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新工科背景下工程力学课程教学探索与实践——以重庆大学
为例
金晓清;李璞;龚诗雨
【期刊名称】《高教学刊》
【年(卷),期】2023(9)2
【摘要】新工科建设是我国积极应对新一轮科技革命与产业革命的重要战略部署,是国家教育高质量发展的关键指示。
该文以新工科建设为背景,结合重庆大学办学理念及对于人才培养新模式的探索,本着以新时代高校人才培养为目标,针对工程力学课程中传统教育和慕课教学所存在的问题,同时结合其“理论联系实践、重推导和精演绎”等学科特点,提出尝试设置开放性课题,引进虚拟仿真实验室平台,指导学生进行自主创新实验等重要举措。
建立以学生为中心、综合线上线下教育优势的翻转课堂教学新模式,为培养学生自主创新能力和主观能动思考能力提供积极的思路,为新工科背景下的工程力学授课提供有益的思考与探索。
【总页数】4页(P138-141)
【作者】金晓清;李璞;龚诗雨
【作者单位】重庆大学航空航天学院;重庆大学机械与运载工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】G642
【相关文献】
1.\"新工科\"背景下\r材料专业全英文课程教学探索与实践\r——以\"机械工程材
料与制造方法\"课程为例2.新工科背景下专业课程项目式教学的探索与实践——
以“焊接冶金学”课程为例3.新工科背景下教学模式改革探索与实践——以《水
泵与水泵站》课程教学为例4."新工科"及"新农科"双重背景下农林高校《化工原理》课程教学的探索与实践5.碳中和背景下新工科教学改革探索——以北京化工大学“材料导论”课程实践为例
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《工程力学》课程教学内容和教学模式改革与实践摘要：工程力学是工科各专业的专业基础课。
为适应国家对卓越工程师的培养需要，整合工程力学课程的教学内容并建成知识模块，增加分析性实验贯穿始末，采用“三环节”与多种教学模式相结合的教学方法，提高学生应用能力、创新能力以及自身素质。
关键词：工程力学教学内容教学模式创新能力中图分类号：g424 文献标识码：a 文章编号：1673-9795（2013）02（a）-0038-02工程力学是工科各专业一门重要的专业基础课，它以高等数学为研究工具，同时，又以结构力学、弹性力学、机械设计基础等后续课程为其延伸，起着承上启下的作用，对培养学生的科学素质、工程素质及创新能力有着重要的意义[1]。
传统的工程力学课程在教学内容和教学模式上基本上没有变化，这对于21世纪对应用型、创新型人才培养的需要是不适用的，并具有一定的局限性。
因此，本课程在教学内容和教学模式两方面的改革势在必行。
1 教学内容的整合为实现《工程力学》课程的实用性和先进性，将教学内容进行优化整合。
首先，本门课程是《理论力学》和《材料力学》的融合。
通过对《理论力学》和《材料力学》的传统教学内容进行精心的编排与整合，去粗取精，并添加部分现代工程力学分析方法，使之分成《理论力学》和《材料力学》两分册，按二个学期分别授课。
其次，工程力学课程的特点是多层次、多专业，学时分配和教学内容都差别比较大，因此将课程内容构建成模块，可根据各专业对工程力学课程的不同需求，分层次选择不同的模块进行教学。
最后，在本课程中，除了正常的演示性实验、操作性的实验外，增加贯穿整个课程的分析性实验。
即在理论力学演示性实验时，分小组自选任意的小机构作为分析对像，也可以选择身边常见的结构作为研究对象。
随着课程的深入，进行静力学受力分析、运动分析、动力分析以及后面材料力学中的强度和刚度计算。
使学生对所学知识融会贯通，学有所用。
2 教学模式的改革教学模式的改革，是提高教学质量的重要因素，关系到学生创造能力的培养和提高。
工程力学培养方案一、背景介绍工程力学作为一门基础学科，是工程学和科学中的重要学科之一，是工程学习的重要基础。
