工程力学的概念范文

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为提高土木建筑类学生的工程意识和协作创新精神，工程图学课程教学应更加注重学生图形表达、团队协作和工程设计能力的培养。文章结合传统的建筑类制图与设计课程教学现状，构建了基于CDIO理念的建筑类工程图学课程实验教学模式，并在不同阶段的教学中采用不同的教学方法。结果表明，基于CDIO理念的建筑类工程图学课程教学新体系，在加强学生空间思维能力、设计创新能力和实践动手能力的培养方面取得了明显效果，对深化工程图学课程教学改革起到了良好的示范作用。

关键词：工程图学课程；建筑制图；CDIO；工程意识；教学改革

中图分类号：G642423；TU204文献标志码：A文章编号：

10052909（2017）01015704

如何有效培养工程技术人才的创新设计能力，提高工科毕业生的图形表达、团队协作和工程设计能力，是当前工程图学课程教研人员面临的重要课题。中南林业科技大学建筑制图教研室结合该校特点，从传统建筑制图基础课程与专业设计课程的结合入手，基于CDIO理念尝试对建筑类工程图学课程教学内容与方法、教学效果的考核与评价进行改革，旨在增强学生的工程意识、创新思维与团队协作能力，从而达到提高工程技术人才培养质量的目的[1-3]。

一、传统的建筑类制图与设计课程教学现状

中南林业科技大学开设建筑制图类课程的专业较多，除了传统的土木工程、工程管理、工程力学、建筑学、城市规划等专业外，给排水、艺术设计、园林、道铁等专业学生也需要学量的建筑制图知识。从专业设置的情况来看，学校多个学科主要培养建筑、土木和景观的结构与产品设计方面的人才，对学生在构型设计和创新能力方面有较高的要求。当前学校土木类和建筑类专业工程制图和设计课程教学体系如图1所示。从整个建筑图学课程教学层次和课程安排来看，在图学课程体系中安排了大量三维CAD课程内容，各软件中的设计与建模操作都是对学生创新思维与设计表达能力的强化培训。但在教学方案的实施过程中，各专业和课程大多出现了图学课程前后脱节、难以体现课程间的交叉性和综合性的问题。其后果是：图学体系中的各门课程仍为单科性质，学习过程中仍以理论分析为主，缺少培养学生直观判断力、工程创新意识和设计理念的教学环节，难以培养学生的工程综合能力。

三、基于CDIO理念的建筑类工程图学课程教学改革

（一）基于CDIO理念的建筑类工程图学课程教学模式

CDIO工程教育理念的精髓主要体现在实验与实践环节，对图学课程而言，则更多地体现在大二、大三的专业基础课和专业课当中。已有的研究表明，在工程图学和三维CAD技术融合式课程体系建设和改革过程中，教师往往

将工程应用软件的操作性指导和训练当作图学和专业课程的教学内容，以为使用软件就是教会学生操作方法，而忽略了大学本科层次工程图学课程教学应达到对学生进行思维及过程训练的目的[6-8]。有鉴于此，为真正培养与锻炼学生的创新性思维和团队协作精神，建筑制图教研室将图学基础课程（部分内容）与设计类专业课程有效整合，构建了基于CDIO理念的建筑类图学课程教学体系与指导模式（图2），以强化学生的工程意识与工程素养。

（二） CDIO理念在建筑类工程图学课程中的实际应用

开展基于CDIO理念的建筑类工程图学与设计课程实践项目，旨在大一的建筑制图基础知识学习阶段，夯实学生的专业基础知识和绘图基本技能，除加强徒手绘图、制图标准规范和形体表达方法（视图、剖切、断面）的训练外，在专业图部分引入三维模型和形体设计基础内容，将原有的建筑（或结构）施工图的简单抄绘转变为具有设计和创新意识的思考训练。除在CAI课件中加强“结构”和“形体”概念外，在设计过程中融入简单的工程材料常识，并鼓励学生用三维草图快速表达其基本的设计思想。此为构想阶段。

在后期的专业绘图与分析课程教学中，尤其是设计与计算软件的学习中，任课教师可将课程涉及的具体实践科目设计成各个独立的工程项目，并相应地

将学生划入各项目小组。这些实训项目大多与工程实践或现实生活相关，要求学生从图学（或力学）基础理论知识入手，结合设计项目所处的环境及相应的使用功能要求，设计出符合实用性、美观性和经济性要求的工程结构，在突出创造性设计理念的同时保持作品的工程应用性。在指导学生设计的过程中既要特别强调作品的功能性，不能仅为创新而创新，又要鼓励和激发学生的创新设计热情，培养学生善于观察和思考问题的能力，避免学生作品设计华而不实。此为设计阶段。图3和图4分别为不同专业学生在此阶段设计或计算的工程结构实例。

CDIO理念中的施与操作阶段旨在培养学生的团队协作精神和交流沟通能力，也是学生接触工程实际问题并进行有效实践训练的阶段，即所谓边学边做、边做边学的过程，也称为“干中学”。在这一过程中针对设计阶段教师所给出的工程结构项目，利用不同的专业软件实现其实体造型，并对构件进行模拟。在有条件的情况下，教师应鼓励和带领学生将设计和构造出的工程实体按一定比例制作成模型，供学生相互学习或作为参加科技创新活动的作品。图5所示为土木工程专业学生用竹片制作的工程结构物模型。

道路CAD课程为道路与桥梁工程专业最重要的专业课之一。该课程有24个学时的上机实践课，主要培养学生对路线及道路相关设施进行优化设计的能力。为真正培养学生的动手能力和创新精神，任课教师可将实践教学部分的成绩考核采用分组完成工程项目的形式进行（表1）。在道路设计中为体现公路这一带状三维空间构造体的实体造型，提高学生对三维CAD软件的应用能力，应要求学生对道路的重要路段和重要构筑物采用透视图的形式表达，并检验设计质量，引导学生将图学知识与专业知识有效结合，真正做到学以致用。这种“干中学”的教学方式可使学生在学习专业知识的同时，培养学生的工程意识、工程能力和协作创新精神，增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

（三）建筑类工程图学与设计课程教学改革成果

学校建筑类工程图学课程体系改革自2010年开始至今，已初步完成了实验班的CDIO教学方法设计，将建筑制图课程与专业课程中的绘图或设计软件等有关内容，融入设计型、综合型的创新实践项目中，在教师的指导下由学生完成结构设计或计算，以培养学生综合应用图学、力学、数学和计算机科学知识的能力。

教学改革结出了丰硕的成果，截至2014年底，学校共有38项大学生创新性实验项目获批立项，其中省级项目12项；获得包括“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛建筑类比赛、湖南省力学竞赛和湖南省大学生结构模型设计竞赛等在内的国家级、省级竞赛项目奖30余项，其中一等奖6项，二等奖9项，三等奖15项，优胜奖/团体奖5项；共完成11项相关的教研教改项目，完成了12门专业基础课/专业课的创新性实验项目的设计与教学；相关专业学生的就业率连年保持在90%以上。已毕业的学生普遍认为，基于CDIO理念的工程图学与设计课程教学改革，对学生的理论学习、实验技能训练、创新能力的培养以及实际应用系统的设计和制作能力的提高都有积极的促进作用。

四、结语

对建筑类工程图学与设计课程教学的改革，主要是按照CDIO教育理念与模式调整课程教学内容与方法，在此过程中积累了相关课程项目设计与教学方法的经验。这些经验可进一步应用于建筑类相关专业的其他主干课程教学中，形成建筑类工程专业学生工程素质培养的整体教学体系。基于CDIO模式的实验课程设计与实践方法，对其他理工类学科专业的教学改革也具有重要的参考和借鉴价值。

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Abstract：

In order to improve the engineering consciousness and collaborative innovation spirit of civil construction students， engineering graphical teaching staff should pay more attention to cultivating the graphics expression， team collaboration and engineering design ability of students. Combined with the teaching situation of traditional architectural drawing and design courses， based on the CDIO education concept and its characteristics， a new teaching mode was built and different teaching methods were used at different stages. The results showed that the new system can enhance the ability of space thinking， design innovation and practice of students. It also played a good role model for deepening the engineering graphics teaching reform.

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[关键词]cDIO；工程教育；教育理念；教学改革

[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1671-5918（2016）08-0087-02

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2016.08.040[本刊网址]http：//

引言

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Imple-ment）和运作（Operate），CDIO是一种先进的教育理念与人才培养模式，CDIO教学模式比较传统教学模式，适应面更宽，更利于提高质量，尤为重要的是CDIO模式中的新评测标准为工程教育的系统化发展提供了基础。电子技术课程是针对我校工科专业开设的一门具有实践性的专业基础课程，对于学生在学习理论课程的基础上，更有效的提高实践技能。因此，通过结合自己多年的实践教学经验，将CDIO工程教育理渗透到电子技术课程教学中，研究出一套包括过程教学、教学手段、实践方法的电子技术课程教学的改革方案，对逐步培养学生的基本技能，包括动手能力，实践思维能力和创新能力都具有举足轻重的实际意义。

一、教学改革的构思

CDIO工程教育理念是率先经过构思，再通过设计，再实施，再运行的教育实践训练环节。它一方面侧重强调加强学生的自主学习能力、实现能力、创新能力和实现表达的能力，即强调CDIO中“I”和“O”；另一方面，CDIO的教育理念为了更好地发挥学生的个性，同时强化学生的设计和构思的能力及同时分析理解对社会产生的重大影响，并担负起工程科技人才培养的主要社会责任，也就是CDIO的“c”和“D”。CDIO是一种与时俱进的先进的优秀教育体系，这种教育体系在继承和发扬了多年来的工程教育理念的基础上又提出了一套非常完整且系统的实践能力培养以及实施指导和实施过程到实践结果的完整体系，即将理论知识、实践能力和素质的培养紧密结合，理论、实践、创新合为一体，具有较强的实践可操作性。CDIO它是“做中学”和“基于项目教育和学习”（Project based educationand learning）的集中概括和抽象表达，是一套培养现代工程科技人才必不可少的一种教育体系，它可以通过各种理论、实践教学方式、方法填补现代工程实践人才的存在的不足和缺点，目的是培养出各方面全能发展的创新型工程实践科技人才。这种先进的教学模式，是将理论课程讲解与实践学习能力紧密结合；实践能力与社会应用相结合。是为社会提供高能力的现代科技人才不可或缺的先进教学模式。

