研究总括

工程力学一流课程的建设实践

摘要针对课程建设目标,紧跟高教发展形势,强化改革举措,结合课程特点开发了系列教学资源,包括视频教程、电子教案、数字课程、在线课程和数字化教材等,同时线上线下紧密联动,实施探究式、启发式、关联式教学方法和课程思政,扎实推进工程力学一流课程建设,并取得实效。

关键词一流课程;工程力学;慕课;数字化;课程思政


The Construction Practice of First-Class Course of Engineering Mechanics

Huoming Shen, Juan Liu, Mingxing Shi

School of Mechanics and Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China


Abstract: Aiming at the curriculum construction, following the higher education development, and strengthening the reform policies, the construction practice of first-class course develops a series of teaching resources combined with the course characteristics, including video courses, electronic teaching plans, digital courses, online courses and digital teaching materials. With online and offline courses increasingly interlinked, the implementation of inquiry, heuristic, related teaching methods and courses for ideological and political education, solidly promote the first-class course construction of engineering mechanics, and achieve great efforts.

Key words: first-class course; engineering mechanics; Moocs; digital; courses for ideological and political education


工程力学是西南交通大学电气工程、交通工程、环境工程、工程管理、生物医学工程等专业的一门技术基础课。通过本课程学习,主要使学生掌握静力学和材料力学的基本概念,掌握如何进行物体受力分析和求解物体的平衡问题,掌握构件的强度、刚度和稳定性的计算方法,并能够解决简单超静定力学问题,完成低碳钢、铸铁拉伸与压缩时的力学性能实验和纯弯曲实验,为学习后续相关课程打下坚实基础。同时,通过本课程学习,培养学生针对具体工程实际问题,能够建立合理力学模型、进行有效力学分析,解决实际工程问题的能力。

在一流课程建设过程中,本课程积极推进课程思政建设,把政治认同、国家意识、文化自信、人格养成、科学观等思想政治教育导向与课程的知识传授、能力培养有机融合,充分发挥课程育人的作用。

一、课程建设基本情况

1980年开始,西南交通大学在部分工科专业开设了工程力学课程,学时为48-64学时,主要内容包括:静力学基础以及材料的拉伸与压缩、扭转、弯曲、应力状态与强度理论、压杆稳定等,专业包括:电气工程专业、交通工程专业、运输工程专业等。1987年,课程组老师编写出版了《工程力学》一书(奚绍中、邱秉权主编),并为许多学校选用。期间,学校一批知名教授执教,如知名工程专家奚绍中教授等。

2000年后,我国高等教育进入一个前所未有的大发展,我校也新办了不少新专业,如环境工程、测控技术与仪器、工程管理、载运工具、生物医学工程等,这些专业都开设了工程力学课程。同时,根据本课程建设的特点和不同专业教学内容、教学学时的实际情况,为培养具有创新精神、实践能力和创业精神的高素质人才的需要,本课程对课程体系、内容、教学方法及手段进行全面改革,并取得了不少成果,2004年由西南交通大学出版社、电子出版物数据中心联合出版了《工程力学(1)(2)(3)》视频课程,该教程于2006年获四川省第十一届优秀电教科研成果二等奖。在《工程力学》基础上,于2004年8月由高等教育出版社出版了教育科学“十五”国家规划课题研究成果《工程力学教程》,2006年《工程力学教程》被选为“十一五”国家级规划教材,2007年由高等教育出版社出版了《工程力学电子教案》,2011年《工程力学教程》被选为“十二五”国家级规划教材,2016年修订出版了第3版,2018年5月出版了《工程力学数字课程》,2019年修订出版了数字教材(第4版)。期间,课程教学团队逐渐壮大,课程建设成果逐年显现,为一流课程建设奠定扎实基础。

