引论：我们为您整理了13篇工程问题的概念范文，供您借鉴以丰富您的创作。它们是您写作时的宝贵资源，期望它们能够激发您的创作灵感，让您的文章更具深度。
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为满足人类之间的实践交流、跨越空间障碍的需求，政府部门投资建设了多数桥梁，随着社会的发展，桥梁也需要不断的地更新、改造。基于桥梁工程在社会经济发展中的重要地位，作为桥梁建造开端的桥梁设计显得尤为重要。而桥梁的概念设计是具体设计的先导，是对桥梁设计的总体把握与构思，其思想贯穿桥梁设计的全过程，并随着项目的进行而不断完善。在桥梁建造工程中，高达70%以上的生产成本取决于概念设计，做好桥梁工程的概念设计才能造出“精品”桥梁，才能从根源上节约工程的建造价值，提升美学内涵。
1 桥梁工程概念设计综述
1.1 桥梁概念设计的过程
桥梁的概念设计主要是在一定经济条件下，提出满足结构造型要求、耐久性和使用功能要求、满足形变与受力要求的合理设计方案。现行的桥梁建设主要以结构设计与桥梁施工为核心，按照时间进行相关组织与实施，设计人员的主要职责是依照必要规范产生经济安全的桥梁结构设计方案。桥梁的概念设计活动除包含上述功能外，还要综合考虑影响设计初步阶段的环境、人文、美学等要素，完善了传统设计的表现手法与设计理念。
1.2 桥梁的产品化概念设计
桥梁是一种特殊产品，它具备土木工程结构的基本特征，也具备产品的一般属性。桥梁产品的建设规模大、投资巨大；桥梁的建造一般由政府根据社会、经济、交通需求确立实施，与市场关系较小；桥梁的使用年限长，达到寿命后将成为废弃物，在其长寿命周期内需具备抵御环境侵害的能力。鉴于产品概念设计的思想和桥梁概念设计的重要指导，将现有的桥梁概念设计内容从桥梁设计各步骤里提炼归纳出来，形成如下的桥梁概念设计新思路。
（1）设计定位阶段主要包含环境总体分析、使用方式分析、用户群体分析和寿命期成本分析这四个层次[2]。只有充分分析影响桥梁设计的主客观因素，才能合理定位设计走向。环境分析主要是对拟建桥区的水文、地形、气象、地质等条件的分析，这将决定了桥梁设计的抗震、抗风设计需要；桥梁的用户群体主要是社会、业主和生态环境，设计中要注重桥梁的生态性、安全性、景观美学性、经济性等；使用方式决定了线性布置、建设规模的大小、上下部结构设计、断面布置等；寿命期成本主要包含间接成本、直接成本和灾害事故成本。桥梁概念设计的主体由设计、施工、运营、管养等多单位与部门构成，在其寿命期内的所有部门被称作利益共同体。
（2）方案初拟阶段是在对桥梁概念设计精准定位后，从结构体系、桥位、景观、桥梁造型、施工方案等方面拟定桥梁建造的初步方案。桥位选择将决定工程造价、施工和运营的安全性、施工操作的难易程度；结构体系的选择要注意结构的可达到性和可维护性，为今后的桥梁检修提供便利条件，整体节约桥梁寿命期的总成本；桥梁的造型与景观设计要以工程师为主导，同时邀请建筑师及其他专业人员加入，形成合理的设计模式；施工方案直接影响着桥梁工程的质量、安全、工期，在考虑结构、线性、桥位条件之后形成了初步的施工方案。经反复对比分析，筛选出两三个可行的推荐方案。
（3）方案比选阶段的主要工作是依据项目的相关规定和工程师的相关经验，从若干推荐方案中择优选取最终设计方案。经济指标是大多数桥梁最终方案决定的关键性要素，但在一些景区桥梁或标志性大桥的设计方案比选中，景观美学价值也是不容忽视的重要因素。
1.3 桥梁概念设计的阶段划分
桥梁的概念设计工作主要集中在工程的可行性分析、初步设计、施工图设计三个阶段。这三个阶段设计桥梁工程的技术层面的具体细部与结构设计，具体每阶段的概念设计内容如表1所示。
2 桥梁设计的前沿设计理念
这里主要介绍三类较具代表性的设计理念，即桥梁的耐久性设计理念、桥梁的生态性设计理念和桥梁的全寿命周期设计理念。
（1）耐久性设计理念是指在桥梁的设计使用期限内，保证桥梁的安全性、使用性及外观功能的设计理念。耐久性的设计需要在明确设计中可能的侵蚀类型和不同状况下的耐久性要求；评估特定条件下的侵蚀严重程度；明确桥梁的各个构件对侵蚀作用的防护水平与防护方法；提出设计、养护、维修等后续方案。
（2）桥梁的生态设计理念是充分利用生态学的设计思想，综合考虑桥梁相关的生态环境，在桥梁的设计规划中，提出满足人们需求且与生态环境和谐共存的设计方案。生态设计中要坚持生态保护的原则，尽可能选取对周围植被、水文、气候破坏程度最小的施工方法，严格控制施工范围；施工坚持使用清洁能源，选取无毒无害的装饰与建造材料，从而利于桥梁报废后的物料回收；桥梁建造需保证施工工艺先进、材料先进、设计和施工组织合理。
（3）桥梁的全寿命周期设计包含桥位的规划、方案的设计、性能的分析、详图的设计、建造的施工、管理的养护和拆除这几个阶段的全面规划和系统考虑，从而达到最优目标。桥梁的全寿命周期设计将使用、资金、文化、生态等需求细化成具体指标，并采用恰当的方式实现桥梁寿命周期的各类指标要求。
3 结语
本文介绍了桥梁概念设计的具体定义、相关特点、设计的步骤和流程，并从定性分析、经验积累、合理估算的基础上总体把握桥梁设计构思。借鉴产品设计的成熟经验，将桥梁作为产品，尝试桥梁的产品化概念设计，进而深入探讨工程的可行性研究、初步设计、施工图设计三个阶段的技术层面的桥梁概念设计。最后，介绍了现今的一些前沿桥梁概念设计理念，如生态设计理念、耐久性设计理念、全寿命周期设计理念等，对以后的桥梁概念设计发展有一定的启迪意义。
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・阐明STEM教育的主要目的
・通过3个维度（实践、跨学科概念、学科核心概念）讨论这些学科的本质。
