工程力学专业课程设计论文范文第1篇
摘要：工程力学是土木工程学科的专业基础课，通过教学方式的创新来改善教学效果，对增强学生职业能力具有重要意义。文章介绍了在教学改革中进行的六个方面尝试：引导学生树立正确的职业道德观与人生观，增强与工程实践的关联性，增加开放式大作业以改进成绩考核体系，建立与后续课程内容的联系，增强实验的多样性，以及鼓励学生参加力学竞赛等。实践结果表明这些措施受到了学生的欢迎和认可，能有效加强和提高学生的职业能力。
关键词：教学改革；工程力学；职业能力；职业道德
为提高工程教育人才培养质量，教育部于2010年启动了“卓越工程师教育培养计划”，很多高校以此为契机，探索行之有效的教育教学方法，以适应新时期大学生的特点以及国家建设的需要[1-2]。基于此，我们以工程力学课程为平台，开展了以职业能力为导向的教学改革。土木工程师的职业能力除了专业素质外，组织管理、人际交往、沟通表达、团队合作、自主学习、计算机软件操作、分析和解决问题等综合能力也不可或缺，职业道德素质也格外重要。因此，教学需要以职业能力为导向，提高学生的竞争力，打好专业基础。结合工程力学课程教学，采取全方位探索的改革思路，多角度促进学生各方面职业能力的提高。
一、价值观教育
“师者，所以传道受业解惑也。”目前在大学教育中，教师的作用更多的是关注专业知识的传授，而与职业相关的职业道德、职业成长和职业规划等内容却很少涉及。
大学生普遍缺少这方面的知识，他们对专业基础知识与其未来工作生活的关系，未来职业发展等都没有一个清晰的系统认知。因此，
他们对工程力学这类专业基础课毫无兴趣，学习不积极认真，最后导致力学基础不扎实。在授课过程中要以专业知识为出发点，利用与实际紧密结合的实例触动学生，列举力学名家及工程名师的经历教育学生，逐步让学生了解土木工程职业发展的常规过程，以及在设计和施工单位中作为技术人员所需要侧重掌握的知识
体系，并深刻理解工程力学在专业知识体系中的核心地位。教学中巧妙地将力学理论与工程实际结合，使学生反思并了解作为土木工程师的能力与责任，懂得只有具有扎实的力学功底与专业知识技能，才能设计出合格的建筑作品，避免在设计和施工中发生最基本的常识性错误（如混凝土阳台钢筋布置应在上部，而不是下部）而造成不必要的经济损失和人员伤亡。
二、开拓学生视野，加强与工程实践关联点的介绍
工程力学知识源自于工程实践，在课程讲授的过程中，强调知识最初的来源，即知识的逻辑起点，是人们在长期生产实践中为解决实际问题而总结出来的客观规律。课堂学习的缺点是脱离生产实践，学生往往不清楚现在学的知识在将来工作中的作用。以工程实例说明知
识被运用后的力量和价值所在，可以唤醒学生的学习热情。与此同时，授课时介绍相关理论提出时的工程背景，如魁北克大桥坍塌之谜与压杆稳定之间的关系，以及相关理论提出者，如达朗贝尔、圣维南等的简介等内容，能直接引发学生思考并从这些科学家的人生经历中受益，了解科学探索的过程，培养其有理有据的科学思维习惯，体会到学有所用和学有所为，有力地激发其学习兴趣。
以具体工程实例，强调工程力学在工程设计和施工中的运用方式及重要作用。以梁为例（图1），在完成等直截面梁的应力分析与强度条件学习之后，扩展梁的合理设计内容，从材料利用率角度对承受竖向均布荷载的结构效率进行改进[3-5]。主要方式有以下几种：
（1）比较不同截面形状的弯曲截面系数Wz与其截面面积A的比值，设计Wz/A值较大的截面形式，典型的截面是工字梁。
（2）从梁的长度方向进一步改进，形成蜂窝梁。
（3）将蜂窝梁的形式进一步改进，形成平行弦桁架结构。
（4）根据梁的弯矩图改变平行弦桁架的外形为抛物线形桁架。
通过这一系列的梁式结构改进，让学生拓展创新思路，创造性地应用所学知识，并辅以工程应用图片增强对其经济价值的体会，感受知识运用所带来的技术进步与力量，从而重视力学知识的学习。讲授时以头脑风暴的形式进行提问，激发和培养学生勤于思考的兴趣和习惯。
三、适当调整考核内容，增加课外自主学习分数
考核手段一直是影响学生学习动力和学习方法的重要因素。学生成绩的构成一般分为平时成绩和期末成绩，期末成绩以考卷得分为评价指标，而平时成绩以出席、作业及实验情况为主。没有学习兴趣的学生为了得到平时成绩，往往是人到心不到，而且大多抄袭作业。这种现象出现的原因主要是学生学习态度不端正，没有兴趣，也和被动的学习方式有关。基于此，我们提出平时考核增加工程力学大作业的方式，来激发学生的学习主动性，重新划分了成绩的组成，适当降低了期末成绩比例，增加平时成绩比重
。增设的工程力学大作业，以开放题目的形式发给学生，学生需要动手查找资料才能解决问题。解决问题时要形成书面报告，并为全班学生做PPT现场展示报告。通过实践，学生反映良好，在完成作业的过程中，既提升了使用Office办公软件系统的技巧，又增强了他们的表达能力；既增强了他们独立解决问题的能力，又扩展了知识面，不再只局限于学习课本的内容，开拓了学生的视野。
大作业题目的选择形式为自由选题或选择指定题目，各组题目有所不同，难度相近。选题内容要与工程力学课程大纲相关，其范围涉及具有工程背景或生活实践的问题，也可以是对经典理论的探讨。下面以烟囱倾倒的简化力学分析为例说明开放式作业的特点。
题目内容：定向爆破拆除高耸烟囱时，其倾倒过程是个较复杂的力学过程，而在倾倒过程中，往往会发现烟囱向上折断的现象。试建立简化的力学模型对此现象进行分析，找出可能发生断裂的位置，指出简化模型时所考虑的假设条件，比较采用等直圆杆和变截面圆杆两种模型的区别。
学生采用分组形式，6人一组。组长由内部选举产生，并负责召集、组织和记录小组活动。组名要求个性化，提升团队凝聚力与归属感。学生进行作业活动的流程是：确定题目→查阅文献资料→确定解题思路→小组答疑→公式推导与理论分析→撰写书面报告→课堂PPT成果展示。
