以自編教材為牽引 全面提高工程力學課程建設水平

楊少紅　章向明　胡明勇

摘 要：工程力學課程在培養學員科學素質和工程素養方面具有重要作用，通過編寫具有海軍特色的工程力學教材、學習指導和實驗教程等系列教材，滿足課程教學需要，提高教學效果，促進教員的業務水平，培養學員的創新意識和實踐能力，使工程力學課程建設得到全面發展。

關鍵詞：自編教材 工程力學 課程建設

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0220-03

Abstract：Engineering mechanics courses in training students scientific quality and engineering quality plays an important role，by writing with characteristic of Marine engineering mechanics teaching materials，learning guidance and experimental tutorial series of textbooks，meet the demand of course teaching，improve teaching efficiency and promote the level of business faculty，cultivate studentsinnovation consciousness and practice ability，the construction of engineering mechanics course was all-round development.

Key Words：Self-compiled Teaching Materials；Engineering Mechanics；Course Construction

力學作為重要的基礎學科，是人類科學知識寶庫的重要組成部分，是促進人類文明和進步的重要手段。它催生了工業革命，得到了世界各國的高度重視。力學學科在支撐整體學科布局中占有獨特的地位，對促進交叉學科的形成與發展具有重要的推動作用，是培養創新型和復合型人才的搖籃[1]。

工程力學課程是研究物體機械運動一般規律及構件承載能力的科學，是一門理論性和實踐性較強的專業基礎課。工程力學課程既是學員繼外語、數學、物理等基礎課后接觸的第一門專業基礎課，也是后續專業課程的基礎，是學員了解理論知識與工程應用關系的第一座橋梁，對學員的科學素質和工程素養、創新意識與實踐能力的培養非常重要。

教材是教學信息的載體，是學員學習和教員講授的基本依據。教材建設是課程建設的基礎。工程力學教研室充分利用學科優勢和教學團隊，加大對工程力學課程的建設力度，編寫了有海軍特色的系列教材，課程建設取得了明顯成效，成為大學和海軍優秀課程。

1 教材建設的迫切需求

我國的力學課程與大多數其他基礎課程一樣，是在20世紀50年代引用前蘇聯教材和教學模式的基礎上建立起來的，力學教材從內容到體系基本上沿用了前蘇聯的教材。半個世紀以來雖然有些改變，但基本內容與體系變化不大。隨著高新科學技術的迅速發展和教育改革的不斷深入，力學教材建設已明顯顯露出不適應時代發展的一面。例如：工程力學教材只是簡單地將《理論力學》和《材料力學》教材摻合在一起，內容繁雜，部分內容與大學物理重復[2]。需將教學內容進行了優化組合，注重基礎，強調實際應用，體現科學性、系統性、理論聯系實際的良好結合。海軍院校教學任務的轉型，對人才培養提出了新的、更高的要求。原有的力學教材沒有結合海軍部隊的實際，不能適應培養海軍初級指揮軍官教學的需要，必須對工程力學教材傳統的教學內容和課程體系進行改革。

力學教材在不同程度上還存在著重理論、輕應用，重知識的傳授、相對忽視能力培養的傾向。無論從力學與工程的關系，還是從力學自身的發展規律來看，力學來源于工程，又服務于工程，在工程中得到發展，必須對力學在工程中的地位有充分的認識[3]。然而，從大部分現行的力學教材中的例題、習題可以看到，大多數還是舊模式的例題和習題，從工程實際中提煉出來的題目十分少見。因此，在教材中需要增加一些創新性、與海軍高科技設備有關的問題和習題，培養學員的工程素養，提高學員分析工程問題和解決實際問題的能力。

力學實驗作為課程教學的重要組成部分，對培養學員的創新意識、動手能力和全面提高綜合素質有著不可替代的作用。目前高校使用的實驗教材內容局限于自身的實驗設備和項目，擴展性、啟發性不夠。實驗教材對實驗內容、實驗步驟描寫過細，學員被動地按照實驗指導書“按部就班”地操作完成，缺少讓學員自由發揮的空間，不利于學員實踐能力和創造性思維能力的培養。許多實驗中沒有擴展內容，使學習較好、動手能力較強的學員在做完規定內容后，得不到進一步訓練的機會，不符合因材施教、分類教學的原則。實驗內容大多是驗證性的，缺乏設計性、綜合性實驗課題。所有這些問題都是我們創新實驗教材時需加以解決的。

