陳 雪，劉 榮，李雪梅，陳炳森，高興宇

（1.桂林電子科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.廣西機(jī)械工程學(xué)會(huì)，廣西 南寧 530000）

0 引言

隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的加速進(jìn)行，中國(guó)科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)進(jìn)入新的發(fā)展階段，“中國(guó)制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等戰(zhàn)略相繼實(shí)施，為科技的創(chuàng)新發(fā)展提供了新機(jī)遇[1-3]?！靶鹿た啤苯逃钱?dāng)今世界工程教育的根本性變革，是新時(shí)代回答“培養(yǎng)什么人，如何培養(yǎng)，為誰(shuí)培養(yǎng)人”這個(gè)根本問(wèn)題的源泉[4]。隨著傳統(tǒng)機(jī)械制造行業(yè)的不斷升級(jí)改造，對(duì)高校培養(yǎng)的應(yīng)用型人才有了更高的要求。需要他們掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)、涉獵廣泛的交叉學(xué)科知識(shí)、具備較強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力等。具體來(lái)說(shuō)就是需要“一專(zhuān)多能”的人才，不僅需要掌握機(jī)械、控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)的人才，也需要同時(shí)具備理論與應(yīng)用知識(shí)的人才，其中力學(xué)基本理論是課程體系的重中之重。面向新工科的基礎(chǔ)力學(xué)課程群主要包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)等力學(xué)課程，著重培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)邏輯思維和力學(xué)素養(yǎng)，提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的力學(xué)能力。如何滿足機(jī)械制造行業(yè)對(duì)相關(guān)人才的廣泛需求，培養(yǎng)具有扎實(shí)力學(xué)基礎(chǔ)的創(chuàng)新人才是目前機(jī)械專(zhuān)業(yè)所面臨的巨大挑戰(zhàn)。

1 基礎(chǔ)力學(xué)課程群建設(shè)的必要性

力學(xué)是近代科學(xué)發(fā)展的先驅(qū)，既是基礎(chǔ)學(xué)科也是應(yīng)用學(xué)科。作為基礎(chǔ)學(xué)科，它是機(jī)械制造、車(chē)輛工程、土木工程等傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)；作為應(yīng)用學(xué)科，它幾乎與所有的新工科專(zhuān)業(yè)相互交叉，解決工程實(shí)際中的力學(xué)難題[5，6]。隨著新興學(xué)科的快速發(fā)展，力學(xué)在交叉學(xué)科領(lǐng)域表現(xiàn)出連接基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用學(xué)科的重要橋梁作用。近年來(lái)，國(guó)家非常重視基礎(chǔ)力學(xué)學(xué)科的研究和發(fā)展，提倡高影響力和原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究工作[7]。2018 年由楊衛(wèi)院士牽頭創(chuàng)建浙江大學(xué)“交叉力學(xué)研究中心”，以把握變革機(jī)遇，提前布局、匯聚研究，推動(dòng)了我國(guó)基礎(chǔ)力學(xué)學(xué)科的發(fā)展，也為提升力學(xué)學(xué)科國(guó)際影響力和我國(guó)綜合研究實(shí)力提供重要助力。在“新工科”的視角下，工程實(shí)際中出現(xiàn)了一系列處于科學(xué)前沿的新問(wèn)題和新領(lǐng)域，必須發(fā)揮力學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)作用，加強(qiáng)與各學(xué)科交叉融合，推動(dòng)基礎(chǔ)力學(xué)與工程應(yīng)用的協(xié)同發(fā)展。力學(xué)技能和力學(xué)素養(yǎng)的能力提升是培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的核心基礎(chǔ)[8]。然而，目前大多數(shù)工科院校人才培養(yǎng)體系中少有理論支撐基礎(chǔ)學(xué)科人才培養(yǎng)，也少有高校重視基礎(chǔ)力學(xué)學(xué)科課程群的建立。作為地方高水平應(yīng)用型本科院校，開(kāi)展多樣化、多途徑和多形式的“新工科”人才培養(yǎng)模式改革與創(chuàng)新迫在眉睫。

根據(jù)國(guó)家《中國(guó)制造2025》規(guī)劃，以及廣西目前正實(shí)施的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略，打造“先進(jìn)制造業(yè)”“新一代信息技術(shù)”“高性能新材料”等創(chuàng)新發(fā)展“九張名片”的總體要求，力學(xué)與廣西地區(qū)的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展密不可分。它對(duì)從物理科學(xué)到生命科學(xué)再到社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的幾乎所有的研究都有著重要的推動(dòng)作用。重視基礎(chǔ)力學(xué)學(xué)科人才的培養(yǎng)，聚焦前瞻性力學(xué)交叉前沿科學(xué)研究，是落實(shí)國(guó)家西部和東盟戰(zhàn)略的需要，將為廣西優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)提供強(qiáng)大的科技支撐，成為引領(lǐng)廣西產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的創(chuàng)新力量，推動(dòng)廣西經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 基礎(chǔ)力學(xué)課程群建設(shè)的現(xiàn)狀