要解决这样的问题，首先要对问题进行物理过程分析，并将其简化为常见的力学模型，运用达朗贝尔原理求出外力和内力，进而再利用材料力学弯曲应力和强度条件概念求出最大应力位置，从而确定烟囱折断点的位置。在这个过程中，学生通过查阅文献可以扩展知识面，再通过自己的思考与大家的讨论获得分析问题思路，学生在遇到难点时教师再给予指导，锻炼学生分析解决实际问题的能力。通过撰写书面报告与制作PPT，锻炼学生对Office办公软件系统的使用技能，通过课堂随机抽取进行成果展示（图3），锻炼学生的表达能力。
PPT展示成绩由教师与各组组长共同评定，教师占60%，组长占40%，评分结果显示教师评分与组长评分平均相对偏差2.98%，最大7.59%，学生评分基本与教师评分结果一致，做到了客观公正。
学生对开放式作业的评价主要有以下几个方面：知识得到了丰富和加深，增进了相互了解和交流，认识到分工合作的重要性，增强了解决问题的信心，掌握了使用Office办公软件系统的基本技能。
在教学实践中也发现这种模式存在的一些问题与难点：题目选择缺乏自主性，备选题库建设具有长期性，题目设置需要具有渐进层次，个别学生以逸待劳，使用Office、MATLAB、Maple、Mathematica等软件的能力弱，言表达能力欠缺等。
相信通过不断地克服缺点进行改进，一定会取得更好的教学效果。
四、课堂演示实验与动手实验并重，理论联系实践
力学实验是学习力学必不可少的内容，演示实验是帮助学生理解力学理论的最直观方式，可有效增强学生的感性认识。动手实验使学生理论联系实际，激发学习兴趣，增强学生运用理论解决实际问题的能力。依托学校的力学实验教学中心，在教学中我们设置了多个演示实验：低碳钢拉伸实验[4]，梁的截面形式对梁刚度的影响[3]，压杆失稳[4]，动、静滑动摩擦因数的测试[6]，牛顿碰撞球演示动量定理[6]等。动手实验主要设置了不规则形状物体的重心测量[6]，冲击荷载的测量[6]，动、静滑动摩擦因数的测试[6]，固有频率的测定与受迫振动[6]，低碳钢拉伸实验[4]等。
五、联系后续课程内容，形成学科知识体系
教学中注意强调工程力学各部分知识在后续课程中的作用，并以具体例题的方式展示给学生，使学生感受到所学理论知识的直接用途和重要意义。理论力学的静力学是材料力学截面法分析受力的基础，而材料力学主要以单根杆件为研究对象，其基本受力状态的力学性质是结构力学研究多杆件系统受力分析的基础。材料力学中应力、变形、强度条件及刚度条件可在钢结构设计时直接应用。在材料力学中弯曲问题的进一步研究中，两种不同材料的梁的性能研究，以及组合变形中截面核心的概念、以及受力平衡分析都在混凝土结构设计原理中得到应用，还有结构试验课中应变应力的测量原理离不开描述应力状态的应力圆与胡克定律[4]。材料力学中基本受力状态在结构概念体系设计中应用较多，是结构概念的基础[3，5，7]。工程力学与土木工程本科专业课的关系具体参见图4。
六、鼓励学生参与竞赛
力学素质的培养，除了工程力学课堂上的内容，以及通过学生在后续课程的学习加强理解外，还可以通过参加周培源力学竞赛和大学生结构设计竞赛等活动，进一步促进学生的学习能力、毅力培养、团队协作、动手能力、理论与实践结合能力、解决问题和创新的能力。
周培源力学竞赛是教育部高教司主办的大学生科技竞赛之一，目前已发展到全国160多所高校参赛。参加该赛事对提高学生的力学素质有很大促进作用。学校安排教师对历年试题进行剖析，组织学生进行集中辅导。辅导中强调理论联系实际生产生活，激发学生发现并理解相关生产工具的力学原理，通过一系列生产工具的力学原理分析，激发学生对力学应用的识别与应用能力。
全国大学生结构设计竞赛为教育部确定的全国九大大学生学科竞赛之一，是土木工程学科培养大学生创新精神、团队意识和实践能力的最高水平的学科性竞赛，影响力日益扩大。近年来该赛事使用的材料普遍为竹皮，通过胶水粘结来制作结构构件。在对学生进行培训时，通过基本材料力学概念的扩展，使力学概念与结构设计相结合，使学生理解受力状态和材料利用效率的关系，轴力承受荷载效率最高，理解梁的截面形式与受力效果，梁的材料重新分布形成桁架等力学概念。为了提高结构效率，结构材料布置需要尽量沿周边对称布置，结构中受拉部分尽可能以质量轻的受拉柔性材料制作，去掉结构中不必要的部分，以减少结构自重，结构的节点及支座连接要强，以满足结构构件计算模型中关于刚性支座的简化假定，以及结构构件的整体性要求。而对于动荷载的赛题，理论力学中机械振动基础的内容显得更加重要。
七、结语
文章通过多种措施来提高学生对工程力学的学习兴趣，教学效果与学生反馈表明，所做的努力得到了学生的认可，学生学习的积极性有所提高，及格率增加。专业能力与职业素质密切相关，是职业能力的核心内容之一。人总在追求意义，通过各种措施告诉学生工程力学知识与专业能力的关联点，从具体的知识点上理解知识的价值在于运用，是此次教改尝试的核心思想。
参考文献：
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工程力学专业课程设计论文范文第2篇
摘要：由于传统的工程力学课程教学模式存在众多问题，故将有限元分析技术引入工程力学教学过程中，对授课内容、教学方法与实验方式进行改革与创新。
关键词：工程力学 有限元分析技术 课程改革
1.引言：工程力学是中职、高职与普通高等教育理工类专业所开设的专业基础课。传统工程力学课程教学过程中暴露出了如下问题：知识过于抽象，学生理解困难;教学手段陈旧，学生缺乏学习热情;分析方法与分析对象过于“理想化”，在实际工程中往往难以有效运用;实验设备与耗材成本较高，实验难以大量开展。为了有效解决上述四个问题，故在工程力学的教学过程中引入了有限元分析技术。有限元分析的概念于1943年提出，经过数十年时间不断地发展与完善，与迅速发展的现代计算机技术相结合，产生了数款成熟的有限元分析软件，广泛地应用于包括工程力学在内的众多工程领域。
