工程力學的概念范文

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篇1

為提高土木建筑類學生的工程意識和協作創新精神，工程圖學課程教學應更加注重學生圖形表達、團隊協作和工程設計能力的培養。文章結合傳統的建筑類制圖與設計課程教學現狀，構建了基于CDIO理念的建筑類工程圖學課程實驗教學模式，并在不同階段的教學中采用不同的教學方法。結果表明，基于CDIO理念的建筑類工程圖學課程教學新體系，在加強學生空間思維能力、設計創新能力和實踐動手能力的培養方面取得了明顯效果，對深化工程圖學課程教學改革起到了良好的示范作用。

關鍵詞：工程圖學課程；建筑制圖；CDIO；工程意識；教學改革

中圖分類號：G642423；TU204文獻標志碼：A文章編號：

10052909（2017）01015704

如何有效培養工程技術人才的創新設計能力，提高工科畢業生的圖形表達、團隊協作和工程設計能力，是當前工程圖學課程教研人員面臨的重要課題。中南林業科技大學建筑制圖教研室結合該校特點，從傳統建筑制圖基礎課程與專業設計課程的結合入手，基于CDIO理念嘗試對建筑類工程圖學課程教學內容與方法、教學效果的考核與評價進行改革，旨在增強學生的工程意識、創新思維與團隊協作能力，從而達到提高工程技術人才培養質量的目的[1-3]。

一、傳統的建筑類制圖與設計課程教學現狀

中南林業科技大學開設建筑制圖類課程的專業較多，除了傳統的土木工程、工程管理、工程力學、建筑學、城市規劃等專業外，給排水、藝術設計、園林、道鐵等專業學生也需要學量的建筑制圖知識。從專業設置的情況來看，學校多個學科主要培養建筑、土木和景觀的結構與產品設計方面的人才，對學生在構型設計和創新能力方面有較高的要求。當前學校土木類和建筑類專業工程制圖和設計課程教學體系如圖1所示。從整個建筑圖學課程教學層次和課程安排來看，在圖學課程體系中安排了大量三維CAD課程內容，各軟件中的設計與建模操作都是對學生創新思維與設計表達能力的強化培訓。但在教學方案的實施過程中，各專業和課程大多出現了圖學課程前后脫節、難以體現課程間的交叉性和綜合性的問題。其后果是：圖學體系中的各門課程仍為單科性質，學習過程中仍以理論分析為主，缺少培養學生直觀判斷力、工程創新意識和設計理念的教學環節，難以培養學生的工程綜合能力。

三、基于CDIO理念的建筑類工程圖學課程教學改革

（一）基于CDIO理念的建筑類工程圖學課程教學模式

CDIO工程教育理念的精髓主要體現在實驗與實踐環節，對圖學課程而言，則更多地體現在大二、大三的專業基礎課和專業課當中。已有的研究表明，在工程圖學和三維CAD技術融合式課程體系建設和改革過程中，教師往往

將工程應用軟件的操作性指導和訓練當作圖學和專業課程的教學內容，以為使用軟件就是教會學生操作方法，而忽略了大學本科層次工程圖學課程教學應達到對學生進行思維及過程訓練的目的[6-8]。有鑒于此，為真正培養與鍛煉學生的創新性思維和團隊協作精神，建筑制圖教研室將圖學基礎課程（部分內容）與設計類專業課程有效整合，構建了基于CDIO理念的建筑類圖學課程教學體系與指導模式（圖2），以強化學生的工程意識與工程素養。

（二） CDIO理念在建筑類工程圖學課程中的實際應用

開展基于CDIO理念的建筑類工程圖學與設計課程實踐項目，旨在大一的建筑制圖基礎知識學習階段，夯實學生的專業基礎知識和繪圖基本技能，除加強徒手繪圖、制圖標準規范和形體表達方法（視圖、剖切、斷面）的訓練外，在專業圖部分引入三維模型和形體設計基礎內容，將原有的建筑（或結構）施工圖的簡單抄繪轉變為具有設計和創新意識的思考訓練。除在CAI課件中加強“結構”和“形體”概念外，在設計過程中融入簡單的工程材料常識，并鼓勵學生用三維草圖快速表達其基本的設計思想。此為構想階段。

在后期的專業繪圖與分析課程教學中，尤其是設計與計算軟件的學習中，任課教師可將課程涉及的具體實踐科目設計成各個獨立的工程項目，并相應地

將學生劃入各項目小組。這些實訓項目大多與工程實踐或現實生活相關，要求學生從圖學（或力學）基礎理論知識入手，結合設計項目所處的環境及相應的使用功能要求，設計出符合實用性、美觀性和經濟性要求的工程結構，在突出創造性設計理念的同時保持作品的工程應用性。在指導學生設計的過程中既要特別強調作品的功能性，不能僅為創新而創新，又要鼓勵和激發學生的創新設計熱情，培養學生善于觀察和思考問題的能力，避免學生作品設計華而不實。此為設計階段。圖3和圖4分別為不同專業學生在此階段設計或計算的工程結構實例。

CDIO理念中的施與操作階段旨在培養學生的團隊協作精神和交流溝通能力，也是學生接觸工程實際問題并進行有效實踐訓練的階段，即所謂邊學邊做、邊做邊學的過程，也稱為“干中學”。在這一過程中針對設計階段教師所給出的工程結構項目，利用不同的專業軟件實現其實體造型，并對構件進行模擬。在有條件的情況下，教師應鼓勵和帶領學生將設計和構造出的工程實體按一定比例制作成模型，供學生相互學習或作為參加科技創新活動的作品。圖5所示為土木工程專業學生用竹片制作的工程結構物模型。

道路CAD課程為道路與橋梁工程專業最重要的專業課之一。該課程有24個學時的上機實踐課，主要培養學生對路線及道路相關設施進行優化設計的能力。為真正培養學生的動手能力和創新精神，任課教師可將實踐教學部分的成績考核采用分組完成工程項目的形式進行（表1）。在道路設計中為體現公路這一帶狀三維空間構造體的實體造型，提高學生對三維CAD軟件的應用能力，應要求學生對道路的重要路段和重要構筑物采用透視圖的形式表達，并檢驗設計質量，引導學生將圖學知識與專業知識有效結合，真正做到學以致用。這種“干中學”的教學方式可使學生在學習專業知識的同時，培養學生的工程意識、工程能力和協作創新精神，增強學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

（三）建筑類工程圖學與設計課程教學改革成果

學校建筑類工程圖學課程體系改革自2010年開始至今，已初步完成了實驗班的CDIO教學方法設計，將建筑制圖課程與專業課程中的繪圖或設計軟件等有關內容，融入設計型、綜合型的創新實踐項目中，在教師的指導下由學生完成結構設計或計算，以培養學生綜合應用圖學、力學、數學和計算機科學知識的能力。

教學改革結出了豐碩的成果，截至2014年底，學校共有38項大學生創新性實驗項目獲批立項，其中省級項目12項；獲得包括“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽建筑類比賽、湖南省力學競賽和湖南省大學生結構模型設計競賽等在內的國家級、省級競賽項目獎30余項，其中一等獎6項，二等獎9項，三等獎15項，優勝獎/團體獎5項；共完成11項相關的教研教改項目，完成了12門專業基礎課/專業課的創新性實驗項目的設計與教學；相關專業學生的就業率連年保持在90%以上。已畢業的學生普遍認為，基于CDIO理念的工程圖學與設計課程教學改革，對學生的理論學習、實驗技能訓練、創新能力的培養以及實際應用系統的設計和制作能力的提高都有積極的促進作用。

四、結語

對建筑類工程圖學與設計課程教學的改革，主要是按照CDIO教育理念與模式調整課程教學內容與方法，在此過程中積累了相關課程項目設計與教學方法的經驗。這些經驗可進一步應用于建筑類相關專業的其他主干課程教學中，形成建筑類工程專業學生工程素質培養的整體教學體系?；贑DIO模式的實驗課程設計與實踐方法，對其他理工類學科專業的教學改革也具有重要的參考和借鑒價值。

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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.