它是研究力的作用和变形规律的一门学科，是从理论基础上来研究各种结构和系统的受力、变形和稳定问题，以及工程设计、分析和计算。
工程力学的学科体系涉及到物理学、数学、力学、静力学、动力学、弹性力学、塑性力学、连续介质力学、岩土力学、结构力学、振动力学等多个学科，从而广泛应用于建筑、交通、电力、水利、石油、地质、航空、航天、机械、电子、材料等工程领域。
二、培养目标通过本培养方案的学习，学生应该能够：1. 掌握工程力学的基本理论和方法，熟练掌握静力学、动力学、弹性力学、塑性力学等重要内容；2. 熟练掌握各种工程结构和系统的受力、变形、强度、稳定性等基本规律；3. 具备工程实际问题的分析和解决能力，能够运用工程力学理论和方法解决各种工程实际问题；4. 具备基础的实验和技术操作能力，能够进行工程力学实验和数据处理；5. 具备较强的综合应用能力和创新能力，能够在工程实际问题的解决中发挥积极作用；6. 具备较强的团队合作和沟通能力，能够与其他工程师和技术人员进行协作和交流。
三、培养方案1. 课程设置（1）专业基础课程：力学、静力学、动力学、材料力学、振动与波动、结构力学、土木工程结构力学（2）专业实践课程：工程力学实验、材料力学实验、结构试验、工程应用软件实践（3）专业选修课程：塑性力学、连续介质力学、岩土力学、计算力学、非线性力学、结构动力学2. 教学目标（1）通过专业基础课程，使学生掌握工程力学基本理论和方法；（2）通过专业实践课程，使学生具备实验和技术操作能力，能够进行工程力学实验和数据处理；（3）通过专业选修课程，使学生具备较强的综合应用能力和创新能力，能够在工程实际问题的解决中发挥积极作用。
3. 教学方法（1）理论教学与实践相结合：理论课程与实践课程相结合，使学生在学习理论的同时，能够通过实验和实践课程掌握基础的实验和技术操作能力；（2）案例分析与实例教学：通过案例分析和实例教学，使学生在实践中学习，提高综合应用和创新能力；（3）小组合作与项目实践：通过小组合作和项目实践，培养学生的团队合作和沟通能力，让学生在实际工程项目中应用工程力学理论和方法解决问题。
哈工大工程力学培养方案一、培养目标哈工大工程力学专业培养目标是培养掌握工程力学的基本原理和方法，具有较扎实的数学基础和工程背景的创新型高级工程技术科学人才。
培养学生具备处理工程力学领域的问题、进行科学研究和实际工程应用的能力，适应国家经济建设和社会发展的需要，将来能在科研机构、高等学校、企事业单位从事教学、科研和工程技术等方面工作，或能在国家重大工程项目中担任重要专业技术工作的高级工程技术科学人才。
二、培养要求1. 具有较扎实的数学和物理基础，熟悉力学、材料力学等学科基本理论和基本方法，掌握工程力学的基本理论和基本方法；2. 具有一定的实验与实习能力，能够进行基本的工程力学实验和实习；3. 具有较强的分析和解决问题能力，具有在工程力学领域进行科学研究和工程技术应用的能力；4. 具有较好的语言表达和文字表达能力，能够进行科技信息交流和科技文献查阅；5. 具有一定的创新意识和创新能力，能够主动适应社会的发展需要和专业的发展要求。
三、专业课程设置1. 大学物理2. 高等数学3. 线性代数4. 概率论与数理统计5. 工程力学6. 材料力学7. 结构力学8. 力学实验9. 固体力学10. 流体力学11. 弹性力学12. 数值分析13. 工程热力学14. 控制原理15. 有限元方法16. 结构动力学17. 振动理论18. 液体静力学19. 液体动力学20. 复合材料力学21. 塑性力学22. 粘弹性力学23. 微分方程24. 面向对象程序设计25. 计算机辅助设计上述课程既包括了工程力学的基础理论课程，也包括了工程力学的应用技术课程。
同时，还特别设置了力学实验、有限元方法、控制原理、计算机辅助设计等课程，以增强学生的实践能力和创新能力。
四、实践教学1. 实验教学：安排相关的工程力学实验、材料力学实验、结构力学实验、流体力学实验等实验课程，培养学生的实验技能和实践能力；2. 实习教学：安排相关的工程力学实习、结构设计实习、工程实践、科研实践等实习环节，让学生接触真实工程案例，增强实际工程应用能力；3. 开放实验：为学生提供科学实验室的资源开放使用、实验课程的开放设计等开放式实验环节，鼓励学生自主学习与实践创新。