二、课程教学改革的内容

（一）转变教学观念

我国现行的高校工程教育模式完全区别于其他国家的专业教育，传统模式教育与现代工业实践对高级工程全能型人才的要求格格不入，其主要存在的问题：一是重理论轻实践，学生接受到项目和团队工作的实际训练较少。电子技术课程教学多采用传统的单一灌输式理论教学模式，即理论教学满堂灌，学生多数是机械的听，机械的做，直接导致学生创新性思维和动手能力差，学科教育与工业实践严重脱节，也是我国当前高等教育面临的一个重大问题。二是专业设置口径窄。长期以来，专业的定向型培养体制及学生惯有的一味接受不理自学的思想造成了学生的知识面狭窄，使得学生的学习能力、自主创造能力难以得到充分的发挥，培养出来的学生缺乏较强的社会适应能力和市场竞争能力。而专业基础电子技术课程在培养学生学习理论基础知识的基础上，逐步提高学生的基本技能和工程实践能力、创新能力等方面，都具有非常重要的作用。因此，以“工程教育”作为教育理念，以“项目实现”为依托，改革专业基础课程教学的手段与方法，制定完整系统且切实可行的理论与实践教学目标，是改进专业基础课程教学的必然。为此，电子技术课程教学在基于CDIO工程教育理念的基础上，改变传统被动单一的教学理念，加强理论与实践课程的紧密结合、整合和优化课程实验内容，重新构建电子技术课程教学新模式与新理念。

（二）改变教学方法

专业基础课程教学体系首先应打破课程的界限，突破传统满堂灌的理论教学模式，强化学生的工程实践能力和创新能力的培养，提高学生的自我学习能力，塑造出全能型的现代科技人才。

作为专业基础课程任课教师，要做到如下几点：

1.树立以教师为主导，倡导“做中学”的教学方法，学生为主体的教学理念，教会学生学会学习。即以学生为中心，使课堂课程尽量丰富，促使学生可以大胆的尝试进行知识讲解，督促学生通过自己的语言表达方式来反馈他们对所学过的课程内容进行思路梳理，这样不仅可以激发学生自己有效的查找相关资料，梳理思路等自主学习的能力，也有助于学生逐步养成良好的学习习惯，同时也便于教师及时了解学生的学习动态和理解程度，更有利于促进学生的学习成绩。

2.将教研、科研成果引入教学，提高教学水平。一是基于CDIO教育理念，结合具体集成项目，由理论到实践。二是将项目成果逐步渗透到教学实践中，让学生了解学习的目的，在实践学习中就能直接体会到科学前沿知识，更易于拓展学生的学习思路，拓宽学习视野。

3.采用多媒体教室、实验室、实习厂和微机室等现代教学科技方法，多元化教学方式，提高教学质量。现代化的教学科技，更方便教师将理论知识和实践讲授相结合，及时渗透与更新该领域的前沿知识，增加课堂的多元性，为提高课堂教学质量和教学效率而存在。

（三）改变实践教学方法

工程技术人才在人类发展进步中一直占有举足轻重的作用。工程技术的人才培养必须以“工程教育”为理念，克服传统的重理论轻实践的观点，加大实践环节和工程能力培养的机会，面向工程实际需要，旨在培养出实践型，创新型的全能型人才，具体教学模式的实践表现为：

1.整合实验内容，实施大学生课外创新行动：根据目前专业基础课程的特点，加大实验课程学时，将“课中课实验”转变为系统的“实验课”，这样不仅仅能增加实验学时的机动性，也能加强实验课程内容和理论课程内容之间的联系程度，实现“指导一创新一应用”的实验教学模式，以便更好地提高学生的综合设计能力和创新性的实践思维能力。

2.密切联系产业：CDIO教育模式以产业需求为依托，以培养出适应社会产业发展的工程人才为目标，教育理念要求理论与实践紧密结合，要求学生的最终学习目标以项目为依托，鼓励学生积极参与社会实践，引导学生把专业基础学科知识与真实的项目研发有机结合，从而实现CDIO教育理念4个环节进行产品研发的能力，培养出全能型的社会性人才。

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（石家庄经济学院勘查技术与工程学院，河北 石家庄 050031）

【摘要】结合土木工程专业材料力学课程教学中存在的问题，从卓越工程师的培养目标出发，把CDIO教学理念引入到材料力学教学体系中，从教学内容、教学手段和方法、考核评价等方面提出来了有效的教学改革措施，建立了基于CDIO理念的材料力学教学模式。该教学模式对于提高学生的学习热情，培养学生的综合实践和创新能力有积极意义，是解决目前土木工程专业在力学教学中遇到问题的一个很好的借鉴途径。

关键词 CDIO教育理念；材料力学；教学改革；课程考核体系

基金项目：石家庄经济学院教学改革研究项目（2012J28）。

作者简介：贾磊（1978—）男，硕士，主要从事土木工程专业的教学与科研。

0引言

材料力学是土木工程专业的技术基础课，是研究各类工程结构中普遍存在的受力和变形现象的学科，着重培养学生的逻辑思维、分析能力和解决实际问题能力。一直以来，我国大学中所讲授的力学课程内容大多由前苏联引进的内容，内容陈旧、枯燥、抽象、重理论轻实践。教学方法多采用灌输式教学，造成课堂气氛死板，有时甚至枯燥无味，大大降低了学生的学习热情。这些问题不但加剧了学生的学习惰性，也影响到其它课程的学习状况。

针对以上问题，如何为实际工程提供合格的力学人才；如何在材料力学教学中充分调动学生的主动性和积极性；在目前有限的课时下，如何对旧有材料力学课程体系进行合并、筛选等工作已经成为教学改革工作不可回避的事实。CDIO工程教育理念提倡在实践中学习，在学习中实践，这为该问题的解决提供了一种思路。

1CDIO工程教育模式

CDIO模式以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO模式强调与社会大环境相协调的综合的创新能力，同时更关注工程实践，加强培养学生的实践能力，因此CDIO工程教育模式是提高大学生的创新和动手能力、推进产学研结合、加强实践教学环节以及加强学生参与交流与合作能力的有效途径。

2基于CDIO模式的材料力学教学大纲设计

CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。材料力学课程既包括专业知识学习，又强调应用能力的提升，根据这一教学目标设计的教学大纲如表1所示。

3改革方案设计

3.1教学内容的改革

对于传统教学中的基本概念、原理和方法，我们在教学中应该重视，可为了拓宽学生的视野和运用力学知识建模的能力，我们又应该对教学内容优化。随着科学技术的发展，新的理论、新的学科、新的计算工具和计算方法、新的试验方法不断涌现，在教学内容中适当增加这方面的介绍和练习，可以拓宽和增强学生系统解决实际工程的能力。此外，学生普遍对繁琐的理论推导缺乏热情，因此有必要在教学中加入实习环节或模型演示环节，实现教学与实践的结合，从而提高学生对力学课程的兴趣。

3.2教学方法和教学手段的改革

如何调动学生的主动思考，如何加强学生独立解决问题的能力，如何实现“在实践中学习，在学习中实践”？显然单纯的课堂教学很难实现这些目的。首先，材料力学应把课堂教学与案例教学或现场教学结合起来，并配合一定形式的课堂讨论。这样学生就能比较生动地、直观地去学习基本理论，并且可以明确学习的目的性。例如：弯曲问题可以在施工现场结合梁的配筋布设讲解；组合变形可以在实验室用模具演示教学等等。

另一方面，CDIO教育理念重视个人能力及技能的同时，强调团队协作与交流，因此可以在教学过程中开展分组专项研讨。专项研讨任务以小组为单位，每组3~5人，让学生到施工现场进行调研，结合工程实际确定材料力学研讨主题，然后针对工程实际问题建立力学模型，通过小组探讨解决工程问题，从而锻炼学生收集信息、主动获取新的知识、解决问题和创新的能力。再一方面，还可以在教学过程中开展自主实验设计，推动学生自主学习能力。

在教学手段上也应结合新技术、新方法的发展，在传统的板书基础上，融入PPT、flash动画、仿真数值模拟等教学手段。一方面加强学生对传统力学知识的理解，另一方面，新的教学手段可以丰富教学内容，贴近工程实践，拓宽学生的视野。例如：PPT相对于板书，可以发挥信息量大的优点，让学生在有限时间内完成更多的课上练习；Flash动画可以在课堂上展现一些实验现象或者工程实际现象，这有助于学生对抽象力学概念的理解等等。

4课程评价体系改革

课程的考核评价体系和考核方法主导着学生的学习动力和方向，其改革必须匹配材料力学课程的CDIO教学大纲，起到引导学生有意识开展专业能力锻炼的目的。材料力学课程成绩包括三部分：书面理论考试、汇报答辩、实验报告，权重为0.4、0.4、0.2。书面理论考试主要以基本概念、基本理论、基本技能为主。汇报答辩要求学生对小组研讨专项做成PPT，图文并茂的在讲台上向老师和同学做报告，并回答老师和同学对改组项目提出的问题，考核重点在：调研的充分性、CDIO综合能力的展现性、技术和理论的结合度、团队的协作能力等方面。实验报告要体现自主实验设计的选题调研、方案设计、实物开发和交流评比等环节。

