應用型本科院校土木工程專業力學課程群的整合與改革

冷捷+劉文淵+姜毅+等

摘要：基于南京理工大學泰州科技學院力學課程群的教學實踐，文章從教學內容的整合、網絡平臺的建設、考核方式的改革等方面，闡述了應用型本科院校力學課程群的整合與改革的思路。實踐表明：力學課程群的整合與改革，可以壓縮教學學時，提高教學質量，對培養高素質應用型人才具有重要的意義。

關鍵詞：應用型本科院校；土木工程專業；力學課程群；課程研究

中圖分類號：G6423；TU3-5文獻標志碼：A文章編號：10052909（2015）06003404獨立學院辦學主要定位于應用型本科人才的培養，專業設置以市場為導向并主要服務地方經濟[1]。為完善應用型本科人才培養模式，落實大學生主體性、個性化教育理念，筆者所在的南京理工大學泰州科技學院提出“現場工程師”的人才培養目標。現場工程師的工作是個連續的過程，工程師在解決一個現場問題時可能涉及多門課程的知識，而多門課程的授課過程是個不連續的過程，因此，在講授課程的過程中需幫助學生建立知識整體聯系，力學課程群的設置就為后續專業課程的學習以及今后的就業奠定了基礎。

一、力學課程群建設的必要性

（一）應用型人才的發展需要

土木工程行業的發展，需要大量適應能力強、動手能力強、設計能力強、管理能力強，懂技術，具有良好創新能力的高素質應用型人才[2]。土木工程行業現場工程師都應具備一定的力學素養，因此，力學課程要圍繞行業應用能力的要求設置理論課和實踐課。過去，學生在施工現場工作時，經常會碰到類似腳手架支撐、模板、支護結構的問題，但是他們往往感到無從下手，因為課堂上學到的力學知識只是停留在課本已有的計算簡圖上，而學生對這些計算簡圖的工程背景了解太少，缺乏一定的想象力，他們無法把實際結構抽象成力學簡圖來解決問題，因此不改變傳統力學課程教學模式將嚴重影響應用型人才的培養。

（二）課程群的特點

課程群建設是課程建設的改革發展趨勢，課程群建設不同于課程建設的一個重要標志是課程內容和課程體系的改革[3]。課程群建設立足于課程群的系統性，在對課程群內容重組時，刪除課程間重復的內容，不強求單門課程內容的系統性[4]。力學課程群的理論知識為工程實踐服務，在組織教學內容時，打破已有的知識體系，在夯實力學基礎知識的同時強調力學知識的應用，營造工程氛圍，注重培養學生利用力學知識解決工程問題的能力，靈活采用多種考核方式并在實踐中不斷調整。

（三）力學課程的教學現狀

1.力學課程內容重復

土木工程專業的力學類課程主要包括理論力學、材料力學、結構力學（通稱三大力學），因此力學課程群主要由這三門課程組成。目前各門力學課程互相封閉，各自為政，往往以單門課程為中心進行教學，自成體系，對知識的相互滲透和銜接考慮得不夠充分，在力求各課程自身完整的同時造成不同力學課程內容的大量重復，并且隨著課時的減少，教師授課壓力加大，教學缺乏靈活性。

2.考核方式

傳統力學課程考核方式主要是根據期末考試來確定學生成績，考核形式為閉卷考試，教學成果評價方法和手段相對單一。考試內容以課本、作業和課堂例題為主，試卷題型往往千篇一律，缺乏創新和思考性的綜合題。這樣的考核機制不僅不能準確全面地反映學生的學習狀況，而且也不利于培養學生的工程意識。理想的考核方式應以學生為本，既要關注學生的學習結果，又要注重過程評價。

冷捷，等應用型本科院校土木工程專業力學課程群的整合與改革

3.實驗課的教學

實驗課多以驗證性試驗為主，實驗過程比較簡單，學生只需按指導書的操作步驟按部就班即可完成實驗報告。由于力學實驗課成績在學業成績中所占比例較少，學生對此也并不重視，部分學生甚至不參加開設的實驗課、不完成實驗報告；大多數學生參與實驗的積極性也不高，往往只將自己作為一位圍觀者來對待，這有違實驗課設置的初衷，不利于學生解決實際問題能力和創新能力的培養。