271教育智库新工科教育背景下大学数学课程教学改革与实践聂东明（安徽新华学院通识教育部 安徽合肥 230088）摘 要：大学数学课程的改革一直是高等学校公共课程教学研究的一个热点，该文主要是根据现在学院的现状和实际需要，针对学生对大学数学学习的过渡期与适应性、数学课程与专业课相融合以及考核的方法方式提出一些建议与方法。
关键词：大学数学; 工程教育; 教学改革；专业融合基金项目: 安徽省自然科学研究重点项目（2019zr005）安徽新华学院教研项目（2019jy013）。
作者简介：聂东明（1981-）女,河南南阳人，副教授，硕士研究生，主要从事应用数学研究。
大学数学目前的现状和改革必要性1989年由美国、英国、加拿大、澳大利亚、新西兰、爱尔兰6个国家的民间工业团体共同发动与签署了《华盛顿协议》(Washington Accord)[1],也就是本科工程教育专业认证协议。
2013年我国加入了《华盛顿协议》成为预备成员，2016年6月成为《华盛顿协议》的正式成员。
截至2017年底，教育部高等教育评估中心和中国的教育专业认证协会共同认证了198所高校的846个工科专业，计划2020年实现所有专业大类的覆盖。
安徽新华学院作为应用型本科院校，一直坚持地方性、应用型的办学定位；坚持“需求导向、产教融合、错位争先、特色发展”的办学道路；并且赴其他院校学习先进经验，争取培养出的学生达到工程认证标准。
在理工科高等教育中，大学数学的教学毫无疑问是其他各门学科教育的基石，它具有学时多、覆盖面宽、影响面广的特点，其地位可以说是重中之重。
数学不只是一种重要的工具和解决问题的方法，同时是一种思维模式，是一种数学素质。
因此，大学生学习数学的目的不仅仅局限于数学的训练，数学知识的拥有，它的最终目的是通过数学的学习使学生初步具有应用数学知识分析问题、解决问题的实践能力。
近年来，高等数学的教学改革在全国很多院校都在开展，也有很多教师对工科类的高等数学的教学进行各种尝试。
工程力学实验报告引言工程力学是工程学中的基础课程，通过实验可以直观地展示其中一些重要原理和理论，并帮助学生巩固和加深对这些知识的理解。
本次实验主要涉及杆件的静力学分析和材料力学。
1. 实验背景工程力学实验是为了让学生更好地理解力学原理和应用，以及在工程实践中如何利用这些原理解决问题。
本次实验中，我们将使用静力学和材料力学的原理来分析和测试杆件的性能。
2. 实验材料和设备本次实验所用的杆件是一根钢杆，长约1米，直径约2厘米。
实验室中还准备了支撑架、测力计、游标卡尺、千分表等测量设备。
3. 静力学分析3.1 杆件在自重下的变形首先，我们将测量钢杆的质量，并把它悬挂在支撑架上。
然后使用测力计在不同位置测量钢杆的变形。
通过对测量结果的分析，我们可以计算出钢杆在自重下的应变和变形。
3.2 杆件在外力作用下的变形接着，我们将在钢杆上施加不同的力，并使用测力计测量其变形。
通过分析测量结果，可以计算出钢杆在外力作用下的应力分布和变形。
4. 材料力学分析4.1 杨氏模量的测量杨氏模量是衡量材料刚度的重要参数，可以通过实验来测量得到。
在本次实验中，我们将使用弹性极限方法来测量钢杆的杨氏模量。
通过测量钢杆在不同受力状态下的应力和应变，然后绘制应力与应变的线性关系图，可以计算出杨氏模量。
4.2 断裂强度的测量断裂强度是材料的抗拉能力，通过实验可以测量得到。
我们将在钢杆上逐渐增加外力，直到钢杆发生断裂。
根据实验过程中测得的最大施加力和钢杆的横截面积，可以计算出断裂强度。
5. 结果和讨论在本次实验中，我们用测力计记录了钢杆在不同受力状态下的变形和力的大小，并用测量设备记录了钢杆的直径和长度。
通过静力学和材料力学的分析，我们得到了钢杆的应力、应变、变形、杨氏模量和断裂强度的数值。
结论通过本次实验，我们深入地了解了工程力学的理论和原理，并通过实际操作加深了对杆件静力学和材料力学的理解。
我们还学到了如何利用测力计等仪器来测试和测量受力物体的性能，为工程实践提供了基础知识和实验技能。