5结束语

基于CDIO的材料力学教学模式着手改革课程体系和教学模式、创新教学方法和教学手段、调整教学考核体系，从而调动学生的主动思考动力、培养学生的团队协作和交流能力、加强学生独立解决问题的能力，让学生“在实践中学习，在学习中实践”。

参考文献

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摘要：本文在消化和吸收CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育理念的基础上，探讨专业基础课程《工程燃烧学》的教学改革方法，激发学生学习兴趣，加强学生专业知识掌握程度，强化知识运用及团队协作和与人沟通的能力，取得了良好的教学效果。

关键词：工程教育；CDIO；工程燃烧学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）13-0095-02

一、我国工程教育存在的问题

1.教学思想观念陈旧。我国大多数工科高校人才培养体系的教育理念与我国产业结构调整不相适应，教学体系缺乏适应现代工程特点的变化，课程内容设置老化、偏重理论教学，缺乏工程系统思维，有待于根据工程特点提出相应的改进方案。

2.教学方法墨守成规。我国高等院校的教学方法基本上是以教师为中心、以课堂讲授为主、以理论考试成绩评价学生的模式，教学过程中缺少实践环节。实践是认识的出发点和归宿，如果没有实践环节，工程教育无法达到预期的目的和效果[1]。由此可见，实践教育在工程教育和整个高等教育中的重要性。

3.教学内容单一守旧。在教学内容上，过分强调理论知识，知识点更新不及时、跟不上产业发展的步伐，缺乏多样性，教学大纲定得过死，限制了教师和学生的创造力。此外，过于强调教材和教师课堂讲授在教学过程的作用，忽视了学生主动学习和主动实践的重要性和必要性。

4.教学评价以偏概全。在评价体系上，我们只注重学生的理论学习和书面考试成绩，缺少对学生综合素质的考核，尤其缺乏产业界对学生在各个培养环节表现的评价。

综上所述，工程教育的根本问题在于产学脱节，实践环节薄弱，导致工程教育相对产业发展滞后。为了解决该根本问题，我们必须深入改革工程教育，提高工程教育质量，以满足产业发展的需要。

二、CDIO工程教育理念

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）即“构思―设计―实施―运行”，它是由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学共同创立的工程教育改革新模式，它以培养全面发展的工程师为目标，提出了全面、系统、具体的教学大纲，详见表1[2，3]，它的特点是既要确保学生基础知识的学习，又要提升学生的实践技能。

近年来，CDIO教学理念引起了国内教育工作者的广泛关注，该教育方法的实施在我国已取得一些初步成效。我国汕头大学自2005年起引入并实施CDIO工程教育模式，成效显著。清华大学工业工程系教授顾学雍博士在“数据结构”和“数据库技术”两门课中采用CDIO教学方法，指导学生通过基于项目的学习，主动学习，主动实践，取得了良好的学习效果。清华大学领导对此非常重视，指示该系扩大试点，总结经验后向全校推广。

三、《工程燃烧学》课程教学改革探讨

（一）授课内容准备

工程技术迅速发展，要求工程教育的教学内容也要实时更新。根据CDIO大纲的第一层面能力要求“专业基础知识和应用”，我们对《工程燃烧学》课程教学内容做出了适当调整：一方面，我们以实用为导向，有重点地筛选授课知识，选择性地删减了过于深涩难懂的纯理论知识，忽略其中不重要的、烦琐的公式推导过程，重点讲述定性的基本概念和具有实际应用价值的方法和结果，使得学生对燃烧学理论和现有技术有较为全面的认知；另一方面，根据燃烧领域的最新动态及时扩充教材中并未涉及的前沿知识，使我们的授课内容与时展接轨；此外，应用多媒体技术，利用大量浅显易懂的插图、对应的实景拍摄图片，来制作动态演示图，将传统的较为抽象、枯燥的理论教学具体化、形象化，使其具有趣味性和启发性，以激发学生学习的兴趣，提高学生对知识的接受程度。

（二）授课方法改进

采用灌输式或者照本宣科式的传统教学方法，是导致《工程燃烧学》这门本身就较为枯燥的课程更为乏味的原因之一。我们在讲授知识点时，采用多种教学方法相结合的方式，以调动学生学习的积极性和主动性：（1）有意识地采用问题驱动式的教学方式，以“提出问题―分析问题―解决问题”的模式，激发学生的学习兴趣，将学生对知识点的接受方式由被动转为主动。（2）尝试采用反转课堂教学模式，即选择两个课时的教学内容，提前录制理论知识讲授视频，分享在互联网上以供学生自学和复习，将课堂时间用于对理论知识的讨论，并进行相关工程实践内容的拓展，提升学生学习的主动性和积极性，培养学生自学、独立思考的能力，加强实践教学。（3）在授课过程中设置多个模拟工程案例，以此让学生真正参与到教学过程中，活跃了课堂气氛，同时培养了学生CDIO大纲中要求的多项能力，例如工程推理和解决问题、系统思维、团队协作和交流沟通等。

（三）教学科研结合

实践教学在教学过程中具有不可替代的作用，它能加强理论教学效果，同时，培养学生的实践能力和创新能力。受CDIO“构思―设计―实施―运行”的理念的启发，在《工程燃烧学》授课过程中，鼓励学生依托我校已有的科研平台――准东煤高效利用创新平台，积极参与科研项目的部分工作。同时，鼓励学生积极参与课外科技活动，选择《工程燃烧学》课程中某部分内容，例如特定煤种成分的工业分析、灰熔点测试、烟气成分分析等，利用平台已有的实验设备，自行设计实验方案，教师协助指导完成，从而达到使部分学有余力的学生创新思维、动手能力得到培养的目的，从而培养学生的科研兴趣。

（四）考核方式改革

为了改变原本的教学评价方式以偏概全的不足，《工程燃烧学》课程最终成绩由期末卷面成绩（60%）、模拟工程案例（30%）、学生科技活动表现和撰写小论文（10%）三部分组成，希望能给予学生在《工程燃烧学》课程学习中的表现更为全面的评价。参加实验室科研和课外科技活动是加分项，课程结束后布置学生撰写课程总结小论文，比如“生活中的燃烧学问题思考和分析”、“你最感兴趣的燃烧学问题分析和讨论”、“你认为在选用煤种时应该重点考虑煤的哪些特性”等多个选题，旨在激发学生的独立思考能力，为学生的个性发展及创新精神提供机会。

（五）教师工程能力培养

理论与实践教学相结合的教学方法的实现，要求教师本身具有一定的工程实践背景。目前，各大高校招收教师多以是否具有高学历、高学位作为考量标准，缺乏对教师产业背景和工程实践经验的要求。事实上，只有教师本身首先具备良好的工程实践经验，才能带领学生真枪真刀的实干，否则一切皆是纸上谈兵。因此，在承担《工程燃烧学》课程教学任务之前，课程负责人带领各位讲师及助教多次赴上海锅炉厂、上海外三火力发电厂等地实地考察学习，以加强教师的工程实践能力。

四、小结

本文在分析总结我国工程教育存在的问题的基础上，将CDIO教育理念运用于专业基础课程《工程燃烧学》的教学过程中，具体体现在授课内容准备、授课方法改进、教学科研结合、考核方式改革及教师工程能力培养五个方面，旨在激发学生的学习兴趣，培养学生获取和运用知识分析问题、解决问题，总结实践经验、团队协作、与人沟通的能力，为今后的教学模式和教学方法的进一步改进提供了可行策略和方案。

⒖嘉南祝

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[3]吴鸣，熊光晶.以工程能力培养为导向的工程教育改革研究[J].理工高教研究，2010，（29）：54-58.

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随着计算机技术和电子技术的高速发展和快速融合，单片机在消费、生产各个领域的应用越来越广泛。单片机产品的设计开发和工程应用能力得到用人单位的广泛重视，具有扎实软硬件知识基础并具备较强工程实践能力的学生越来越受到企业青睐。

1 高职单片机课程教学现状

（1）当前的教学模式

经过近些年的改革，传统的围绕着单片软硬件知识进行教条式教学的方式已经被绝大多数高职院校摒弃，项目式、任务驱动式的教学模式已经成为目前的主流。学生通过完成具体的项目或者任务，在实践中学习操作技能和相关的理论知识。相比之前的教条式教学，项目化教学确实是一种进步，但是随着教学改革的深入，我们发现目前的项目化教学还存在不少弊端。目前项目的设计上还是围绕着单片机的功能模块和知识点来进行，项目之间的知识模块独立，系统性不强。项目的功能上与实际的产品或者工程项目存在较大差别。理论知识和实践技能分散在各个项目的具体任务中，联系不够紧密，学生的思维容易单一，缺乏系统性、多方位的思考，分析和解决工程问题的能力得不到培养，工程素质难以养成。

（2）教学实践与工程实际差别较大

目前的高职单片机教学还是通过仿真软件和单片机开发板等实训装置来进行实践教学的。学生在学习的过程中，往往就独立的电路功能模块进行理论与实践相结合的学习，对基于单片机的系统开发没有完整的概念。学校里单独的单片机仿真环境或者独立的单片机实验装置与企业里实际的工程开发环境存在较大差异，学生的专业素质与企业岗位要求还有一定距离，无法无缝对接。

例如基于单片机控制的十字路通灯控制系统，目前的项目化教学可能只是局限于红绿黄三色LED控制的实现。而现实中的系统还涉及数码管倒计时显示、开关按钮、电力控制及继电器控制等内容，对于交通灯控制系统与违章拍照系统的接口设计、手动控制面板的设计，学生就很难进行把握了。而这些都是工程实践中需要面对的现实考虑，特别是现实环境中对单片机工作的干扰因素、成本控制、标准化设计、元器件选型、PCB尺寸空间要求及稳固装置设计等要求，都很难在实践教学中体现出来。