本文将聚焦在STEM中的科学（S）、技术（T）及工程（E）。当然，数学（M）的重要性不言而喻，无论将它作为单一学科还是STEM的组成部分，我们并不会刻意地去贬低数学的重要性。相反。我们坚信数学是青少年高质量教育的基础。数学在科学、技术及工程中的应用使得它们能够更好地结合在一起。数学知识与应用数学的能力更是在我们探究，以及解决关于科学、技术、工程问题的过程中起到了关键作用。
科学从本质上说是探究。科学探究是科学所有分支学科的核心特征，因为这是科学知识产生和被证实的途径。对于科学家们来说它是黄金标准，使得科学家们明白了他们是如何掌握科学知识的，以及可以证明科学家们所掌握知识的证据。因此，科学探究是为了建立知识和理论而产生的一种科学的策略。用《美国国家科学教育标准》（National ScienceEducation Standards，USA，1996）的话说，科学探究是“科学家学习自然世界、基于工作得到证据，提出解释及理论的众多途径”。
工程和技术聚焦在改变自然和人造世界，旨在解决问题或满足人类的需求。通过工程和技术设计创造解决问题的方案。科学探究是科学的基础，设计过程是工程和技术的基础。正如科学探究使科学领域蒸蒸日上，工程及技术中解决问题的方案也通过设计过程得以延伸和发展。
但是，在现实世界中，科学、工程、技术的主要方面并没有相互脱离。科学知识的产生表明了问题或许可以通过工程和技术得到解答。相似的是，工程和技术解决问题的过程同样影响着科学知识的发展，甚至有时产生了新的科学知识。就青少年而言，我们需要让他们理解这些学科之间的基本差异。同样重要的是还要帮助他们认知这些学科之间的紧密关系。
STEM学科的维度
我们使用美国《K-12科学教育框架》（AFramework for K-12 Science Education；Practices，Crosscutting Concepts，and CoreIdeas，2012）中所述的实践（Practices）、跨学科概念（Crosscutting Concepts）及学科核心概念（Core Ideas）比较这3个学科的内容。在每一个学科中，这些维度都紧密联系在一起，每一个维度的缺失都将影响整个学科。也就是说，为了让学习活动能够真实，3个维度的内容都必须清楚明白地体现在活动设计中。
实践――与成功的科学、工程，技术相关联的实践或能力
用“实践”一词代替“探究能力”，是因为在科学探究和解决问题中会同时用到知识和技能。而用“探究能力”一词会让人感觉这排除了解决问题。其实“实践”超越了“能力”，它包含着讨论、争论、评论和科学模型的建造等，它将有关专业人士是如何将实践应用到工作中的综合观点呈现在了眼前。
几十年来，科学教学经历了强调科学探究能力与学习科学事实之间的紧张期。过于强调对事实的认知会使得学生们认为科学与其他学科只不过是一些孤立的信息、做实验或解决问题的简单步骤而已。这将是对任何学科的极大误解。因此，关键是要让学生们实践那些专业人士在这些学科中所应用的，这样做是为了让他们能够明白学科核心概念和跨学科概念。
表1列举了STEM中的实践。需要强调的是在现实生活中这些实践不会呈现线性规律。例如，尽管基于证据的论证被单独列出，实际上论证却渗透在每一个实践中。在实际的科学问题上或是在一个能导致深入理解的现象中都会有论证的出现；在工程和技术中，对于要解决的问题需要论证，在解释、设计过程或得出解决方案时也会有论证的出现；在标准与限制下，讨论哪种解释最符合证据，或者哪种设计能得到最好的解决方案也是论证。总的来说，实践应聚焦于它所用的不同情境。
事实上，这张表中最突出的是科学、工程和技术的实践非常相似。我们都知道科学家们使用这些实践的目的与工程师、技术专家并不相同。但是，在科学、工程和技术中，在实践层面高度的共通性不仅有用，且说明了这些学科交叉的可能性。其实，在科学、工程、技术中差异还是存在的，如科学上的“提出问题”在工程和技术中被“定义问题”所代替；同样，科学中的“构建解释”在工程和技术中变成了“设计解决方法”。
・提出问题vs.定义问题
如果我们认为根据现象提出问题是一个科学活动的“发动机”，那么定义和澄清问题便是工程、技术和一些数学实例中很重要的因素。
好奇心，或者认识、理解，并用科学问题解释现象的欲望常常可以激发科学。对于科学的好奇心显示了科学问题的架构。比如说，学生会想知道“月亮离地球多远”或者“车从一个地方到另一个地方需要多久”，“什么导致了月食”，“如果每天都用浓盐水浇灌植物，它们会怎样”……所有这些都是科学问题并且都可以用科学的方法回答。
工程则集中在问题的阐明与定义上。通过对产品和过程的工程设计解决问题并满足社会的需求。工程师通过定义问题，得到在一定条件限制之内成功地解决方法的标准。同样地，技术最初的焦点也是在识别和定义问题，以此符合人们的需求和技术的专业性。
当然，上述讨论不应该与表中其他实践所产生的问题所混淆。比如在分析和解释数据的实践中会产生诸如“是否科学探究活动会回答最初的问题”，“是否是基于证据提出的解释”，当然也可能是由工程和技术设计的解决方案中不同方法的可行性问题。因此，对于所有的STEM学科，都会遇到与数据收集、解释数据相关的问题。还有些问题是关于信息的交流是否可以达到预期的精准和标准。其中有一些问题可以导致回答一个科学问题的多种方式，或是不同等级的问题解决方案。有时，这种问题会导致那些产生原始设计和科学问题的模型发生改变。根据这些问题的答案，有可能做出放弃之前提出的实验或设计方案的决定。
・建立解释vs.设计解决方法