2.教学方法的创新：在以往的工程力学教学过程中往往满堂灌，课件一页页翻，黑板上一遍遍写，而下面的学生们早已云游四方。试分析原因，无外乎两种情况：听不懂和听着没意思。工程力学的各种概念过于抽象，基础较为薄弱的学生无法理解，这种现象在职业院校中尤为明显。传统的讲授法也确实无法有效的激发学生的兴趣，学生对枯燥的公式与受力图毫无兴趣。为了解决上述问题，在工程力学教学过程中引入了有限元分析技术，利用有限元分析软件的可视化功能，使学生能够直观地看到应力的变化与分布情况，以及分析对象的变形和位移情况。教学实验中，学生对应力分析结果进行观察之后，能够快速理解教师讲授的相关知识，将感性认识上升到理性认识。相比传统的教学方法，引入有限元分析技术后，课程所需的教学时间大幅缩短，且学生的学习热情和知识理解能力大幅提升。
3.教学内容的创新：受人工计算的局限性制约，目前工程力学课程的内容多为“压杆稳定”等理想化的问题，研究对象的外形非常规则且受力情况较为简单，与现实工作中遇到的力学问题出入较大。导致学生难以“学以致用”，无法将简单的计算方法应用到实际的复杂工程问题之中。为了解决上述问题，对原有教学内容进行调整，保留了静力学和材料力学中基本的定义、概念;对平衡方程、强度计算等计算量较大且学生难以理解或掌握的内容进行大幅度的压缩或删减;加入了有限元分析软件操作使用的相关内容，培养学生模型预处理、网格划分、载荷设定和分析结果判读等有限元分析基本技能。简而言之，教学内容的变革是为了适应近些年“机器代人”的大趋势，用可靠地有限元分析软件取代复杂、难懂且精度有限的人工计算。从学生在工学交替实习与顶岗实习中的表现来看，掌握了有限元分析技术的学生已初步具备了强度校核等必备的基本工作技能，大幅缩短或省去了企业的二次培训，受到了用人单位的一致认可。
4.实验手段的创新：力学实验是力学教学中必不可少的一环，但高昂的设备购置费用、不断投入的耗材费用和被压缩的学时都无法保障传统的力学实验有效开展，故此以有限元分析技术作为基础的虚拟仿真力学实验，成为了传统力学试验方法的有效替代与补充。与传统的力学实验相比，虚拟仿真力学实验有很多相同点，比如也需要事先制定实验方案、编写实验手册、准备实验材料等;不同的是虚拟仿真实验对设备要求低，依靠普通的机房便能完成，且实验材料是利用三维设计软件建立的模型，能够每种分发给学生人手一個进行操作，保证每个学生都有动手机会，这是传统力学实验方式所难以达到的。学生通过虚拟仿真力学实验，在逐步熟悉有限元分析软件操作方法的同时，能够更加透彻地理解工程力学的相关理论知识，可谓是一箭双雕。
5.结语：有限元分析技术的引入，是一次成功的工程力学课程教学实验。首先，在课程内容方面，以操作简单、运算准确的有限元分析方法，替代了复杂且精度有限的人工计算，使学生能够真正的“学以致用”。其次，在教学手段方面，以直观的有限元分析过程展示，替代了各种抽象的图表和公式，激发学生学习兴趣的同时，大幅缩短了学生理解知识点所需的时间，可谓是事半功倍。再次，在实验课程开设方面，以虚拟实验替代真实实验，在为学校节约成本的同时为学生提供了更多的动手机会。此次在工程力学课程教学过程中应用有限元分析技术取得的成功经验，可以推广到其它类似课程的教学过程中，如热力学、机械设计、工业设计等，可在相关学科的教学过程中加以尝试。
工程力学专业课程设计论文范文第3篇
摘要：岩石力学是采矿工程专业本科生的专业基础课程，理论性、实践性强且教学内容繁杂。通过分析岩石力学教学的现状，指出课程教学中存在的问题，探讨了岩石力学课程建设及教学改革的必要性，从教学手段、教学内容和考核方式方面提出教学改革思路与方案。研究成果对岩石力学课程的教學改革具有指导与借鉴意义。
关键词：岩石力学；教学改革；教学方法
一、引言
岩石力学是主要研究岩石的力学性质和岩石对各种物理环境的力场产生效应的一门理论学科。对于具体的岩土工程，也涉及岩体在力场作用下的强度、变形与破坏以及岩体稳定性问题[1]。岩石力学是矿业学科的理论基础，是一门涉及地质和力学两学科的交叉学科。
岩石力学是内蒙古科技大学采矿工程的核心专业基础课，在《内蒙古科技大学2012版采矿工程专业人才培养方案》中占有重要地位，为我校培养采矿工程本科生和研究生奠定坚实的理论知识基础。岩石力学是反映采矿工程特色的标志性课程，通过本课程学习，采矿工程专业学生能够运用岩石力学知识解决采矿工程中的常见岩石力学问题，为后续进一步学习矿山地压与岩层控制、露天矿边坡、煤矿地下开采、金属矿开采等专业课程打下理论基础。部分矿业类高校将其列为考研专业课，重要性略见一斑。
二、课程存在的问题
采矿工程是内蒙古科技大学的传统特色专业，为内蒙古等西部地区矿业领域培养了大量工程技术人才。由于地域因素和经济发展水平的制约，教学基础及师资力量薄弱，普遍存在一些问题。
1.课程教学内容陈旧，矿业特色不明显。当前巖石力学教材内容单一陈旧，新岩石力学问题和实践技术工艺在教材中很少涉及，部分教学内容滞后于现场矿山生产现状。
采矿工程专业目前使用的教材主要是河海大学主编的《岩石力学》，该教材是依据教育部1998年颁布的大土木专业要求编写，与采矿工程专业联系较少、未能充分体现课程的矿业特色[2，3]，需要增加含矿山工程中常见或典型矿山岩石力学问题，如采动应力场、浅埋深采动岩体力学、煤矿采场围岩控制、冲击地压等。这些问题已引起自治区教学工作者和现场工程人员的注意。
2.课堂教学模式落后。课堂教学中以教师讲授为中心、以传授书本知识为主的传统教学模式根深蒂固，其教学方法和教学手段单一，未能充分运用先进的教育理论与手段。在讲授知识时，采用“填鸭式”和“满堂灌”方式，学生逐渐丧失学习的兴趣与动力，学生上课睡觉和作业应付的现象日趋严重，这必然影响学生对专业知识的系统掌握，背离了该课程的教学目标。
