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从工程教育专业认证看力学课程的教学与教改
2009-03-06    河海大学 姜弘道

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  工程教育专业认证是我国正在实施的高等教育质量工程的一项内容,现已建立了有关组织,制定了实施办法与认证标准,并已在9个专业的26个专业点上进行了论证试点。通过对专业论证标准的学习与实践,结合从首届力学课程报告论坛论文集中所反映的我国力学课程教改取得的进展,提出力学课程教学、教改的几点建议。

  一、认证标准十分强调工程教育人才培养要达到工程师的职业准备要求

  ABET(美国工程技术认证理事会)的认证标准明确指出,专业教育目标是:"必须达到职业准备的要求"。因而,"社会各界的需求决定了教育目标的内容",而"课程及其实现过程要保证这些目标的完成"。职业准备的要求还体现在对毕业生的能力要求上,包括"在多学科的小组中发挥作用的能力","理解职业道德问题的能力"以及"理解一个工程问题的解决方案,会在一个国际化和社会化的环境中产生什么样的影响",等等。

  CCPE(加拿大专业工程师协会)在其认证标准中更是明确指出,"认证标准帮助那些通过了专业教育要求的人很好地注册"。

  HKIE(香港工程师学会)的认证标准指出,"大学应从学位教育角度和职业要求的角度阐述培养方案的宗旨、目标和基本理念"。学生"毕业之后能够以一个工程师毕业生应有的水平开展有效而且专业的工作"。

  不仅整个人才培养方案的制定要体现职业准备的要求,像力学这样的课程,其课程体系、教学内容也要体现职业准备的要求。已有一些力学教改成果在这方面取得了很好的效果。

  上海交通大学洪嘉振教授主持的"理论力学课程体系与教学内容的改革",针对传统理论力学的体系与内容对解决复杂机械系统的运动学与动力学分析很不实用的问题,以及复杂机械系统设计与优化的计算机辅助分析技术广泛应用的现状,提出了"一个基础、两个支柱、三个培养"的模式,即加强理论力学的基本概念与基本理论,掌握经典分析与计算机辅助分析两种方法,培养正确建立力学模型的能力、正确处理问题的能力以及对分析结果判断正确与否的能力,并编著了相应的新体系《理论力学》教材。

  哈尔滨工业大学张少实教授主持的"材料力学课程内容与体系的创新",基于计算机技术的发展使得工程设计的理念、思想和方法发生了深刻的变革,以及工程师对力学基础知识的新需求,他们以"进一步精选传统内容,适当拓宽基础内容,为当代科技前沿恰当开设窗口与接口,并进一步强化基本知识、基本理论与基本方法"为理念,编写了《新编材料力学》,经过5年多的实践取得了很好的效果,并被评为国家精品课程。

  再如,清华大学袁驷教授主持的结构力学课程体系改革,提出了"一个基础,两座大厦",即经典结构力学与程序结构力学、定性结构力学,并将定性判断的能力首次写入了教学基本要求。这也是在新形势下与工程师职业准备要求非常一致的改革措施。

  建议:

  ①进行力学教学内容与课程体系改革必须深入分析不同工程类专业的工程师对力学内容的职业要求,以及力学后继课程的教学内容改革对力学教学内容改革提出的要求。

  ②对于力学要求较高的工程类专业,弹性力学及有限元法应该是必修课,把这门课程建设好、学好,对提高力学课程体系的教学质量以及工程人才培养质量极有价值。

  二、认证标准十分强调以能力为导向的工程教育人才培养的目标与要求

  在ABET对工程专业毕业生的11条要求中,有8条是"具有…… 能力",另外3条分别是"认知、认识与知识"。在我国制订的认证标准(试行)的8条基本要求中,有4条是"具有……能力",另外4条分别是"素养、知识、了解与掌握"。