对于科学，一个很重要的目的是在测试和证据支持下建立科学的解释，以帮助我们理解周围的世界。这样做，科学家们发展出建立在大量重要的知识、测试和数据之上的科学理论。他们用理论或是模型解释现象，预测现象，提升并修改他们之前的知识和对这些现象的理解。科学的解释在观察、数据和科学理论间建立有逻辑的连接。例如：一个有名的科学理论是“微生物理论”。在这个学说中，传染性疾病是由病人身上叫做细菌的微小生物导致的，不同的细菌会产生不同的疾病。如果细菌从一个生病的人传播到一个健康的人身上，它们就可以在这个健康的人的体内传播。人们可以通过消灭这些细菌或者减少它们导致疾病的活动得以康复。很多支持这一理论的证据从成千上万个病例中累积起来。因此某一个人的病症可以被判断为有传染性或是没有，并能被判断为是由某一种特定的细菌导致的，从而可以依据理论和数据的基础确定治疗方法。通过在证据基础上建立理论或者理论模型的过程，科学家们增长了对现象的认识和理解。
但是工程和技术的目的是为了创造一种设计并解决问题，从而满足人类的需求。就像科学中理论的建立一样，工程设计是一个具有系统性和生命力的思考过程。具体的活动包括在工程设计之中，然而即便工程师应用了科学知识，工程设计的过程却与科学探究完全不一样。在定义问题后，他们不得不去考虑必须达到的标准或设计的特点。例如在建桥过程中.他们需要考虑桥的组成部分、控制装置、预期的长度与高度、最大的承载量等。除此之外，他们必须考虑限制条件，如可获得的资源、完成的时间和环境条件。不论是“好”，或仅仅是“还可以”，他们需要在限制条件和解决方案的质量间作出基于权衡的重要决策。在所有的决策中，工程师们需要应用科学、技术和数学的知识。对于所有的目的而言，技术设计和工程设计是一样的。但是，我们意识到技术是由经验、磨炼与学习所导致的，而并非科学。在这些情况下，它比设计更强调工艺。
跨学科概念
有一些概念在所有的STEM学科中都会出现，甚至出现在其他的学科中，这就是跨学科概念。它们产生干阐明各学科核心概念的现象或者问题的过程中。它们有助于理解观察和在数学思维、问题解决方案中建立理论。跨学科概念不是存在于真空中，因此，这些跨学科概念不应该在孤立的调查或问题解决情境中学习，尤其是它们与学科核心概念的发展密切相关。
不论是科学家、工程师、技术专家，还是数学家，这些跨学科概念在看待世界上各种现象时可作为有力且全面的框架。因为它们超越了不同STEM学科之间的边际，它们也被称为统一的概念。我们将它们列在表2中，并提供简洁的说明。
学科核心概念
学科核心概念即是几个学科的核心主题。如物质科学中，有很多概念与物质特征、力、运动有关；在生命科学中有关的则有生物体的生长与发展、与环境的相互依存和适应等。与其相似的是，在地球与空间科学中，有一些概念例如地球、太阳系、天气和气候。工程与技术中的核心概念涉及定义问题并设定问题的边界、提出问题的解决方案，以及了解科学、工程、技术三者之间相互依靠的关系。
当然，与其在基础的科学、工程、技术中讨论学科核心概念，倒不如用4个标准说明什么是学科核心概念。这个思想来自于《K-12科学教育框架》，它告诉我们学科核心概念应该是：
・在横跨科学、工程、技术等多学科时具有广泛的重要性，或者是在单一学科中扮演重要的组织作用
通过这些核心概念，学生们学习了科学知识和对自然事件的解释，例如空气、水、矿物、生物、煤燃料、油燃料等，学习了关于可再生资源和不可再生资源的消耗。在工程设计中，明白了他们所用的自然和人造事物的性质，以及如何去使用它们。他们考虑了产品和生产产品过程中的环境影响。例如，建造桥和生产食物产品的方式对于资源的分配和获取的影响。
・提供理解或调研复杂观点和解决问题的核心工具
对例如材料、能量、燃料的自然资源的学习是学习更复杂知识的基础，如对于物质本质的理解（原子的运动与排列解释了不同材料的性质）；能量可以以电、化学、磁及力等形式存在；自然资源的获取影响着工程和技术的产品，人类住处与自然资源的分配和适宜的天气条件密切相关等。
・与学生们的兴趣和生活经验息息相关，或者是可以联系到需要用科学技术认知思考的社会和个人的观点
这是选择学科核心概念的重要一条，因为这些将与学生的生活息息相关。如学生学习生活中可接触到的事物的性质，以及可以改变事物性质的情况，学习能量的类型和能量的影响，并联系他们的人生经历；学习有生命的事物是靠什么生存并生长的；学习人类是怎么利用原材料制造产品和设施的，例如食物、玩具、桥、楼房、自行车。以及各种工程和技术的其他产品；他们还会学习自然资源的短缺是如何影响他们生活的，比如没有规律的雨水、矿物和粮食作物。
・在逐步提升知识深度和复杂度的多种等级中，要做到可教且可学
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工程力学是非机械类专业工科学生的重要基础，开设本课程的学生一般再无后续力学课程。目前的教学大纲中仍然将理论教学作为重点，在工程力学教学的过程中仍然仅仅重视工程力学相关理论公式以及微分方程的求解上。这种教学模式，会使工程力学教学陷入困境。一方面学生感觉工程力学知识晦涩难懂，另一方面工程力学教师在讲解过程中也无法将工程力学知识清晰的表述出来，教学效果不理想。最终会导致学生学习兴趣较低，深感这门课程难学，也是学生最难掌握的专业基础课之一。那么如何激发学生的学习兴趣，提高教学质量，提高学生分析能力，这是每一位一线力学教师所关注的问题。
一、加强教学环节，改进教学实践的方法
1、充分利用多媒体教学，多种教学手段相结合 随着时代的发展和科学技术的进步，人类的教育手段也不断提高。计算机多媒体教学已经走进课堂，它以其鲜明的教学特点，丰富的教学内容，形象生动的教学情境逐步打破“一块黑板，一支粉笔、一张嘴巴众人听”以教师灌输为主的“填鸭式”的教学法。
