《力學學科前沿與研究方法》研究生課程案例庫的建設初探

李興莉 劉二強 常超 申強 林金保

摘要：為了實現研究生《力學學科前沿與研究方法》課程的“兩性一度”，探索力學專業研究生課教學的新模式，提出了案例庫課程建設。文章首先分析了國內外相關案例庫建設概況，然后闡述了該課程案例庫前期建設基礎，最后論述了案例庫建設的思路。

關鍵詞：案例庫建設;《力學學科前沿與研究方法》課程;研究生教學

1引言

課程是人才培養的核心要素，課程質量直接決定人才培養質量。傳統的研究生課程教學多采用教師講、學生聽的講授式教學模式，已不適應研究生教育的發展和新要求，特別是培養創新與實踐能力的要求。近年來，隨著我國研究生教育培養模式逐漸從以學術型為主向學術型與應用型并重轉變，多方位提升研究生的科研創新意識與實踐能力已成為必須[1]。

“學科前沿與研究方法”是針對力學專業碩士研究生開設的一門專業必修課程，每年開設一輪。本課程一方面介紹力學專業各研究領域的新理論、新方法、新技術、前沿熱點、重點及發展趨勢，另一方面學習科學技術研究中常用的基本方法的理論，系統闡述科研基本概念、科研工作流程、典型科研方法、基本科研技能。通過本課程的教學，一方面使學生能及時跟進力學專業各研究方向國內外最新發展動態，了解各研究方向學術前沿的新理論、新方法及熱點問題，具備一定的國際視野，拓寬學生的專業知識面，啟發學生的科研思路，培育學生的創新精神，提高分析和解決問題的能力;另一方面，使學生了解科學研究基本方法的性質、特點，掌握典型的科學研究方法，并能將其應用于具體的學術研究中，同時了解科技論文和畢業論文的基本要求，掌握論文寫作的基本要領、如何選題和文獻信息檢索、如何做報告等，全面提高科學研究素質。本課程的特點是理論與實踐并重。

力學學科范疇、內涵和學科方法論的快速更新和發展給這門課程教學增大了難度，受限于教育背景、研究方向、個人精力等因素的限制，一兩名主講教師很難駕馭該課程，因此，案例庫作為案例教學的樣本平臺工具，對于《學科前沿與研究方法》這門課程來說，對豐富課堂內容、提高學生操作參與度、培養學生開放思維、鍛煉學生解決實際問題的能力具有重要支持作用。

2.國內外相關案例庫建設概況、發展趨勢

案例教學最早于1870年由美國的哈佛大學法學院提出，主要對企業管理教學案例進行收集和整理，通過組織研討、開展講習班、出版案例著作，積極推廣案例教學，在全美工商管理專業得到了廣泛的普及。自20世紀50年代起，案例教學逐漸傳入加拿大、英國、日本、德國等，案例教學研究也成為了全世界教育界的熱點之一。隨著經濟的發展，當前案例庫已逐漸被應用于多個領域，如生物化學、航空航天、電子商務、旅游、醫學、土木工程等[2]。

案例教學于20世紀80年代初引入我國，但也主要在管理學院中普及，對于工科類專業的案例教學還處于初期。近年來，國家對于研究生教育愈發重視，“深化研究生培養模式改革，著力增強研究生實踐能力、創新能力”，研究生教育模式改革進入快車道。相繼一些大學開展了一定的案例教學實踐。如南京林業大學以建筑與土木工程專業碩士研究生學位課程“地基處理新技術”的案例庫建設與應用為例，根據建筑與土木工程領域專業學位碩士研究生教育對案例教學的需求特點，包括與實際工程聯系緊密、對工程分析能力及工程經驗要求高等，探討了專業學位案例庫建設的思路、方法和教學應用[3]。陳震等探討了“工程結構有限元分析”課程案例庫建設的基本目標，并論述了“工程結構有限元分析”課程案例庫建設的思路[2]。沈利民等以《有限元分析及應用》課程為研究對象，在課程中講授有限元分析的基本理論和方法以及有限元軟件的應用，進行案例庫建設和案例教學研究[4]。孫建等將真實情境下解決具體問題的工程案例與“礦山巖石力學”知識點相結合，構建“礦山巖石力學”典型案例庫，并進行教學實踐[5]。