岩石力学是一门力学理论与矿山工程实践紧密相结合的课程，知识体系复杂且相对零散。由于受教学场地、经费和工程条件等因素制约，本校岩石力学教学体系与生产实践缺乏必要的结合，教师只能以课堂讲授为主，与实际矿山工程的联系较少，影响了学生解决复杂工程问题的实践能力培养。
3.考核手段单一。考试是反馈学生学习效果的重要途径，也是检测教育目标达成度的重要工具。目前，岩石力学考核成绩是由期末考试成绩和平时成绩简单组成，考查内容主要体现在书本知识的记忆掌握程度，较少反映学生独立思考、分析解决问题能力，也阻碍了学生学习的积极性。同时，僵化单一的考核模式也妨碍了教师的主观能动性。
三、岩石力学教学改革思路
随着矿山开采深度的增加，矿产资源赋存环境不断恶化，如高地压、高地温、高瓦斯等问题，采矿工程领域将涌现许多新的复杂研究课题。在一个较短学期，如何既能强化力学基础，又将这些课题之上的采矿岩体力学新知识加入教材，引入课堂，并且在教学过程中培养学生在以后工作中解决类似复杂工程问题的能力，这是课程教学迫切需要解决的一道难题。因此，“岩石力学”课程教学改革势在必行。
1.明确大纲，整合优化教学内容。根据自治区采矿工程专业综合改革试点要求和新版人才培养方案，围绕矿业精英教育教学体系建设目标，认真修订岩石力学教学大纲，体现矿业学科特色。新版的教学大纲应具有科学性、系统性和可操作性，更加适应培养目标和教学计划要求，并能反映学科最新前沿研究成果。在新版岩石力学教学大纲指导下，有利于学生对课程内容的掌握和理解，重新编排教学内容，突出教学重点。
先将岩石力学课程内容分为基础篇和特色篇两部分。第一部分基础篇包含岩石的物理力学性质、岩体力学性质和地应力三章基础内容，基础篇重在强化力学基础。第二部分特色篇体现矿业特色，调整增加矿山工程与岩石力学相关知识内容，如露天矿边坡的稳定、采场与巷道围岩控制等。在特色篇的编排中，首先给出岩石力学问题的常见解决方法，如力学理论分析、数值模拟计算和力学试验等，然后结合分析矿山工程实例，把相近的矿山工程问题建模分析，最后提出解决方案。
2.知识案例化，丰富教学手段。岩石力学部分知识内容抽象难理解，因此可以根据课程重难点部分，采用详细讲解的方式，通过一个或若干个设计实例或工程案例，引导学生对问题的思考和分析，有利于调动学生的主动性。课前，学生应该研读工程案例并认真分析案例材料，围绕案例进行相关力学方面思考，找出其中的关键性问题，弄清案例的关键问题和隐含问题，进而产生新的设想。例如在讲授高地应力内容时，可以引入当前煤矿深井开采所涉及到的巷道围岩控制等案例。
灵活运用现代教学技术工具来增加课堂信息量，增强教学效果。对于必须掌握的基本力学理论和公式推导，仍采用传统“板书”的教学手段，让学生理清思路、掌握推导过程；对于大量的实物图形、三维空间概念、操作规程等较难口述的信息，尤其是结合矿山工程的案例，可充分运用多媒体、互联网等先进教学技术，通过图片、视频和动画等多种表现手段，增加传授信息量[4]。例如在讲解非圆形巷道围岩应力分布规律时，利用FLAC数值模拟软件建立非圆形巷道断面模型，然后在课堂上演绎此数值计算模型。
3.改善考查方式，培養学生综合能力素质。调整增加考试内容，由过去的两部分增加调整为4部分：平时出勤、分阶段性小测验、专题讲演和期末测试，其中平时出勤及作业完成情况占10%，分阶段性小测验成绩占总成绩的10%，自主选择的专题讲演成绩占总成绩的15%，期末考试及大论文作业成绩占总成绩的65%。采用这种考核方式能更加公平合理地评价学生学习成绩，调动学生学习兴趣，培养学生自学能力，加深对本课程的理解，开阔视野。学生缺课严重的情况得到根本改善，考核效果更加真实地反映学生学习情况。
四、结语
岩石力学最早源于采矿实践活动，作为采矿工程专业的一门专业基础课，其行业特色鲜明，必须改革传统教学模式，加强理论与矿山工程实践的联系。需要结合自身教学实践活动，通过开展课程教学改革研究，不断提高采矿专业岩石力学课程的教学质量和教学效果。
参考文献：
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Research on Teaching Reform of Rock Mechanics Course for Mining Engineering
LI Qing，HAO Chang-sheng，ZHENG Wen-xiang，WANG Chao，GUO Ling-fei
（College of Mining Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology，
Baotou，Inner Mongolia 014010，China）
Key words：rock mechanic；teaching reform；teaching method
工程力学专业课程设计论文范文第4篇
土木工程学科《水力学》课程教学改革研究
摘要:针对土木工程学科中《水力学》教学中存在的课时少、内容多、学生不重视、效果差等问题,从教材的选用、教学内容的调整及凝练和教学方法的改进等方面提出一些教学改革的看法和建议,力图使该课程更加符合本专业学生的需求,激發学习兴趣,提高学习效果。并为土木工程学科中从事《水力学》教学的教师提供一些有益的参考。
作者：杨向龙
工程力学专业课程设计论文范文第5篇
[摘 要]随着共建“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”倡议的提出，“一带一路”已成为我国高层次、全方位长期性的国家发展战略。作为“一带一路”建设的优先领域之一，港航建设迎来难得的发展机遇。航道是港航工程中重要的基础设施，航道的合理开发和利用对我国“一带一路”建设有着十分重要的意义。同济大学港口航道与海岸工程专业以航道工程课程链为例，从思政建设研究出发，组建思政教师团队，科学提炼课程链中的思政元素，将思想政治教育贯穿于课堂实践教学全过程，取得了良好的教育教学效果。
