應用型本科力學創新實踐能力培養體系構建與實踐

馬 劍, 卞 梁, 章 杰

(江蘇科技大學船舶與建筑工程學院, 江蘇張家港 215600)

1 分層遞進式力學創新實踐培養體系構建

(1)力學知識培養：契合工程實際，反映科技前沿，持續推進力學教學資源建設。建立教學團隊學習共同體，形成傳幫帶機制，推進教學改革與創新，提升教師教學能力。開展力學課程建設，打造線上線下優質課程。自編力學教材，突出工程性和實用性。優秀的師資、優秀的課程、優秀的教材，為力學知識的培養提供了厚實的基礎保障。

(2)實踐能力培養：開設基本型和提高創新型實驗，滿足不同學生需求。開發力學虛擬實驗平臺，開展基于工程素質培養的力學實驗教學改革與實踐。依托創新基地，組織學生開展基于力學知識的校內科技活動和本科創新計劃，學生動手實踐能力提升顯著。

(3)創新能力培養：選拔優秀學生參加省級和國家級科技創新競賽活動，在全國周培源力學競賽、全國結構設計大賽、全國海洋和航行器設計制作大賽中取得優異成績，促進了學生創新能力的提高。

(4)綜合素質培養：充分利用產教融合，校企合作，構建了基于基礎能力培養、工程能力訓練、創新能力培育3層能力培養要求的校企協同育人的創新實踐平臺，學生綜合素質得到進一步檢驗和提升。

基于以上培養體系的構建，學生的理論基礎與實踐能力得以強化，創新意識和創新能力得到提升，提高了人才培養質量，形成了可借鑒的教學范式。分層遞進式力學創新實踐培養體系見圖1。

圖1 分層遞進式力學創新實踐培養體系

2 培養體系主要解決的教學問題

2.1 解決基礎力學理論、實踐、創新教育無法有機融合問題

面向需求，結合應用型人才培養目標，構建力學創新實踐能力培養體系。將“知識、能力、素質”的培養要求，分解到教學過程和各個培養環節去達成，構建對應的矩陣關系。據此，開展課程內容改革和課程資源建設、實驗教學改革及創新實踐基地建設、高級別科技創新競賽和校外實習實訓基地建設，逐步形成“理論、實踐、創新”多層次力學創新實踐能力培養體系[1]，如圖2所示。

圖2 力學實踐創新能力培養體系

2.2 解決了基礎力學教學內容陳舊，教學資源缺乏，不能適應現代化教學的問題

適應我校人才培養目標要求，突出應用型、實用性和工程背景等特點，編寫出版《工程力學》《材料力學》《工程力學習指導與解題指南》等教材和輔導書。自編教材簡化了理論推導，突出實踐應用，以能力為導向，重點培養學生力學建模能力、實驗操作能力和解決工程問題的能力。

充分利用現代信息技術，研制了理論力學、材料力學虛擬實驗平臺，解決了實驗教學的時空限制。加強課程網絡教學平臺建設，《工程力學》獲省在線開放課程立項建設，不斷豐富和完善微課視頻、課件、測驗、習題、動畫等教學資源，提供多樣化學習體驗。

教學手段方面，開展線上線下混合式教學[2]。實踐性教學以學生能力培養為宗旨，將實驗教學與素質教育、工程教育和創新教育[3]相結合，全面提升學生力學綜合素質與創新能力(圖3)。

圖3 教學資源建設

2.3 解決了力學理論和實踐難以貫通，學生工程實踐能力和創新能力缺乏的問題

依托創新基地，組織學生開展基于力學知識的校內科技活動和本科創新計劃，通過將力學理論應用于實踐，鞏固理論知識，提高動手實踐能力。航行器競速大賽和結構設計大賽已成為校內較有影響力的比賽，學生覆蓋面廣，參與熱情高。在此基礎上，選拔優秀學生參加省級、國家級的科技創新競賽，如全國周培源力學競賽、全國結構設計大賽、全國海洋和航行器設計制作大賽等，基于力學知識的靈活運用，結合專業特點，開展創新研究。最后，通過產教融合，打造校企協同育人創新實踐平臺，與上海滬東中華船廠、江蘇德豐建設集團有限公司等開展合作，學生工程實踐能力和創新能力得到充分發揮(圖4)。