二、力學課程群的整合與改革

（一）教學內容的整合

“少學時、新內容、高水平、好效果”是力學課程改革的方向[5]。具體而言，不同力學課程有不同的整合方式。

理論力學課程中，首先應加強靜力學部分的學習。其中，物系的受力分析和約束反力的求解為后續的材料力學和結構力學課程的學習奠定一定的基礎，可以避免后續課程中梁的支座反力計算部分內容的重復講解。在概念講解上，側重剛體、力矩、力偶、主矢和主矩等大學物理課程中未過多涉及的基本概念，讓學生嚴格區分受力圖和計算簡圖，避免學生在后續材料力學課程中求解構件內力時導致錯誤結論。另外，應重點講解物系的平衡條件和平衡方程，讓學生能夠熟練地建立平衡方程并順利求解約束力。對于平面簡單桁架的內容，由于在結構力學課程中會詳細講解，可以適當考慮只介紹概念，計算略講或不講，節約學時用于平面力系平衡的講解。其次，對于運動學部分，點的運動學和剛體的簡單運動與大學物理重復，可以作針對性復習，將節省的學時重點講解點的合成運動和剛體的平面運動。最后，在動力學中，由于三大定理（動量定理、動量矩定理和動能定理）知識與大學物理課程內容交叉甚多，可以略講理論，注重學生綜合分析能力和解決實際工程問題能力的培養。

材料力學課程中，以外力—內力—應力—變形—強度—剛度為主線，圍繞內力、應力、應力狀態、位移和變形、強度、剛度以及穩定這些基本概念、理論和方法來作介紹，目前學院材料力學課程教學模式就是由一般到特殊，采用的教材按照九大概念群的理念編排，內容精練，概念清楚，改變以往教學體系中多次分散講解的內容，節約了授課時間，可適當結合生活中的試驗進行講解。如講解截面形狀對梁剛度影響時，可用一張紙舉例；講應力時可以釘板上的氣球為例等。這樣可使力學趣味性增強，同時基本概念的講解也更加透徹。此外，注重課程之間的接轉聯系，避免課程間內容的重復。例如，材料力學課程中利用撓曲線方程的積分法計算位移的內容可以略講，因為結構力學課程中用單位荷載法計算結構位移簡單而且適用性更強；材料力學課程中超靜定梁的計算與結構力學課程多有重復，同時在能量法和結構穩定等內容方面也有較多重復；剛架的內力圖的繪制在結構力學課程中有更詳細的講述。因此，可將這部分內容適當刪減。

結構力學課程中，應加強基礎部分的課堂教學，即在學好理論力學課程中的靜力學和材料力學（尤其是梁的內力圖繪制）的基礎上，適當增加靜定結構的內力、位移計算內容的課時，讓學生熟練掌握靜定結構內力圖的繪制和位移的計算，為學習后面的章節打好基礎[6]；可以刪去一些理論性較強而對培養學生應用能力影響不大的內容，如虛功原理的證明，結構在間接荷載作用下的影響線、極限荷載等，弱化拱、組合結構的計算，矩陣位移法的嚴格推演，結構的動力分析等[7]。結構力學的探討可適當結合工程實際和專業實際，但不宜引入復雜的專業問題或工程問題。在講述結構的受力分析時，要充分結合結構力學求解器和PKPM軟件，培養學生的計算機建模能力和使用常用結構軟件的能力。

（二）利用網絡平臺建立立體化教學模式

搭建課程網站，上傳教學大綱、課件、學習指導和習題庫等，方便學生自主學習。教師還可在線與學生進行交流，網上答疑，學生可以在網上測試，這樣既增強了教學的凝聚力和吸引力，又切實提高了教學的實效性。

（三）考核方式的改革

考核成績由過程考核、實驗考核和期末試卷考核綜合給出，加大平時成績的比重，平時成績應多樣化并且進行量化。

1.考勤和隨堂練習結合

由于學院力學課程一般都是大班上課，學生多，點名考勤要浪費不少時間。為了不影響教學進度，計劃以隨堂練習的形式達到考勤的目的。在課堂上預留時間作為隨堂練習，隨堂練習的題目不易太多，要小而精，并針對教學重點。

2.章節考核

在每章結束后，隨堂進行每章基本內容的測試，以半開卷方式進行，學生可參考筆記，但是不參考教材，給予一定時間完成每章基本知識點的測試，隨堂上交。此外，期中考試由學生干部自行組卷，試卷內容為課堂所講例題、網絡平臺習題和作業的一些重要題型，組完卷交教師審核，然后組織閉卷測試，這樣可以減少學生對力學考試的恐懼感，調動復習的積極性。