[关键词]“一带一路”;港口航道与海岸工程;航道工程;课程链思政
一、“一带一路”倡议指导下开展航道工程课程链思政建设的意义
2013年，习近平主席在出访中亚和东南亚国家期间，先后提出共建“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”（以下简称“一带一路”）的倡议，得到了国际社会的高度关注。“一带一路”倡议的核心理念是合作发展，以共同推动沿线各国的经济发展、合作交流[1]。根据教育部印发的《推进共建“一带一路”教育行动》的相关意见和具体规定，我国将一以贯之地坚持教育对外开放，深度融入世界教育改革发展潮流。推进“一带一路”教育共同繁荣，既是加强沿线各国教育互利合作的需要，也是推进中国教育改革发展的需要。
航道是港航工程中重要的基础设施，在“一带一路”建设规划中，基础设施的互联互通是建设的优先领域，推动口岸基础设施建设、畅通陆水联运通道、推进港口合作建设更是其中的关键环节之一。作为贯通沿海与内陆的重要交通基础设施，航道的合理开发和利用对我国“一带一路”建设、“十四五”经济发展的战略布局皆有着十分重要的意义。航道工程课程链就是围绕讲解航道工程的设计理论和方法而形成的知识体系[2]。
教育兴则人才兴，教育强则国家强。党的十八大以来，习近平总书记对中国高等教育的发展和高校思想政治教育工作高度重视，并发表了一系列重要论述，比如他在2016年的全国高校思想政治工作座谈会上为大学生素质教育指明了方向：思想政治教育要用好课堂教学这个主渠道，各类课程与思想政治理论课要同向同行，形成协同效应[3-4]。根据教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》，课程教学中要把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力。工学类专业课程，要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神以及科技报国的家国情怀和使命担当的社会责任感[5]。
二、航道工程课程链的思政理念
同济大学土木工程学院水利工程系港口航道与海岸工程专业本科教育，在“一带一路”这个大框架的思想指导下开启航道工程系列专业课程链的思政建设。专业团队教师依据课程教学大纲，从课程内容设置出发，针对航道开发利用、航道整治等问题，按照港口航道与海岸工程导论、河流动力学、航道工程学、航道整治课程设计四门课程层层递进的关系构建航道工程课程链，深入挖掘课程所蕴含的思想政治教育元素和承载的思想政治教育功能，将思政教育与专业课程教学有机融合在一起。
整个课程链的思政元素主要围绕弘扬社会主义核心价值观，并结合港航工程行业、学科和专业的特点，使学生明白港航工程在国家战略中的地位和重要性，普及国家“一带一路”建设的相关知识，围绕如何培养专业人才更好地服务“一带一路”建设与发展，从天下意识与全球视野、家国情怀与责任担当、文化传承与价值引领、工匠精神与职业素养、工程思维与创新能力、学院归属与专业自豪等不同维度梳理本专业航道工程课程链中蕴含的思政教育元素（见图1）。
港口航道与海岸工程导论是面向大一本科生开设的专业基础课，其任课教师通过课堂教学来引导学生更好地认识“一带一路”这个开放兼容的体系，树立“海纳百川、兼容并蓄”的理念，熟悉国际习惯、国际规则，拓宽学生的全球视野，培养学生的跨文化思考意识，教育学生尊重世界文明和文化的多样性，培养其绿色、低碳、循环、可持续发展观，从而引导其正确认识港航工程师的时代责任和历史使命。
河流动力学是港口航道与海岸工程专业一门重要的必修专业基础课程，是研究水流特性、泥沙运动特点以及河床演变规律的课程，为港口航道与海岸工程的规划、设计、施工与运行管理提供必需的河流动力学知识。其任课教师通过对专业知识点的讲解，巧妙引入思政元素，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观;培养学生的人文情怀，引导学生正确评价基本建设对社会、文化、政治等的影响;提升学生的社会责任感，培养其家国情怀，引导其树立献身港航工程事业的信念。
航道工程学是航道工程课程链中最核心的课程。该课程让学生了解和掌握河流和航道的基本特征﹑航道规划和航道工程措施，掌握航道疏浚﹑整治，河流渠化以及通航建筑物与运河布置设计的基本方法，为港口航道与海岸工程专业的学生今后从事航道工程的规划设计、管理与研究工作打下基础。在“一带一路”倡议的指引下，我国在水电、港航领域的基础设施建设、技术推广和人才培训等方面大力推行“走出去”战略，需要大量具有跨国职业资格的水利工程师[6]。该课程从培养国际化工程人才角度出发，教育學生要具备踏实严谨、耐心专注、吃苦耐劳、追求卓越等优秀品质，培养学生善于思考、勇于探索、敢于创新的精神，希望把学生培养成为心系社会且有时代担当责任感、工匠精神的技术型人才。
航道整治课程设计是航道工程学配套的专业实践课程，旨在帮助学生掌握解决航道工程初步设计的思维方式和步骤，让学生能够分析整治建筑物设计方面的工程问题，评估其对环境、经济和社会等方面的影响，理解工程建设应承担的社会责任。这门课程在“知识、能力、人格”三位一体的课程思政教学理念、“线上线下结合、理论与实践结合、专业知识与课程思政结合”的教学内容设计、多样化的教学手段及教学目标达成情况评价等方面具有一定的特色与创新，对工科专业课程的思政教育具有一定的借鉴和示范推广价值。
三、航道工程课程链思政实践教学
