摘要：學生工程實踐能力和創(chuàng)新意識是卓越工程師培養(yǎng)計劃的核心目標。在材料力學課程教學現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討強化工程認知、分層次實驗教學和課程論文三方面的教學改革實踐，對卓越工程師的培養(yǎng)具有重要的意義。該教學改革實踐在學生拓寬知識領(lǐng)域、鞏固理論知識，以及培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新意識等方面都具有重要的作用和價值。
　　關(guān)鍵詞：材料力學課程；卓越工程師計劃；教學改革實踐；實踐能力；創(chuàng)新意識
　　2010年6月，教育部啟動卓越工程師培養(yǎng)計劃試點。卓越工程師培養(yǎng)計劃是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目，通過以實際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，著力培養(yǎng)學生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力。卓越工程師培養(yǎng)計劃的目的是培養(yǎng)一批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量的各類型工程技術(shù)人才。面向卓越工程師培養(yǎng)計劃與目標的教學，不僅要培養(yǎng)學生熟練掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論知識的能力，而且要將培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新意識置于核心地位。
　　在材料力學的課程教學中，關(guān)于如何培養(yǎng)大學生實踐能力和創(chuàng)新意識的教學模式已經(jīng)有了很多研究。而在卓越工程師培養(yǎng)計劃下，如何讓學生在掌握好材料力學理論知識的基礎(chǔ)上，得到實踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)呢？筆者在材料力學教學現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對材料力學課程的強化工程實踐認知、分層次實驗教學和課程論文三種教學方式進行改革探索，以期培養(yǎng)大學生的實踐能力和創(chuàng)新意識。
　　一、教學現(xiàn)狀
　　針對卓越工程師培養(yǎng)計劃對課程的要求，現(xiàn)階段材料力學課程在授課過程中主要面臨以下三個問題：
　�。ㄒ唬┎牧狭�學課程的知識體系與工程實際結(jié)合不夠緊密
　　材料力學作為工科專業(yè)的經(jīng)典基礎(chǔ)課程，課程整體內(nèi)容體系、理論框架已經(jīng)相對成熟，而且課程中用于推導計算的力學模型一般為理想化、滿足假定條件的抽象簡化模型。在學生學習的過程中，這種抽象的力學模型與實際脫節(jié)的情況將導致學生無法對材料力學課程的實際應(yīng)用做出直觀的判斷，從而直接導致學習興趣的缺乏。
　�。ǘ�）與后續(xù)專業(yè)課的學科交叉不能融為一體
　　隨著教學改革的不斷深化和調(diào)整，社會的發(fā)展也需要學生知識面不斷拓寬，需要學科不斷地交叉融合。而在有限的學時內(nèi)，教師往往僅能講授本門課程的理論知識，沒有形成各門課程緊密銜接而又各自獨立的教學體系。材料力學課程作為工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，對專業(yè)課起著重要的支撐作用。如果材料力學的課程內(nèi)容與后續(xù)專業(yè)課的內(nèi)容交叉而又不能融為一體，將導致學生無法正確運用所學的材料力學知識去解決專業(yè)課程中的問題。
　�。ㄈ�）授課方式靈活性不夠及課程缺乏實踐環(huán)節(jié)
　　課堂灌輸式教學在現(xiàn)有的材料力學課程授課中仍然普遍存在，教師與學生之間缺乏交互式的討論溝通。教師講，學生聽，學生長期處于被動地接受理論知識的狀態(tài)，導致學生學習興趣逐漸下降，學習效果也越來越差。而且在材料力學的課程中，教師往往重理論而輕實踐，常規(guī)的拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲等實驗也僅僅是理論驗證性實驗，直接工程實踐應(yīng)用性不強，這不利于對學生的實踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。
　　二、培養(yǎng)學生實踐能力與創(chuàng)新意識的三種教學改革實踐
　�。ㄒ唬�強化學生工程認知
　　材料力學課程的一個重要特征就是：教材中給出的大都是簡化了的抽象力學模型。學生在學習過程中，并不了解這些簡化的力學模型是如何從實際工程問題中轉(zhuǎn)化而來的。在學生后續(xù)的工程實習、生產(chǎn)實習以及畢業(yè)設(shè)計過程中，接觸到工程問題時就容易感到茫然，與基礎(chǔ)力學理論知識難以建立聯(lián)系，缺少從實踐向理論、從理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的工程認知環(huán)節(jié)。