篇2

[關鍵詞]cDIO；工程教育；教育理念；教學改革

[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-5918（2016）08-0087-02

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2016.08.040[本刊網址]http：//

引言

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Imple-ment）和運作（Operate），CDIO是一種先進的教育理念與人才培養模式，CDIO教學模式比較傳統教學模式，適應面更寬，更利于提高質量，尤為重要的是CDIO模式中的新評測標準為工程教育的系統化發展提供了基礎。電子技術課程是針對我校工科專業開設的一門具有實踐性的專業基礎課程，對于學生在學習理論課程的基礎上，更有效的提高實踐技能。因此，通過結合自己多年的實踐教學經驗，將CDIO工程教育理滲透到電子技術課程教學中，研究出一套包括過程教學、教學手段、實踐方法的電子技術課程教學的改革方案，對逐步培養學生的基本技能，包括動手能力，實踐思維能力和創新能力都具有舉足輕重的實際意義。

一、教學改革的構思

CDIO工程教育理念是率先經過構思，再通過設計，再實施，再運行的教育實踐訓練環節。它一方面側重強調加強學生的自主學習能力、實現能力、創新能力和實現表達的能力，即強調CDIO中“I”和“O”；另一方面，CDIO的教育理念為了更好地發揮學生的個性，同時強化學生的設計和構思的能力及同時分析理解對社會產生的重大影響，并擔負起工程科技人才培養的主要社會責任，也就是CDIO的“c”和“D”。CDIO是一種與時俱進的先進的優秀教育體系，這種教育體系在繼承和發揚了多年來的工程教育理念的基礎上又提出了一套非常完整且系統的實踐能力培養以及實施指導和實施過程到實踐結果的完整體系，即將理論知識、實踐能力和素質的培養緊密結合，理論、實踐、創新合為一體，具有較強的實踐可操作性。CDIO它是“做中學”和“基于項目教育和學習”（Project based educationand learning）的集中概括和抽象表達，是一套培養現代工程科技人才必不可少的一種教育體系，它可以通過各種理論、實踐教學方式、方法填補現代工程實踐人才的存在的不足和缺點，目的是培養出各方面全能發展的創新型工程實踐科技人才。這種先進的教學模式，是將理論課程講解與實踐學習能力緊密結合；實踐能力與社會應用相結合。是為社會提供高能力的現代科技人才不可或缺的先進教學模式。

二、課程教學改革的內容

（一）轉變教學觀念

我國現行的高校工程教育模式完全區別于其他國家的專業教育，傳統模式教育與現代工業實踐對高級工程全能型人才的要求格格不入，其主要存在的問題：一是重理論輕實踐，學生接受到項目和團隊工作的實際訓練較少。電子技術課程教學多采用傳統的單一灌輸式理論教學模式，即理論教學滿堂灌，學生多數是機械的聽，機械的做，直接導致學生創新性思維和動手能力差，學科教育與工業實踐嚴重脫節，也是我國當前高等教育面臨的一個重大問題。二是專業設置口徑窄。長期以來，專業的定向型培養體制及學生慣有的一味接受不理自學的思想造成了學生的知識面狹窄，使得學生的學習能力、自主創造能力難以得到充分的發揮，培養出來的學生缺乏較強的社會適應能力和市場競爭能力。而專業基礎電子技術課程在培養學生學習理論基礎知識的基礎上，逐步提高學生的基本技能和工程實踐能力、創新能力等方面，都具有非常重要的作用。因此，以“工程教育”作為教育理念，以“項目實現”為依托，改革專業基礎課程教學的手段與方法，制定完整系統且切實可行的理論與實踐教學目標，是改進專業基礎課程教學的必然。為此，電子技術課程教學在基于CDIO工程教育理念的基礎上，改變傳統被動單一的教學理念，加強理論與實踐課程的緊密結合、整合和優化課程實驗內容，重新構建電子技術課程教學新模式與新理念。

（二）改變教學方法

專業基礎課程教學體系首先應打破課程的界限，突破傳統滿堂灌的理論教學模式，強化學生的工程實踐能力和創新能力的培養，提高學生的自我學習能力，塑造出全能型的現代科技人才。

作為專業基礎課程任課教師，要做到如下幾點：

1.樹立以教師為主導，倡導“做中學”的教學方法，學生為主體的教學理念，教會學生學會學習。即以學生為中心，使課堂課程盡量豐富，促使學生可以大膽的嘗試進行知識講解，督促學生通過自己的語言表達方式來反饋他們對所學過的課程內容進行思路梳理，這樣不僅可以激發學生自己有效的查找相關資料，梳理思路等自主學習的能力，也有助于學生逐步養成良好的學習習慣，同時也便于教師及時了解學生的學習動態和理解程度，更有利于促進學生的學習成績。

2.將教研、科研成果引入教學，提高教學水平。一是基于CDIO教育理念，結合具體集成項目，由理論到實踐。二是將項目成果逐步滲透到教學實踐中，讓學生了解學習的目的，在實踐學習中就能直接體會到科學前沿知識，更易于拓展學生的學習思路，拓寬學習視野。

3.采用多媒體教室、實驗室、實習廠和微機室等現代教學科技方法，多元化教學方式，提高教學質量?，F代化的教學科技，更方便教師將理論知識和實踐講授相結合，及時滲透與更新該領域的前沿知識，增加課堂的多元性，為提高課堂教學質量和教學效率而存在。

（三）改變實踐教學方法

工程技術人才在人類發展進步中一直占有舉足輕重的作用。工程技術的人才培養必須以“工程教育”為理念，克服傳統的重理論輕實踐的觀點，加大實踐環節和工程能力培養的機會，面向工程實際需要，旨在培養出實踐型，創新型的全能型人才，具體教學模式的實踐表現為：

1.整合實驗內容，實施大學生課外創新行動：根據目前專業基礎課程的特點，加大實驗課程學時，將“課中課實驗”轉變為系統的“實驗課”，這樣不僅僅能增加實驗學時的機動性，也能加強實驗課程內容和理論課程內容之間的聯系程度，實現“指導一創新一應用”的實驗教學模式，以便更好地提高學生的綜合設計能力和創新性的實踐思維能力。

2.密切聯系產業：CDIO教育模式以產業需求為依托，以培養出適應社會產業發展的工程人才為目標，教育理念要求理論與實踐緊密結合，要求學生的最終學習目標以項目為依托，鼓勵學生積極參與社會實踐，引導學生把專業基礎學科知識與真實的項目研發有機結合，從而實現CDIO教育理念4個環節進行產品研發的能力，培養出全能型的社會性人才。

篇3

（石家莊經濟學院勘查技術與工程學院，河北 石家莊 050031）

【摘要】結合土木工程專業材料力學課程教學中存在的問題，從卓越工程師的培養目標出發，把CDIO教學理念引入到材料力學教學體系中，從教學內容、教學手段和方法、考核評價等方面提出來了有效的教學改革措施，建立了基于CDIO理念的材料力學教學模式。該教學模式對于提高學生的學習熱情，培養學生的綜合實踐和創新能力有積極意義，是解決目前土木工程專業在力學教學中遇到問題的一個很好的借鑒途徑。

關鍵詞 CDIO教育理念；材料力學；教學改革；課程考核體系

基金項目：石家莊經濟學院教學改革研究項目（2012J28）。

作者簡介：賈磊（1978—）男，碩士，主要從事土木工程專業的教學與科研。

0引言

材料力學是土木工程專業的技術基礎課，是研究各類工程結構中普遍存在的受力和變形現象的學科，著重培養學生的邏輯思維、分析能力和解決實際問題能力。一直以來，我國大學中所講授的力學課程內容大多由前蘇聯引進的內容，內容陳舊、枯燥、抽象、重理論輕實踐。教學方法多采用灌輸式教學，造成課堂氣氛死板，有時甚至枯燥無味，大大降低了學生的學習熱情。這些問題不但加劇了學生的學習惰性，也影響到其它課程的學習狀況。

針對以上問題，如何為實際工程提供合格的力學人才；如何在材料力學教學中充分調動學生的主動性和積極性；在目前有限的課時下，如何對舊有材料力學課程體系進行合并、篩選等工作已經成為教學改革工作不可回避的事實。CDIO工程教育理念提倡在實踐中學習，在學習中實踐，這為該問題的解決提供了一種思路。

1CDIO工程教育模式

CDIO模式以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO模式強調與社會大環境相協調的綜合的創新能力，同時更關注工程實踐，加強培養學生的實踐能力，因此CDIO工程教育模式是提高大學生的創新和動手能力、推進產學研結合、加強實踐教學環節以及加強學生參與交流與合作能力的有效途徑。

2基于CDIO模式的材料力學教學大綱設計

CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面,大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標。材料力學課程既包括專業知識學習，又強調應用能力的提升，根據這一教學目標設計的教學大綱如表1所示。

3改革方案設計

3.1教學內容的改革

對于傳統教學中的基本概念、原理和方法，我們在教學中應該重視，可為了拓寬學生的視野和運用力學知識建模的能力，我們又應該對教學內容優化。隨著科學技術的發展，新的理論、新的學科、新的計算工具和計算方法、新的試驗方法不斷涌現，在教學內容中適當增加這方面的介紹和練習，可以拓寬和增強學生系統解決實際工程的能力。此外，學生普遍對繁瑣的理論推導缺乏熱情，因此有必要在教學中加入實習環節或模型演示環節，實現教學與實踐的結合，從而提高學生對力學課程的興趣。

3.2教學方法和教學手段的改革

如何調動學生的主動思考，如何加強學生獨立解決問題的能力，如何實現“在實踐中學習，在學習中實踐”？顯然單純的課堂教學很難實現這些目的。首先，材料力學應把課堂教學與案例教學或現場教學結合起來，并配合一定形式的課堂討論。這樣學生就能比較生動地、直觀地去學習基本理論，并且可以明確學習的目的性。例如：彎曲問題可以在施工現場結合梁的配筋布設講解；組合變形可以在實驗室用模具演示教學等等。

另一方面，CDIO教育理念重視個人能力及技能的同時，強調團隊協作與交流，因此可以在教學過程中開展分組專項研討。專項研討任務以小組為單位，每組3~5人，讓學生到施工現場進行調研，結合工程實際確定材料力學研討主題，然后針對工程實際問題建立力學模型，通過小組探討解決工程問題，從而鍛煉學生收集信息、主動獲取新的知識、解決問題和創新的能力。再一方面，還可以在教學過程中開展自主實驗設計，推動學生自主學習能力。