新工科背景下，機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)中基礎(chǔ)力學(xué)課程主要開(kāi)設(shè)“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”“工程熱力學(xué)”“工程流體力學(xué)”“機(jī)械動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)”等五門(mén)力學(xué)課程，著重培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)邏輯思維和力學(xué)素養(yǎng)，鍛煉學(xué)生分析、解決工程問(wèn)題的力學(xué)能力。這些課程在專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課中起著呈上啟下的作用，是后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)。在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)方面的建設(shè)現(xiàn)狀如下：

首先，目前各門(mén)基礎(chǔ)力學(xué)課程相對(duì)獨(dú)立，但存在理論教學(xué)授課內(nèi)容出現(xiàn)部分重疊、不同課程中教師所用授課案例雷同、同一專(zhuān)業(yè)先后修習(xí)課程間的支撐性強(qiáng)度欠缺、關(guān)聯(lián)性差等問(wèn)題。由于各任課老師較少或只在較小范圍內(nèi)根據(jù)學(xué)生高效學(xué)習(xí)和發(fā)展需求進(jìn)行聯(lián)合備課，往往使后續(xù)課程的任課教師不得不重復(fù)講授關(guān)聯(lián)課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生也難以在先修課程學(xué)習(xí)時(shí)明確哪些部分需強(qiáng)化學(xué)習(xí)，哪些知識(shí)點(diǎn)與后續(xù)課程知識(shí)關(guān)聯(lián)。出現(xiàn)的原因是：學(xué)院、教研室沒(méi)有重視教學(xué)團(tuán)隊(duì)的組建，沒(méi)有聯(lián)合基礎(chǔ)力學(xué)課程群中不同課程授課教師對(duì)培養(yǎng)方案中關(guān)聯(lián)性課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行刪、減、并、聯(lián)，使得核心課程的關(guān)聯(lián)性差、課程間的支撐性強(qiáng)度欠缺。

其次，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)欠缺實(shí)用性和關(guān)聯(lián)性考慮，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、專(zhuān)業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)、專(zhuān)業(yè)綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)存在目標(biāo)定位低、內(nèi)容更新慢、與社會(huì)嚴(yán)重脫節(jié)等問(wèn)題，影響課程群中實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建。例如：工程流體力學(xué)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)多以觀察性實(shí)驗(yàn)為主，考察學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，并沒(méi)有重視學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的這些主要是由于學(xué)院對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重視程度不夠，多數(shù)實(shí)踐教學(xué)教師都是資深年長(zhǎng)的工程師，對(duì)于前沿科學(xué)技術(shù)了解不深，且企業(yè)調(diào)研的經(jīng)歷少，對(duì)于創(chuàng)新的內(nèi)涵理解不到位。在教學(xué)中一定要轉(zhuǎn)變思維觀念，要圍繞企業(yè)需要什么樣的技能來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。這種由社會(huì)向大學(xué)提需求的新模式，即“知識(shí)生產(chǎn)的逆向流動(dòng)”模式告訴我們，實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容缺乏新工科實(shí)用性背景，不利于培養(yǎng)學(xué)生的新工科力學(xué)思維和創(chuàng)新精神，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

鑒于此，基于校企會(huì)合作平臺(tái)，在進(jìn)行廣西機(jī)械工程學(xué)會(huì)會(huì)員單位調(diào)研的基礎(chǔ)上，優(yōu)選并合理排布基礎(chǔ)力學(xué)學(xué)科中不同課程間的理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，凝練出助力“新工科”人才培養(yǎng)、高效成長(zhǎng)的優(yōu)化課程體系理念和方案，以實(shí)現(xiàn)有利于學(xué)生高效成長(zhǎng)的拓展版、強(qiáng)化版基礎(chǔ)力學(xué)課程體系建設(shè)勢(shì)在必行。

3 基礎(chǔ)力學(xué)課程群建設(shè)的探索

3.1 基礎(chǔ)力學(xué)課程群體系的建設(shè)