圖4 創新實踐教學平臺建設

3 培養體系實踐情況

3.1 力學創新實踐培養體系運行良好

力學創新實踐培養體系的建立對船海、土木等相關專業人才培養質量的提高有明顯的推動作用。學生考研熱情高漲，近五年，船海專業的考研平均錄取率達19%，土木專業為17%，在整個蘇理工一直處于領先地位。船海、土木專業與15家企業常年建立合作關系，每年企業接納學生參加實習實踐約590余人次。近5年，船海專業的平均就業率高達96%，土木專業的平均就業率為88%。畢業學生受到用人企業的一致認可，從麥克思第三方調查結果來看，畢業生平均月薪酬為4 784元，用人單位的總體評價：學生踏實肯干，愛崗敬業，業務素質較好，與人溝通和協作的能力較強，總體表現較好。

3.2 學生學習積極性提高明顯

從實施的情況看，學生的理論和實踐能力得到了較好鍛煉，學生的學習信心得到增強，學習積極主動性得到了很大提高。依托創新基地舉辦的校內航行器競速大賽和結構設計大賽學生參與率高、受益面廣。每年有近15個專業約500余人參與到結構設計大賽中。在省級以上學科競賽中也取得了優異的成績，自成果實施以來，獲全國周培源力學競賽三等獎1項，優秀獎6項；江蘇省大學生力學競賽理論賽一等獎3項，二等獎8項，實驗賽一等獎1項，二等獎1項，三等獎4項，團體二等獎2項。近5年獲全國海洋航行器設計制作大賽特等獎2項，一等獎2項，二等獎1項。全國大學生結構設計競賽三等獎2項，江蘇省大學生結構競賽一等獎2項，二等獎4項，三等獎7項。

3.3 教師教學能力提升明顯

通過組建學習共同體，形成傳幫帶機制，由經驗豐富的老教師對青年教師開展教學指導，實現教學資源共享，并一起開展課程建設和教學改革。教師教學能力提升顯著，獲校級教學質量獎2項；江蘇省工科基礎力學青年教師講課競賽一等獎1項，二等獎3項，三等獎1項；校級講課比賽三等獎1項；蘇理工微課教學比賽二等獎1項，三等獎1項；共發表相關教學改革論文9篇，完成教學改革課題7項。

4 培養體系在本校推廣應用情況

本項研究提出的創新實踐能力培養體系已推廣應用于對力學知識要求較高的本校機械、冶材等其他工科專業，對人才培養質量的提高起到了積極的作用，特別是在考研和學科競賽方面取得了優異的成績。如機動學院依托創新基地近3年在國際水中機器人大賽中獲一等獎25項，二等獎31項，三等獎9項，學生創新實踐能力提升顯著。該成果契合國家對人才培養的需求，拓展了應用型本科教育教學改革思路。

5 結束語

5.1 創建了工程特色鮮明的“三優”教學資源

“優秀師資、優秀課程、優秀教材”等教學資源建設，結合工程實際，突出工程應用，反映科技前沿，彰顯專業特色；實現了教學資源精品化、課程教學現代化、教材建設立體化；師資隊伍建設成效顯著；打造了虛實結合的實驗實踐平臺，培養學生實踐能力和創新意識。

5.2 創建了遞進式力學創新人才培養模式

將學生需要具備的“知識、能力、素質”貫徹于理論教學、實踐教學和創新教育全過程。在理論教學中，實現理論知識傳授、工程思想熏陶和創新思維培養貫通；在實踐教學中，實現理論知識探究、實驗技能提高和工程問題分析貫通；在創新教育中，實現理論知識應用、能力素質提升和創新實戰歷練貫通。遞進式力學創新人才培養模式的建成，實現了以“厚基礎、強實踐、重創新”為特色的力學教學內涵式發展。

5.3 創建了多層次全方位力學創新實踐教學平臺

完成與基礎能力培養、實踐能力訓練、創新能力培育相適應平臺體系建設。建成工程力學在線開放課程、理論力學、材料力學虛擬實驗平臺，滿足學生的全天侯學習需求，實現“線上+線下”全時空的基礎能力培養。完成以“力學理論”為支撐，專業應用為特色，學生梯隊和團隊學習為主要形式的力學創新實踐基地建設，實現對學生實踐能力訓練和創新能力培育。完成產教融合的校外實習實訓基地建設，實現基礎能力、實踐能力、創新能力3層能力綜合培養。