航道工程课程链将“一带一路”倡议的核心理念融入课程设置、教学大纲核准和教案评价等重要环节，落实到相关课程目标设计、教学大纲修订、教材编审选用、教案课件制作以及实践教学开展等各方面，贯穿于课堂授课、教学研讨、实验实训、作业论文各环节。同时，创新课堂教学模式，推进现代信息技术在课程思政教育中的应用，激发学生学习兴趣，引导学生深入思考。同时，综合运用第一课堂和第二课堂，通过组织“一带一路”专题讲座、建设“一带一路”航道工程案例库、开展与“一带一路”建设企业共做课程设计等措施来强化实践教学的力度，将课程思政融入课程教学全过程。图2是围绕“一带一路”建设的航道工程课程链实践教学设计思路。
港口航道与海岸工程导论课程通过邀请企业专家亲自讲述港珠澳大桥、大小洋山深水港、长江口深水航道整治工程、雄安新区建设等典型工程案例和著名人物事迹，以及通过由国内到国外、从历史到现代的视频题材展示，激发学生的职业热情，鼓励学生成为“一带一路”“海洋强国”“美丽中国”“长江经济带”建设的开拓者和践行者。
河流动力学课程的责任教授团队参与了科技部组织的“一带一路”考察项目，主持了上海市“科技创新行动计划”“一带一路”国际合作项目，出版了相关论著，建立了航道工程案例库。教师在课程教学过程中，通过介绍都江堰等中国古代水利工程，阐述2500年来中国人民在河流动力学理论和技术方面所做出的巨大贡献与杰出创新，增强学生的民族自豪感和自信心;结合教材中的水库淤积、异重流知识，通过三峡水利枢纽、小浪底水库、洋山深水港、长江口深水航道工程、港珠澳大桥等新中国成立70多年来所取得的重大工程建设成就，引导学生深刻理解我们党确立“为中国人民谋幸福，为中华民族谋复兴”的初心和使命的历史必然性、科学性、实践性，增强学生担负起中华民族伟大复兴历史使命的自觉性和责任感;通过突出讲解重大水利工程建设中的河流动力学关键技术问题，培养学生爱岗敬业、精益求精的工匠精神。
航道工程学是一门实践性很强的课程，除了理论知识还有航道整治课程设计及实验教学内容。该课程的课堂教学形式多样，教师在课堂上通过组织多个环节的小组分工合作和讨论，让学生体验具体工作岗位的职责与要求，把友善、沟通、合作、责任、诚信、创新等关键词与基于过程的个人心得分享和总结评价相结合，让学生认识到上述职业素养是高级工程技术人才必须具备的重要品质。教师充分发挥第二课堂的作用，组织学生参观洋山港四期自动化无人码头运营和长江口深水航道整治工程，帮助学生树立职业理想和增强专业自豪感，并积极联络“一带一路”建设企业共做课程设计，合作指导学生开展创新创业项目研究。
航道整治课程设计课程教学改革将传统的理论教学和线下课程设计整合成线上课程。线上课程设计可充分挖掘BIM数据价值，通过AR技术强大的效果展现能力，注重做好实际工程设计教学的内容制作和提高师生沟通效率，实现实际工程设计教学内容的直观化、系统化，加深学生对实际工程结构的认知，辅助学生完成工程结构形式的比选和设计。为了让学生体验不同环境下的航道工程设计，航道工程课程链教学团队开发了船闸工程课程设计在线教学系统和波浪运动虚拟仿真教学系统，并开放给全专业学生用于课程设计及相关实验。虚拟仿真教学围绕师生的用户体验，以“内容制作”为中心，将理论知识和工程实践相结合，既可培养学生的实践操作能力，又可提升他们对新环境的适应能力，为他们今后参与“一带一路”港航工程建设做好准备。
四、提升教师主动开展航道工程课程链思政建设的意识和能力
全面推进课程思政建设，教师是关键。要推动教师进一步强化育人意识，找准育人角度，提升育人能力，确保课程链思政建设落地落实、见功见效。教师首先应树立课程思政教学改革的理念，用习近平新时代中国特色社会主义思想指导育人过程，通过课程思政教学改革把立德树人、价值引领贯穿于教学的每一个环节，做到教学内容新和精、教学方式形式多样，把传授知识和培养能力有机结合起来，让学生在学习过程中修炼人格，培养有崇高理想和工匠精神的专业人才，充分体现同济特色“知识、能力、人格”三位一体的教育理念。其次要明确课程思政教学改革的思路：通过线上授课模块的建设，使学生掌握本课程的基本内容及其在工程实践中的应用。通过自主专题学习、线上课程设计模块以及自主虚拟实验模块的建设，使学生在课堂学习之余，自主学习查阅文献、专题阅读和结合工程实际开展实验，培养独立开展研究的能力，为今后继续深造或进入设计院、生产企业独立开展工作打下基础。此外，通过专题讲座和讨论模块的建设，引导学生在了解国家重大工程建设关键理论问题和技术问题的同时，树立崇高的理想信念和崇尚工匠精神。也就是努力把航道工程课程链建设成具有同济特色的港口航道与海岸工程专业以及其他相关专业的本科核心课程。
航道工程课程链教师团队由三位核心课程教师、两位专业实践课程教师和两位主抓思政建设的教师组成，形成了专业教学、实践教学和思政教育紧密结合的教师团队。团队成员定期开展思政建设活动，形式多样且成效显著，例如集体学习由高校教师网络培训中心和教师教学发展中心开展的“学科教学育人与课程思政”专题网络培训、师德师风全员培训，开展学生座谈会，调研“一带一路”建设企业，开展培养方案讨论会和集体备课等。
五、结语
“一带一路”建设背景下的国际化发展新格局对港航事业既是机遇又是挑战。为了适应新形势发展的要求，我国在水电、港航领域的基础设施建设、技术推广和人才培训等方面大力推行“走出去”战略，需要大量具有跨国职业资格的水利工程师。同济大学土木工程学院水利工程系以航道工程课程链为例，从课程思政建设研究出发，科学提炼课程链中的思政元素，将思政教育贯穿于课堂教学当中，为“一带一路”建设培养更多国际化优秀人才，为我国水利工程技术人员参与国际竞争打好专业基础。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 国家发展改革委，外交部，商务部.推动共建丝绸之路经济和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动[M].北京：人民出版社，2015.