在教學手段上也應結合新技術、新方法的發展，在傳統的板書基礎上，融入PPT、flash動畫、仿真數值模擬等教學手段。一方面加強學生對傳統力學知識的理解，另一方面，新的教學手段可以豐富教學內容，貼近工程實踐，拓寬學生的視野。例如：PPT相對于板書，可以發揮信息量大的優點，讓學生在有限時間內完成更多的課上練習；Flash動畫可以在課堂上展現一些實驗現象或者工程實際現象，這有助于學生對抽象力學概念的理解等等。

4課程評價體系改革

課程的考核評價體系和考核方法主導著學生的學習動力和方向，其改革必須匹配材料力學課程的CDIO教學大綱，起到引導學生有意識開展專業能力鍛煉的目的。材料力學課程成績包括三部分：書面理論考試、匯報答辯、實驗報告，權重為0.4、0.4、0.2。書面理論考試主要以基本概念、基本理論、基本技能為主。匯報答辯要求學生對小組研討專項做成PPT，圖文并茂的在講臺上向老師和同學做報告，并回答老師和同學對改組項目提出的問題，考核重點在：調研的充分性、CDIO綜合能力的展現性、技術和理論的結合度、團隊的協作能力等方面。實驗報告要體現自主實驗設計的選題調研、方案設計、實物開發和交流評比等環節。

5結束語

基于CDIO的材料力學教學模式著手改革課程體系和教學模式、創新教學方法和教學手段、調整教學考核體系，從而調動學生的主動思考動力、培養學生的團隊協作和交流能力、加強學生獨立解決問題的能力，讓學生“在實踐中學習，在學習中實踐”。

參考文獻

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篇4

摘要：本文在消化和吸收CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育理念的基礎上，探討專業基礎課程《工程燃燒學》的教學改革方法，激發學生學習興趣，加強學生專業知識掌握程度，強化知識運用及團隊協作和與人溝通的能力，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：工程教育；CDIO；工程燃燒學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）13-0095-02

一、我國工程教育存在的問題

1.教學思想觀念陳舊。我國大多數工科高校人才培養體系的教育理念與我國產業結構調整不相適應，教學體系缺乏適應現代工程特點的變化，課程內容設置老化、偏重理論教學，缺乏工程系統思維，有待于根據工程特點提出相應的改進方案。

2.教學方法墨守成規。我國高等院校的教學方法基本上是以教師為中心、以課堂講授為主、以理論考試成績評價學生的模式，教學過程中缺少實踐環節。實踐是認識的出發點和歸宿，如果沒有實踐環節，工程教育無法達到預期的目的和效果[1]。由此可見，實踐教育在工程教育和整個高等教育中的重要性。

3.教學內容單一守舊。在教學內容上，過分強調理論知識，知識點更新不及時、跟不上產業發展的步伐，缺乏多樣性，教學大綱定得過死，限制了教師和學生的創造力。此外，過于強調教材和教師課堂講授在教學過程的作用，忽視了學生主動學習和主動實踐的重要性和必要性。

4.教學評價以偏概全。在評價體系上，我們只注重學生的理論學習和書面考試成績，缺少對學生綜合素質的考核，尤其缺乏產業界對學生在各個培養環節表現的評價。

綜上所述，工程教育的根本問題在于產學脫節，實踐環節薄弱，導致工程教育相對產業發展滯后。為了解決該根本問題，我們必須深入改革工程教育，提高工程教育質量，以滿足產業發展的需要。

二、CDIO工程教育理念

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）即“構思―設計―實施―運行”，它是由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學共同創立的工程教育改革新模式，它以培養全面發展的工程師為目標，提出了全面、系統、具體的教學大綱，詳見表1[2，3]，它的特點是既要確保學生基礎知識的學習，又要提升學生的實踐技能。

近年來，CDIO教學理念引起了國內教育工作者的廣泛關注，該教育方法的實施在我國已取得一些初步成效。我國汕頭大學自2005年起引入并實施CDIO工程教育模式，成效顯著。清華大學工業工程系教授顧學雍博士在“數據結構”和“數據庫技術”兩門課中采用CDIO教學方法，指導學生通過基于項目的學習，主動學習，主動實踐，取得了良好的學習效果。清華大學領導對此非常重視，指示該系擴大試點，總結經驗后向全校推廣。

三、《工程燃燒學》課程教學改革探討

（一）授課內容準備

工程技術迅速發展，要求工程教育的教學內容也要實時更新。根據CDIO大綱的第一層面能力要求“專業基礎知識和應用”，我們對《工程燃燒學》課程教學內容做出了適當調整：一方面，我們以實用為導向，有重點地篩選授課知識，選擇性地刪減了過于深澀難懂的純理論知識，忽略其中不重要的、煩瑣的公式推導過程，重點講述定性的基本概念和具有實際應用價值的方法和結果，使得學生對燃燒學理論和現有技術有較為全面的認知；另一方面，根據燃燒領域的最新動態及時擴充教材中并未涉及的前沿知識，使我們的授課內容與時展接軌；此外，應用多媒體技術，利用大量淺顯易懂的插圖、對應的實景拍攝圖片，來制作動態演示圖，將傳統的較為抽象、枯燥的理論教學具體化、形象化，使其具有趣味性和啟發性，以激發學生學習的興趣，提高學生對知識的接受程度。

（二）授課方法改進

采用灌輸式或者照本宣科式的傳統教學方法，是導致《工程燃燒學》這門本身就較為枯燥的課程更為乏味的原因之一。我們在講授知識點時，采用多種教學方法相結合的方式，以調動學生學習的積極性和主動性：（1）有意識地采用問題驅動式的教學方式，以“提出問題―分析問題―解決問題”的模式，激發學生的學習興趣，將學生對知識點的接受方式由被動轉為主動。（2）嘗試采用反轉課堂教學模式，即選擇兩個課時的教學內容，提前錄制理論知識講授視頻，分享在互聯網上以供學生自學和復習，將課堂時間用于對理論知識的討論，并進行相關工程實踐內容的拓展，提升學生學習的主動性和積極性，培養學生自學、獨立思考的能力，加強實踐教學。（3）在授課過程中設置多個模擬工程案例，以此讓學生真正參與到教學過程中，活躍了課堂氣氛，同時培養了學生CDIO大綱中要求的多項能力，例如工程推理和解決問題、系統思維、團隊協作和交流溝通等。

（三）教學科研結合

實踐教學在教學過程中具有不可替代的作用，它能加強理論教學效果，同時，培養學生的實踐能力和創新能力。受CDIO“構思―設計―實施―運行”的理念的啟發，在《工程燃燒學》授課過程中，鼓勵學生依托我校已有的科研平臺――準東煤高效利用創新平臺，積極參與科研項目的部分工作。同時，鼓勵學生積極參與課外科技活動，選擇《工程燃燒學》課程中某部分內容，例如特定煤種成分的工業分析、灰熔點測試、煙氣成分分析等，利用平臺已有的實驗設備，自行設計實驗方案，教師協助指導完成，從而達到使部分學有余力的學生創新思維、動手能力得到培養的目的，從而培養學生的科研興趣。

（四）考核方式改革

為了改變原本的教學評價方式以偏概全的不足，《工程燃燒學》課程最終成績由期末卷面成績（60%）、模擬工程案例（30%）、學生科技活動表現和撰寫小論文（10%）三部分組成，希望能給予學生在《工程燃燒學》課程學習中的表現更為全面的評價。參加實驗室科研和課外科技活動是加分項，課程結束后布置學生撰寫課程總結小論文，比如“生活中的燃燒學問題思考和分析”、“你最感興趣的燃燒學問題分析和討論”、“你認為在選用煤種時應該重點考慮煤的哪些特性”等多個選題，旨在激發學生的獨立思考能力，為學生的個性發展及創新精神提供機會。

（五）教師工程能力培養

理論與實踐教學相結合的教學方法的實現，要求教師本身具有一定的工程實踐背景。目前，各大高校招收教師多以是否具有高學歷、高學位作為考量標準，缺乏對教師產業背景和工程實踐經驗的要求。事實上，只有教師本身首先具備良好的工程實踐經驗，才能帶領學生真槍真刀的實干，否則一切皆是紙上談兵。因此，在承擔《工程燃燒學》課程教學任務之前，課程負責人帶領各位講師及助教多次赴上海鍋爐廠、上海外三火力發電廠等地實地考察學習，以加強教師的工程實踐能力。

四、小結

本文在分析總結我國工程教育存在的問題的基礎上，將CDIO教育理念運用于專業基礎課程《工程燃燒學》的教學過程中，具體體現在授課內容準備、授課方法改進、教學科研結合、考核方式改革及教師工程能力培養五個方面，旨在激發學生的學習興趣，培養學生獲取和運用知識分析問題、解決問題，總結實踐經驗、團隊協作、與人溝通的能力，為今后的教學模式和教學方法的進一步改進提供了可行策略和方案。

⒖嘉南祝

[1]朱高峰.高等工程教育研究的戰略意義[J].清華大學教育研究，2009，（2）：2-3.