（3）知识综合应用能以实现，综合性项目无法开展

单片机系统的开发涉及到了?子技术、计算机技术、传感器技术等多门学科的知识，软硬件设计联系紧密，学生普遍感到学习难度大。特别是单片机系统的各种接口技术、外部拓展电路以及软硬件高度结合的编程。这些内容很难在常规课堂教学中展开，理论教学和实践操作融合不好，教学效果差强人意。目前解决这个问题的做法是安排一些综合性的实践项目。综合性的实践项目提高了学生的参与意识，加强了学生的动手能力，但是教学场所和课时量的限制使得学生往往只能进行验证性的操作，对整个项目的把握还不够，无法完全吃透。学生受到知识面的限制，对单片机系统的构建往往只能按照老师预设的设计进行按部就班的重复，缺乏自己的系统化思考，综合运用专业知识解决工程问题的能力得不到锻炼，学习的主动性和创造性都存在问题，工程素养的养成更是困难。

2 基于CDIO工程教育理念的单片机教学改革

打破传统，探索一种能够较好培养学生工程应用能力和系统化思维的教学模式，提高单片机课程教学质量以适应企业对单片机人才所提出来的要求是单片机课程改革的方向。CDIO教育模式是以工程产品构思、设计、实施、运行的生命周期为主线，引导学生主动地在实践中进行跨课程的知识学习和技能训练，强调学生工程基础知识、个人能力、团队能力和工程系统能力的培养。CDIO模式与目前高职院校普遍采用的项目式教学都是以产品的生产服务生命周期为教学载体，强调“基于项目的学习”和“做中学”。

（1）CDIO工程教育理念

CDIO是Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实施）、Operate（运行）四个英文单词的缩写。“构思”是指在综合考虑客户需求、技术实现、企业制度和战略的基础上，不断改进产品概念、技术和商业计划；“设计”是指在构思的基础上制定开发产品所需的计划、方案和技术细节；“实施”就是将之前的设计转变为产品的过程，包括软硬件生产、调试、检验等过程；“运行”值对现有产品的升级优化、维护更新等。CDIO工程教育模式，能够让学生在课程之间主动、有机的学习，学习的过程是在产品从构思到运行的整个生命周期中实践完成的。学生在此过程中积累个人技术、熟练职业技能、培养工程素质。

（2）改革策略

基于CDIO工程教育理念的高职单片机课程教学改革必须树立“做中学”的理念，对教学模式进行逐层探索。在培养目标上，应该根据单片机人才的岗位需求，明确课程定位和课程教学目标；在教学体系上，应该以产品为载体，构建跨学科的一体化教学体系；在教学实施上，利用网络技术突破课堂时空限制，翻转传统课堂。

1）制定适应技术发展的课程教学目标

随着电子技术、计算机技术、通信技术和传感器技术的发展和融合，市场对单片机人才的要求在不断变化。单片机课程的教学目标应该依据技术升级情况和岗位需求变化，制定出相应的知识、能力和素质目标。学生的专业知识面要宽，深度够用即可，专业技术要新，实用性要强。强化实践教学，通过循序渐进的技能训练和系统性思维训练，提升学生专业技能和工程素养。

2）构建跨学科的一体化教学体系

单片机开发涉及到了多门课程的知识，按照CDIO构建一体化课程体系的流程，应当以核心课程为主、支撑性课程为辅，依据产品开发流程来整合课程资源，创新课程教学体系。让学生吸收较多的信息，拓宽其专业知识面和视野，促进其多角度分析解决问题能力的提升。在实践教学中强化实践创新能力的培养，追踪技术发展，动态更新实践教学内容，尽量与工作岗位挂钩，以工程项目的实施过程为主线贯穿课程设置全过程。

3）突破传统课堂时空限制

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关键词：成果导向教育；化工原理；对分课堂

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）19-0139-02

一、成果导向教育理念

我国于2016年6月加入《华盛顿协议》成为正式成员国，工程教育J证体系得到了国际上的认可。目前，工程教育占到了中国高等教育专业设置以及毕业生总量的三分之一，通过工程教育认证意味着我们的毕业生能够拿到通行国际的执业资格。因此，几乎所有相关院校都对参与工程教育认证表现出了空前高涨的热情。许多高校也逐步开展工程教育专业认证申请的准备工作，此时迫切需要引入先进的教育理念来指导工程教育的教学改革工作。目前，成果导向是工程教育专业认证的三个基本理念之一，李志义教授提出要用成果导向教育理念来引导高等工程教育的教学改革工作。成果导向教育强调要以学生的学习为中心，教师结合具体情境并应用团队和协同方式，来协助学生学习。

成果导向教育（Outcome Based Education，简称OBE）是在反思教育的实用性以及教育成果的重要性的背景下，由Spady等人于1981年首次提出的，也称能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育。目前OBE已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念。这是一种以学生的学习成果（Learning outcomes）为导向的教育理念，认为学生通过教育过程最后所取得的学习成果是教学设计和教学实施的目标。

不同于传统的课程期末分数，学生的成果应该是其通过某一阶段的学习后所能达到的最大能力，简言之就是最终取得的学习结果。学习成果具有如下特征：（1）此成果是该学生完成所有学习过程后获得的最终结果；（2）成果不是学习的暂时表现，不仅是学生知道、记得和了解，而是学生内化到其心灵深处的学习历程；（3）成果还应包含工程实际的应用能力，以及可能涉及的其他情感因素或价值观；（4）经过学生长期和广泛实践的成果，持久的时间越长；（5）成果应注重其实用性，并且兼顾生活的重要内容和技能；（6）学校应同样关注学习过程中的结果，根据最终培养结果按照反向设计原则来设计课程教学，并对阶段性成果进行多样化的评价。

OBE的成功实施须遵循如下四个原则：（1）教师进行的课程设计与教学工作要与学生在完成学习过程后能够达成的最终学习成果相对应。（2）教师在课程设计与教学中应保证具有个体差异的每个学生都有完成学习成果的平等机会。（3）教师需要提高对学生学习的期待，鼓励学生开展深度学习。（4）教师应以最终学习成果为起点，反向进行课程设计并开展教学活动。

二、对分课堂教学模式

在目前的信息时代，高校学生成为新兴的Online一代。为了调动学生的学习积极性，复旦大学张学新教授提出了一个称为“对分课堂”的新课堂教学模式。对分课堂的核心理念是把课堂时间分配给教师和学生，教师在课堂上进行讲授，学生则以讨论的形式在课堂上进行交互式学习。对分课堂把教学分为讲授（Presentation）、内化吸收（Assimilation）和讨论（Discussion）三个在时间上清晰分离的过程。把讲授和讨论时间错开为对分课堂的关键创新点，这样一来学生在课后就有一周的时间来自主安排学习，进行个性化的内化吸收。

三、我校《化工原理》对分课堂教学的实践内容

我校环境工程专业已开展专业认证申请工作，而化工原理是我校环境工程专业的重要专业基础课，利用成果导向教育理念来引导化工原理课程的教学改革工作具有现实意义。本次化工原理教学改革实践采用对分课堂“隔堂讨论”的形式，课堂上教师负责精讲基本概念和重难点。我们将化工原理的课程内容按照传递现象的特点分成动量传递、热量传递和质量传递三大部分，并分别结合相应的分离过程进行介绍。在课堂讲授中，我们还结合了工程案例教学法，在化工原理这门具有较强工程背景的课程教学中，引入工程实际案例，目的在于提高学生解决工程中实际问题的能力，进一步培养学生的工程观念。另外我们还采用演示仿真动画等方法介绍课程中难于理解的教学内容和工程设备运行，通过多媒体教学手段生动地呈现授课内容，使抽象的概念和理论更加直观和具体，以期充分提高学生的兴趣和注意力，进一步提高教学效果。例如：通过展示换热器实际运行时冷热流体的流动状况来帮助学生理解换热器的管程和壳程；利用不同种类吸收塔的仿真模拟来了解吸收塔的构造特点、气液两相在吸收塔中的实际流动和传质过程。在每次课中，我们还结合我校自行开发的课堂互动Hclick系统通过一两道选择题来检查学生对重要知识点的掌握程度并辅助完成课堂考勤。每次上完课后教师布置两道与本次课程内容对应的中等难度的习题。与学生约定好需要完成的作业包括习题解答以及“亮考帮”（亮闪闪――分享个人学习所得；考考你――挑战自己的学习对手；帮帮我――向能者求助）两部分。课后学生需要对讲授的内容进行吸收和内化，并通过作业深化对教学内容的理解和掌握，为分组讨论做好准备。完成的电子版作业上传至我校采用的网络教学平台供教师批阅，纸质版作业在课堂小组讨论时使用。作业不仅是自主学习的成果，也是讨论中非常重要的材料。

一周之后学生按4人一组先对上一次课的学习内容以及“亮考帮”展开分组讨论，我们要求学生都参与讨论，并强调在此过程中的学习分享以及互帮互助。我们也会安排预设的问题供学生讨论，例如在简单与复杂管路知识点讲授后，我们安排了从高位水塔引水至车间管路改造的问题。之后我们随机抽两位学生提出该小组尚未解决的问题，并引导全班学生把一些未考虑到的关键问题提出来，此阶段以教师回答为主。最后，由教师在精讲与讨论的基础上做总结和拓展性陈述。

化工原理Ψ挚翁媒萄Ц母锟己朔绞缴锨康鞴程性评价，关注不同的学习需求，让学生能够根据个人的学习目标确定对课程的投入。课程末期我们还进行了化工原理课程问卷调查，收集学生对各教学环节和学体效果的反馈和评价来指导课程教学的持续改进。该期末调查问卷一共包括16道题，询问学生在本门课程中的学习负担、对对分课堂的总体评价、对自己在本门课程中的学习效果的满意度以及是否认同并达到了对分课堂的教学目标等问题。学生的调查问卷结果表明，化工原理对分课堂在保持适度学习负担的情况下，获得了较好的教学效果，得到大多数学生的认可。

四、结论

总之，基于成果导向教育理念，以学生的学习为中心，对分课堂教学方法在化工原理课程的教学改革实践与探索中取得了一定的效果，提高了学生的学习兴趣和工程实践能力。但也发现了一些问题，如：教学内容要更加精练，重点突出；还应进一步完善过程性评价，关注不同学生的学习需求，力争使每位学生都能达成最终的学习成果。我们将在今后的教学工作中对发现的问题做出持续的改进。

致谢

感谢杭州电子科技大学教学模式改革项目对本课程教学改革研究工作的资助。

参考文献：

[1]李志义，解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014，（17）：7-10.