  世纪之交的力学课程教改围绕着"能力"与"创新",取得了一系列成果。在力学实验教学的改革方面,许多学校加强力量、创造条件,在培养学生动手能力与创新精神方面取得很好的效果。例如,南京航空航天大学将实验内容进行模块化整合,分为基本性、综合性、前沿性和认知性四类实验,并开展"研究性"实验教学活动,使得学生的综合能力和素质大幅提高。北京工业大学将力学实验分为基本型、综合设计型、研究创新型三个阶段,西南交通大学亦构建了基本型、综合设计型、工程实践型与个性化创新型等四个层次的实验。此外,在实验教学中还大量开发了计算机网络教学软件,成为加强实验能力培养的有效手段。

  力学课程的研究型教学也已有了很好的开端。以清华大学范钦珊教授领衔的"基础力学研究型教学的实践",经过多年努力已取得显著成效。他们在各个教学环节中从"教学内容重在学术深度"、"教学过程重在启发引导与互动"、"课外学习重在研究"、"实验教学重在自主设计"、"考试考核重在刺激思维鼓励创新"以及"技术应用重在与课程整合"等六个方面开展研究型教学工作,已积累了不少经验,取得了很好的效果。此外,许多地方纷纷开展了以"创新"为主题的力学创新制作比赛等活动,取得了很好的效果,充分证明在学生中蕴藏着很大的创新潜能。

  建议:

  ①在诸多教学环节中,有一个环节对学生能力的培养至关重要,但尚未引起足够重视,那就是课外作业。由于种种原因,课外作业是受到较严重削弱的一个环节,但是能力必须通过动脑动手才能培养,在纷纷减少课内学时的教改主流中,如何让学生在课外真正能更主动地学起来,必须加以研究和落实。目前的课外作业还是以复习、巩固书本知识为主,能否像实验教学改革一样,将课外作业分为几种类型,除了要有以复习书本知识为主的基本型习题,也要有综合型、创新型的较大的习题,并可由学生组成小组来集体讨论解题,如此还可以培养学生在团队中发挥作用的能力。

  ②一个教学改革课题建议。HKIE的认证标准中,有一条为"应该设置一个恰当的独立的主题突出工程设计与综合运用的重要性",并建议"这项活动最好能贯穿在培养方案的工程科学课程中"。这样的设置表明"工程设计与综合是一个具有创造性、不断反复和开放的过程,体现了一般的设计技术和理念,同时还涉及金融、质量、安全以及环境的问题"。

  目前,尽管我国高校的教学安排有一些课程设计,但相互之间并无联系,把本来紧密相关的事情弄得支离破碎。建议在教学过程中(毕业设计前),设置"专业综合设计"环节,在各门相关课程教学中分步完成。

  三、认证标准十分强调"以学生为本",把重点放在学校人才培养的效果,即不只是学校"教"了什么,而着重在学生"学到"了什么

  ABET明确指出,"在工程专业评估中,学生和毕业生的质量和成绩是重要的考虑因素",并必须具有"常设的评估体系,以证明实现专业教学目标的成就,以及运用评估结果改进专业教学的效果"。

  我国的认证标准中也强调指出要"具有比较完善的校内评价制度",并要开展社会评价。

  在毕业生调查中经常会听到一些相互矛盾的说法。有的说工作得很好,得益于力学基础扎实,后劲足;有的说,力学没有什么用,工作时查查表就够了。

  一个较大的教改方案,就像研制一种新药,其效果不是短期看得出来的,加上难免存在各种不同观点,往往难以长期坚持。

  建议:鉴于力学课程在工程类专业中的重要性,在教学、教改过程中建立科学合理的评价办法十分重要,不仅要埋头搞教学改革,还要抬头抓成效,促进教学改革成果的巩固、提高与推广。

  四、关于力学课程的定位问题

  在多学时力学课程的专业中,理论力学、材料力学被定位为基础力学,无疑结构力学、弹性力学就不属于基础力学了。在少学时力学课程的专业中,理论力学、材料力学往往又被合并称为工程力学。

  将理论力学、材料力学定位为基础力学,好处是可以得到学校关于基础课的一些政策,但产生的问题是,这两门课程的教师教学任务繁重,开展科研服务较少。不少学校还将理论力学、材料力学与结构力学、弹性力学分在不同的学院,这不利于教师提高和教学改革的深入。若将各门力学课程都定位为专业基础课是否更恰当?

  以上观点均是一些并不成熟的认识,抛砖引玉而已,请批评指正。

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