工程力学与工程实际联系紧密，所研究的问题都是工程中最基本的力学问题，而大部分学生缺乏对生活和生产实践的感性认识，单靠教师的口述和板书很难让学生接受和理解这些知识。运用多媒体辅助教学，既发挥其形象具体直观、图文清晰规范、信息量大面宽的优势，又保留板书教学节奏可控、交流自如等特点。各种工程实例可利用多媒体通过屏幕以图片、动画的形式展现在学生面前，有利于学生工程概念的建立，更容易接受和理解教学内容，激发学生的学习兴趣。当然，多媒体教学也不是尽善尽美，存在进度较快、学生的思维较难跟上教师节奏等问题。因此，教学中应采取传统教学与多媒体教学相结合的方式。
2、完善教学方法，提高教学质量 工程力学教学力求做到概念准确，叙述简明，主干清晰，启发思维。
（1）教学中突出一条主线，以固体力学的基本研究方法——力的平衡、变形的几何协调、力与变形间的物理关系的研究，为分析研究工程力学问题的主线，贯穿整门课程，有利于学生建立对力学的整体认识。（2）讲解时注重归纳思维方法。在讨论不同问题的个性（特点）的时候，突出共性的归纳。如不同基本变形应力分析方法的共性；静定问题与静不定问题的共性；不同材料物理模型下变形体力学分析的共性等。（3）加强课堂讨论。促进学生对于问题、模型、假设、结论等物理与几何意义及结论的正确性条件等的讨论与探究。每次课均设置有思考、讨论题，使学生参与互动。可以通过情境的设置，理论结合实际，使学生能够更透彻地掌握工程力学的相关概念，提高学生的学习兴趣，使学生能够受到更大的启发，达到良好的教学效果。
3、重视习题课，提炼典型习题 学生在力学学习过程中，普遍会存在“上课听懂了，习题不会做”的现象。因此，习题课在工程力学课程教学中有着重要的作用。习题课应以“讨论”为中心组织教学，内容上应注意基本概念和习题训练并重。教师需要挑选典型的、学生易出错的、综合性强的例题。讲解时，重点讲分析过程、解决办法，最后讨论一题多变的求解方法，辐射出更多有关的知识点，并加以小结。通过习题训练，加深学生对知识点的理解、记忆和运用，提高学生分析问题、解决问题的能力。
二、课程教学中的重点、难点问题的解决办法
解决好课程中的重点、难点问题是学生对所学内容能够透彻理解、深化认识的一条重要途径，也是培养分析思维能力的有效方法。
解决的办法是精炼课程内容，突出研究主干，加强启发讨论，注重归纳思维。在授课过程中注意围绕重点、难点精讲多练，对讲授内容注重讲概念、讲思路、讲方法。以力的平衡—变形的几何协调—材料的力学行为作为分析研究工程静力学问题的主线，突出基本概念、基本理论、基本分析方法和基本计算能力的培养。可采用启发式、讨论式的教学方法，即先提出一定的问题，引导学生积极思考和讨论，使之有解决问题的愿望后，再通过教师的讲解分析，将实际结构转化为力学模型，并从力学的角度加以分析，最后将所得到的结果引入课堂教学的理论部分。另外，还可以留一些与生活相关的思考题，让学生在课外思考、推理，力争得到一些结论。这样，就能使学生看到力学并不仅仅是一些枯燥的概念和理论，还是活生生的现实。这种启发式教学不仅能引起学生的很大兴趣，还可获得一般教学方式所达不到的效果。
三、结束语
在工程力学的教学中，我们注重培养学生的工程意识和应用能力，根据专业特点优选教学内容、采用多样的教学方法和手段，增强学生分析和解决实际问题的能力。
全面提高工程力学的教学质量，培养学生的创新能力，需要不断地坚持和努力，必须采取积极有效以及循序渐进的方式。作为一名讲授工程力学课程的一线教师，将积极探索，不断完善教学过程的设计，不断更新教学理念，不断总结积累教学经验，提高教学水平，培养社会需求的应用型、创新型工程技术人才。
参考文献
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一直以来，我国土木工程专业本科培养的学生具有一定的理论水平，但应用实际工程的能力较差，独立和创新的工程意识较低。原因是以往的教学中，教师单纯地讲授理论知识，学生实践能力训练不足，缺乏理论与实际工程相结合的锻炼，教学与实践无法有效衔接。目前，土木行业越来越多的地方用到了概念设计，这种理念在很多实际的建筑方案中得以应用，对土木工程影响巨大[1]。因此，概念设计在土木建筑工程专业教学环节中应当加以体现、反映。针对这样的现状，土木工程专业进行《结构概念与创新设计》课程教学研究就十分有意义。这对改革工程教育的教学模式有利，又能检验学生对所学理论知识的掌握，并且锻炼他们提出问题、分析问题、解决问题的能力，激发其建立工程意识和培养创新能力[2]。
一、《结构概念与创新设计》课程教学内涵和意义
土木工程结构概念设计是工程当中结构设计的灵魂，是利用设计概念并以自身为主线贯穿全部设计过程的一种设计方法。概念设计是完整和全面的设计过程，它将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计[3]。社会经济的飞速发展，人们的生活水平日益提高，对建筑结构设计也有了一个更高的要求。如何打破土木工程结构设计过于墨守成规，能将结构工程师的创新能力充分发挥出来，对于现代社会是迫切需要的。因为他们才是结构设计革命的推动者和执行者[4]。
《结构概念与创新设计》课程是在原《结构创新设计》课、《结构概念与体系》课及《事故分析与结构原理》等土木工程专业课程基础之上，发展整合及改造后新设立的课程。该课主要是以学生创新性设计制作实验为主线，训练学生工程意识、动手能力、创新能力、实践能力等。它体现了工程教育的特色，以结构设计制作实验项目为载体，探索在干中学、理论与实践紧密结合的教学模式。把工程培养所必要的基础知识、工程设计思想和方法、自学和终身自学的能力和兴趣的培养等内容放在第一位。《结构概念与创新设计》课提出建筑结构概念设计的概念和原则，并结合学生的创新性设计制作实验案例进行点评分析。概念与体系部分介绍结构概念设计的背景、思路、基本做法、设计过程中经常用到的结构概念。