[2]Spady，W.Choosing Outcomes of Significance[J].Educational Leadership，1993，51（6）：18-22.

Concept of Outcome Based Education and PAD Class Practice in "Principles of Chemical Engineering"Teaching Reform

ZHOU Jie，WU Sheng-ji，CHEN Lin，LV Ting

（College of Materials and Environmental Engineering，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou，Zhejiang 310018，China）

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关键字： CDIO模式和理念；软件工程；课程改革；教学做一体化；建构主义；实践

中图分类号：TP31 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.056

本文著录格式：[1]陈巧莉.基于CDIO理念的教学做一体化软件工程课改构思和实践[J].软件，2313，34（7）：148-151

0 引言

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，是基于工程项目全过程的学习模式，是对以课堂讲课为主的教学模式的一种创新改革，CDIO思想源于早期的建构主义思想。俗语说，“观念更新通百变”，从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究机构，经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织。中国教育部也十分重视CDIO工程教育模式，并给予了一定经费支持。我院在《C#程序设计》和《项目教学》两门课程中首先试行[1]，效果比较满意，并推广到《软件工程》课程的教学和实践之中。

1 CDIO理念的全局意识

CDIO是英文Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实现）、Operate（运作）首字母的缩写，它是现代工业产品从构思研发到运行改良乃至终结废弃的生命全过程，CDIO工程教育理念就是要以这个全过程为载体培养学生的工程能力。所以我们在《软件工程》课程教学中也尝试引入并实践了CDIO工程理念的实施，软工课程作为软件技术专业和计算机等专业的一门专业核心基础课程，其工程性更加突出，引入CDIO模式和理念及教学做一体化的思想，对于培养学生采用不同的计算机语言进行各种类型的软件开发均有着非常重要的指导意义。

CDIO的基本内容包括“1个愿景”，“1个大纲 ”和“12条标准”。“1个愿景”是指CDIO教育在产品、过程或系统的构思、设计、实施、运行的背景环境下强调基础知识的学习。这个愿景的突出特点是：教育是基于明确的、经利益相关者确认的专业目标和学习效果目标；学习效果目标通过一系列一体化的学习经验来实现。“1个大纲 ”，是指对学生4个层面的能力要求，包括：一是技术知识和推理能力；二是个人能力、职业能力和态度；三是人际交往能力：团队工作和交流能力；四是在企业和社会环境下构思、设计、实施、运行系统的能力。“12条标准”是指对是否实践CDIO教学理念的判定标准，对培养计划、课程结构、教学方法、教学评估和学生考核等方面进行指导。

要达成CDIO理念的全局意识，还要做到上下级想法一致，才能获得成功。首先领导层要有CDIO的认识和规划，其次，教师要拿出CDIO实施的方案和行动，第三，学生要主动参与CDIO的学习和实践活动，并能提高对本课程学习的效果，从而对以后的就业活动产生积极良好的影响，并在全社会达成共识，形成良性支持CDIO学习和实践活动的热潮，并推广到其它课程的学习和实践活动之中。

2 一体化培养模式和实施计划

一体化培养模式包括CDIO的全局一体化培养方案和教学做一体化培养方案两种形式。CDIO的全局一体化培养方案包括的具体计划内容有结构化的分析-设计-编码实现-运行测试和维护的CDIO及面向对象的分析-设计-编码实现-运行测试和维护的CDIO两种实现类型，具体针对具体的项目案例来进行具体的分析和灵活选取。

而教学做一体化培养方案是在CDIO的全局一体化培养方案的基础上进行的，所谓“教、学、做”一体化，是指“教、学、做合一”，即教中有学和做，学中有做，做中有学，学和做中有评价。我院正是籍于这样的思想将软件工程的教学与工作环境尽可能融为一体，宏观上一体化实施基于CDIO的教学做一体化全过程，并遵循“讲练结合、边学边做，融理论于实践，从实践中获取知识”的原则，让“教、学、做”尽可能一体化进行，这样，学生不仅技术逐渐学会了，技能也得到了不断加强。

教学做一体化培养计划具体内容是指从软件系统的立项、需求分析、系统设计、系统实施、系统运行到系统维护的整个项目开发周期，经历着构思、设计、实现、运作的全过程，正好和 CDIO的理念和主旨不谋而合[2]。项目的开发过程不仅培养了学生的软件工程基础知识和个人专业能力，而且培养了学生的人际交流和团队能力及软件工程系统综合运用能力，而这四点正是CDIO大纲中的四条所要求的。具体：①CDIO中的构思-设计-实现-运行的过程正好体现了CDIO 学中做的思想；②复杂抽象的软件工程系统中的原理、方法、技术的掌握则体现了教中有学和做及学中知的思想；③基于软件工程环境的团队合作和交流则体现了学生共同学习。即学中做和做中学的思想；④在企业和社会环境下C、D、I、O系统的能力，可以提高和评价一个人的综合运用能力，即个人能力。则体现了学和做中有评价的思想。

3 如何实施CDIO的理念和模式到软工教学中

软工课程教学改革是在案例项目教学的驱动下进行的，以案例项目的开发贯穿整个理论和实践教学过程之中。并在案例项目的驱动教学中完成软件工程的理论和实践教学任务，教改成功的关键是在CDIO理念提出的12条标准（见表1所示）的指导下逐一进行的。为此，课改的方案和实施策略具体如下。

3.1软工课程的定位目标要明确可行

软件工程课程在软件技术专业课程群中占具相当重要的地位，它属于核心专业基础课程，它的先行和同开基础课程是《计算机基础》、《C语言》、《VB程序设计》等；同样，对其他专业课程（如《C#程序设计》、《JAVA语言》、《程序设计》、《J2EE》等）及其课程设计、毕业设计的学习和开展均有指导作用。而且软件工程课程对学生毕业后的工学结合就业岗位都有不同程度指导作用，也就是说这些岗位都有可能用到软件工程的理念和模式指导相关实际工作的开展。

根据本课程的要求和学生毕业后可能从事的企业岗位要求：软件公司所需要的人才应该是对项目有宏观认识，不仅有基本的分析设计的技能，还要有遇到问题多层次、多角度、灵活地处理问题的能力；不仅需要在技术方面有扎实的基本功，还必须拥有良好的团队协作精神、实践能力和自学能力[4]。我们制订了如下保障措施：一是教材的选取要合理合需：教材是课程的基本建设，是高职院校教师实施项目化教学的重要资源，我们早先选用过的教材有《软件工程实用技术》、《现代软件工程》等，这些教材要么太抽象不便于理解，要么缺少案例项目的指导，不便于驱动理论和实验教学或实训教学的开展，为此我们编写并出版了基于CDIO理念和模式的项目化教材《现代软件工程技术》，该教材围绕一个真实的案例项目——高校学生信息管理平台展开教学，由浅入深地介绍了软件工程课程所涵盖的所有知识点，并将理论知识点介绍和建模实训技能训练进行了有机结合，融CDIO理念和“教-学-做”三者为一体，符合软件蓝领岗位能力的要求和学生的认知规律。二是项目教学的实施尽可能在多媒体一体化教室开展；三是要让学生选择一些配合项目教学需要的必要的软件工程参考资料

3.2完善好课程标准及相关教学计划

传统软件工程教学的弊端是采用传统的授课方式已不能满足高职软件技术专业学生教学的需要；学生缺乏自主学习、自主实践的能力，与高职学生的喜欢操作性相悖，毕业生往往不能满足社会和工业界的要求。另外，由于大部分工程师的学习都是从具体到抽象，例如：从操作ROSE软件到理解ROSE理论概念；又如，对于刚上大学的高职学生缺乏动手能力，设计（I）-实现（O）活动及其它形式的体验式学习可以为学生建立认知框架，对于学生学习软件系统和过程的构建能力，及对加深技术知识的理解均有积极的作用，这样的学习方式称为“建构主义”。其含义是指：知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得，“情境”、“协作”、“交流”和“意义建构”是学习环境中的四大要素[5]。

其具体思想是：1）以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。即学习不是由教师把知识简单地传递给学生，而是由学生自己主动建构知识的意旨的过程。以学生为中心，强调的是“学”；以教师为中心，强调的是“教”，这正是与传统教学的教育思想、教学观念最根本的分歧点。2）CDIO工程教育模式的理论基础是经验学习理论，正是植根于建构主义和认知发展理论的，建构主义知识观、学习观为CDIO教学模式提供了教育思想的理论基础。3）建构主义教学观认为CDIO教学模式的建立提供了方法意义指导，建构主义者认为教学应该是激发学生原有的知识经验，以其作为知识的生长点来促进学生知识的建构。4）建构主义教学模式和方法是CDIO 12条标准形成的基础，CDIO教学设计的每个环节都渗透着建构主义教学设计的影子 [6]。按照以上指导思想，我们制定并完善了《软件工程》课程的课程标准（其中创设了10个学习情景，激发学生的学习兴趣），并参考课程组编写的《现代软件工程技术》教材，制订和完善了软件工程的理论教学计划和实训教学计划，使学生学习过程的最终目的是为了促成对知识意义的建构。