[2] 曹勤方.关于当前内河航道工程建设存在问题及解决措施探讨[J].中国水运，2020（4）：76-78.
[3] 把思想政治工作贯穿教育教学全过程 开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日報，2016-12-09（001）.
[4] 陈道武.课程思政：高校全程全方位育人的有效途径[J].齐齐哈尔大学学报（哲学社会科学版），2017（12）：164-166.
[5] 吴月齐.试论高校推进“课程思政”的三个着力点[J].学校党建与思想教育，2018（1）：67-69.
[6] 许媛欣，赵军，汪健生，等.“一带一路”背景下能源动力学科工程教育国际化初探[J].大学教育，2020（6）：14-16.
[责任编辑：庞丹丹]
[收稿时间]2020-07-30
[基金项目]2019年上海高校课程思政领航计划“上海高校课程思政整体改革领航高校”领航团队。
[作者简介]通信作者：蔡奕（1979-），女，江苏盐城人，博士，副教授，研究方向：港口航道与海岸工程。
工程力学专业课程设计论文范文第6篇
摘 要：土力学作为高校土木工程专业的一门主干课程，运用其理论知识能解决众多与地质相关的问题，因而采用何种教学模式，以高效率学好本门课程显得尤为重要。笔者通过近几年的教学实践，针对土力学特点，就土力学教学过程中存在的常见问题，运用翻转课堂教学模式，对课程的课前、课中和课后进行了设计，增强了学生的学习积极性，提高了学生对本门课程的学习效率，教学效果良好。
关键词：土力学；教学模式；翻转课堂；教学实践
DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2019.13.002
《土力学》课程是作为高等院校土木工程、水利工程、工程力学等专业开设的一门主干课程，是基于三大力学、弹性力学、流体力学等相关力学的理论知识而开设的一门课程，分析和研究土的物理力学性质、土的强度、土体的变形、土体的渗透等问题的一门学科，是力学的一个分支，隶属于散体力学领域[1]。土力学研究的对象是土，因土具有非连续性、各向异性、三相性、力学性质较复杂等特点，学习过程较为抽象，学习内容繁多，同时要求学生具有良好的力学基础。笔者结合近几年土力学课程的教学实践，针对如何培养学生的学习兴趣，提高学生学习效率，让学生由被动学习向主动学习转化，学好土力学课程等问题进行了探讨，提出了以学生为中心、教师为辅的“翻转课堂”[2-3]教学模式。
一、土力学课程特点
运用土力学知识，不仅能解决边坡稳定性问题，也能评价地基的稳定性问题，还能评判土体是否会发生渗流破坏等问题，为分析实际工程问题提供理论基础。因此，如何学好土力学课程已成为高等院校亟须解决的问题[4-5]。然而土力学课程具有如下几个特点。
1.土力学涉及学科多，涵盖范围广。土力学是基于理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、流体力学开设的一门课程，其知识点涉及面广，涵盖范围繁多，理论知识强，学习难度较大。
2.土力学的学习较抽象，学习难度大。因土力学的研究对象为散粒状的土颗粒，而土体是一种具有碎散性、三相性、自然变异性的物质。在研究过程中，研究的是土体的物理力学性质、土体边坡的稳定性、地基的稳定性等问题，有众多的理论推导和假设，这就要求学生具有良好的数学功底、较强的空间想象能力和逻辑推导能力。
3.土力学注重理论研究，学习过程枯燥。众多高校的土力学课程基本以理论授课为主，整个教学过程中实践课时不到总课时的五分之一，学生能动手实操的实验课程少之又少。因此，在整个学习过程中，以理论授课的形式进行本课程的学习，不能更好地加深学生对知识点的理解，不能更好地巩固理论知识，与此同时整个学习过程中略显程枯燥乏味。
二、土力学课程教学中常见问题
土力学与其他力学不同，主要研究的是土体力学，而土体具有碎散性、三相性、自然变异性等特点，学习过程中概念较多，内容繁琐，知识面广。高等院校将土力学作为土木工程专业的一门专业课程来开设，但因高校学生的学习任务增加，众多高校将本课程学时进一步压缩，加之学生的力学基础不够扎实，故想要教师教好本门课程，并让学生学好该课程，将面临新的挑战[6-7]。我在近几年的教学过程中，不断发现土力学课程的教学存在以下问题。
1.压缩课时，教学任务加重。浏览众多教材，互相比较不难发现编者建议本门课程的开课学时控制在64学时为宜。但部分研究方向在制定高校人才培养方案时，将本门课程的学时压缩至48学时，甚至更少，这就要求教师应具备更强的教学水平和学生应具备更夯厚的理论基础。但实际教学过程中不难发现，本门课程是基于众多力学的基础上开设的一门专业课程，一旦学生的力学基础较薄弱，这就导致学生在学习本门课程时遇到重重困难，难以理解其知识点，无法学好本门课程。