该研究的理论意义和实际意义在于探索通过该课程的教学设计，教学内容和教学方法的改革研究，适应新的教育理念和人才培养模式。培养学生的创新和实践能力，掌握善于主动学习的方法，形成良好的学习和工作习惯。
二、我校的教学改革研究的基础和环境
1.专业建设基础好。河北工程大学土木工程学院以开设创新性结构设计大赛10年。完成了校教研项目《土木工程专业创新性结构实验探索研究》和《结构创新设计等系列课程的教学研究》两项。学院已开设《结构创新设计》、《结构概念与体系》、《事故分析与结构原理》、《混凝土结构设计》、《结构抗震设计》等课程。
2.师资力量强。上述这些课程由多位建筑工程系的老师担任，职称结构合理，形成了相对稳定的老中青队伍结构。因此，对于结构概念与创新设计教学改革研究的可持续性提供了保证。
3.实验室基地条件良好。本专业下设的结构实验室是河北省结构实验教学示范中心，为学生建立模型实验提供了科学的、可靠的硬件条件。
三、《结构概念与创新设计》课程教学方案设计
1.教学目标。初步形成《结构概念与创新设计》课的教学理念和教学思想，完成《结构概念与创新设计》课的教学大纲制定，确定教学内容，初步形成教学方法和教学模式，为指导其他工程设计课程教学改革探索经验。
2.教学内容。《结构概念与创新设计》课程教学内容包括教学设计、教学内容和教学方法研究。
教学内容：创新性设计制作实验项目的设计，项目要包含若干个结构和力学的概念的运用，如拉、压、弯、剪、扭、稳定、倾覆等，使用材料应宜于制作，实验的方法要直观。项目的要求应是概括性的，应用较少的约束，以使学生开阔思路。给出的条件应尽量少，要学生自己寻找所需的条件。布置结构设计制作实验项目，首先让学生以小组形式讨论分析项目，提出问题。学生分析问题并寻找解决问题的方法，通过自学、讨论、查阅相关资料等方法解决问题。学生应经过结构方案设计、一定的计算分析、绘制施工图、施工制作结构模型、进行结构实验、实验分析、总结等过程。
教学方法：本课程的教学手段主要以讲课、学生设计、模型制作和模型实验相结合的方式，从不同的角度和理念启发学生将所掌握的基本结构概念有机地结合起来，培养学生的创造力。在模型实验之前教师上课以引导为主，主要由学生自学、讨论和分析计算设计制作出结构模型。教师引导学生将自己的设计与所学内容联系起来，甚至产生出学生还未学到的问题，让学生自己思考分析。
教师的教学主要以指导为主，如结构概念设计的原则、路线、方法，基本思路、基本做法以及设计中常用到的结构概念等，并结合学生的创新性设计制作实验案例进行点评分析。
基本教学过程：布置题目――学生以小组讨论学习――提出问题――教师指导学生分析问题解决问题（教师重点要起到启发、督促、指导、控制进度的作用）――学生形成方案――教师根据方案指导学生改进方案――学生制作模型――学生实验――教师点评总结（重点是设计思路和设计方法及学生学习方法的总结）――学生总结（学习过程总结）
3.存在的问题。（1）如何将“培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，培养学生自学和终身学习的能力等”教学理念落实到教学实践中，是本教学课程首要解决的关键问题。（2）研究创新性设计制作实验题目。研究题目的内涵、题目的难易程度、题目的适用性、题目的趣味性、题目对学生学习的引导性等。（3）研究课程的教学内容和教学方法，形成即稳定又灵活的教学内容和方法。稳定是要教学理念要坚持不懈，总结提高，教学模式要稳定形成套路和程序，便于教师掌握和控制教学进度。灵活是具体的教学内容，比如涉及的结构概念很多不可能在课堂上全讲，需教师具有灵活性和启发性的教学方法指导学生学习。（4）初步形成课程所需的教学文件。如教学大纲、教学设计、教学教案、教学讲义、题目库、教学录像等内容。
四、《结构概念与创新设计》课程的实施
我校土木工程专业开设《创新性结构设计》等一系列课程以来，我们在不断探究和改进教学方法，对于启发式教学、案例教学、项目教学法均有了一定程度的研究，并取得了阶段性成果。我们已经完成了《土木工程专业创新性结构实验探索研究》和《结构创新设计等系列课程的教学研究》两项校级的研究，并开设了相应的课程。相关教师在工程教育方面有长期的思考和教学实践探索，并且已成功组织土木工程结构大赛10年。已开设《结构创新设计》、《结构概念与体系》、《事故分析与结构原理》、《混凝土结构设计》、《结构抗震设计》等课程，相关教师教学水平高，有丰富的教学经验。具体实施如下：
1.修订《结构概念与创新设计》课程教学大纲，包括课程目标、内容安排及学时安排。
2.选择土木工程专业和工程力学专业大学三年级学生的第二学期开始该课程教学。
3.自土木工程专业和工程力学专业大学三年级学生的第一学期期末，研究确定题目及相应的教学安排。
4.将大学三年级专业学生按班级分给不同的教师，教师则分头实施教学，定期讨论交流改进教学。在教学实践中，将教师授课、学生设计、模型制作和模型实验相结合，启发学生将理论知识与工程实际相结合，培养学生工程概念设计与创新能力、自学能力。
5.在大学三年级专业学生的第二学期期末，教师对课程实践进行总结，提出改进措施和方法。
五、总结和探讨
本文方案结合新的科研成果开设出新的课程以及课程标准化建设。探索建立新课程的教学理念、教学内容和教学方法。本方案突出土木工程专业特色，加强了实践教学环节的创新研究与实践。将工程项目、创新能力培养融入课程体系建设中，进行课程计划和实践内容的一体化设计，培养学生的工程创新意识。本方案突出启发式教学和指导式教学，培养学生的学习兴趣、善问求知和动手实践能力。
参考文献：
[1]张海峰，乔安宇.论建筑结构设计中的概念设计及其措施[J].黑龙江科技信息，2012，（12）：36-39.