3.3不断提升教师的CDIO能力和教学能力

为了开展好软件工程教学做一体化教学的要求，主讲任课教师必须要进行好CDIO的工程思想和教学模式的培训才能承担本课程的教学任务，其中也包含了建构主义理论和教学模式的培训及相关教学能力方面的提升。除前已述及之外，在建构主义理论和教学模式中主要推介了三种教学方法值得任课教师的重视：

3.3.1“支架式”教学：支架原本指建筑行业中使用的脚手架，在这里用来形象地描述一种教学方式，其教学思想是以前苏联著名心理学家维果斯基的“最近发展区”理论为依据的。它由以下几个环节组成：①搭手脚架；②进入情境；③ 独自探索；④协作学习；⑤效果评价。本方法适于软件工程理论和实验教学。

3.3.2“抛锚式”教学：本教学思想要求建立在有感染力的真实事件（或问题）的基础之上，确定这类真实事件或问题被形象地比喻为抛“锚”，所以有时也被称为“实例式教学”或“情境性教学”或“基于问题的教学”。它由以下几个环节组成：①创设情境；②确定问题（即“抛锚”）；③自主学习；④协作学习；⑤效果评价。本方法适用于软件工程案例项目教学、实验和实训教学。

3.3.3“随机进入教学”：随机进入教学思想源自建构主义学习理论的一个新分支—“弹性认识理论”。这种理论的宗旨是要提高学习者的理解能力和其知识迁移能力。对同一教学内容在不同时间、不同情境下，为不同的目的，用不同方式加以呈现。它主要包括以下几个环节：①呈现基本情境；②随机进入学习；③思维发展训练；④小组协作学习；⑤学习效果评价。本方法适于软件工程实验和实训教学。

从上述三种教学方法中不难看出建构主义教学模式和方法是CDIO 12条标准形成的基础，CDIO教学设计的每个环节（C-D-I-O）都渗透着建构主义教学设计的背景。建构主义教学方法的意旨与CDIO大纲对学生的4个层面的能力要求是完全一致的。

3.4课程的重点难点明确，并有可行的解决办法

3.4.1让CDIO的理念走进课堂，课程的理论教学架构的确定

本课程在软件技术专业每学年开设一次，课改为尽可能在一体化教室进行，课程教学主要采用边教边学边建模的方式和基于案例项目的CDIO及问题情景导向学习（PBL）的教学模式，即主要采用的教学方法有“支架式”教学和“抛锚式”教学。其中，理论教学共计64～78学时，每周6个学时，其中有22个实验（即岗位训练）学时，可用于“做中学”和“学中做”训练，其余42～56个学时用于“教中学和做”（即理论融合实践）的教学和训练。课程的重点是软件开发模型的正确选择，Visio或ROSE建模方法 ，结构化的 （分析、设计 、编码 ）方法，面向对象的 （分析、设计、编码） 方法，软件体系结构及软件重用，软件测试和维护，新型软件开发方法，CDIO各实践环节。课程的难点是课程丰富的工程经验要求与学生缺乏工程体验及行业背景知识之间的矛盾，具体表现在需求分析、软件设计与建模、软件项目管理和CDIO实践环节等方面。解决方法是：一是通过项目案例教学 ，让学生直观地感受软件开发和软件工程的基本原理，让学生具有感性认识。二是通过启发式和PBL教学模式，加强与学生的交流，建立互动精品课程学习网站和丰富生动的PPT，促进学生自主学习、主动地学习。三是软工课程与C#及项目一体化教学的区别是前者理论抽象性较强，工程应用性较弱，需要在实践中多具体化到案例项目和所用到的程序设计语言。四是通过 CDIO人才培养模式和“建构主义”教学方法的灵活运用，加强软工实验训练环节，并进一步践行“教-学-做”一体化过程。最后通过让学生到企业调研和生产实习，促进对社会、市场和技术的真正理解，逐步解决学生缺乏工程体验及行业背景知识的问题。

3.4.2 让CDIO的理念走进项目实践，课程的实践教学架构的确定

高职软件工程课程实训大约30多个学时，用于案例项目“教学做一体化”训练和实践训练，基本采用边教边学边做项目的实际训练方法和基于案例项目的CDIO教学模式，即主要采用的教学方法有 “抛锚式”教学和“随机进入教学”。实践教学活动用于进一步强化学生对软件工程基本概念及原理的理解，着力培养学生以下能力要求。

①系统分析能力：通过案例项目实践的分析过程，培养学生对现实世界的抽象描述和建模能力，使他们能够系统地完成由现实到抽象，由抽象到设计，再由设计到实现环节的转换。

②工程实践能力：推行CDIO工程教育的理念和模式及建构主义方法，让学生实际经历和实现软件工程过程的各个环节，学习并掌握软件工程理论、方法、原理、技术、工具和过程。

③交流、表达与文档撰写能力：学生要善于与团队成员及客户进行沟通，并能正确而恰当地表达自己的思想，同时能规范地完成相关文档的撰写，利用业界主流的建模工具来进行表达。

④自我学习能力：案例项目的实训教学也培养了学生不断学习、终身学习的能力，尤其是在项目开发实践中自我学习的能力和师徒传帮带的关系，能为今后工作奠定良性基础。

⑤团队精神和组织能力：通过团队合作完成实现项目，培养学生的团队精神和合作意识；通过设立项目经理培养学生的组织能力和协调能力，为今后实施大型软件工程项目奠定基础。

⑥不断创新能力和应对挑战的能力：通过案例项目实训教学，培养学生的创新性思维，并能应用到所开发的项目中，从而加以实现。工程实践总会有需求与条件变更，市场运作必定要面对许多困难与风险。通过设置障碍、变更需求等方式，培养学生建立正确的心态，以便应对危机化解难题[3]。

3.5对学生进行正确的考核和评价

本课程考核内容包括平时考核、实训项目考核及期末考试，其中平时成绩占总评成绩的20%，项目实践占30%，期未考试占50%，项目实践要求学生按小组完成一个比较完整的项目模拟，并以书面报告的形式上交。

教学效果评价方式采用教师过程评价、组员之间相互评价及学生自我评价结合的方式进行。其中评价内容主要围绕三个方面：学生的自主学习能力、团队合作学习中做出的贡献及是否达到案例项目建构的要求，侧重考查学生的思维过程。

采用前面考核方法和教学评价结合的方式，软件工程教学必能取得较为理想的教学效果，学生普遍能够完成所选定项目的基本任务和基本要求，期末考核能够达到预期的要求，课程考核评价方法合理，考核目标与培养目标也能取得一致的要求。

4 结语

总之，CDIO在我国的高职高专教学中的试点是成功的，在软工课程教学中，其中的C代表构思（即系统分析），D代表设计（即概要设计和详细设计），I代表实现（若不能实现，要测试到系统实现为止），O代表运作（若系统运作不正常，维护到系统正常运作为止）。C-D-I-O的每一个环节对于教师和学生同等重要，但对于教师和学生的强调各有侧重：CDIO思想对于学生更强调I和O；而对于教师则更强调C和D，及部分I和O。希望本文能起到抛砖引的作用，能为更多的高职院校的软件工程及其它课程的教改提供帮助作用。

参考文献

[1]陈巧莉，宫护震等.基于CDIO的教学做一体化课改和实践[J]，软件，2012，33（12）

[2]李莹莹，孙全玲.CDIO理念下项目驱动的软件工程教学改革方案的探讨[J]，福建电脑，2011，（12）

[3]李彤，赵娜.基于CDIO的软件工程国家精品课程建设[J].计算机教育，2012，（1）

[4]石冬凌.结合CDIO理念的“做中学”—软件工程课程教学方法的探讨[J]，教育教学论坛，2010，（3）

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关键词:工程力学;教学内容;问题：对策

工程力学是一门应用广泛的专业基础课,在工科类中等专业学校教学中有着重要地位.学

生普遍反映工程力学难学,研究如何根据工程力学的教学内容和教学特点进行课程教学,是一

个需要反复探讨的课题. 而在目前本科院校的工程力学教育中,面临着诸多困难,主要表现在教学内容多、教学时数少、教材不规范、生源素质总体较低和学生学习积极性不高等问题,给教师的教学带来了诸多不便。因此,围绕工程力学教学目标进行教学改革,迫在眉睫。

一、工程力学的概念

工程力学的某些概念、理论和分析方法,相对于物理力学来说,进一步深入并且更接近工

程实际.例如物理力学着重单个物体的受力分析,工程力学则着重物系的受力分析.物理力学

对静参考系分析运物,而工程力学要对静、动两个参考系分析运动.又如对物体系统进行受力

分析时,有的学生总是习惯把物系拆开,而不是先从整体分析,有需要再拆开,分析问题的思路

和方法仍停留在物理力学的概念和分析方法上.因此,针对这些问题,教师要帮助学生认清学

习中的“台阶”,指导学生认识工程力学中所研究的力学模型和物理力学中的不同之处.帮助学生进行分析和对比,使学生明确不同的力学模型,相应地需要用到不同的概念、理论和方法.