雖然目前一些高校已經建立起了案例庫，但整體而言，目前案例庫建設項目較少、案例獲取不易，操作模式還需要探索。而《力學學科前沿與研究方法》在教學上缺乏經典的案例庫，案例庫教學的實施尚有許多問題。一是案例無規則化。雖然部分教師在授課過程結合自己的實踐經驗有意識、無意識地采用了案例教學法，但對整個課程體系來講，案例教學不完備、不系統、不出彩，存在顯著的吸引力不足的問題。二是共享性差。典型的具體工程案例往往只依靠參與和了解它的教師單獨進行教授，導致經典案例的可使用率低，影響范圍較小。而缺乏共享性使經典案例的傳播范圍受限，這種授課現狀與教育資源開放共享的發展改革趨勢相悖。此外，教學與實踐相分離、理論與實踐脫節是當前許多高校在該課程教育中普遍存在的問題。

因此，從《力學學科前沿與研究方法》專題課程的課程性質（以培養創新能力和解決實際問題為主要培養目標的研究教育）、教學內容（快速更新和交叉發展的力學學科前沿）、教學方式（專題式教學）可以看出，創建一套兼具目的性、知識性、典型性、啟發性、實踐性的高質量案例庫對該課程的順利實施和教學質量的持續提高至關重要。

3.《力學學科前沿與研究方法》案例庫的建設方案

3.1前期開展的工作

《力學學科前沿與研究方法》課程共16學時，8個專題組成，每個專題均由力學專業具有高級職稱或博士學位的老師擔任。然而，在實際教學過程中及后續研究生培養開題、答辯、論文撰寫等環節發現，上課效果基本達到預期目標，但還存在一些問題。雖然課程里也涉及了案例教學，但是一方面案例教學數量太少，另一方面沒有形成系統性，因此其效果并不是很明顯。

近年來，團隊成員均承擔了《力學學科前沿與研究方法》課程專題講授任務，這些成員作為學科骨干，開展了大量科研工作，特別是承擔企業橫向科研項目，包括高速列車鋁合金車體材料綜合力學測試、輪胎用橡膠材料的力學性能設計、框架結構動載荷仿真計算、鋁合金車體材料的高應變率本構關系和斷裂力學行為的實驗研究、發動機排氣歧管墊片密封性的有限元分析、曲軸齒輪殘余應力及微觀性能研究等，掌握了大量現場典型工程案例資料和監測數據，他們嘗試將這些研究工作與《力學學科前沿與研究方法》課程授課知識點結合起來，將科研成果融人到案例教學中，實踐證明，學生自主分析問題、解決問題綜合能力有所提升。

上述工作為該課程工程案例建設提供了基礎保障和案例素材。此外，在研究方法這塊，團隊成員也積累了部分針對性強的案例，如：科技論文寫作案例、科研方法實踐案例等。下一步，我們將根據建設方案、建設標準進一步優化、補充形成不同模塊的案例庫。

3.2建設思路

該課程案例庫建設的總體思路如圖1所示。圍繞學科前沿與研究方法的教學需要確定案例庫的結構設計與案例選擇，教師要根據不同的案例進行具體的分析，并有針對性地提出問題引發學生的思考。

3.3建設原則

（1）廣泛性和針對性相結合

所選案例既要涉及力學主干研究方向的主要前沿研究領域，又要突出我校的特色研究方向，如材料固體力學、計算力學、彈塑性力學、實驗力學等，實現廣泛性和針對性的有機結合。

（2）新穎性和典型性相結合

所選案例既要關注近十年來力學領域的研究熱點，又不能回避那些在力學學科發展過程中具有里程碑意義、極大改善人類生活質量的經典研究成果，要完整呈現這些研究成果發現問題、分析問題、解決問題的全過程，讓學生了解科學研究的脈絡，感悟創新思想的源泉。