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工程力学是一门理论性较强的技术基础课，同时又与工程实际联系密切，机械类专业的许多课程都以工程力学为基础。工程力学课程中的内容，包括理论力学和材料力学两门课程中除专题部分以外的主要内容。由于此门课程属于经典力学，它所讲的理论比较基本，似乎很容易懂，但一做练习题，却不知从何下手，虽然苦思冥想，绞尽脑汁，但很多题目还是做不出来。所以，学过工程力学的人都有一个共同的感觉，就是“理论易懂，题难做”。因而得出工程力学难学的结论。那么，怎么样解决这一难题，才能学好工程力学？我认为应该从以下几方面来考虑。
一、明确学习工程力学的意义
工程力学是高职院校工科专业一门重要的技术基础课。是学生学习数学、物理基础课后接触到的第一门技术基础课，它是学生从基础课到专业课的桥梁，起着承上启下的作用，这是因为它是许多后续课程的基础。比如，不同专业以后将要开设的机械设计基础、钢结构、结构力学、金属切削原理、金属塑形成型原理、挤压模具技术的理论与实践、冲压模具设计与制造技术等专业课程都要用到工程力学中的知识。工程力学中的大量理论与工程实际密切相关，可以直接用于工程解决实际问题，工程力学中的力学模型、练习题，基本上都是由工程实际中的各种构筑物或构件、零部件简化抽象而得的，例如：房屋的横梁、车间的吊车梁、道路上的桥梁等都可以抽象成简支梁，房屋的雨篷、阳台、电线杆等都抽象成悬臂梁，屋架等都抽象成桁架，等等。工程力学的知识可以直接用于工程实际问题中的强度、刚度、稳定性计算等。由于工程力学是许多专业课程的基础，因此，它在培养学生的工程技术能力方面起着重要的作用。通过这门课程的学习，可以培养、提高学生的逻辑思维（包括推理、分析、判断等）能力，抽象化能力（包括将简单的实际问题抽象成力学模型、进行适当的数学描述、运用力学理论求解），实验观察、动手能力，自学能力，表达能力（包括文字和图像）以及数字计算能力。所以，作为高职院机械类各专业的学生，有必要学好工程力学课程。
二、正确理解并掌握“三基”内容
所谓“三基”，是指工程力学中的基本概念、基本理论、基本方法。众所周知，建造房屋必须筑好坚固的地基，构筑知识结构，同样要打好基础，要学好某门课程，首先也要掌握其最基本的知识，以后才谈得上拓宽和灵活使用，学习工程力学也不例外。
首先，工程力学的基本概念比较多，例如力的概念，约束的概念，力矩的概念等，仅“点的合成运动”一章中就涉及到两个点（动点、牵连点）、两个系、三种运动、三种速度、四种加速度等概念；如果不正确理解每一章中的概念，则在分析问题和具体计算中必定出错。所以必须正确理解基本概念。
其次，是基本理论的理解。工程力学的公理、定理很多，如：二力平衡公理，力的平行四边形公理，作用与反作用公理，三力平衡汇交定理，合力矩定理，胡克定律，等等，这些我们必须熟记，同时对其内涵、要素、适用条件等要反复理解，做到真正掌握，这样我们在分析力学问题时不至于无从下手。要学好这些基本理论，如果只靠死记硬背是很难掌握的，也难以记住，最好的办法是理解其实质含义，融会贯通，找出各章基本理论之间的共性与个性。比如：点的均变速运动与刚体的匀变速转动，这两章中的公式较多，难以记忆，但只要认真分析一下，便能看出它们之间有着一一对应的关系，即：加速度与角加速度、速度与角速度、路程与转角一一对应；又如：构件各种基本变形时的强度、刚度计算公式虽然很多，但也有对应的规律：不论四种基本变形中的哪种变化，都有：应力=内力/截面几何性质量，轴向拉（压）与扭转两章中的：相对变形=内力/抗变形刚度，绝对变形量=内力×长度/抗变形刚度，当然，不同变形时的内力、截面的几何性质量、抗变形刚度都不同，这就是其个性，只要记住了各章的个性及其之间的共性，则所有理论公式就都记住了，这样可以解决公式多、难记忆的苦难。
再就是基本方法的掌握。衡量工程力学学得好与否的一个标准，就是看其分析问题、解决问题的能力和破题能力是否较强。如果不熟练掌握工程力学的基本方法，满足于听得懂或抱有“抓考题、应付考试”的想法，则必定学不好，见到题目无从下手，决不可能取得好成绩。原因在于工程力学中问题都对应于工程实际中的实物，而工程实际中的实物又是千姿百态的，并且对于同一个实物，若侧重考虑的因素不同，则又可以抽象成不同的力学问题，所以工程力学中的题目可以变化多样、举不胜举，抓到考题的概率是极微小的。因此，要想学好工程力学除了正确理解基本概念和基本理论以外，一是要适当作预习，为听课做准备；二是要保证课堂听课的效果，作好课堂笔记，值得注意的是，同学们在听课、记笔记时，应该注意老师讲课的重点，记住分析问题的思路和求解的方法，而不是抄老师的板书；三是课后复习，归纳总结，找出并掌握其中的一些规律。如：求解静力学问题的方法，主要是“四步”，即取分离体、画受力图、列平衡方程（有摩擦时加列摩擦补充方程）、解方程；又如：求解动力学问题的方法也是“四步”，只是将静力学中的“列平衡方程”改为“列动力学方程及运动学补充方程”；再如：解决材料力学中主要问题的基本方法是：求内力―内力图―进行强度（刚度）计算，求内力的方法――截面法（截、去、代、平），不论受力、变形怎样复杂，都可以用截面法求得内力、找出危险截面、从而方便地进行强度（或刚度）计算。