如何在理論教學過程中培養學員掌握力學課的精髓，如何在習題訓練中培養學員的工程素養和解決問題的能力，如何在實驗教學中培養學員的創新意識和實踐能力是力學教學工作者迫切關注的課題。因此，迫切需要編寫緊密與學員專業結合、緊密與工程和科研結合、緊密與海軍部隊實際結合的理論教材和實驗教材。

2 編寫有海軍特色的工程力學教材，為課程建設提供基礎

教材建設是課程建設的基礎，針對課程特點編寫適用的教材，是保證教學質量，提高教學水平的重要手段。為建立海軍院校工科機械類、動力類專業高起點、高標準、高規格工程力學精品課程打下基礎，提高教學質量創造條件，結合該校力學課程教學改革的實際情況，組織有豐富教學經驗的教員編寫了教材《工程力學教程》，由科學出版社出版[4]。該教材對傳統的經典內容加以精選，通過貫通、融合和相互滲透，以減少原來理論力學和材料力學、物理、機械等課程之間的重疊現象。教材緊密聯系海軍部隊應用實際，引入大量涉及工程領域的實例和習題，并突出強調工程應用，是一本具有海軍特色的精品教材。

《工程力學教程》教材的編寫和出版扭轉了工程力學課程沒有合適教材的困境，滿足海軍工科院校80學時工程力學課程的教學需要。該教材應用范圍廣，受益面大。高質量的教材也為課程建設提供基礎，為提高教學質量創造條件，教學效果得到大學專家的認可。2010年，教材獲得海軍工程大學教學成果一等獎。

教材的編寫和出版，也促進了教員的業務能力。在教學實踐中，要按照課程標準要求，以自編教材為中心，在教學方法、教學手段和課件制作等方面開展研究和實踐活動，使教員教學能力和教學水平很快得到提高。高職教員注重教學經驗的總結與提高，以教學研究成果為基礎，2人參加教學設計與教法創新競賽，分獲1、2等獎。青年教員由于缺乏教學經驗，對教學內容的把握上存在一定的困難，則要求他們以教材內容為基礎，完善教學五大件，注重基本功訓練。3人參加大學青年教員教學基本功競賽，都獲得教員基本功競賽十佳的好成績。

3 編寫有針對性的學習指導，為學員學習提供幫助

工程力學課程包括大量的基本概念、基本理論和計算公式，只有經過大量的習題訓練才能鞏固和加深對這些知識的理解和掌握。為了幫助學員透徹理解教學內容，靈活應用所學理論，掌握基本解題方法，提高解題技巧，組織編寫了《工程力學學習指導及習題解答》。

該學習指導以《工程力學教程》為基礎，包括4個方面的內容：（1）了解工程力學課程標準，掌握基本內容，學習要求和重難點；（2）進一步簡化和梳理教材內容，突出重點，理解和掌握工程力學的基本概念、基本理論和基本方法；（3）精選各種典型例題，用較多篇幅進行示范性解答，并在題后加以進一步分析和討論，對學員容易混淆的概念和常犯的錯誤進行分析，以幫助學員深刻理解課程內容，拓寬解題思路，掌握解題方法和技巧，提高解題能力；（4）給出教材全部習題的標準解答，方便學員對照檢查，查找錯誤原因，提高分析和解決實際問題的能力。

通過閱讀和解題，幫助學員對所學知識融會貫通，開闊思路，提高分析解題與應用能力，也培養了學員的自學能力和科學思維能力。在此基礎上，通過競賽輔導和培訓，一批尖子學員脫穎而出。2015年，該校組織學員參加第10屆全國大學員周培源力學競賽，獲得1個全國3等獎和8個全國優秀獎。

