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工程力学应用型人才培养与教学研究

摘要：根据应用型人才培养目标，教师应以工程力学教学内容为基础，

将知识点与工程实例相结合，激发学生兴趣，拓宽学生视野，精选工程实

际问题，采用理论分析、数值计算、实验研究三种方法解决问题，提高学

生解决问题的能力，夯实力学理论基础。

关键词：应用型人才教学研究工程力学

一、应用型人才培养模式下的工程力学教学现状

应用型本科教育是一种新型本科教育，是随着科学技术的发展及高等

教育由精英教育向大众化教育的转变形成的。应用型人才是指能将专业知

识和技能应用于所从事的职业的一种专门人才类型。他们不仅要系统掌握

与岗位相适应的专业基础理论和知识结构，还要具备较强的获取知识和应

用知识、分析问题和解决问题等综合能力[1]。对于机械专业的学生来讲，

企业需要他们有夯实的专业基础知识，并将理论应用于实践，特别强调具

备与一线生产实践相结合的实验、制图、计算机等专业技能和基本工艺操

作技能。这种现状对高校的教育方式提出了新要求，同样工程力学作为机

械专业的核心课程，其教学模式需要进行一系列改革和思考。

工程力学是工科类专业的一门重要的核心课程，在基础课与专业课之

间起着承上启下的作用，它的重要性是毋庸置疑的。传统工程力学教学大

纲比较强调理论的系统性和公式推导的完备性，这需要学生有一定的数学

基础。工程力学有其固有的特点和难点，如内容丰富、概念多、定理多、

理想模型多、逻辑性强、推理抽象、数学应用多等[2]。另外，目前教学

改革形势比较偏向于教学内容的增加和教学课时的减少，随着高校扩招，

上课学生人数增多，教师多采用多媒体教学，无形中加快讲课速度。上述

各情况均在教学中引起了一系列问题，根据多年的教学经验可知，经常有

一些学生因为课程本身的难度和数学基础的缺乏，在开课初期就感觉到学

习存在困难，甚至开始逃课，完全放弃本课程的学习；由于课时较少，上

课进度较快等原因，一部分学生无法跟上老师的讲解速度，随着疑点、难

点的积累，很容易产生厌学情绪，还有一部分学生初期比较认真，随着课

程的深入讲解，无法及时形成知识系统，陷入一个个概念和公式的怪圈中

[3]。少数同学可以比较系统地掌握本课程的理论知识，能否将知识灵活

运用于实践中则是对其提出的一个新挑战。基于上述情况和局面，必须对

现有工程力学的课程内容、教学方法等环节进行一系列改革，以便实现应

用型人才培养目标，才能取得让人满意的结果。

二、基于应用型人才培养模式的工程力学教学改革思路

1.工程意识培养

教学过程中，在讲解理论知识之前，教师应该尽量提供相关工程实例，

采用启发式或引导探究式教学方法。另外，教师应该充分利用多媒体工具，

精选一些与学生专业相关的工程实例，尽量使课堂上讲解的例题均来自于

工程实例或是实例的简化，力争将分析的问题与机械工程背景对应。比如，

讲扭转这一章时，先让学生看一些汽车传动轴、汽车方向盘等涉及扭转的

图片或动画，从实物图引出要解决的问题继而进入理论知识的学习，即扭

转的概念、扭矩的计算及扭矩图的画法等，最后将前面提到的实例简化为

力学模型，作为本章的练习题，让学生学以致用，又如学习静力学中的平

面平行力系的平衡时可结合起重机或吊塔平衡时的重物重量与配重之间的

关系，学习材料的强度刚度校核时可结合机械加工用的钻床立柱的折断及

弯曲对钻孔精度的影响，学习弯曲变形时可结合桥梁的倒塌，学习压杆稳

定时可结合翻斗货车的液压机构中的顶杆发生稳定失效等实例。这样，不

仅可以提高学生建模能力，更促使其牢固地掌握理论知识，还可以使学生

认识到工程力学在工程中的重要性。

2.引入数值计算的概念。

1941年A.Hrennikoff首次提出了用离散元素法求解弹性力学问题，

1960年R.W.Clough教授首次提出了“有限单元法”的概念，并发表了论

文“平面应力分析的有限单元法”，自此，有限单元法在力学界迅速发展

起来。到20世纪80年代初期，数值模拟技术通过计算机程序在工程中得

到广泛应用。目前，数值计算已成为解决现代工程学问题必不可少的有力

工具。在教学中引入数值计算是一种必然结果，一方面，数值计算工程师

已成为目前企业的紧缺人才，而高校中仅有部分硕士生在科研项目中有机

会学习数值计算理论，掌握数值分析软件。本科生对此则几乎没有了解。

另一方面，数值计算软件在科研项目中的应用越来越广泛，选择继续深造

的本科生提前接触数值计算理论和应用，对其提前进入硕士阶段的研究课

题有很大帮助。

在工程力