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[3]吳鳴，熊光晶.以工程能力培養為導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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隨著計算機技術和電子技術的高速發展和快速融合，單片機在消費、生產各個領域的應用越來越廣泛。單片機產品的設計開發和工程應用能力得到用人單位的廣泛重視，具有扎實軟硬件知識基礎并具備較強工程實踐能力的學生越來越受到企業青睞。

1 高職單片機課程教學現狀

（1）當前的教學模式

經過近些年的改革，傳統的圍繞著單片軟硬件知識進行教條式教學的方式已經被絕大多數高職院校摒棄，項目式、任務驅動式的教學模式已經成為目前的主流。學生通過完成具體的項目或者任務，在實踐中學習操作技能和相關的理論知識。相比之前的教條式教學，項目化教學確實是一種進步，但是隨著教學改革的深入，我們發現目前的項目化教學還存在不少弊端。目前項目的設計上還是圍繞著單片機的功能模塊和知識點來進行，項目之間的知識模塊獨立，系統性不強。項目的功能上與實際的產品或者工程項目存在較大差別。理論知識和實踐技能分散在各個項目的具體任務中，聯系不夠緊密，學生的思維容易單一，缺乏系統性、多方位的思考，分析和解決工程問題的能力得不到培養，工程素質難以養成。

（2）教學實踐與工程實際差別較大

目前的高職單片機教學還是通過仿真軟件和單片機開發板等實訓裝置來進行實踐教學的。學生在學習的過程中，往往就獨立的電路功能模塊進行理論與實踐相結合的學習，對基于單片機的系統開發沒有完整的概念。學校里單獨的單片機仿真環境或者獨立的單片機實驗裝置與企業里實際的工程開發環境存在較大差異，學生的專業素質與企業崗位要求還有一定距離，無法無縫對接。

例如基于單片機控制的十字路通燈控制系統，目前的項目化教學可能只是局限于紅綠黃三色LED控制的實現。而現實中的系統還涉及數碼管倒計時顯示、開關按鈕、電力控制及繼電器控制等內容，對于交通燈控制系統與違章拍照系統的接口設計、手動控制面板的設計，學生就很難進行把握了。而這些都是工程實踐中需要面對的現實考慮，特別是現實環境中對單片機工作的干擾因素、成本控制、標準化設計、元器件選型、PCB尺寸空間要求及穩固裝置設計等要求，都很難在實踐教學中體現出來。

（3）知識綜合應用能以實現，綜合性項目無法開展

單片機系統的開發涉及到了?子技術、計算機技術、傳感器技術等多門學科的知識，軟硬件設計聯系緊密，學生普遍感到學習難度大。特別是單片機系統的各種接口技術、外部拓展電路以及軟硬件高度結合的編程。這些內容很難在常規課堂教學中展開，理論教學和實踐操作融合不好，教學效果差強人意。目前解決這個問題的做法是安排一些綜合性的實踐項目。綜合性的實踐項目提高了學生的參與意識，加強了學生的動手能力，但是教學場所和課時量的限制使得學生往往只能進行驗證性的操作，對整個項目的把握還不夠，無法完全吃透。學生受到知識面的限制，對單片機系統的構建往往只能按照老師預設的設計進行按部就班的重復，缺乏自己的系統化思考，綜合運用專業知識解決工程問題的能力得不到鍛煉，學習的主動性和創造性都存在問題，工程素養的養成更是困難。

2 基于CDIO工程教育理念的單片機教學改革

打破傳統，探索一種能夠較好培養學生工程應用能力和系統化思維的教學模式，提高單片機課程教學質量以適應企業對單片機人才所提出來的要求是單片機課程改革的方向。CDIO教育模式是以工程產品構思、設計、實施、運行的生命周期為主線，引導學生主動地在實踐中進行跨課程的知識學習和技能訓練，強調學生工程基礎知識、個人能力、團隊能力和工程系統能力的培養。CDIO模式與目前高職院校普遍采用的項目式教學都是以產品的生產服務生命周期為教學載體，強調“基于項目的學習”和“做中學”。

（1）CDIO工程教育理念

CDIO是Conceive（構思）、Design（設計）、Implement（實施）、Operate（運行）四個英文單詞的縮寫?！皹嬎肌笔侵冈诰C合考慮客戶需求、技術實現、企業制度和戰略的基礎上，不斷改進產品概念、技術和商業計劃；“設計”是指在構思的基礎上制定開發產品所需的計劃、方案和技術細節；“實施”就是將之前的設計轉變為產品的過程，包括軟硬件生產、調試、檢驗等過程；“運行”值對現有產品的升級優化、維護更新等。CDIO工程教育模式，能夠讓學生在課程之間主動、有機的學習，學習的過程是在產品從構思到運行的整個生命周期中實踐完成的。學生在此過程中積累個人技術、熟練職業技能、培養工程素質。

（2）改革策略

基于CDIO工程教育理念的高職單片機課程教學改革必須樹立“做中學”的理念，對教學模式進行逐層探索。在培養目標上，應該根據單片機人才的崗位需求，明確課程定位和課程教學目標；在教學體系上，應該以產品為載體，構建跨學科的一體化教學體系；在教學實施上，利用網絡技術突破課堂時空限制，翻轉傳統課堂。

1）制定適應技術發展的課程教學目標

隨著電子技術、計算機技術、通信技術和傳感器技術的發展和融合，市場對單片機人才的要求在不斷變化。單片機課程的教學目標應該依據技術升級情況和崗位需求變化，制定出相應的知識、能力和素質目標。學生的專業知識面要寬，深度夠用即可，專業技術要新，實用性要強。強化實踐教學，通過循序漸進的技能訓練和系統性思維訓練，提升學生專業技能和工程素養。

2）構建跨學科的一體化教學體系

單片機開發涉及到了多門課程的知識，按照CDIO構建一體化課程體系的流程，應當以核心課程為主、支撐性課程為輔，依據產品開發流程來整合課程資源，創新課程教學體系。讓學生吸收較多的信息，拓寬其專業知識面和視野，促進其多角度分析解決問題能力的提升。在實踐教學中強化實踐創新能力的培養，追蹤技術發展，動態更新實踐教學內容，盡量與工作崗位掛鉤，以工程項目的實施過程為主線貫穿課程設置全過程。

3）突破傳統課堂時空限制

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關鍵詞：成果導向教育；化工原理；對分課堂

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）19-0139-02

一、成果導向教育理念

我國于2016年6月加入《華盛頓協議》成為正式成員國，工程教育J證體系得到了國際上的認可。目前，工程教育占到了中國高等教育專業設置以及畢業生總量的三分之一，通過工程教育認證意味著我們的畢業生能夠拿到通行國際的執業資格。因此，幾乎所有相關院校都對參與工程教育認證表現出了空前高漲的熱情。許多高校也逐步開展工程教育專業認證申請的準備工作，此時迫切需要引入先進的教育理念來指導工程教育的教學改革工作。目前，成果導向是工程教育專業認證的三個基本理念之一，李志義教授提出要用成果導向教育理念來引導高等工程教育的教學改革工作。成果導向教育強調要以學生的學習為中心，教師結合具體情境并應用團隊和協同方式，來協助學生學習。

成果導向教育（Outcome Based Education，簡稱OBE）是在反思教育的實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，也稱能力導向教育、目標導向教育或需求導向教育。目前OBE已成為美國、英國、加拿大等國家教育改革的主流理念。這是一種以學生的學習成果（Learning outcomes）為導向的教育理念，認為學生通過教育過程最后所取得的學習成果是教學設計和教學實施的目標。

不同于傳統的課程期末分數，學生的成果應該是其通過某一階段的學習后所能達到的最大能力，簡言之就是最終取得的學習結果。學習成果具有如下特征：（1）此成果是該學生完成所有學習過程后獲得的最終結果；（2）成果不是學習的暫時表現，不僅是學生知道、記得和了解，而是學生內化到其心靈深處的學習歷程；（3）成果還應包含工程實際的應用能力，以及可能涉及的其他情感因素或價值觀；（4）經過學生長期和廣泛實踐的成果，持久的時間越長；（5）成果應注重其實用性，并且兼顧生活的重要內容和技能；（6）學校應同樣關注學習過程中的結果，根據最終培養結果按照反向設計原則來設計課程教學，并對階段性成果進行多樣化的評價。

OBE的成功實施須遵循如下四個原則：（1）教師進行的課程設計與教學工作要與學生在完成學習過程后能夠達成的最終學習成果相對應。（2）教師在課程設計與教學中應保證具有個體差異的每個學生都有完成學習成果的平等機會。（3）教師需要提高對學生學習的期待，鼓勵學生開展深度學習。（4）教師應以最終學習成果為起點，反向進行課程設計并開展教學活動。

二、對分課堂教學模式

在目前的信息時代，高校學生成為新興的Online一代。為了調動學生的學習積極性，復旦大學張學新教授提出了一個稱為“對分課堂”的新課堂教學模式。對分課堂的核心理念是把課堂時間分配給教師和學生，教師在課堂上進行講授，學生則以討論的形式在課堂上進行交互式學習。對分課堂把教學分為講授（Presentation）、內化吸收（Assimilation）和討論（Discussion）三個在時間上清晰分離的過程。把講授和討論時間錯開為對分課堂的關鍵創新點，這樣一來學生在課后就有一周的時間來自主安排學習，進行個性化的內化吸收。

