黃宜勝+彭輝+劉章軍+葉永+田東方

（三峽大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

摘要：本文緊緊圍繞“工程認(rèn)知能力培養(yǎng)”這一主線，提出了基于工程認(rèn)知能力培養(yǎng)的土木水利類基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)模式改革的新思路和新模式，核心是強(qiáng)調(diào)提高學(xué)生的工程意識和對工程實際問題的認(rèn)知、分析能力，對土木水利類大學(xué)生的動手能力、分析問題以及解決問題能力的培養(yǎng)起到了積極的推動作用，也為土木水利類基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)模式后續(xù)的改革與發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知能力；土木水利；基礎(chǔ)力學(xué)；教學(xué)模式

中圖分類號：F407.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）52-0133-02

一、引言

我校目前開設(shè)的土木水利類專業(yè)主要有水利水電工程、農(nóng)業(yè)水利工程、水文與水資源工程、港口航道與海岸工程和土木工程，其中水利水電工程專業(yè)和土木工程專業(yè)已進(jìn)入“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”。理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等基礎(chǔ)力學(xué)課程均是上述專業(yè)的核心課程。在新時期下為了推動“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的良好發(fā)展，必然要求培養(yǎng)的學(xué)生具有較強(qiáng)的解決工程實際問題的科學(xué)素養(yǎng)，而這種科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)必須建立在學(xué)生具有較強(qiáng)的工程認(rèn)知能力基礎(chǔ)之上，上述基礎(chǔ)力學(xué)課程正是培養(yǎng)學(xué)生工程認(rèn)知能力的重要起點(diǎn)。在此背景下，本文緊緊圍繞“工程認(rèn)知能力培養(yǎng)”這一主線，提出了基于工程認(rèn)知能力培養(yǎng)的土木水利類基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)模式改革的新思路和新模式，對土木水利類大學(xué)生的動手能力、分析問題以及解決問題能力的培養(yǎng)起到了積極的推動作用[1-3]。

二、教學(xué)理念上注重教學(xué)、科研與工程認(rèn)知能力培養(yǎng)相結(jié)合

基礎(chǔ)力學(xué)課程作為土木水利類專業(yè)核心基礎(chǔ)課，在提高學(xué)生認(rèn)知和分析結(jié)構(gòu)能力方面有著重要的支撐作用。形成了“三個注重”的基本理念：在力學(xué)課程的教學(xué)過程中注重挖掘基本內(nèi)容的學(xué)術(shù)深度，在力學(xué)綜合教學(xué)中注重自主設(shè)計教學(xué)，在力學(xué)課程的教學(xué)中注重培養(yǎng)建模能力和解決土木水利工程實踐問題的能力。在基礎(chǔ)力學(xué)課程的教學(xué)過程中注重從力學(xué)基本理論、工程實例、災(zāi)難性工程事故和學(xué)科發(fā)展歷史挖掘基本教學(xué)內(nèi)容的深度。在基礎(chǔ)力學(xué)與專業(yè)課程教學(xué)中注重自主設(shè)計教學(xué)：一是注重數(shù)學(xué)在力學(xué)教學(xué)中的基礎(chǔ)作用；二是注重力學(xué)課程相關(guān)知識點(diǎn)的聯(lián)系；三是注重綜合運(yùn)用力學(xué)課程知識的能力；四是注重將工程問題、力學(xué)、數(shù)學(xué)及計算機(jī)技術(shù)交叉融合。

三、教學(xué)方式上注重基礎(chǔ)力學(xué)與專業(yè)教學(xué)相結(jié)合

以水利水電工程專業(yè)為例，水工建筑物、水電站建筑物、水利工程施工是該專業(yè)的核心專業(yè)課程。學(xué)習(xí)這些課程需要達(dá)到兩個目標(biāo)：一是概念上認(rèn)識結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，另一個則是從理性角度尋求分析和解決結(jié)構(gòu)包含的工程問題，并提出合理的處理措施。為此，在基礎(chǔ)力學(xué)課程的教學(xué)中，提出了“基于工程實踐問題的基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)”，強(qiáng)調(diào)水利工程背景介紹，注重培養(yǎng)學(xué)生建模能力和解決水利工程實踐問題的能力；在與材料相關(guān)的課程教學(xué)中，提出了“緊扣規(guī)范、重視安全兼顧經(jīng)濟(jì)”方式，學(xué)生應(yīng)盡早了解專業(yè)背景和行業(yè)規(guī)范，學(xué)習(xí)中不斷領(lǐng)悟結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是什么，為什么這么設(shè)計？在工程結(jié)構(gòu)分析中，提出了“結(jié)構(gòu)力學(xué)中定性分析與定量計算能力的培養(yǎng)”，強(qiáng)調(diào)水利工程的結(jié)構(gòu)意識培養(yǎng)，注重“概念結(jié)構(gòu)力學(xué)”。