将工程背景融入工程力学教学过程的探索与研究
【摘要】基于辽宁工程技术大学工程力学课程现状，提出将工程背景融入工程力学教学全过程的教学理念，以工程背景为教学主线，将工程背景与理论知识有机结合，培养学生工程意识，增强学生的感性认识，提高学生的学习兴趣，以期对应用创新型人才培养体系建设提供探索和参考。
【关键词】工程背景；工程意识；教学过程
工程力学课程是我校涵盖矿物加工、安全工程、材料、机电、工业设计、工业工程、建筑环境、地质勘查等及相关专业的主干专业基础课，通过本课程的学习使学生全面地掌握工程力学的基本概念、基本原理、力学建模的基本过程及处理工程力学分析问题及解决问题的基本方法，进而为学生应用工程力学知识解决科学与工程中遇到的实际问题以及进一步学习其它力学（如：弹性力学、机械原理及零部件设计、岩石力学、流体力学等）提供必要的力学基础知识和研究分析问题方法。
因此学生对该课程内容的学习和掌握程度，将直接影响其他后续力学课程的学习。
但长期以来，大部分教师在工程力学教学过程中主要将精力放在基本概念、原理、计算方法上，基本上将其当成理论课来讲，完全忽视了该课程的本质是用于解决工程实际问题。
学生在学习过程中将它看成是一门抽象、难懂、公式繁多的理论性课程。
由于理论与实践严重脱节，学生在学完课程后碰到实际问题时不知从何入手，不能正确而合理地建立力学模型，学了不会用，最终导致学生普遍认为“学了无用”而失
去学习兴趣[1]。
为了提高学生的学习兴趣，激发学生的求知欲望，增强学生的感性认识，基于我校工程力学教学的实际情况，提出将工程背景融入工程力学教学全过程的教学理念，改变教学中以理论讲授为主线的教学方式。
以工程背景为教学主线，每一章节选择典型工程案例，提出工程问题，并以此为驱动利用工程力学原理分析工程问题，解决工程问题，同时将工程力学相关理论与方法贯穿始终，从而达到理论与工程实际紧密结合的教学目的，启发培养学生利用工程力学知识从工程中提炼问题和解决问题的能力。
本研究将为我校应用创新型人才培养体系[2]建设提供探索和参考。
1.工程力学课程的现状分析
工程力学是高等院校工科类专业的一门重要技术基础课程。
目前我国所有工科专业均开设有工程力学课程。
针对21世纪高等教育人才培养目标，相关高校均面临工程力学教学内容不断更新增加，教学时数减少的矛盾，由于压缩学时的需要，往往教师为赶教学进度，以讲授工程力学理论为重点，忽视与工程实际的联系，特别是忽视培养学生利用力学知识提炼工程问题、分析问题、解决问题的能力。
因此对现行工程力学课程的教学内容、教学方法、教学手段及考试方法进行改革势在必行。
现有对工程力学课程进行教学改革主要依托于国家级工程力学精品课和实验教学示范中心建设，主要集中于教材内容调整和更新，与实验教学的融合与交叉，以及关注计算机技术的引入。
值得
注意的是很多高职院校已经开始认识到工程力学中“大工程”教育理念的教改改革，旨在将工程力学面向大工程，回归大工程，从而培养学生职业能力和实践能力。
由此可以看出，将工程背景引入工程力学课程是今后工程力学课程教改的方向。
2.将工程背景融入工程力学教学过程
工程力学作为基础课和专业课的桥梁，起承上启下的作用[3]。
在工程力学的教学活动中，关键的问题是如何提高学生学习工程力学的兴趣，只有学生对学习工程力学感兴趣，才能使学生形成扎实的基础科学知识，更重要的是才能通过工程力学的学习，培养学生“学会学习”的能力。
工程力学作为短学时教程，要让学生在短时间内对工程力学有较深的认识，有一定难度。
虽然可以通过多媒体或通过实验、下厂使学生熟悉生产流程，了解机械设计过程等，增加感性认识，但其效果毕竟有限。
考虑到我校非力学专业工程力学课程少学时、内容多、以理论讲授为主的教学特点，提出结合相关专业实际，以工程背景为教学主线，选用合适的工程问题为驱动，提炼工程问题，用工程力学理论分析，解决工程问题，同时贯穿工程力学知识和方法，使学生增加专业认识和兴趣，变书本枯燥讲授为实际工程问题兴趣驱动，将工程背景与理论知识有机结合，从而培养学生力学思维，提高学生应用力学知识解决实际问题能力。