三、我?！痘ぴ怼穼Ψ终n堂教學的實踐內容

我校環境工程專業已開展專業認證申請工作，而化工原理是我校環境工程專業的重要專業基礎課，利用成果導向教育理念來引導化工原理課程的教學改革工作具有現實意義。本次化工原理教學改革實踐采用對分課堂“隔堂討論”的形式，課堂上教師負責精講基本概念和重難點。我們將化工原理的課程內容按照傳遞現象的特點分成動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞三大部分，并分別結合相應的分離過程進行介紹。在課堂講授中，我們還結合了工程案例教學法，在化工原理這門具有較強工程背景的課程教學中，引入工程實際案例，目的在于提高學生解決工程中實際問題的能力，進一步培養學生的工程觀念。另外我們還采用演示仿真動畫等方法介紹課程中難于理解的教學內容和工程設備運行，通過多媒體教學手段生動地呈現授課內容，使抽象的概念和理論更加直觀和具體，以期充分提高學生的興趣和注意力，進一步提高教學效果。例如：通過展示換熱器實際運行時冷熱流體的流動狀況來幫助學生理解換熱器的管程和殼程；利用不同種類吸收塔的仿真模擬來了解吸收塔的構造特點、氣液兩相在吸收塔中的實際流動和傳質過程。在每次課中，我們還結合我校自行開發的課堂互動Hclick系統通過一兩道選擇題來檢查學生對重要知識點的掌握程度并輔助完成課堂考勤。每次上完課后教師布置兩道與本次課程內容對應的中等難度的習題。與學生約定好需要完成的作業包括習題解答以及“亮考幫”（亮閃閃――分享個人學習所得；考考你――挑戰自己的學習對手；幫幫我――向能者求助）兩部分。課后學生需要對講授的內容進行吸收和內化，并通過作業深化對教學內容的理解和掌握，為分組討論做好準備。完成的電子版作業上傳至我校采用的網絡教學平臺供教師批閱，紙質版作業在課堂小組討論時使用。作業不僅是自主學習的成果，也是討論中非常重要的材料。

一周之后學生按4人一組先對上一次課的學習內容以及“亮考幫”展開分組討論，我們要求學生都參與討論，并強調在此過程中的學習分享以及互幫互助。我們也會安排預設的問題供學生討論，例如在簡單與復雜管路知識點講授后，我們安排了從高位水塔引水至車間管路改造的問題。之后我們隨機抽兩位學生提出該小組尚未解決的問題，并引導全班學生把一些未考慮到的關鍵問題提出來，此階段以教師回答為主。最后，由教師在精講與討論的基礎上做總結和拓展性陳述。

化工原理Ψ摯翁媒萄Ц母錕己朔絞繳锨康鞴程性評價，關注不同的學習需求，讓學生能夠根據個人的學習目標確定對課程的投入。課程末期我們還進行了化工原理課程問卷調查，收集學生對各教學環節和學體效果的反饋和評價來指導課程教學的持續改進。該期末調查問卷一共包括16道題，詢問學生在本門課程中的學習負擔、對對分課堂的總體評價、對自己在本門課程中的學習效果的滿意度以及是否認同并達到了對分課堂的教學目標等問題。學生的調查問卷結果表明，化工原理對分課堂在保持適度學習負擔的情況下，獲得了較好的教學效果，得到大多數學生的認可。

四、結論

總之，基于成果導向教育理念，以學生的學習為中心，對分課堂教學方法在化工原理課程的教學改革實踐與探索中取得了一定的效果，提高了學生的學習興趣和工程實踐能力。但也發現了一些問題，如：教學內容要更加精練，重點突出；還應進一步完善過程性評價，關注不同學生的學習需求，力爭使每位學生都能達成最終的學習成果。我們將在今后的教學工作中對發現的問題做出持續的改進。

致謝

感謝杭州電子科技大學教學模式改革項目對本課程教學改革研究工作的資助。

參考文獻：

[1]李志義，解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育，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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關鍵詞：CDIO；專業導論；課程考核方式

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2013）08-0105-03

近20年來，發達國家都在從觀念、目標、教育內容到教育方法對工程教育進行整體改革。環顧歐美各科技強國不難發現，科技發展的加速化、綜合化、產業化、國際化和一體化，對各國的工程教育改革提出了更新、更高的要求。

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO的愿景是為學生提供一種強調工程基礎的、建立在真實世界的產品和系統的構思-設計-實現-運行（CDIO）過程的背景環境基礎上的工程教育。通過精心規劃項目的CDIO，可以引導學生對核心專業課程產生濃厚的學習興趣，從而達到能力培養、綜合發展的目的。

CDIO工程教育模式與以往培養計劃的不同點之一是：通過開設導論性的基礎課程，從起始階段就將工程實踐引導入門，激發學生興趣，讓學生盡早領略工程技術的精華，并且讓他們親手制造一些簡單的東西。

大學生在進入大學之前，絕大部分只是憑專業名稱或十分簡單的專業介紹對所學專業有一個直觀理解，對自己專業認識較少，甚至不知道所開設的課程對從事本專業工作有何作用，導致入學時找不到學習方向和目標，對專業課程的學習缺乏動力。而現有高校的教學計劃中，很少有學校開設引導類的課程，幫助學生全面了解所學專業，提高學習興趣。

在新生入學時開展專業引導教育，開設《專業導論》課，通過相關核心工程學科的應用激發學生的興趣，明確學習動機。同時，學生CDl0教學大綱要求的主要能力發展也能有較早的起步。廣東白云學院從2010年開始，在高職“2+1”人才培養模式改革的基礎上，為培養高級應用型人才創出一條新路，對機械設計制造及其自動化專業實施基于CDIO工程教育理念的人才模式改革試點工作，開始了對《專業導論》課程教學及考核方式改革的研究與實踐。

《專業導論》課程的教學內容

根據CDIO教學大綱中對導論課程的教學要求，其教學內容和項目的設計建立在對學生的引導及激發學習興趣上，結合專業人才培養目標要求，堅持理論聯系實際、學以致用的原則，在學生入校時即對學生進行全方位的專業知識教育。將《專業導論》課程的教學分為理論教學和項目制作實踐兩個部分。

理論教學內容的設計 《專業導論》課程強調教學的系統性、全面性、前沿性以及與國際化，強化學生工程能力的培養。通過精心設計，理論部分內容通過開設10次學科前沿及發展的講座，讓學生了解所學專業的最新發展及應用領域。講座主要內容如下：機械工程發展簡史、工程圖學概論、工程材料概論、機械設計概論、機械創新設計、機械制造概論、模具技術發展、機電一體化技術發展、機械工程師職業能力素質要求等。在開展講座的同時有針對性地帶學生去相關企業參觀見習，進一步了解和認識專業。

項目制作實踐內容的設計 項目制作實踐讓學生初步體驗機械產品的設計制造、裝配調試過程及工程圖的表達方法，為學生了解本專業、深入學習本專業的知識打下必要基礎。對模具方向的學生引入模具結構測繪項目，讓學生以模具實物為載體，通過對模具的拆裝及測繪，完成簡單模具二維裝配圖和零件圖的輸出；對機械設計制造方向的學生以齒輪泵、二級齒輪減速器、蝸輪蝸桿減速器為載體，測量并繪制典型零件圖和裝配圖。這樣，以工程圖學基礎理論和實驗裝置為依托，以工程繪圖為載體，對實物裝置進行結構分析和研討，在實踐中互動，在討論中爭辯，激發了學生創新意識，達到了新舊知識優化和創新思維綜合訓練的目的。學生在完成項目的過程中，掌握本專業所需掌握的工程語言——機械制圖及零件測繪，直接培養學生對工程圖的識圖、繪圖能力，并對模具結構、常用的機械產品結構有了初步的認識，培養學生的工程意識。

教學方法與教學手段

CDIO改革并不是要淡化理論課程的學習，而是要改革教學方法，采取能激起學生興趣的教學方法，理論課程的教學不能采取傳統的“滿堂灌”的教學方式，而應采取基于問題的學習、師生互動主題研討、案例教學、論文研究、項目訓練等教學形式，著力培養學生的自主學習、發現問題、解決問題和創新思維能力。主要通過以下幾種方式提高學生的學習興趣和學習效果：

一是實施教學和研究互動、課內和課外互動、寓學于研的培養模式，設置基于課程的科研訓練項目和自主科研訓練項目兩類，資助學生開展研究工作?；谡n程的科研訓練項目由研究型教學課程責任教師組織課程教學團隊教師指導。自主科研訓練項目一般為學生進入高年級后，在導師的指導下自主選題，經學院審批后開展科研訓練工作，并以小組的形式參加創新設計大賽、機械設計競賽、力學競賽、挑戰杯等科技競賽活動。較好地完成科研訓練項目的學生可以取得實踐教學環節學分，鼓勵學生以科研訓練項目研究成果為內容撰寫畢業論文，完成畢業環節。