二、工程力学教学存在的问题

1.教材内容不够丰富

目前,工程力学教材内容层次差别不大,无法满足不同专业、不同层次学生的学习需求。教材是教学的根本和重要依据,选好教材对提高教学质量是非常重要的。目前我院校所用教材基本上是本科教材的压缩,忽略了教学的特点。对于不同专业、基础水平参差不齐的学生采用统一的教材,不但忽视了不同层次学生的差异,更忽视了院校学生就业渠道多样性的特点。教材内容偏重逻辑性,忽视应用性。

2.教学课时设计不合理

绝大多数院校都把教学重点放在专业课的教学和职前的实训上,基础理论课教学课时减少,削减了工程力学理论分析部分,使学生只知其然不知其所以然,降低了学生理论分析的能力。

3.教学方式老套

这种教学方法以教师为教学活动主体,学生只能当被动的听众,师生间的互动性差。学生无法表达自己的观点,无法及时将自己的疑问传递给授课教师。教师无法实时了解学生学习上存在的问题,无法及时为学生解惑,授课效果不佳。

4.学生积极性不高

力学是数学的化身,力学是由数学演变而来的,两者联系紧密。要想学好工程力学,须数学基础功底扎实。目前在我院校中,很多学生在工程力学开课之前已经侧面了解到工程力学难学,与数学联系紧密,且考试通过率低,无形中给学生造成了一定的心理压力。数学基础差的学生,存在抵触情绪。

三、工程力学教学问题的对策

1.改革教材,优化教材内容

学校的教学目的是培养面向生产一线的技术应用型人才,课程内容的侧重点应放在培养学生分析解决问题的能力上面,而不是一味地强调基本技能和技术训练。教材内容应围绕以掌握概念为基础,以强化应用为重点,以分析计算为手段的中心内容展开,结合专业特色,对教材内容进行重组、删减、拓展,优化教材内容[2]。

2.将传统板书与多媒体教学结合进行教学

我校工程力学的教学方式采用多媒体教学手段,将文字、图片、声音、动画视频融为一体,展现在课堂上,打破沉闷的学习气氛,改变过去传统板书的单调教学模式。但是多媒体教学也不是万能的,多媒体放映教学时,翻页比较快,教学内容缺乏连贯性,要求学生的注意力比传统板书教学更集中,容易引起学习上的疲劳。而好的板书,能够有效反映教学内容之间的关系,使学生直观地比较前后教学内容,提高学习兴趣。因此,在工程力学教学中发挥各自的特长,可以达到更加理想的教学效果。

3.帮助学生端正学习态度,激发学习积极性

在学校,大部分学生理科基础薄弱,在没有学好高等数学、大学物理等课程的情况下,一听到要开设工程力学这门课,就紧张害怕,存在抵触心理。在学习工程力学时感觉知识点难以掌握,从而导致畏难、厌烦的情绪。如果发现此类情况,教师不能一味地埋怨学生,而要端正他们的学习态度,打消他们对课程的偏见,帮助他们重拾信心。

4.改革考试形式,提高学生综合素质

长期以来,院校工程力学考核的唯一形式就是限时笔试,试题的类型基本上是例题的翻版。这种规范化的试题导致部分学生“平时学习不努力,概念原理全放弃,期末突击去做题,考试通过没问题”,考试成绩与学生的实际水平相差甚大。因而,必须对现行的考核方式进行改革。将学生的总评考试成绩采用多形式、多方面进行考核。

四、结束语

目前,我院工程力学教学存在诸多困难,而改革是社会发展的必然趋势,作为我院的教师,必须努力提高教育、教学水平,不断更新教学理念,不断改变教学方式与方法,不断优化教学体系,提高教学质量,为我院工程力学教学改革上新台阶,为社会培养实用型人才做贡献。

教学中教师要用科学辩证的立场、观点、方法来处理工程力学的内容,揭示工程力学这门学科本身所固有的辩证法.例如由轴的扭转强度理论可知,在载荷、轴长、材料和扭转强度相等的情况下,空心轴的重量比实心轴轻.采用空心轴较合理,可以节省材料.并且空心轴的壁厚越薄,材料的利用率将越高,经济性好.教学中,教师应充分利用工程力学的理论和方法所反映出的辩证观点,使学生学会科学辩证地看问题,提高具体问题具

体分析的能力.

参考文献：

[1] 哈力旦•马木提. 工程力学教学改革的思考与实践[J]. 新疆职业技术教育, 2005, (03) .

[2] 王德义. 职业院校《工程力学》教学研究[J]. 职业, 2010, (23) .

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【关键词】工程力学；体系主线；静力学；材料力学；五大要点；五大要素；超静定

1 背景与市场

工程力学是工科诸多专业学生的必修技术基础课，也是一门古老而又成熟的学科，更是抽象而且复杂的知识门类。论其地位可谓应用广泛，远在伏延千里的铁轨之路，近在生活处处的身边眼前。公路上穿梭不息的汽车，发电设备中的传动机械，工业厂房以及民用建筑，静有民用住宅，动有转动机械。低有轮船、潜艇，高有飞机、卫星。哲学家笔下的物质宇宙顷刻间变成了牛顿眼中的力学世界。在这个世界里，少到两条腿活人，多至四条腿动物乃至难以胜数的蜈蚣，还有那些五花八门的运动机械，少至杂技演员戏耍的独轮车，多到司空见惯的自行车，更有运输载重的三轮车、四轮车，越野的十轮大卡车，以及长途贩运的多轮大板车，无不充满其先天而又职业的力学玄机，这些客观存在表明，工程力学背景与市场广阔，任务与责任重大。

2 现状与原因

工程力学是一个古老而成熟的经典学科，也是一门枯燥而有用的课程。枯燥则感难啃难嚼，有用则必教好学好。多年来讲授工程力学感慨颇深，五味俱全。真所谓“漫言牛顿啼痕重，更有职痴抱恨长”。因此上，传授者为奇妙而辛劳，受教者因枯躁而遁逃。致使教与学很难在心机上达到和谐与统一，师与生很难在配合上互动双赢。此情此景，即使力学之祖――牛顿再世也会因当惊世界殊而哭矣。究其原委，不外有二。客观上：教师因学时紧而慌不择路，学生因应酬多而顾此失彼。主观上：教者经验不足，引导不得力，取舍不适度；学者学习不努力，兴趣不高，投入不到位。此外还有介于两者间的厌教、厌学情绪渐涨，社会功利意识下的知识无用思想也在作祟。导致学习上的消极怠工与敷衍塞责。事实上为充实专业而学习如同为补充营养而吃饭学习工程力学好比吃饭一样，无论你爱吃与否，由于身体需要你都得吃，而且还得认真吃。因此就不再是吃不吃的选择问题，而是如何吃的运筹问题了。如果吃饭是为了完成任务那将是消极被动的，但总比不吃饭或不按时吃尚且好些，认真的吃，有效的吸收，不仅可达充饥之效还可滋补营养之偏缺。

3 体系主线

学习工程力学也是这样。首先，要认识力学这种“食品”的组织结构特点，尤其是内容体系的逻辑关系。

力-刚体-平衡―荷载-约束-结构-截面-材料-变形-超静定―经济安全构成工程力学的体系主线。只有洞悉主线，才有可能“庖丁解牛”。

4 静力学要点

静力学重点要把握五大要点――五选：即“选取对象；选择画法；选取方程形式；选择力的投影轴；选择矩心”。这是实现静力学平衡分析的核心。因为静力学的主要任务是平衡分析，而平衡分析要建立平衡方程组，平衡方程的建立，前要参照受力图，受力图又必须有必要而又可行的研究对象，后要选取恰到好处的方程形式-二矩式、三矩式，二、三矩式方程的有效实现还必须恰到好处地选择力的投影轴和力矩中心，此外受力图的画法也有按三力平衡汇交画，还是按平面任意力系画的选择性问题。因此五选便成为静力学体系的核心。

5 材料力学要点

材料力学几乎都有具体的公式可依，属于半客观问题。需要对号入座、记忆困难，以计算为主。要熟悉边界条件。详细地说材料力学内容集中体现在“五大要素”即：荷载、约束、结构、截面、材料方面。无论是强度还是刚度乃至稳定性都要综合顾全这五大要素：首先荷载分布要合理，其次约束要合理，结构跨度要合理，截面形状要合理，材料选取要合理。

6 体系特点

工程力学课程内容体系以一条主线概括其体系逻辑：这条主线就是“力-刚体-平衡―荷载-约束-结构-截面-材料-变形-超静定―经济安全”。

其中约束及其受力分析为前提，平衡分析为基点，内力确定为重点，变形分析―几何方程为难点，与物性相关为特点，截面形状的合理设计为焦点，超静定分析为亮点，以安全经济为目标，以强度、刚度、稳定为规范。必要时还需考虑疲劳，以选对象、选画法、选方程、选力轴、选矩心―“五选”完成静力学计算，而以“五大要素”――约束、结构、荷载、材料、截面为设计视野，由特殊到一般如静动与超静定、横截面应力与应力状态、基本变形与组合变形等等。

这就是工程力学的体系特点。

7 如何教好学好工程力学

首先，应注意深刻理解抽象化概念及其结果 如二力构件、三力平衡汇交定理、刚体、理想约束。其次概念属性十分重要。属性暨本质。如强度问题属于应力问题而应力又归结为点的属性，位移也是点的属性，而变形、内力、惯性矩则是非点属性。弄不清重要概念的属性，只能是雾里看花，水中望月 。

说到不如做到，真要做到还真要下一番苦功不可。这里将提出“六性”问题 ，它不仅是学好工程力学的关键，也是几乎所有学术研究成功者的必备素质。这六性是“记性、悟性、灵性、韧性、耐性、德性”。没有记性相当于手中无兵，囊中空空何以如探囊取物？没有悟性何以触类旁通？没有灵性不足以创新与发明，没有韧性将知难而退半途而废，没有耐性也将虎头蛇尾，草率收兵。没有德性难免 东抄西剽，利用 网络资源大搞拿来主义，窃他人成果为己功――破格获取，终将为实事求是所不齿。

学好工程力学应当营造“庖丁解牛”――以无厚之刀入有隙之牛的境界。化整体为局部、化局部为单一，这不仅对物系结构事半功倍，对于电路分析也足收触类旁通之效。

8 结语

工程力学集理论力学的静力学和材料力学的基本内容于一体，具有以下特点：

8.1 工程力学以静力学提出超静定概念，而以材料力学解决超静定问题，这是理论力学、材料力学所不及的独到优势。

8.2 静力学以平衡解决静定结构的力的问题，为材料力学提供荷载。其有机性浑然一体，相辅相成。

8.3 工程力学的静力学研究对象是刚体，而材料力学的研究对象则是变形体，似有“先卖矛，后卖盾”嫌疑之困惑。不过，只要此一时彼一时地对号入座，其认识转化是不难实现的。

8.4 工程背景的有效运用是化枯燥为有趣的有效手段，讲练结合，概括总结是提高素质的重要保证。

【参考文献】

[1]单辉祖，谢传峰，合编.工程力学[M].高等教育出版社，2008，4.