在日常生活中和工程中有许多有趣的力学现象，但人们一般对这些现象没有细究，更谈不上用力学知识加以分析，通过对常见力学现象的分析，可以提高学生的感性认识，激发学生的学习兴趣，调
动学生的学习积极性，有助于学生全面掌握熟悉分析解决问题的一般过程，使学生学会透过现象看本质，培养学生分析问题解决问题的能力同时促进学生积极思维、开阔眼界、尝试创新、学以致用。
为了浅出抽象的力学建模和冗长的数学推导过程，精选尽可能简单的工程实际例子说明尽量多的力学观点，使基本概念清晰，使工程力学理论体系和原理完备，使学生触类旁通；为了扩大学生视野，将工程力学的现代进展和工程应用结合起来。
同时注重在教学过程中适当插入与工程力学相关的趣味性问题，激发学生的学习兴趣，使学生对学习内容不陌生、不枯燥，从问题的简化到问题的解决，锻炼和培养学生提出问题、合理简化问题、分析问题、解决问题的能力，以适应大工程的人才要求，实现理论由实际中来，到实际中去的教学理念。
3.将工程背景融入工程力学教学对教师的要求
工程和生产实践是工程力学的依托，是其产生和发展的渊源和动力。
在教学中，教师应注意搜集和积累一些与工程力学相关的实例，在讲解基本理论时，可以联系这些生动贴切的生活和工程实例，激发学生学习工程力学的兴趣[4]。
在课堂教学中利用多提问题的方法来活跃课堂气氛，使学生开动脑筋，开发学生的思维能力。
从工程实例及生活中的力学现象入手，采用启发式教学，调动学生的学习主动性和积极性[5]。
并结合穿插多媒体教学手段，精心设计动画，用图片展示工程案例，或者动画展示相关定理应用实例时，能增加学生的感性认识，从而调动学习的积极性，加深其对理论的理
解。
尽管多媒体教学使得工程力学中的一些抽象概念形象化，但多媒体教学并不能完全取代板书教学[6]。
如在课堂教学中采用实例教学，通过采用挂图、力学模型、工程实物、多媒体图片、视频等，增加学生的感知能力，培养提高他们的观察思考能力。
这样才能在解决力学问题时，把研究对象抽象为力学模型，然后根据力学理论找出力学量之间的关系并建立方程，再通过数学运算进行求解。
而讲解例题或者上习题课时则采用板书与多媒体相结合的方式。
用板书具体的表达解题的步骤，同时解题时注意启发大多数同学的思维，同时在多媒体课件中对同一类题目的解题思路和技巧加以小结。
工程力学是学生在大学期间第一次接触带有工程背景的课程，学生第一次要从课本上接触许多的工程结构和构件，第一次要接触与实际有关的许多问题，这对学生最初的工程意识的形成及后续课程的学习至关重要。
因此，应该把工程意识的培养列为工程力学教学的基本任务之一。
长期以来，正是由于在教学中工程意识培养强调的不够，使得学生实践能力和创造能力没有得到很好的培养，这个问题应该引起我们足够的重视[7]。
作为教师，平时应注意观察、积累和琢磨，才能生动形象、有说服力地把工程背景和生活实例引入到力学教学的课堂中来。
参考文献：
[1] 谭月胜，教学中体现“工程力学”工程性的探讨[j].中国林业教育2009，27（s1）：55-57.
[2] 潘一山，煤炭行业院校特色建设与发展策略[j].煤炭高等教育，2010，（1）：27-29.
[3] 刘汉义，工程力学教学中如何调动学生的学习兴趣[j] 鹭江职业大学学报2002，10（4）：47-50.
[4] 岳桂杰，魏伟，谷莉，徐红彤，工程力学教学中的一些生活和工程实例[j].力学与实践，2012，（34）83-84.
[5] 伍新春.高等教育心理学[m].北京：高等教育出版社，1998.
[6] 杜飞飞，刘海林从《工程力学》课难上反思《工程力学》课程教学[j] 科技信息.
[7] 刘建忠，试论工程力学教学与工程意识培养[j].交通高教研究，1996，（3）17-19.
基金项目：
辽宁工程技术大学教学改革立项研究课题（编号：lj10a11）
作者简介：
李利萍（1983-）女，辽宁工程技术大学力学与工程学院，讲师。
唐巨鹏（1976-）男，辽宁工程技术大学力学与工程学院，副教授。
宋维源（1955-）男，辽宁工程技术大学力学与工程学院，教授。