二是在知名企業建立學生實踐基地。學生可優先獲得去該類企業實習的機會，并鼓勵其在企業中開展科研訓練項目的研究工作。

三是通過組織科研訓練團隊、社會工作等途徑培養學生的組織、溝通、協調等領導能力。

四是定期組織開展學術討論。在導師的指導下對各自研究的課題，發表各自觀點，營造良好的學習交流氛圍，激發創造力，提高學生的表達和溝通能力。

CDIO人才培養模式下的課程考核方式

理論教學部分的考核方式 學生結合10次講座所講授的內容，獨立查閱中英文文獻，開展市場調研，撰寫不少于5000字的調研報告或課程論文，并制作講授課件，參加課堂上模擬的“21世紀制造業前沿國際論壇”，對調研報告或論文內容進行講授。教師根據學生調研報告或論文撰寫質量和課堂講授的表現，以及平時教學活動全部環節的表現，確定此部分的分數。

項目制作實踐部分的考核方式 （1）項目制作實踐的組織形式及成果提交。項目制作實踐時學生以4～6人為一個項目小組，每個小組配備一名指導教師。項目制作實踐以小組為單位，在理論課堂外執行；項目組內活動方式有：座談式交流研討，專題式講解介紹，邊做邊探討式互動，系統性總結等。組間活動主要采用總結介紹方式。項目完成后團隊需提交的成果資料有：零件圖，總裝圖，工作原理介紹，項目工作總結或課程論文等。（2）項目制作實踐考評方式與標準。項目制作實踐的成績分為優（>90分）、良（80～89分）、中（70～79分）、及格（60～69分）、不及格（

課程教學的成效

《專業導論》課程教學及考核方式改革的研究與實踐主要取得了以下成效。

培養了學生的自主學習、團隊協作、動手能力等，提高了綜合素質 在 “模具結構測繪”實踐項目教學環節，要求學生完成后提交的資料有：項目工作報告（裝配體的工作原理、拆裝順序、裝配簡圖等）；全部零件（標準件除外）正式零件圖；裝配圖（每人一張）。據統計，采用實踐項目教學后，在學時與原來相同的情況下，45名學生共完成零件圖119 張（A4～A1 不等），A1 裝配圖39張、A2裝配圖6張，比往屆多繪制了裝配圖，并且零件的種類結構形式也有所增加；學生首次對典型模具機構進行了拆裝和測繪。學生解決問題的能力和實際動手能力有明顯的提高，促進了實踐過程與工程實際接軌。雖然學習難度和工作量增加了，但由于學生自主學習的熱情被激發出來，在項目團隊的協作和交流中，大大促進了學生的思維能力、溝通能力、動手能力及合作精神，其綜合素質得到較好的培養，成績明顯提高。

以項目小組為單位的答辯環節，提高了學生的口頭表達能力、團隊意識和集體榮譽感 項目制作實踐在最后環節進行以項目小組為單位的答辯，采用答辯方式，不僅可以鍛煉學生的口頭表達能力，還可以培養學生的團結協作精神和集體榮譽感。在答辯時，回答問題的不是“個人”，而是代表團隊，每個成員都可以搶答或補充回答，以體現團隊的真實水平。該實踐教學環節的成績首先是團隊的成績，然后是在此之下的個人成績，每名學生的成績都和自己團隊的表現息息相關。

教師的教學能力得以提高 基于CDIO工程理念的課程教學，其主要理念是通過項目制作實踐環節，讓學生在項目制作的過程中掌握理論知識。這就意味著教師決不可以袖手旁觀，而是正好相反，對教師的要求也更高。教師要根據每個項目組學生工作的進展情況給予引導和適當的指導，幫助學生學會如何進行自主學習，使學生面對不同的情況和對象，會靈活選用和綜合運用各種知識、手段。教師還要根據各組不同的工程項目，分別對學生講解必須注意的問題和必要的解決問題的方法及基本原則，介紹一些可供參考的途徑和技巧等。

結語

《專業導論》課程教學，根據不同專業方向的人才培養需求，分別設置了模具結構測繪、齒輪泵、二級齒輪減速器、蝸輪蝸桿減速器等項目實踐，測量并繪制了典型模具的零件圖和裝配圖，典型零件圖和裝配圖；以工程圖學基礎理論和實驗裝置為依托，以工程繪圖為載體，對實物裝置進行結構分析和研討。在實踐中互動，在討論中爭辯，激發了學生的創新意識，達到了新舊知識優化和創新思維綜合訓練的目標。

根據課程特點，建立了基于CDIO工程教育理念的課程考核方式，對課程教學中的理論教學部分，以課程論文代替傳統考試；在項目制作實踐部分，將學生的成績與團隊成績掛鉤，學生成績由個人和團隊兩部分成績組成，采用團隊成員之間互評、團隊之間互評及導師評價三部分組成，通過課程考核方式的改革，培養了學生的合作意識、團隊溝通和協作能力，提高了學生的綜合素質。

參考文獻：

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關鍵詞:工程力學;教學內容;問題：對策

工程力學是一門應用廣泛的專業基礎課,在工科類中等專業學校教學中有著重要地位.學

生普遍反映工程力學難學,研究如何根據工程力學的教學內容和教學特點進行課程教學,是一

個需要反復探討的課題. 而在目前本科院校的工程力學教育中,面臨著諸多困難,主要表現在教學內容多、教學時數少、教材不規范、生源素質總體較低和學生學習積極性不高等問題,給教師的教學帶來了諸多不便。因此,圍繞工程力學教學目標進行教學改革,迫在眉睫。

一、工程力學的概念

工程力學的某些概念、理論和分析方法,相對于物理力學來說,進一步深入并且更接近工

程實際.例如物理力學著重單個物體的受力分析,工程力學則著重物系的受力分析.物理力學

對靜參考系分析運物,而工程力學要對靜、動兩個參考系分析運動.又如對物體系統進行受力

分析時,有的學生總是習慣把物系拆開,而不是先從整體分析,有需要再拆開,分析問題的思路

和方法仍停留在物理力學的概念和分析方法上.因此,針對這些問題,教師要幫助學生認清學

習中的“臺階”,指導學生認識工程力學中所研究的力學模型和物理力學中的不同之處.幫助學生進行分析和對比,使學生明確不同的力學模型,相應地需要用到不同的概念、理論和方法.

二、工程力學教學存在的問題

1.教材內容不夠豐富

目前,工程力學教材內容層次差別不大,無法滿足不同專業、不同層次學生的學習需求。教材是教學的根本和重要依據,選好教材對提高教學質量是非常重要的。目前我院校所用教材基本上是本科教材的壓縮,忽略了教學的特點。對于不同專業、基礎水平參差不齊的學生采用統一的教材,不但忽視了不同層次學生的差異,更忽視了院校學生就業渠道多樣性的特點。教材內容偏重邏輯性,忽視應用性。

2.教學課時設計不合理

絕大多數院校都把教學重點放在專業課的教學和職前的實訓上,基礎理論課教學課時減少,削減了工程力學理論分析部分,使學生只知其然不知其所以然,降低了學生理論分析的能力。

3.教學方式老套

這種教學方法以教師為教學活動主體,學生只能當被動的聽眾,師生間的互動性差。學生無法表達自己的觀點,無法及時將自己的疑問傳遞給授課教師。教師無法實時了解學生學習上存在的問題,無法及時為學生解惑,授課效果不佳。

4.學生積極性不高

力學是數學的化身,力學是由數學演變而來的,兩者聯系緊密。要想學好工程力學,須數學基礎功底扎實。目前在我院校中,很多學生在工程力學開課之前已經側面了解到工程力學難學,與數學聯系緊密,且考試通過率低,無形中給學生造成了一定的心理壓力。數學基礎差的學生,存在抵觸情緒。

三、工程力學教學問題的對策

1.改革教材,優化教材內容

學校的教學目的是培養面向生產一線的技術應用型人才,課程內容的側重點應放在培養學生分析解決問題的能力上面,而不是一味地強調基本技能和技術訓練。教材內容應圍繞以掌握概念為基礎,以強化應用為重點,以分析計算為手段的中心內容展開,結合專業特色,對教材內容進行重組、刪減、拓展,優化教材內容[2]。

2.將傳統板書與多媒體教學結合進行教學

我校工程力學的教學方式采用多媒體教學手段,將文字、圖片、聲音、動畫視頻融為一體,展現在課堂上,打破沉悶的學習氣氛,改變過去傳統板書的單調教學模式。但是多媒體教學也不是萬能的,多媒體放映教學時,翻頁比較快,教學內容缺乏連貫性,要求學生的注意力比傳統板書教學更集中,容易引起學習上的疲勞。而好的板書,能夠有效反映教學內容之間的關系,使學生直觀地比較前后教學內容,提高學習興趣。因此,在工程力學教學中發揮各自的特長,可以達到更加理想的教學效果。

3.幫助學生端正學習態度,激發學習積極性

在學校,大部分學生理科基礎薄弱,在沒有學好高等數學、大學物理等課程的情況下,一聽到要開設工程力學這門課,就緊張害怕,存在抵觸心理。在學習工程力學時感覺知識點難以掌握,從而導致畏難、厭煩的情緒。如果發現此類情況,教師不能一味地埋怨學生,而要端正他們的學習態度,打消他們對課程的偏見,幫助他們重拾信心。