　　學生工程實踐認知能力的培養(yǎng)是一個漸進的過程，需要不斷地引導、激發(fā)，使他們逐漸認識到力學課程學習是解決實際工程問題的理論基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)諸多高校已經(jīng)將工程問題的認知廣泛引入到材料力學的課程學習中。直觀的工程認知不僅能夠提高學生的學習興趣，引導學生對理論的深層次的理解和掌握，而且通過對學生的工程與科研意識的啟蒙，可以挖掘其潛在的創(chuàng)新能力。
　　筆者在卓越工程師過程裝備專業(yè)材料力學的教學過程中，對學生進行化工過程裝備及其力學問題介紹，使學生對本專業(yè)工程領(lǐng)域與材料力學的關(guān)系有一個初步的了解和感性認識，激發(fā)其將理論知識與工程課題結(jié)合起來學習的興趣。另外，在課程教學過程中，進行一到兩個學時的化工過程裝備領(lǐng)域?qū)ｎ}學術(shù)報告，通過對某工程課題（包括工程背景、科學問題、研究所涉及的理論基礎(chǔ)與過程）進行系統(tǒng)的介紹，達到良好的工程認知和科研啟蒙作用。例如：在給卓越工程師過程裝備專業(yè)學生講解《壓桿穩(wěn)定》章節(jié)時，結(jié)合學�？蒲袌F隊進行的“地震作用下大型球罐結(jié)構(gòu)的樁腿失穩(wěn)問題研究”課題中的工程背景、科學問題及研究理論進行了較為全面的介紹。這不僅加深了學生對壓桿穩(wěn)定理論的理解，而且將理論知識與重大工程問題緊密聯(lián)系，使學生學有所用，對材料力學理論知識學習產(chǎn)生濃厚興趣，又培養(yǎng)了學生的社會責任感，這也是創(chuàng)新人才培養(yǎng)所具備的一個重要品質(zhì)。
　　實踐表明，材料力學教學中的工程認知強化將理論知識與工程實踐相結(jié)合的培養(yǎng)模式，對形成完整的實踐教學、素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育方面都有很大的促進作用。同時，這種培養(yǎng)模式也對學生的專業(yè)知識、創(chuàng)新能力和科學素質(zhì)的協(xié)調(diào)培養(yǎng)起到了重要的促進作用。
　�。ǘ�）分層次開展實驗教學
　　目前，在大多數(shù)高校中，常規(guī)的力學實驗在卓越工程師培養(yǎng)計劃中為必做實驗，包括拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、純彎曲和沖擊實驗等。這些實驗內(nèi)容和方法有較為成熟的實驗大綱指導，以理論驗證性實驗為主，其目的是提高學生的動手能力，加深學生對基礎(chǔ)知識的理解，但缺乏一定的探索性，不利于對學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。為此，學生可以在必做實驗的基礎(chǔ)上，開展更高層次的獨立設(shè)計力學實驗，將材料力學理論和實際工程實例有機結(jié)合，進行獨立的選題、實驗設(shè)計、測試及分析討論，以培養(yǎng)獨立的探索、研究及創(chuàng)新能力。
　　筆者在卓越工程師過程裝備專業(yè)的材料力學的教學中，利用力學開放實驗室，依據(jù)其專業(yè)背景和實驗室科研情況，鼓勵、支持學生獨立完成力學實驗設(shè)計，并進行探索性的科學研究工作，使學生盡早具有工程意識和學以致用的思維。學生也提出了一些新穎的實驗構(gòu)思，設(shè)計了初步的實驗方案。例如：針對化工裝備中輸油管道的振動疲勞問題，學生提出了不同的振動測量方法以及解決振動疲勞問題的措施。實踐表明，分層次實驗教學將工程實踐背景與力學理論有機結(jié)合，在加深學生對理論知識理解和掌握的同時，對培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、實踐創(chuàng)新能力等方面都起著很大的幫助作用。
　�。ㄈ�）布置課程論文
　　在各專業(yè)的課程設(shè)置中，課程論文作為一種理論聯(lián)系實踐的教學環(huán)節(jié)得到了較為廣泛的認可。然而，大多數(shù)高校的材料力學課程中往往缺乏課程論文教學環(huán)節(jié)。課程論文起著材料力學課程與工程實際聯(lián)系起來的橋梁作用。課程論文可由教師啟發(fā)，讓學生自主選題，通過詳細的力學問題分析、實驗設(shè)計或建模分析、數(shù)據(jù)及結(jié)論討論等環(huán)節(jié)，最后以科技論文的模式來完成，從而使學生的工程實踐認知、創(chuàng)新能力及科研素質(zhì)等得到提高。
　　在卓越工程師過程裝備專業(yè)材料力學的教學中，筆者結(jié)合每一階段所學的理論知識，以小組或個人的形式，引導學生自行搜索相關(guān)的實際工程問題材料并獲取相關(guān)信息。然后根據(jù)自己的分析，建立力學模型，再進行實驗測試或計算機輔助計算，最后以科技論文的形式進行書面整理并在課堂上匯報和討論。從學生完成情況來看，一些課程論文具有內(nèi)容新穎和創(chuàng)新性特征，起到了學生對所學理論知識分析、思考并應(yīng)用于實際工程問題的作用，提高了學生自主探索學習與實踐的應(yīng)用能力。
　　三、結(jié)語
　　基于卓越工程師的大學生培養(yǎng)機制和目標，在材料力學課程教學改革實踐過程中，通過強化工程認知、分層次實驗教學和課程論文訓練等三種不同的教學模式，學生由被動的繼承性學習轉(zhuǎn)向主動的創(chuàng)造性學習，在深入理解掌握理論基礎(chǔ)的同時，提高了學生的實踐能力和創(chuàng)新意識。當然，以上三方面的教學實踐并不是互相孤立的，只有它們與課程教學有機地融為一體，才能更好地有導向性地激發(fā)學生進行探索性自主學習。

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