3.平時作業

課后作業選擇比較典型且有針對性的題目，最好與實際相結合，對本次課及以往知識點進行訓練，夯實所學內容，切勿無意義的重復。在此基礎上，可補充一些有難度的綜合性題目作為附加作業，以一定的實際工程或生活實例為前提，讓他們感知結構概念，了解力學其實并不是枯燥無味的。此類題目學生可選作。

4.實驗考核

主要是對學生的實驗操作能力及科學研究意識、能力進行評定， 培養學生嚴謹負責的學習態度、積極主動的動手能力和團隊合作能力。實驗成績為一票否決制，明確規定學生只要未參加任何一次實驗課，就取消其考試資格，最終考試成績核定為不及格。在傳統的驗證性實驗基礎上，開設具有科研性質的設計性和綜合性實驗項目，不僅能提高教師自身的業務水平，同時能培養學生的創造性思維能力。如疊合梁實驗、壓桿穩定實驗、電測法綜合性實驗等等，或讓學生自主設計實驗方案，開拓學生的工程實踐思路，最后可根據實驗情況給定附加分成績。

5.期末考核

期末考試的內容覆蓋教學大綱范圍，突出重點、涉及難點，試題要難易適中，著眼于學生對所學知識的掌握和理解。試題應設置一定難度的附加題，給出附加分，考察學生的創新能力和綜合解決問題的能力，同時也可為力學競賽選手選拔作參考。

（四）鼓勵學生參加競賽和開設力學選修課

舉辦材料力學和結構力學方面的校內彎矩圖繪制競賽，強化訓練彎矩圖繪制的技巧；以理論力學和材料力學部分專題內容為基礎，組織學生參加周培源力學競賽，并進行有針對性的輔導。內容包括模型簡化問題、能量法、材料塑性的極限分析、動荷載和交變應力等，屬于廣度和深度方面的拓展與延伸；積極組織學生參加結構設計大賽，指導學生進行模型設計與制作，利用有限元軟件建立模型解決力學問題，引導學生將所學力學知識加以應用，充分鍛煉其實際應用能力，在歷年的江蘇省結構創新大賽中學院均獲得三等獎以上優異的成績。設立力學專題選修課程，屬于提高性的內容，主要針對參加考研的學生，為其將來的就業和進一步深造打下良好的基礎。以上措施有效地激發了學生的學習興趣和熱情，培養了學生的探索創新精神，提高了教學質量。

三、 結語

力學課程群的整合與改革，需要在實際教學活動中不斷探索和推進，需要各力學課程教師的齊心協作。今后還應將力學課程群教學內容進一步模塊化，模塊之間具有相對的獨立性，便于學生靈活選擇，以符合不同學生的需要，這樣也更有利于培養全面發展的高素質應用型人才。

參考文獻：

[1] 陳文藝. 獨立學院專業結構整體優化研究[J].華南農業大學學報： 社會科學版， 2009（3）： 137-142.

[2] 孟憲強，王凱英，廖明軍，齊春玲.土木工程專業創新應用型人才培養模式探討[J].高等建筑教育， 2010， 19（4）： 55-58.

[3] 范守信. 試析高校課程群建設[J].揚州大學學報：高教研究版，2003， 7（3）： 25-27.

[4] 郭必裕.課程群建設與課程體系建設的對比分析[J].現代教育科學，2005 （4）： 114-116.

[5] 張世芳， 趙樹朋， 李久熙. 芻議《材料力學》教學創新[J].中國高教研究， 2006 （11）： 80.

[6] 馬崇武，秦懷泉. 土木工程專業力學課程的教學現狀與改革對策[J].中國電力教育，2008，（122）： 75-76.

[7] 何春林， 龔成中. 教學型本科結構力學課程體系設置[J].高等建筑教育， 2008， 17（5）： 58-60.

Integration and reform ideas of mechanics course group for

civil engineering specialty in applicationoriented universities

LENG Jie， LIU Wenyuan， JIANG Yi， LI Shiquan

（Taizhou Institute of Science and Technology， Nanjing University of

Science and Technology， Taizhou 22530， P. R. China）

Abstract： According to the teaching practice of mechanics course group in Taizhou Institute of Science and Technology， Nanjing University of Science and Technology， integration and reform ideas of mechanics course group in applicationoriented institutes were expounded from aspects of content integration， network platform construction and assessment method reform. Practice result shows that the integration and reform of mechanics course group can compress teaching hours， and it is of critical importance to enhance the teaching quality and cultivate highquality practical talents.

Keywords： applicationoriented universities； civil engineering specialty； mechanics course group ； curriculum research