4.改革考試形式,提高學生綜合素質

長期以來,院校工程力學考核的唯一形式就是限時筆試,試題的類型基本上是例題的翻版。這種規范化的試題導致部分學生“平時學習不努力,概念原理全放棄,期末突擊去做題,考試通過沒問題”,考試成績與學生的實際水平相差甚大。因而,必須對現行的考核方式進行改革。將學生的總評考試成績采用多形式、多方面進行考核。

四、結束語

目前,我院工程力學教學存在諸多困難,而改革是社會發展的必然趨勢,作為我院的教師,必須努力提高教育、教學水平,不斷更新教學理念,不斷改變教學方式與方法,不斷優化教學體系,提高教學質量,為我院工程力學教學改革上新臺階,為社會培養實用型人才做貢獻。

教學中教師要用科學辯證的立場、觀點、方法來處理工程力學的內容,揭示工程力學這門學科本身所固有的辯證法.例如由軸的扭轉強度理論可知,在載荷、軸長、材料和扭轉強度相等的情況下,空心軸的重量比實心軸輕.采用空心軸較合理,可以節省材料.并且空心軸的壁厚越薄,材料的利用率將越高,經濟性好.教學中,教師應充分利用工程力學的理論和方法所反映出的辯證觀點,使學生學會科學辯證地看問題,提高具體問題具

體分析的能力.

參考文獻：

[1] 哈力旦•馬木提. 工程力學教學改革的思考與實踐[J]. 新疆職業技術教育, 2005, (03) .

[2] 王德義. 職業院?！豆こ塘W》教學研究[J]. 職業, 2010, (23) .

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【關鍵詞】工程力學；體系主線；靜力學；材料力學；五大要點；五大要素；超靜定

1 背景與市場

工程力學是工科諸多專業學生的必修技術基礎課，也是一門古老而又成熟的學科，更是抽象而且復雜的知識門類。論其地位可謂應用廣泛，遠在伏延千里的鐵軌之路，近在生活處處的身邊眼前。公路上穿梭不息的汽車，發電設備中的傳動機械，工業廠房以及民用建筑，靜有民用住宅，動有轉動機械。低有輪船、潛艇，高有飛機、衛星。哲學家筆下的物質宇宙頃刻間變成了牛頓眼中的力學世界。在這個世界里，少到兩條腿活人，多至四條腿動物乃至難以勝數的蜈蚣，還有那些五花八門的運動機械，少至雜技演員戲耍的獨輪車，多到司空見慣的自行車，更有運輸載重的三輪車、四輪車，越野的十輪大卡車，以及長途販運的多輪大板車，無不充滿其先天而又職業的力學玄機，這些客觀存在表明，工程力學背景與市場廣闊，任務與責任重大。

2 現狀與原因

工程力學是一個古老而成熟的經典學科，也是一門枯燥而有用的課程?？菰飫t感難啃難嚼，有用則必教好學好。多年來講授工程力學感慨頗深，五味俱全。真所謂“漫言牛頓啼痕重，更有職癡抱恨長”。因此上，傳授者為奇妙而辛勞，受教者因枯躁而遁逃。致使教與學很難在心機上達到和諧與統一，師與生很難在配合上互動雙贏。此情此景，即使力學之祖――牛頓再世也會因當驚世界殊而哭矣。究其原委，不外有二?？陀^上：教師因學時緊而慌不擇路，學生因應酬多而顧此失彼。主觀上：教者經驗不足，引導不得力，取舍不適度；學者學習不努力，興趣不高，投入不到位。此外還有介于兩者間的厭教、厭學情緒漸漲，社會功利意識下的知識無用思想也在作祟。導致學習上的消極怠工與敷衍塞責。事實上為充實專業而學習如同為補充營養而吃飯學習工程力學好比吃飯一樣，無論你愛吃與否，由于身體需要你都得吃，而且還得認真吃。因此就不再是吃不吃的選擇問題，而是如何吃的運籌問題了。如果吃飯是為了完成任務那將是消極被動的，但總比不吃飯或不按時吃尚且好些，認真的吃，有效的吸收，不僅可達充饑之效還可滋補營養之偏缺。

3 體系主線

學習工程力學也是這樣。首先，要認識力學這種“食品”的組織結構特點，尤其是內容體系的邏輯關系。

力-剛體-平衡―荷載-約束-結構-截面-材料-變形-超靜定―經濟安全構成工程力學的體系主線。只有洞悉主線，才有可能“庖丁解牛”。

4 靜力學要點

靜力學重點要把握五大要點――五選：即“選取對象；選擇畫法；選取方程形式；選擇力的投影軸；選擇矩心”。這是實現靜力學平衡分析的核心。因為靜力學的主要任務是平衡分析，而平衡分析要建立平衡方程組，平衡方程的建立，前要參照受力圖，受力圖又必須有必要而又可行的研究對象，后要選取恰到好處的方程形式-二矩式、三矩式，二、三矩式方程的有效實現還必須恰到好處地選擇力的投影軸和力矩中心，此外受力圖的畫法也有按三力平衡匯交畫，還是按平面任意力系畫的選擇性問題。因此五選便成為靜力學體系的核心。

5 材料力學要點

材料力學幾乎都有具體的公式可依，屬于半客觀問題。需要對號入座、記憶困難，以計算為主。要熟悉邊界條件。詳細地說材料力學內容集中體現在“五大要素”即：荷載、約束、結構、截面、材料方面。無論是強度還是剛度乃至穩定性都要綜合顧全這五大要素：首先荷載分布要合理，其次約束要合理，結構跨度要合理，截面形狀要合理，材料選取要合理。

6 體系特點

工程力學課程內容體系以一條主線概括其體系邏輯：這條主線就是“力-剛體-平衡―荷載-約束-結構-截面-材料-變形-超靜定―經濟安全”。

其中約束及其受力分析為前提，平衡分析為基點，內力確定為重點，變形分析―幾何方程為難點，與物性相關為特點，截面形狀的合理設計為焦點，超靜定分析為亮點，以安全經濟為目標，以強度、剛度、穩定為規范。必要時還需考慮疲勞，以選對象、選畫法、選方程、選力軸、選矩心―“五選”完成靜力學計算，而以“五大要素”――約束、結構、荷載、材料、截面為設計視野，由特殊到一般如靜動與超靜定、橫截面應力與應力狀態、基本變形與組合變形等等。

這就是工程力學的體系特點。

7 如何教好學好工程力學

首先，應注意深刻理解抽象化概念及其結果 如二力構件、三力平衡匯交定理、剛體、理想約束。其次概念屬性十分重要。屬性暨本質。如強度問題屬于應力問題而應力又歸結為點的屬性，位移也是點的屬性，而變形、內力、慣性矩則是非點屬性。弄不清重要概念的屬性，只能是霧里看花，水中望月 。

說到不如做到，真要做到還真要下一番苦功不可。這里將提出“六性”問題 ，它不僅是學好工程力學的關鍵，也是幾乎所有學術研究成功者的必備素質。這六性是“記性、悟性、靈性、韌性、耐性、德性”。沒有記性相當于手中無兵，囊中空空何以如探囊取物？沒有悟性何以觸類旁通？沒有靈性不足以創新與發明，沒有韌性將知難而退半途而廢，沒有耐性也將虎頭蛇尾，草率收兵。沒有德性難免 東抄西剽，利用 網絡資源大搞拿來主義，竊他人成果為己功――破格獲取，終將為實事求是所不齒。

學好工程力學應當營造“庖丁解?！报D―以無厚之刀入有隙之牛的境界?；w為局部、化局部為單一，這不僅對物系結構事半功倍，對于電路分析也足收觸類旁通之效。

8 結語

工程力學集理論力學的靜力學和材料力學的基本內容于一體，具有以下特點：

8.1 工程力學以靜力學提出超靜定概念，而以材料力學解決超靜定問題，這是理論力學、材料力學所不及的獨到優勢。

8.2 靜力學以平衡解決靜定結構的力的問題，為材料力學提供荷載。其有機性渾然一體，相輔相成。

8.3 工程力學的靜力學研究對象是剛體，而材料力學的研究對象則是變形體，似有“先賣矛，后賣盾”嫌疑之困惑。不過，只要此一時彼一時地對號入座，其認識轉化是不難實現的。

8.4 工程背景的有效運用是化枯燥為有趣的有效手段，講練結合，概括總結是提高素質的重要保證。

【參考文獻】

[1]單輝祖，謝傳峰，合編.工程力學[M].高等教育出版社，2008，4.

