（2）學(xué)習(xí)內(nèi)容抽象乏味。力學(xué)本身就具有此特點(diǎn)，工程力學(xué)雖然與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，但研究對(duì)象仍然是實(shí)際工程構(gòu)件的抽象模型，解題需要扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。（3）學(xué)習(xí)內(nèi)容過(guò)多。特別是對(duì)于土木、機(jī)械等專(zhuān)業(yè)，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)學(xué)習(xí)理論力學(xué)與材料力學(xué)幾乎所有的知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于教與學(xué)都是一個(gè)挑戰(zhàn)。對(duì)此，我們可以采取一些能明顯改善教學(xué)效果的應(yīng)對(duì)措施：第一，要上好前幾節(jié)課，強(qiáng)調(diào)與“大學(xué)物理”課程中相關(guān)內(nèi)容的區(qū)別；第二，理論聯(lián)系實(shí)際，結(jié)合工程案例提升課堂的趣味性，比如講運(yùn)動(dòng)學(xué)時(shí)，可以列舉與汽車(chē)行駛有關(guān)的實(shí)例；第三，在仔細(xì)和深入講授重點(diǎn)、難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)一部分拓展性的內(nèi)容，提醒學(xué)生充分利用MOOC資源進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固；第四，通過(guò)測(cè)驗(yàn)和期中考試加強(qiáng)對(duì)教學(xué)效果的及時(shí)監(jiān)測(cè)。

（四）課程思政建設(shè)

任何一門(mén)課實(shí)際上都具有知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)及作為思想政治教育載體的功能?！肮こ塘W(xué)”作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，同樣承擔(dān)著為大學(xué)生樹(shù)立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀的責(zé)任。為使學(xué)生堅(jiān)定理想信念、掌握科學(xué)觀和方法論、增長(zhǎng)智慧、健全人格，我們需要在教學(xué)中不斷深入挖掘課程思政元素，凝聚協(xié)同育人的教學(xué)合力。對(duì)于“工程力學(xué)”課程來(lái)說(shuō)，由于其基礎(chǔ)課程的屬性，選修學(xué)生多、覆蓋專(zhuān)業(yè)面廣，因此利用其作為載體開(kāi)展課程思政建設(shè)尤為重要。將學(xué)生的思維集中于知識(shí)體系，學(xué)生可以體會(huì)基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)研究的理論之美、創(chuàng)新之妙和力量之堅(jiān)。通過(guò)概念的精確性，揭示基礎(chǔ)理論和科學(xué)精神的普遍性；通過(guò)對(duì)知識(shí)內(nèi)在原理的分析，洞見(jiàn)理論的深刻性；通過(guò)理論、公式和結(jié)論的外在表現(xiàn)，感受和欣賞形式的簡(jiǎn)單和美感；通過(guò)定理和理論的推演過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和辯證思維。實(shí)際上，每門(mén)課程的課程思政素材都存在于其歷史發(fā)展過(guò)程、著名科學(xué)家逸事、特殊的思維方式、廣泛的工程應(yīng)用等內(nèi)容中。課堂教學(xué)既是課程思政的主要途徑，也是思想政治教育的主要渠道。對(duì)課程知識(shí)中的思政元素進(jìn)行深入挖掘，例如，我們可以結(jié)合課程知識(shí)點(diǎn)，講述與之相關(guān)的學(xué)科前沿或者科學(xué)家的貢獻(xiàn)，潛移默化地激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力。筆者所在課程組在“工程力學(xué)”課程教學(xué)中挖掘了大量思想政治案例：（1）課程簡(jiǎn)介。介紹我國(guó)力學(xué)領(lǐng)域先驅(qū)（如錢(qián)學(xué)森、周培源、郭永懷等）的光輝事跡，號(hào)召學(xué)生學(xué)習(xí)這些先驅(qū)為國(guó)家和科學(xué)事業(yè)無(wú)私奉獻(xiàn)的偉大精神。（2）剛體系統(tǒng)靜力學(xué)。在講解整體分析與隔離體分析相結(jié)合時(shí)，類(lèi)比個(gè)人與社會(huì)、國(guó)家的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)個(gè)人行為對(duì)整個(gè)社會(huì)的影響，培養(yǎng)學(xué)生的集體思想、愛(ài)國(guó)精神及人類(lèi)命運(yùn)共同體思想意識(shí)。（3）點(diǎn)的加速度合成分析。講解科氏力是造成河床沖刷的原因，由此聯(lián)系我國(guó)自然災(zāi)害頻發(fā)的事實(shí)，加強(qiáng)學(xué)生居安思危的憂(yōu)患意識(shí)，讓學(xué)生體會(huì)學(xué)好工程力學(xué)對(duì)分析與預(yù)防自然災(zāi)害的重要意義。（4）達(dá)朗貝爾原理。在講解定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體對(duì)軸承的動(dòng)壓力分析時(shí)，引申到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的安全問(wèn)題，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民群眾生命、財(cái)產(chǎn)的愛(ài)惜和保護(hù)意識(shí)。（5）材料力學(xué)。在講解各種強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性校核問(wèn)題時(shí)，強(qiáng)調(diào)工程設(shè)計(jì)中的安全意識(shí)，在講解構(gòu)件的尺寸和材料設(shè)計(jì)時(shí)，強(qiáng)調(diào)減少材料損耗，為國(guó)家降低產(chǎn)能消耗，培養(yǎng)精益求精的工匠精神，進(jìn)而聯(lián)系當(dāng)前低碳環(huán)保的全球大計(jì)。

結(jié)語(yǔ)

本文首先介紹了新工科建設(shè)背景下北京交通大學(xué)“工程力學(xué)”本科專(zhuān)業(yè)課程的基本情況，然后詳細(xì)介紹了該課程在課程體系、教師隊(duì)伍、教學(xué)方法與教學(xué)手段、課程思政建設(shè)方面的具體經(jīng)驗(yàn)和思路。筆者所在課程組多年的教學(xué)實(shí)踐表明，本文所述的經(jīng)驗(yàn)和思路能使“工程力學(xué)”課程更好地服務(wù)傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)的改造和升級(jí)，促進(jìn)新興工科專(zhuān)業(yè)的培育發(fā)展，從而成為融入研究型工科大學(xué)新工科建設(shè)的一支重要力量。

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Construction of First-Class Undergraduate Courses of Engineering Mechanics in the Context of Emerging Engineering Education

SU Xiao-xing， SHUI Guo-shuang

（School of Physical Science and Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China）

Abstract： At present， driven by the strategic demand for the country to cultivate professionals and leading talents for future high-tech innovation， all kinds of colleges and universities at all levels across the country are in full swing to carry out the construction of emerging engineering education. Therefore， engineering mechanics， as a traditional discipline and the foundation of many engineering majors， should also actively carry out teaching reform and innovation exploration to better serve this higher education reform. After introducing the background of the construction of the new engineering discipline and the basic situation of the undergraduate course of “Engineering Mechanics” of Beijing Jiaotong University， we introduce in detail the specific experience and ideas of the course in terms of curriculum system， teaching team， teaching methods and ideological and political construction of the course.

Key words： emerging engineering education; Engineering Mechanics; course construction; curriculum ideology and politics