三、要勤用脑、多动手
工程力学的特点之一是习题多，并且有一定的计算量，在《工程力学课程教学基本要求》中对课后作业的“最少习题数”作了明确规定，只有通过一定数量习题的练习，才能达到最基本的要求。此外，工程力学之所以“理论易懂，题难做”，也是因为其基础知识看起来简单，用起来却变化多端，神通无穷。它能解决多少问题，就看各人掌握的程度和创新能力了。怎样才能掌握和创新？像工程力学这门课程，不能只读书本，而必须多做题，通过做题，及时发现并解决自己学习中存在的问题；帮助理解、消化、巩固基本概念、基本理论；熟练掌握、灵活运用基本方法；训练、提高自己的思维能力、表达能力及数字计算能力；这样才能有所创新。
在做习题时应该注意：切莫急于对答案，否则，将事半功倍。一般来说，做题时，首先要认真审题，分析此题是属于哪种类型、需要用到哪些理论、有几种解题方法；然后选用比较简单或者自己掌握得比较好的方法去求解，最后用其他方法进行验算。例如：平面一般力系的平衡问题，可以列三个独立的平衡方程，而平衡方程又有三种形式，分别是一矩式、二矩式和三矩式；求作梁的内力图时，可以用基本方法、简便法或叠加法三种方法；求解平面运动刚体上任一点的速度时，可以用基本法、瞬心法或速度投影定理法三种不同的方法。
不论用哪种方法，最后结果是唯一的。为了检验计算结果正确与否，可以用其他方法核算。
可见，在做题时，一定要认真分析，合理选用方法，才能迅速准确地破解得答案。在学习过程中，除了完成课堂布置的必做题以外，还应该争取多做题，通过不同类型习题的练习，才能使自己对这门课程做到“见多识广，熟能生巧，举一反三”，以致达到“正确理解，熟练掌握，灵活运用”之目的。
四、注意理论联系实际
工程力学是人类长期认识自然和改造自然的结晶。力学的基本规律，是人们通过长期生产实践和大量科学实验，经过综合、分析和归纳总结出来的。生产的需要促进了力学的发展，同时，力学理论又反过来推动生产不断发展。所以，学习工程力学必须注意理论联系实际，在生活和生产实践中，认真观察，勤于思考，将感性认识上升为理性认识，并将理论应用到实践中去加以检验。如：我们用板手拧紧螺母时，用大板手省力，而用小板手很费劲，这用力矩理论很容易解释。又如一直径不同的钢杆，两端受外力作用而拉伸，当力增大到一定值时，由经验可知，断裂必发生在直径较小的一段上，这验证了衡量构件强度的物理量是应力。
五、注意力学实验
工程力学中许多理论是建立在实验基础上的，如材料拉伸压缩的力学性能实验。我们做实验时要认真观察，记录数据，对实验结果要仔细研究，用实验来验证力学理论的正确性，同时增强学习工程力学的信心。
六、结语
篇6
岩土工程专业；实验性；实践性；实战性；教学改革
一、引言
如今，社会经济结构的大调整对人才的要求也发生明显的改变，为社会不断输送高素质人力资源的中国高等教育也正处在变革之中，在有限的社会资源与竞争日益激烈的环境影响下，一定程度上压缩了学生的有限学习空间，使得培养的学生在专业知识水平和解决问题的能力方面远远满足不了社会的需求。因此，分析当前岩土工程专业教学过程中存在的主要问题，强化实验性、实践性与实战性教学改革，构建适合就业市场需求和行业发展需要的能力综合型素质教学体系与模式，是所有承担专业教学任务的教师不断深入研究的课题。
二、当前岩土工程专业教学过程中主要存在问题
长期以来，岩土工程专业的教学过程一直存在着重理论、轻实践的倾向，实践教学管理松散、经费投入相对不足，教师的教学积极性和教学激情不高，学生的学习能力与实践能力偏弱，从而影响了学生的培养质量。主要有以下几种表现。
1.基本概念的实验性教学日益淡化。岩土工程学科很多的基本概念、基础理论和重要公式都是基于试验规律的发现上升为统一的定律与定理，如果不重视基本物理模型试验了解岩土工程的一些基本属性，很难做到理解性的熟悉与掌握。一直以来，国内的高等教育在感性引领与客观认知上倾注的投入严重不足，表现为实验教学课程的学时设置不够甚至没有、相应配套经费的投入偏少甚至缺失、教学质量管理的松懈甚至淡化[1]。再加上扩招学生人数的增加，一线青年教师特别是实验课教师由于教学经验的不足，教学过程中很难提高教学积极性，学生的学习懈怠心理也被突出地放大，对岩土工程的基本概念模棱两可、对学科专业的前景认知难以把握、对未来所要从事的行业要求缺乏信心等。
2.观摩实习等实践性教学逐渐压缩。亲临现场的认识实习、参与工程的生产实习是岩土工程专业学生进行实践性教学的主要方式，也是学生提升专业理解、增进行业认识的重要途径。由于工程建设的实效性，实习基地可分为两大类：一类是固定实习基地，这类基地的教学内容基本上是不变的，几乎每届学生都可以前往参观学习，主要用于基础性实习教学；另一类是临时（动态）实习基地，这类基地是在实习准备阶段联系的，教学内容随工程建设本身而变化，而且随着工程建设的进度而变化，主要针对某一单项工程的实践教学[2]。由于野外实习时间安排相对集中且短暂，再加上路途与安全等问题的考虑，导致部分学生不能全面仔细地观察到项目施工现场的情况及细节，而且学校管理人力的限制不可能对每位学生的实际过程有效的监控，实习基地的偏少和时间的压缩，必然不利于学生全面了解各类工程项目，学生的见识也得不到有效扩展。