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關鍵詞：工程力學；教學內容；授課方法

中圖分類號：G642.0；O342 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）37-0195-02

一、工程力學課程特點

工程力學是研究物體機械運動的一般規律和構件的承載能力的科學[1]，其內容包括理論力學和材料力學。但由于學時限制，這門課程一般只包括理論力學的靜力學部分和材料力學。

客觀而言，工程力學課程的學習難度并不高。首先，課程的研究對象都是具備實體的結構，而課程中講授的大部分概念也相對而言比較形象，不像電磁場、熱力學等課程具有很多抽象的概念。其次，課程中的定理公式等都符合學生的直觀經驗，容易理解和記憶。最后，雖然在概念和公式的推導方面需要用到微積分的知識，但在公式的具體應用上，只有彎曲變形需要用到微積分的知識，而且還是最簡單的多項式積分，而其他公式都只用到高中甚至初中的數學知識。

因此，學生如果只是追求通過考試，并不是一件很困難的事情。但高校課程的目的并不是簡單的通過考試，而是要掌握知識甚至培養學生的能力。另外作者在多年的教學中也發現這門課程的教學中事實上還存在一些可以改進之處。下文將圍繞如何提高這門課程的教學質量，從幾個方面進行闡述。

二、授課內容

（一）優化內容設置

力學課程的特點是體系完整而嚴謹，但工程力學課程是一門面向應用的力學課程，而且課時量有限，因此教師在授課時，沒有必要刻意追求課程體系的完整性，而應有所取舍。例如工程力學課程靜力學公理大部分內容在大學物理課程甚至高中物理就已學過，如果再對每個概念從頭講授，不但浪費時間，也會使學生認為這門課不過是重復學習之前學過的知識，從而從思想上不加以重視。因此這些概念應該在大學物理的基礎上進行提高講解。又如，彎扭組合變形的強度校核需要用到第三和第四強度理論，理論上需要先行講授強度理論和一點的應力狀態這兩部分內容。但方面這兩部分是材料力學內容中難度較高的內容，另一方面它們在后續內容中的應用只局限于彎扭組合，因此對于少學時（如48學時）的課程而言，彎扭組合的強度問題完全可以直接給出校核公式。

（二）結合專業特點

工程力學學科面向各類專業，不同專業的學生對這門課所學知識的應用領域是不同的，應該根據專業特點設置課程內容，甚至可以跳出靜力學+材料力學的窠臼。例如對于測控專業的學生，其在后續的傳感器課程中將會學習電阻應變片傳感器、加速度傳感器等，因此對于該專業的授課內容中應包括一點的應力狀態，而且為了使學生更好地學習加速度傳感器，有必要在授課內容中增加振動力學的知識。

另外，除了授課內容不同外，在教學中可以考慮引入工程案例分析。如對于上文提到的測控專業，在講授一點的應力狀態時，完全可以引入電阻應變片讓學生進行分析，這樣可以使學生對自己所學知識的作用有更深刻的體會。

三、授課方法

（一）注意多媒體和板書相結合

傳統高校工程力學教學多采用板書的形式，近年來使用幻燈片的多媒體教學日益增多。板書教學優點是便于推導概念和公式，靈活性強，缺點是抄寫文本比較浪費時間，而且在講授一些需要復雜示意圖的內容（如扭轉的幾何關系）時存在不便?；脽羝攸c是展示圖像、動畫非常方便形象，但由于同時只能顯示一頁，在講授步驟較多的概念和公式推導的時候不方便，而且由于幻燈片的圖形等不易臨場修改，不便于教師即興發揮。因此，作者認為授課時應注意多媒體教學與板書相結合，可以以多媒體為主，但在概念和公式推導步驟較多時，一定要與板書并用。

（二）類比教學法的應用

許多不同領域的物理現象具有相類似規律和數學形式，例如二階振蕩電路和單自由度系統振動[2]，單擺和超導中的Josephson結等等。如果利用這些類比關系進行授課，可以實現舉一反三，觸類旁通的效果。具體到工程力學這門課程，在講授疊加法求梁的撓度時，可以與電路中的疊加法進行類比，指出兩類系統的輸入和輸出之間均滿足線性關系，因此可以進行疊加。又如在壓桿穩定性問題的講授中，將壓桿平衡的撓曲線所滿足的微分方程與振動的微分方程進行類比，這樣就省去了對該微分方程通解形式的講解。

（三）引入反饋機制強化難點

對于不同專業的學生，其知識的難點并不盡相同。教師可以根據往屆考試的情況，總結出學生得分率低的知識點，分析原因，并在授課中著重強化。例如，作者發現對于本校工業設計專業的學生，對于采用積分法求解梁撓度的題目，由于涉及到積分環節，得分率往往很低。因此，作者在近幾屆的授課中，采用課堂練習的手段，確保每個學生真正掌握了積分法求梁撓度，從而提高了學生對方法的掌握程度以及在考試中對于相應題目的得分率。

（四）將平面圖形的幾何性質融入其他內容

在傳統教學中，習慣性把平面圖形的幾何性質單獨當作一章，置于梁的強度之前進行講授。這種方法存在的問題是學生在學習時目的性不強，不知道該知識在課程中有什么作用，而等到后面講授梁的彎曲正應力，需要計算慣性矩時可能對平面圖形的幾何性質所學的知識已經有了部分遺忘。因此作者建議，將平面圖形的幾何性質融入課程各部分內容進行講授。在靜力學講授重心概念時，就可以引入圖形形心的概念；在講授完梁的正應力公式后，自然而然地引出慣性矩的概念；在向學生提出矩形截面梁如何放置才能使抗彎剛度最高這個問題之后，講授主慣矩的概念。這種方法使得學生帶著問題去學習，目的性更強，而且數學基礎知識與其應用之間的銜接更為緊湊。

（五）結合專業特點設置題目

目前國內的工程力學教材雖然版本較多，但內容上沒有太大區別。在例題設置方面基本都是以建筑和機械為背景，對于非建筑、非機械專業的本科生而言，對于這些結構并不了解，也會使學生產生“只有建筑、機械專業學了才有用”的錯覺，從而削弱了學習主動性。誠然，提高教材對專業的針對性存在一定的困難（見下文），但是教師可以在授課中根據專業特點設置具有不同工程背景的例題。例如為電子封裝專業講授梁的彎曲變形時，可以以芯片引腳為背景設置例題。

四、學習方法

（一）避免死記公式

工程力學課程一般面向高校大學二年級學生，此時一部分學生的學習方法還停留在高中階段，傾向于死記硬背公式，對于這門課程的學習是極其錯誤的。力學類課程與數學類課程的一個重要區別是力學類課程的公式都有明確的物理意義，而且就這門課程而言，如上文所述，公式都符合學生的直觀經驗，形式也都不復雜，完全可以采用理解記憶法進行記憶。教師在授課時，應對公式中每一項的物理意義給出解釋，并剖析如何對其進行理解記憶，從而主動引導學生采用基于物理概念的理解記憶法進行記憶，避免死記硬背。

（二）培養思考問題的能力

工程力學課程中的一些公式如圓軸扭轉的應力，梁的彎曲正應力等公式簡單易用，推導過程卻相當繁瑣。但是這些公式的推導過程并不能簡單地“走過場”，更不能省略。在推導這些公式時，要以問題為導向，調動學生的興趣，進一步使學生在學習中培養出思考科學、工程問題的能力。例如上文提到的這兩個公式都需要提出合理的假設以簡化問題，而在工程實際問題中，結構或載荷往往都是很復雜的，因此培養簡化問題的能力對學生很重要。另外，這兩個公式的推導需要本構關系、變形幾何關系、平衡關系三者封閉來進行求解，這又體現了科學問題的嚴謹性和邏輯性的一面，學生如能在學習中仔細體會，對其今后碩士或者博士研究生階段的工作大有裨益。

五、教材建設

（一）內容結構的設置

上文雖然提到不同專業的工程力學課程應有不同的內容和例題設置，但由于考慮到銷路不能太窄，目前國內的教材基本上是清一色的靜力學+材料力學，或者理論力學+材料力學。有些教材，如[1]嘗試做了一些創新，將拉壓、扭轉、彎曲的內力整合為一章：桿件的內力。這樣的好處是學生可以對三種典型變形模式下內里的情況進行類比，但作者在教學中發現如按照該順序授課效果并不好，例如學生在學習梁的正應力時，可能對于梁內力的計算方法已經記不太清楚了。因此教材內容的順序上還是采用傳統的方法較好。

（二）傳統教材中的一些問題

作者近年來發現在工程力學教材中，由于多采用靜力學+材料力學的體系，導致一些問題交待含混不清。例如，靜力學概念中講授了力系的簡化，包括平移，滑移等。但在后續的材料力學部分中，大多數教材并未強調力系簡化在什么情況下可以使用。事實上根據剛化原理，在求解約束反力時是可以對力系簡化的。即使是求內力和變形時，在一些情況下也可以進行力系簡化，例如圣維南原理、分段剛化法求撓度等。因此，作者認為教材應該對材料力學部分使用力系簡化的情況進行總結。

另外，還有一些小錯誤以訛傳訛。例如在講授二力平衡公理對變形體只是必要條件時，許多教材列舉柔索在直線狀態兩端受壓的情形作為例子，事實上這個例子很不妥當，文獻[3]中也指出了這一點。

六、結論

本文結合幾位作者多年來對不同專業工程力學課程的教學經驗，從授課內容、授課方法、學習方法、教材建設四個方面提出了一些建議。課程教學改革是一項長期而艱巨的任務，需要教育界同行共同努力，希望本文的內容能對兄弟院校工程力學課程的教學質量提升有所裨益。

參考文獻：

[1]馮立富，陳平，岳成章，賈坤榮.工程力學[M].西安：西安交通大學出版社，2008.