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关键词：工程力学；教学内容；授课方法

中图分类号：G642.0；O342 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）37-0195-02

一、工程力学课程特点

工程力学是研究物体机械运动的一般规律和构件的承载能力的科学[1]，其内容包括理论力学和材料力学。但由于学时限制，这门课程一般只包括理论力学的静力学部分和材料力学。

客观而言，工程力学课程的学习难度并不高。首先，课程的研究对象都是具备实体的结构，而课程中讲授的大部分概念也相对而言比较形象，不像电磁场、热力学等课程具有很多抽象的概念。其次，课程中的定理公式等都符合学生的直观经验，容易理解和记忆。最后，虽然在概念和公式的推导方面需要用到微积分的知识，但在公式的具体应用上，只有弯曲变形需要用到微积分的知识，而且还是最简单的多项式积分，而其他公式都只用到高中甚至初中的数学知识。

因此，学生如果只是追求通过考试，并不是一件很困难的事情。但高校课程的目的并不是简单的通过考试，而是要掌握知识甚至培养学生的能力。另外作者在多年的教学中也发现这门课程的教学中事实上还存在一些可以改进之处。下文将围绕如何提高这门课程的教学质量，从几个方面进行阐述。

二、授课内容

（一）优化内容设置

力学课程的特点是体系完整而严谨，但工程力学课程是一门面向应用的力学课程，而且课时量有限，因此教师在授课时，没有必要刻意追求课程体系的完整性，而应有所取舍。例如工程力学课程静力学公理大部分内容在大学物理课程甚至高中物理就已学过，如果再对每个概念从头讲授，不但浪费时间，也会使学生认为这门课不过是重复学习之前学过的知识，从而从思想上不加以重视。因此这些概念应该在大学物理的基础上进行提高讲解。又如，弯扭组合变形的强度校核需要用到第三和第四强度理论，理论上需要先行讲授强度理论和一点的应力状态这两部分内容。但方面这两部分是材料力学内容中难度较高的内容，另一方面它们在后续内容中的应用只局限于弯扭组合，因此对于少学时（如48学时）的课程而言，弯扭组合的强度问题完全可以直接给出校核公式。

（二）结合专业特点

工程力学学科面向各类专业，不同专业的学生对这门课所学知识的应用领域是不同的，应该根据专业特点设置课程内容，甚至可以跳出静力学+材料力学的窠臼。例如对于测控专业的学生，其在后续的传感器课程中将会学习电阻应变片传感器、加速度传感器等，因此对于该专业的授课内容中应包括一点的应力状态，而且为了使学生更好地学习加速度传感器，有必要在授课内容中增加振动力学的知识。

另外，除了授课内容不同外，在教学中可以考虑引入工程案例分析。如对于上文提到的测控专业，在讲授一点的应力状态时，完全可以引入电阻应变片让学生进行分析，这样可以使学生对自己所学知识的作用有更深刻的体会。

三、授课方法

（一）注意多媒体和板书相结合

传统高校工程力学教学多采用板书的形式，近年来使用幻灯片的多媒体教学日益增多。板书教学优点是便于推导概念和公式，灵活性强，缺点是抄写文本比较浪费时间，而且在讲授一些需要复杂示意图的内容（如扭转的几何关系）时存在不便。幻灯片特点是展示图像、动画非常方便形象，但由于同时只能显示一页，在讲授步骤较多的概念和公式推导的时候不方便，而且由于幻灯片的图形等不易临场修改，不便于教师即兴发挥。因此，作者认为授课时应注意多媒体教学与板书相结合，可以以多媒体为主，但在概念和公式推导步骤较多时，一定要与板书并用。

（二）类比教学法的应用

许多不同领域的物理现象具有相类似规律和数学形式，例如二阶振荡电路和单自由度系统振动[2]，单摆和超导中的Josephson结等等。如果利用这些类比关系进行授课，可以实现举一反三，触类旁通的效果。具体到工程力学这门课程，在讲授叠加法求梁的挠度时，可以与电路中的叠加法进行类比，指出两类系统的输入和输出之间均满足线性关系，因此可以进行叠加。又如在压杆稳定性问题的讲授中，将压杆平衡的挠曲线所满足的微分方程与振动的微分方程进行类比，这样就省去了对该微分方程通解形式的讲解。

（三）引入反馈机制强化难点

对于不同专业的学生，其知识的难点并不尽相同。教师可以根据往届考试的情况，总结出学生得分率低的知识点，分析原因，并在授课中着重强化。例如，作者发现对于本校工业设计专业的学生，对于采用积分法求解梁挠度的题目，由于涉及到积分环节，得分率往往很低。因此，作者在近几届的授课中，采用课堂练习的手段，确保每个学生真正掌握了积分法求梁挠度，从而提高了学生对方法的掌握程度以及在考试中对于相应题目的得分率。

（四）将平面图形的几何性质融入其他内容

在传统教学中，习惯性把平面图形的几何性质单独当作一章，置于梁的强度之前进行讲授。这种方法存在的问题是学生在学习时目的性不强，不知道该知识在课程中有什么作用，而等到后面讲授梁的弯曲正应力，需要计算惯性矩时可能对平面图形的几何性质所学的知识已经有了部分遗忘。因此作者建议，将平面图形的几何性质融入课程各部分内容进行讲授。在静力学讲授重心概念时，就可以引入图形形心的概念；在讲授完梁的正应力公式后，自然而然地引出惯性矩的概念；在向学生提出矩形截面梁如何放置才能使抗弯刚度最高这个问题之后，讲授主惯矩的概念。这种方法使得学生带着问题去学习，目的性更强，而且数学基础知识与其应用之间的衔接更为紧凑。

（五）结合专业特点设置题目

目前国内的工程力学教材虽然版本较多，但内容上没有太大区别。在例题设置方面基本都是以建筑和机械为背景，对于非建筑、非机械专业的本科生而言，对于这些结构并不了解，也会使学生产生“只有建筑、机械专业学了才有用”的错觉，从而削弱了学习主动性。诚然，提高教材对专业的针对性存在一定的困难（见下文），但是教师可以在授课中根据专业特点设置具有不同工程背景的例题。例如为电子封装专业讲授梁的弯曲变形时，可以以芯片引脚为背景设置例题。

四、学习方法

（一）避免死记公式

工程力学课程一般面向高校大学二年级学生，此时一部分学生的学习方法还停留在高中阶段，倾向于死记硬背公式，对于这门课程的学习是极其错误的。力学类课程与数学类课程的一个重要区别是力学类课程的公式都有明确的物理意义，而且就这门课程而言，如上文所述，公式都符合学生的直观经验，形式也都不复杂，完全可以采用理解记忆法进行记忆。教师在授课时，应对公式中每一项的物理意义给出解释，并剖析如何对其进行理解记忆，从而主动引导学生采用基于物理概念的理解记忆法进行记忆，避免死记硬背。

（二）培养思考问题的能力

工程力学课程中的一些公式如圆轴扭转的应力，梁的弯曲正应力等公式简单易用，推导过程却相当繁琐。但是这些公式的推导过程并不能简单地“走过场”，更不能省略。在推导这些公式时，要以问题为导向，调动学生的兴趣，进一步使学生在学习中培养出思考科学、工程问题的能力。例如上文提到的这两个公式都需要提出合理的假设以简化问题，而在工程实际问题中，结构或载荷往往都是很复杂的，因此培养简化问题的能力对学生很重要。另外，这两个公式的推导需要本构关系、变形几何关系、平衡关系三者封闭来进行求解，这又体现了科学问题的严谨性和逻辑性的一面，学生如能在学习中仔细体会，对其今后硕士或者博士研究生阶段的工作大有裨益。

五、教材建设

（一）内容结构的设置

上文虽然提到不同专业的工程力学课程应有不同的内容和例题设置，但由于考虑到销路不能太窄，目前国内的教材基本上是清一色的静力学+材料力学，或者理论力学+材料力学。有些教材，如[1]尝试做了一些创新，将拉压、扭转、弯曲的内力整合为一章：杆件的内力。这样的好处是学生可以对三种典型变形模式下内里的情况进行类比，但作者在教学中发现如按照该顺序授课效果并不好，例如学生在学习梁的正应力时，可能对于梁内力的计算方法已经记不太清楚了。因此教材内容的顺序上还是采用传统的方法较好。

（二）传统教材中的一些问题

作者近年来发现在工程力学教材中，由于多采用静力学+材料力学的体系，导致一些问题交待含混不清。例如，静力学概念中讲授了力系的简化，包括平移，滑移等。但在后续的材料力学部分中，大多数教材并未强调力系简化在什么情况下可以使用。事实上根据刚化原理，在求解约束反力时是可以对力系简化的。即使是求内力和变形时，在一些情况下也可以进行力系简化，例如圣维南原理、分段刚化法求挠度等。因此，作者认为教材应该对材料力学部分使用力系简化的情况进行总结。

另外，还有一些小错误以讹传讹。例如在讲授二力平衡公理对变形体只是必要条件时，许多教材列举柔索在直线状态两端受压的情形作为例子，事实上这个例子很不妥当，文献[3]中也指出了这一点。

六、结论

本文结合几位作者多年来对不同专业工程力学课程的教学经验，从授课内容、授课方法、学习方法、教材建设四个方面提出了一些建议。课程教学改革是一项长期而艰巨的任务，需要教育界同行共同努力，希望本文的内容能对兄弟院校工程力学课程的教学质量提升有所裨益。

参考文献：

[1]冯立富，陈平，岳成章，贾坤荣.工程力学[M].西安：西安交通大学出版社，2008.