四、教學(xué)研究上注重基礎(chǔ)力學(xué)與土木水利類工程特色相結(jié)合

課題組依托“基于工程認(rèn)知能力培養(yǎng)的土木水利類材料力學(xué)教學(xué)模式的研究與實踐”、“第二課堂在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中的實施內(nèi)容及模式研究”、“水利工程特色的材料力學(xué)課件編制”、“力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量提高的思考與措施”、“留學(xué)生理論力學(xué)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化與課堂實踐”等教研項目，開展了基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)平臺和課程體系研究，教學(xué)研究中力求工程意識和研究型思維的培養(yǎng)。研究成果主要體現(xiàn)在《卸荷巖體力學(xué)原理與應(yīng)用（ISBN：9787030463067）》這本教材中，該書中的問題都來源實際土木水利工程，突出了基礎(chǔ)力學(xué)知識的綜合應(yīng)用。

五、教學(xué)內(nèi)容上注重理論知識點(diǎn)與科研項目內(nèi)容相結(jié)合

結(jié)合基于工程認(rèn)知能力培養(yǎng)教學(xué)模式的研究與實踐，讓學(xué)生較早地接觸科研項目，并參與做一些初步預(yù)研工作和創(chuàng)新活動。這么做既是為了激發(fā)學(xué)生學(xué)好基礎(chǔ)力學(xué)，也是為了激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生工程意識，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科研意識和創(chuàng)新意識。例如，水利類專業(yè)后面都要學(xué)習(xí)大壩的應(yīng)力、變形及穩(wěn)定性問題，那么這就要用到《材料力學(xué)》的相關(guān)知識。結(jié)合前面所學(xué)的《理論力學(xué)》知識，在老師的指導(dǎo)下本科生探討了地震作用下重力壩深層抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)表達(dá)式的問題，并通過工程實例驗證了上述表達(dá)式的正確性和適用性，這大大提高了本科生對工程的認(rèn)識以及分析工程問題的能力。

六、教學(xué)評價上注重工程案例與理論知識考核相結(jié)合

檢驗基于工程認(rèn)知能力培養(yǎng)的土木水利類教學(xué)模式的好壞，需要通過對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價來實現(xiàn)。例如，在考學(xué)生對《材料力學(xué)》基本概念的認(rèn)識的時候，出了如下一個題目：湘西矮寨懸索大橋（簡稱“矮寨特大橋”）位于湖南吉首矮寨鎮(zhèn)，橋面與谷底垂直高差達(dá)330余米，主跨跨徑1176米，是中國首座塔梁分離式懸索橋。試問：為了保證索塔正常工作，索塔最應(yīng)滿足哪方面的要求？試說明理由。該題緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際，答題結(jié)果表明大部分同學(xué)都回答的比較好，這說明基于工程認(rèn)知能力培養(yǎng)的土木水利類基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)模式具有較強(qiáng)的可行性和適用性，能夠培養(yǎng)學(xué)生的工程認(rèn)知技能。

七、教材編寫上注重工程實踐和學(xué)科前沿相結(jié)合

課題組教師參與了《大學(xué)生力學(xué)競賽與建模（ISBN：9787508497112）》和《卸荷巖體力學(xué)原理與應(yīng)用（ ISBN：9787030463067）》這兩本教材的編寫?！洞髮W(xué)生力學(xué)競賽與建?！愤@本書包含了理工科大學(xué)生基礎(chǔ)力學(xué)課程的核心內(nèi)容，書中問題綜合性強(qiáng)、知識涵蓋豐富、難度很大，可作為“全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽”的輔導(dǎo)教材和“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實踐教學(xué)。《卸荷巖體力學(xué)原理與應(yīng)用》這本書注重結(jié)合土木水利工程專業(yè)的水電特色教學(xué)，形成了卸荷巖體力學(xué)的基本理論與方法，建立了一套完整的卸荷巖體力學(xué)基本理論及穩(wěn)定分析方法，在國內(nèi)外形成了自己的特色和優(yōu)勢。

八、結(jié)語

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”要求我們培養(yǎng)的學(xué)生具有較強(qiáng)的解決工程實際問題的科學(xué)素養(yǎng)，而這種科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)必須建立在學(xué)生具有較強(qiáng)的工程認(rèn)知能力基礎(chǔ)之上?；A(chǔ)力學(xué)課程作為土木水利類專業(yè)教學(xué)體系中重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)學(xué)生具有工程認(rèn)知能力的重要起點(diǎn)。本文緊緊圍繞“工程認(rèn)知能力培養(yǎng)”這一主線，提出了基于工程認(rèn)知能力培養(yǎng)的土木水利類基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)的新思路和新模式，并取得了一些成果。這些成果切實提高了土木水利類學(xué)生的工程意識和對工程實際問題的認(rèn)知、分析能力，對土木水利類學(xué)生的動手能力、分析問題以及解決問題能力的培養(yǎng)起到了積極的推動作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚文莉，王謙源，曹金鳳.等.基礎(chǔ)力學(xué)第二課堂實施內(nèi)容及模式探究[J].當(dāng)代教育理論與實踐，2011，3（9）：62-63.

[2]黃宜勝.高校土木水利類專業(yè)材料力學(xué)教學(xué)模式的探討[J].魅力中國，2011（150）：246.

[3]葉永，劉章軍，彭輝，等.土木水利類專業(yè)力學(xué)課程群建設(shè)構(gòu)想[J].教育教學(xué)論壇，2012（21）：141-142.