二、一流课程建设的主要措施

一流课程建设是一项系统工程,要需要进行全面设计和推进[1]。针对课程建设目标,课程教学团队紧跟高教发展形势,强化改革举措,对工程力学一流课程建设进行一体化设计,加强基础建设,明确建设途径,推进一流课程建设。[2]

课程教学改革的具体举措和取得的实效主要有:

1)加强队伍建设,不断优化教学团队的梯队结构、年龄结构和学缘结构。目前,团队教师中博士学历100%;年龄结构合理,老中青结合,焕发队伍活力;学缘结构70%,三分之一来自海外名校。课程带头人为四川省“天府万人计划”教学名师、四川省教书育人名师,教学团队还有省学术技术带头人和四川省“青年千人”多人,100%的课程教师承担了各类教学改革项目,教师团队始终推动着课程建设并持续创新。

2)优化课程结构,完善课程体系,加强与工程实际的结合。如在教学内容中增加了力学在土木工程中应用、力学建模等内容。在《工程力学教程》第4版的前言中,增加了系列数字化资源,如《力学与桥梁工程》、《力学与高速铁路》、《力学与高层建筑》、《力学与水利工程》等PPT文本,以二维码形式呈现;增加了数值计算和仿真分析的内容,和传统理论分析的内容可以进行比较,加深学生对课程基本理论的认识;在例题和习题中增加应用性题目,对接工程实际,提高学生解决实际问题的能力。

3)利用信息技术,结合课程特点,开发了系列数字化教学资源[3],如出版了视频教程、电子教案、数字课程、数字化教材、数字化指导书,建设了国家精品课程、国家精品资源共享课程和国家精品在线开放课程等。上述工作突出了课程建设的“创新性”,所开发的资源也已成为工程力学一流课程建设的重要组成部分,为线上一流课程建设和线上线下混合式一流课程建设奠定基础。

4)加强课程实验与实践性环节建设,全面提高学生的综合素质和创新能力,体现课程建设的“高阶性”。在材料拉压力学性能、纯弯曲两个基本实验的基础上,设计和研制了系列设计型、创新型和综合型实验(如钢结构网架模型、桁架桥模型等),提升学生的动手能力和创新实践能力。部分创新型、综合型实验作为实验室开放项目,列入学校重点实验室开放指南,供学生用于科创训练。同时,要求学生在本课程结束后根据知识掌握情况、课程学习体会和实际应用,撰写小论文;在课程期末考试时,有意设置与实际工程结构相结合的应用型考题。通过推动改革,来提高课程的“挑战度”。

5)加强教材建设,不断完善体系、更新内容。自《工程力学教程》2004年在高等教育出版社出版以来,已更新四版,先后入选为教育科学“十五”国家规划课题研究成果、“十一五”国家级规划教材、“十二五”国家级规划教材,2019年出版的第4版为数字化教材,和数字课程网站相链接,其内容可以通过数字课程网站随时更新和补充,体现了教材建设的“创新性”。《工程力学教程》已为近200所高校选用,发挥了很好的示范辐射作用。

6)探索多元多样教育教学新方法。强化课堂设计,将知识传授与能力素质培养紧密结合。强化现代信息技术与教育教学深度融合,创新课堂教学模式,鼓励线下教学体现自主、合作、探究式等新教学理念,推进小班化改革,进行课程思政建设。而在线上,综合应用课件、视频、应用案例、重点例题或习题讲解视频、拓展阅读材料、教学动画、虚拟实验演示等,为学生在网上学习打造全新学习环境,学生答题、作业批改、评讲、错误跟踪、网上讨论和作业管理等环节已全程实现网络化。多元化的教学方式、方法体现了课程的“创新性”。

对于48学时工程力学,线上线下混合式教学课时设计为:线下课时为36学时、线上学时为12学时。同时,为保证教学质量,期末考试试卷实施委托出题,出题高校为985高校或211高校,2018年委托华中科技大学出题,2019年委托东北大学出题。并在考试试题中设置非标准答案试题,培养学生综合能力。