（3）穩定性和可持續性相結合

課程教學質量的穩步提高，需要案例庫等教學資源具有一定的穩定性，這樣不但能減輕任課教師的備課壓力，還能讓任課教師對案例的認識更加深刻。當然，隨著學科的不斷發展，新的研究成果不斷涌現，案例庫也需要持續更新，因此需要案例庫內容的穩定性和可持續性協調統一。

（4）密切結合科研項目

團隊成員多為國家級、省部級科研項目負責人，這些科研項目中提出的問題，多是工程實踐中存在的力學問題，是研究生案例教學的重要素材。為此，從科研項目中尋找工程案例，通過科研項目的總結和提煉，形成特色鮮明、針對性強的專業教學案例，案例的起點高、水平高、口徑寬，能涵蓋該課程相當多的教學內容。

（5）和工程實踐密切結合

由于團隊骨干成員和企業有很好的合作關系，多次承擔企業橫向項目，可以從企業收集相關工程案例。由企業生產一線提供的專業教學案例，涉及工程實踐問題，具有很好的工程背景和實踐特征，在研究生工程實踐能力和工程創新能力的培養方面具有突出優勢。

（6）融入課程思政元素

該課程知識覆蓋面廣，蘊含豐富的思政元素，通過學術前沿案例、典型科學家案例、相關專業案例、反面案例等，提高學生的學術素養，求真、批判、民主、嚴謹等科學精神;增強學生的民族自豪感，激發學生的科研興趣;激發學生的科研斗志，加強學生對本專業的理解等。

3.4案例構成

每個教學案例主要包括以下部分：

（1）引言。介紹案例的相關背景，如行業現狀、行業痛點、研究現狀等。

（2）課程知識點。與案例問題相關的知識點，為案例分析做準備。

（3）案例分析。詳細介紹課程知識點用于解決案例問題的過程，包括問題描述、理論建模、方法和相關技術以及視頻、圖片資料等。

（4）案例總結與討論。對課程知識點的應用過程進行總結和升華，培養學生靈活運用相關知識點解決類似問題的能力。

4.結語

《力學學科前沿與研究方法》這門課程的案例庫建設以學生為中心，以工程實踐為基礎，將理論與實踐緊密結合，對培養學生發現、分析、解決問題的能力，加強對碩士研究生實踐能力的培養至關重要。通過案例庫建設及案例教學實踐可以進一步提高教學質量，選取有代表性和典型性的案例，將理論學習與實踐應用結合起來，將知識點落細、落小、落實，可以幫助學生學深悟透、融會貫通，培養濃厚的學習興趣和嚴謹的科研實踐能力。

參考文獻：

[1]王振飛.案例教學在工科研究生教學中的應用研究[J].科教文匯，2017（26）：35-36.

[2]陳震，李曉克，劉世明，王慧.“工程結構有限元分析”課程案例庫建設探討[J].西部素質教育，2021，7（12）：10-13.

[3]邵光輝.專業學位研究生地基處理新技術教學案例庫建設與應用[J].教育教學論壇，2019（5）：47-49.

[4]沈利民，王艷飛，陳英華，等.專業學位研究生《有限元分析及應用》課程案例庫建設與案例教學[J].當代教育實踐與教學研究，2019（5）：170-171.

[5]孫建，趙光明，劉增輝.《礦山巖石力學》典型案例庫建設與教學實踐[J].河北工程大學學報（社會科學版），2020，37（4）：97-102.

基金項目：山西省研究生教育改革研究課題“力學學科前沿與研究方法案例庫”（2021YJJG256），太原科技大學教學研究與改革項目“校企協同視角下地方高校力學專業學生創新能力培養與實踐”（XJ2021085），太原科技大學教學研究與改革項目“新工科背景下學業導師制對拔尖創新型人才培養的探索與實踐”（202023）。

作者簡介：李興莉（1980-），女，博士，教授，研究方向：力學及其交叉學科中的力學問題、計算力學、應急管理、交通流動力學等。