基礎(chǔ)力學(xué)課程具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。先修課程“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”讓學(xué)生形成扎實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)和完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)；在“工程熱力學(xué)”“工程流體力學(xué)”的學(xué)習(xí)中，對(duì)力學(xué)知識(shí)有感性認(rèn)識(shí)；通過(guò)“機(jī)械CAD/CAM”“系統(tǒng)建模與仿真”課程的學(xué)習(xí)，抽象出物理模型進(jìn)行力學(xué)、熱學(xué)方面的分析?；A(chǔ)力學(xué)課程群體系，如圖1所示。通過(guò)基本理論-感性認(rèn)識(shí)-抽象建模，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程力學(xué)問(wèn)題的綜合能力和辯證思維，突出“兩性一度”（高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度）的“金課”標(biāo)準(zhǔn)。其次，深度調(diào)研學(xué)生，全面了解學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)和困惑點(diǎn)。通過(guò)課堂提問(wèn)、問(wèn)卷調(diào)查、訪談的形式搜集學(xué)生關(guān)注的問(wèn)題和容易產(chǎn)生困惑的知識(shí)點(diǎn)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)教學(xué)大綱、授課計(jì)劃的制定提供信息。最后，結(jié)合教材重難點(diǎn)和學(xué)生關(guān)注點(diǎn)，形成教學(xué)結(jié)合點(diǎn)，優(yōu)選并合理排布基礎(chǔ)力學(xué)學(xué)科中不同課程間的理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建課程群的教學(xué)內(nèi)容體系。通過(guò)梳理課程群的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，得到課程知識(shí)授課方案，凝練出助力“新工科”人才培養(yǎng)、高效成長(zhǎng)的優(yōu)化課程體系理念和方案，以此為依托和引導(dǎo)，深度挖掘課程群中的思政育人元素，將其融入知識(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并關(guān)聯(lián)成以成果為導(dǎo)向的基礎(chǔ)力學(xué)課程群新體系。

圖1 基礎(chǔ)力學(xué)課程群體系

3.2 基礎(chǔ)力學(xué)課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)

構(gòu)建校企會(huì)合作的基礎(chǔ)力學(xué)課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員由長(zhǎng)期從事基礎(chǔ)力學(xué)學(xué)科的本科教學(xué)、管理和教學(xué)研究工作的教師，以及行業(yè)、企業(yè)專(zhuān)家組成。由學(xué)校教師主導(dǎo)的基礎(chǔ)力學(xué)相關(guān)理論教學(xué)，由行業(yè)和企業(yè)專(zhuān)家教授前沿的技術(shù)，在產(chǎn)教融合的協(xié)同下，確定基礎(chǔ)力學(xué)課程群的教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容。從人員分布上來(lái)看教學(xué)過(guò)程呈現(xiàn)三層級(jí)配合模式，企業(yè)-教師-學(xué)生，融合本科生培養(yǎng)的三層級(jí)的思考維度，為課程群建設(shè)的實(shí)施、推進(jìn)提供全方位信息和思維保障。項(xiàng)目組成員長(zhǎng)期致力于工程一線和教育一線，學(xué)校教師長(zhǎng)期指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展科教協(xié)同或課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，企業(yè)專(zhuān)家長(zhǎng)期奮戰(zhàn)在工程一線，這為項(xiàng)目人才培養(yǎng)模式的效果提供了更廣泛的實(shí)踐提升途徑。項(xiàng)目組核心成員一直堅(jiān)持潛心鉆研教學(xué)研究，并通過(guò)參與各項(xiàng)教學(xué)比賽進(jìn)行檢驗(yàn)和提升，例如：團(tuán)隊(duì)成員在團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)下榮獲全國(guó)高校教師教學(xué)創(chuàng)新比賽-3D/AR/VR 數(shù)字化虛擬仿真主題賽全國(guó)三等獎(jiǎng)，為本項(xiàng)目課程思政的實(shí)施提供強(qiáng)有力的前導(dǎo)性思維和實(shí)踐支撐。企業(yè)專(zhuān)家結(jié)合企業(yè)的工程實(shí)際，講授實(shí)操經(jīng)歷，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手實(shí)踐能力的提升。此外，項(xiàng)目組多位成員都具有海外留學(xué)經(jīng)歷，可整合國(guó)外先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)方法，更有助于人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建和持續(xù)改進(jìn)，以及基礎(chǔ)力學(xué)課程的提升，有望將基礎(chǔ)力學(xué)課程群建設(shè)為雙語(yǔ)一流本科課程。

3.3 基礎(chǔ)力學(xué)課程群教學(xué)資源的建設(shè)

一是，教學(xué)團(tuán)隊(duì)研討后，確保緊扣教學(xué)目標(biāo)主旨框架下，調(diào)整教學(xué)大綱、授課計(jì)劃、授課課件等，對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)分層級(jí)授課，實(shí)現(xiàn)教材要求與學(xué)生需求的有機(jī)結(jié)合，對(duì)每門(mén)力學(xué)課程的課件資源進(jìn)行精細(xì)化打磨。二是，建設(shè)以基礎(chǔ)型、提高型、創(chuàng)新型為主線的多樣化、層次化基礎(chǔ)力學(xué)課程題庫(kù)。題庫(kù)題型涵蓋選擇、填空、判斷、名詞解釋、簡(jiǎn)答、計(jì)算和大作業(yè)創(chuàng)新題。三是，開(kāi)發(fā)教學(xué)案例庫(kù)。針對(duì)機(jī)械工程領(lǐng)域的工程案例，如內(nèi)燃機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、凸輪蝸桿、液壓傳動(dòng)件等，搜集動(dòng)畫(huà)資源，在課程講授過(guò)程中結(jié)合案例講解知識(shí)點(diǎn)。并搜集力學(xué)趣味知識(shí)庫(kù)，在課前、課間、課后讓學(xué)生搜集答案，了解其中的原理，增加基礎(chǔ)力學(xué)課程的趣味性。四是，在教學(xué)團(tuán)隊(duì)的引導(dǎo)下，撰寫(xiě)教材。