4 編寫實驗教程和實驗報告書，規范實驗教學要求

實驗教學是工程力學教學的一個重要環節，在實驗室里可培養學員的動手能力、創新能力、探索能力和提高學員的素質[5]。對工程力學這門學科，很多理論的創立都是建立在大量的實驗結果的基礎上，很多的理論假設和推導出的公式，必須通過實驗來驗證，而且力學的概念比較抽象，學員通過實驗可以加深對概念的理解，加深對知識的感性認識。為此，自編了《工程力學實驗教程》，作為學員實驗前的預習資料，實驗中的學習資料和完成實驗報告的參考資料。

為了培養學員的實驗能力，《工程力學實驗教程》對實驗理論作了較全面的介紹，包括電測應力分析基本原理、實驗數據的處理方法等。充實、優化實驗教學內容，特別是增加了理論力學實驗。在實驗項目設計上，加強綜合性實驗，在一次實驗中完成多項測試任務，從單純的驗證理論轉移到加強學員的實踐訓練上來。在實驗過程中，綜合性實驗改變學員被動接受的傳統實驗方式，要求學員自己設計、連線、調試、測量、分析結果，這鍛煉了每個學員解決問題的能力。同時引入反映現代科學技術成果，諸如新材料、新的結構形式、新的實驗方法和實驗技術的新實驗，使力學基本實驗富有現代信息、增強學員適應新世紀科學進步的能力。還開設一些具有探索性和設計性實驗，讓學員在實驗中發現問題、在實驗中學習，加強學員實驗技能，培養創新精神。

為了規范實驗教學內容，也方便學員完成實驗報告，還編寫了工程力學實驗報告書。工程力學實驗報告書是學員實驗后完成的大作業。為了讓學員既深刻地理解實驗基本概念，掌握實驗原理，又熟練地掌握實驗的基本思路和技巧，通過精心地挑選題目，圍繞實驗標準，突出重點，把握難點。通過實驗報告書的完成情況及時反饋學員的學習狀況，有利于教與學的溝通。

實驗教材的使用訓練了學員科學思維能力，打牢了學員的實驗理論基礎，極大地提高學員分析、解決工程實際問題的能力和實驗技能。2010年10月，工程力學課程組組織3名學員參加了在東南大學舉行的首屆全國大學員基礎力學實驗競賽決賽。3名學員在理論分析超出教學標準的情況下，沉著應戰，團結協作，較好地完成了電測實驗，并獲得團體二等獎。

5 配套教材建設，創建工程力學精品課程

精品課程建設應包括建設一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等內容，是高等學校教學質量與教學改革工程的重要組成部分。教材建設是課程建設的基礎，但不是全部。貫徹落實海軍院校會議精神，結合自身特點，提出了以自編教材為牽引，創建精品課程的思路。這些自編教材的出版，帶動我校力學學科建設不斷發展。例如：以《工程力學教程》為基礎，編寫了與之配套的電子教案、多媒體課件、網絡課程和試卷庫等，相繼編寫出版了《工程力學實驗教程》《工程力學試卷集》《工程力學學習指導及習題解答》等配套教材，極大地提高了課程教學的軟硬實力，為建立海軍工科院校高起點、高標準、高規格工程力學精品課程打下基礎。工程力學課程相繼于2011年獲得海軍優秀課程一等獎，2012年獲海軍重點建設課程立項。

隨著海軍院校培養方案的調整，工程力學課程將在全校合訓學員中開設，這將進一步擴大教材的應用范圍。將在鞏固現有成果的基礎上，以自編教材為牽引，進一步深化工程力學課程的教學改革，為創建精品課程打下堅實的基礎。

參考文獻

[1] 國家自然科學基金委員會，中國科學院編.未來10年中國學科發展戰略力學[M].北京：科學出版社，2012.

[2] 方建士，顧建平，汪云祥，等.新形勢下關于基礎力學教材建設的思考[J].南京工程學院學報：社會科學版，2011（1）：65-68.

[3] 張陵，韓省亮，王芳文.“工程力學”課程設置與教材建設的再認識與再思考[J].中國大學教學，2009（1）：55-57.

[4] 章向明，王安穩，施華民.工程力學教程[M].北京：科學出版社，2010.

[5] 劉紅彬，王建強，楊永明.提高工程力學實驗教學質量培養學生創新能力[J].河北農業大學學報：農林教育版，2014（3）：48-50.