2.师资队伍工程实践经验尚浅[3]。学习土力学课程的本质是运用土力学理论知识解决实际工程中的工程问题。但是，目前众多教师都是毕业后直接进入高校从事教学工作，没有太多甚至缺乏实践经验，这就导致课堂理论教学不能与实际工程完美结合，学生在学习过程中也不易理解教师传达的信息，从而致使学生不能轻松的学好本门课程，同时学生毕业后踏上工作岗位，也不能很快地将理论与实际结合起来。
3.学生理论知识薄弱，对问题的分析不够精准。高校通常会将土力学课程安排在大三第一学期开设，此时大部分的力学课程都已学完，但力学课程对学生来说普遍较难，众多学生对力学知识掌握的并不牢固，加之众多专业课程也会在大三第一学期同时开设，这就使得学生更没有充足的时间和精力去学好本门课程，在时间和空间上学生都难以分出较多的时间和精力去学好本门课程，从而增加了学好本门课程的难度。
4.以理论授课为主，实践学时较少。运用土力学知识，能解決一系列的实际工程中的工程地质问题。但由于受学校试验设备和试验条件的限制，土力学课程基本以理论授课为主，实践环节较少，因此很多高校目前只开设了土的液塑限联合测定试验、土的击实试验、筛分试验、剪切试验和固结试验，土体的渗透试验、三轴压缩等试验暂未开设，一方面这就导致学生自己动手环节过少，而课后又没有太多的时间去复习，从而不能更好地加深课堂理论知识，一旦学生踏上工作岗位，遇到工程地质问题，将不能及时运用已学知识处理相关问题，这就为土力学的教学与实践的结合增加了困难；另一方面，单纯的理论授课，会使得课堂枯燥乏味，不能激发学生的学习积极性，从而降低学生的学习效率。
三、课程教学改革与创新
为解决目前土力学课程教学中存在的常见问题，笔者通过近几年对土力学课程的教学探索，积累相关的教学经验，提出了如下翻转课堂教学改革模式。
（一）课前设计
土力学课程因其课时有所压缩，学生仅通过课堂学习，不足以较完整的掌握本门课程的知识点。教师可通过录制课程微视频，采用慕课的形式，提前布置线上任务，让学生提前熟悉下一节知识点，如有不懂之处，还可以进行回放，在课本上做好标记，课中师生共同讨论加以解决。也可利用网络资源，登录“爱课程”网、超星学习通等网络平台，观看其他院校精品课程视频，实现资源共享。同时，教师可提前上传线上教学试卷，进行课前预测。这都为学好本门课程打下夯实基础。
（二）课中设计
传统的教学模式中，以教师的“教”为中心，整堂课几乎都是教师一人讲授，学生最终能理解多少，教师也未能及时预测。而翻转课堂教学模式，打破了传统的教学模式，以学生的“学”为主导地位。学生在熟悉本节知识的前提下，不再处于被动学习地位，课中教师将围绕学生的问题进行展开，解决学生课前预习过程中存在的疑惑之处，提高了学生的学习兴趣，丰富了课堂学习内容。在翻转课堂的教学模式下，教师可提高理论授课效率，节约理论授课学时，增加学生实践学时，同时可带学生去学校周边工地进行现场实践。因此，翻转课堂教学模式能够使学生更容易、更轻松、更好地理解并学好本门课程。
（三）课后设计
传统教学模式中，课堂讲授结束后，教师布置课后作业，学生完成并上交作业，之后教师再进行批改。此过程耗时较长，教师不能及时发现上一节内容学生不懂之处，也未能及时进行讲解。同时无法避免部分学生抄袭现象，故教师更不能真实掌握学生对知识的掌握情况。而翻转课堂在课后教学设计中，增加了线上实测环节，学生通过线上完成测试，教师可通过线上数据反馈，及时了解学生对所学知识的掌握情况。针对多数学生易出的错知识点，下一次课可详细讲解。
四、结语
近年来通过采用翻转课堂教学模式对土力学教学进行改革，对本课程的课前、课中、课后分别进行了教学设计：课前录制课程微视频和线上预测，课中答疑解惑，课后线上测试。不难发现课中学生积极性明显提高，学生有针对性的提问，师生互动环节有所增加，学生学习兴趣颇丰，学习氛围显著提高。同时在不压缩学时的前提下，增加了学生实践环节，取得了良好的教学效果，同时也丰富了自己的教学经验。
参考文献：
[1]朱建群，高文华.土力学教学中几个基本概念的分析[J].高等建筑教育，2008 （3）：78.
[2]宋朝霞，俞启定.基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J].远程教育杂志，2014（1）：96.
[3]崔艳辉，王轶.翻转课堂及其在大学英语教学中的应用[J].中国电化教育，2014（1）：116.
[4]刘加冬，杨莉，赵福田.基于应用型人才培养的土力学教学改革[J].山西建筑，2017（3）：235.
[5]王宇輝.本科土力学课程教学改革探讨[J].山西建筑，2017（26）：245.
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[7]费康，许朝阳.研究性学习在土力学教学中的应用[J].高等建筑教育，2011（4）：108. [责任编辑 杜建立]
作者简介： 蒋凌云（1989— ），女，汉族，湖南永州人，助教，研究方向：岩土工程与建筑材料。
基金项目： 本文系吉首大学张家界学院院级教学改革研究项目资助（Jxjg1715）。