3.4 以賽促學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式建設(shè)

理論教學(xué)缺乏趣味性，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。專(zhuān)業(yè)選修課程中可以采用以賽促學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式。教師根據(jù)理論力學(xué)、材料力學(xué)等核心課程的知識(shí)框架設(shè)計(jì)相應(yīng)的小課題。學(xué)生以自由組隊(duì)的形式，分工完成課題，引入自評(píng)、互評(píng)的打分機(jī)制，通過(guò)趣味性的競(jìng)賽，激發(fā)學(xué)生興趣與自主創(chuàng)新的潛力。團(tuán)隊(duì)成員運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)力學(xué)知識(shí)，解決工程實(shí)際中的力學(xué)問(wèn)題，在融會(huì)貫通的過(guò)程中對(duì)專(zhuān)業(yè)核心技能突破和強(qiáng)化。輔助文獻(xiàn)檢索、三維建模、力學(xué)實(shí)驗(yàn)、仿真模擬等方法，實(shí)現(xiàn)從填鴨式被動(dòng)接收到主動(dòng)挖掘知識(shí)的思維轉(zhuǎn)變。該模式也提升了課程的挑戰(zhàn)性，增強(qiáng)師生之間的互動(dòng)，是培養(yǎng)應(yīng)用型人才創(chuàng)新能力的一種有效實(shí)踐教學(xué)模式。

其次，指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)周培源大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽、大學(xué)生工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力大賽、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作評(píng)競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽等，引領(lǐng)學(xué)生探索新技術(shù)。這些比賽具有跨專(zhuān)業(yè)、多學(xué)科知識(shí)融合的特點(diǎn)，力求功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)能減排，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考察。在不斷豐富技能的過(guò)程中，促進(jìn)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)課程的理解和掌握，實(shí)現(xiàn)學(xué)與教的相輔相成。

4 結(jié)語(yǔ)

在新工科教育的背景下，注重對(duì)基礎(chǔ)學(xué)科課程群體系的構(gòu)建和學(xué)生綜合能力的提升，急需一種契合當(dāng)前OBE 以學(xué)生為中心理念的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。桂林電子科技大學(xué)作為一所地方理工科院校要聚焦世界科技前沿和國(guó)內(nèi)薄弱學(xué)科專(zhuān)業(yè)，把基礎(chǔ)學(xué)科人才培養(yǎng)作為高等教育的首要任務(wù)，借助新穎的教學(xué)方法充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和潛能，基于校企會(huì)合作平臺(tái)，利用多樣化的協(xié)同育人模式引導(dǎo)學(xué)生成長(zhǎng)為既“專(zhuān)”又“能”的“新工科”人才。在基礎(chǔ)力學(xué)課程群建設(shè)的探索中，通過(guò)基礎(chǔ)力學(xué)課程群體系的建設(shè)，將課程群中的教學(xué)內(nèi)容整合，實(shí)現(xiàn)了從單個(gè)核心課程到課程群體系構(gòu)建的轉(zhuǎn)化；通過(guò)組建基礎(chǔ)力學(xué)課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)，整合了國(guó)外先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)方法，更有助于人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建和持續(xù)改進(jìn)；通過(guò)基礎(chǔ)力學(xué)課程群教學(xué)資源的建設(shè)，在教學(xué)過(guò)程融合了數(shù)字化教學(xué)方式，引導(dǎo)教學(xué)、激發(fā)學(xué)生興趣和潛能，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)學(xué)科理論深刻性與教學(xué)生動(dòng)性融會(huì)貫通；在OBE 理念引導(dǎo)下，探索了適用于新工科基礎(chǔ)學(xué)科的以賽促學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)學(xué)與教的有機(jī)結(jié)合，提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。重視基礎(chǔ)力學(xué)學(xué)科人才的培養(yǎng)，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的力學(xué)思維，提升學(xué)生的力學(xué)實(shí)踐能力，受到企業(yè)的高度評(píng)價(jià)，切實(shí)落實(shí)“新工科”培養(yǎng)全面發(fā)展高素質(zhì)應(yīng)用型人才的要求。