3.处理问题等实战性教学严重缺失。普通高校对学生的培养更注重的是对教科书中理论知识的反复考查，在了解最新学科领域和相关科技文献方面微乎其微。因此，当学生进入高校开始接触应用型基础科学研究时，动手实践能力普遍较差，科研能力基础较薄弱。在这样的背景下，若要培养学生们的科研能力，只能从最初步和最简单的工作开始，在教师的引导下一点一滴地积累。恰巧，我们的大学课程开始又是以最基础理论课开始，学生没有真正地理解所学知识的基本概念，又由于实践性教学环节的种种不足，导致学生的第一认识本身存在很多的疑惑，从感性认知到理性认知的过程相互之间的衔接被割裂。如参与科学研究时，研究的科学问题在哪里，什么是工程人员必须要把控的，研究出来的规律、结论等成果对现实有如何的指导意义，这些都是需要让学生去了解的，当面对这些问题时，我们的学生往往脑海里是一片空白。
三、提出一些拟改革措施意见
基于目前普通高校中岩土工程专业本科生的实际教学过程中存在的问题，笔者通过调研及在教学科研中不断总结，提出以下几点解决问题的思考。
1.基本概念、理论的网格节点化教育教学。与传统的结构、材料、力学等学科不同，岩土工程是一门综合性较强的复杂体系学科，研究的对象如土、岩石本身的物理、化学与力学特性等就很多元，且涵盖的内容十分广泛，包括像房建、交通、港航、机场等实际工程中都有所运用。要让本科学生达到掌握知识、运用技能和具备处理问题能力的教学目标，其本身是十分艰巨的任务。然而，万丈高楼平地起，古树千年幼成苗。我们岩土工程领域有很多杰出的大师，没有一位不是对岩土工程专业学科基本概念高度重视，往往在谈论浩大工程问题的时候，都是从一个小小的基础理论为出发点，正所谓大海无边百川融，只要把基本的理解问题解决了，就能找到关键的科学问题，大事就成功了一半。可见，日常教学中对基本概念的把握和吃透非常重要，从专业基础课程（如土力学、基础工程）开始，就把概念的由来给学生解释清楚，如讲解土的矿物成分、土中的水、黏土中的双电离层等要准备一些教学道具模型，演示给学生看到具体的实物；再如讲到土的密度、含水率、饱和度等抽象概念时，演示给学生看土的状态与实物的对比定义过程。总之，教师在教学过程中，一定是以学生接触一种新鲜事物的角度接收过程来进行课堂的组织。把基本的概念、理论作为整张铺开的网中的一个个节点来编织，形成一套认识、理解与掌握的全备知识接收过程的换位思考教学方法，在日常的教学中普及开来，配合以规律性的强化记忆、重点性的理解和针对性的训练，学好一门课程。
2.实验操作、认识实习、生产实习等实践课程具体细则化流程操作。新世纪，高等学校学生中的主流群体基本是以独生子女为主，个人经历只是简单地从家庭到学校，学习过程也仅限于从课堂到书本，缺乏生活历练，动手能力十分有限。而且，高等教育由精英教育向大众教育的转变，学生的主动性和接收知识欲望也不强。同时，有的实践性教学从属于理论课，甚至是分开教学，实验过程中往往前期准备工作已经完成，学生只需完成整个实践过程的某几个步骤，缺乏全局的统筹和重点的把握。教学大纲中对实践性教学本身已经作了明确的课时、内容与目标要求，如果按照专业建设去执行，理应达到较好的效果。实际的情况是，我们培养出来的学生动手能力很差，毕业以后到了工作岗位角色适应能力不足。通过调研分析发现，目前各高校在实践教学的操作管理过程中虽存在一些限制性因素，如实践经费不足、实习基地偏少、师生比例过高、仪器设备陈旧等条件限制，但最关键的还是对实践教学的管理不到位，落实过程中缺失具体细则化的流程操作。举例说明，对于学生认识实习、生产实习的两种考核，一般高校都是让学生提交一份实习报告，实习单位以章盖戳等证明，考核效果并不理想。笔者思考，可以通过项目考核的形式来完成对实习过程与效果的鉴定，并以汇报答辩的形式进行打分，同时兼顾接收单位的日常考核与实习评价三者结合以达到对学生的客观评价，填补管理上的作假漏洞。这样学生有驱动力去执行实践课程的要求，并且得到的结果也能令人信服。
3.针对性研究课题的独立训练与团队协作。要培养学生认识问题、分析问题和解决问题的能力，结合岩土工程学科的特点，要让学生进入实战化的针对性课题训练。由于现行教育制度的不足，学生在进入高校开始课题训练时的科研能力基础较为薄弱，但是存在很大提升空间。在基础课程学习的过程中既要开始积极的引导，将课堂教学内容与实践工程活动相结合，专业教师和课辅老师可以激发他们的学习兴趣。学生能力的培养是个系统工程，需要科研教学平台、指导教师和学生三个方面的互动，才能取得良好的效果。笔者思考，需要建立针对性研究课题的独立训练与团队协作的方式，充分利用一些公开或个人的师资资源，鼓励学生利用闲暇时间积极参与科研项目团队，既要明确具体的负责任务，又要加强课题组成员的合作。例如：学校或学院可以设立一些学生创新科技项目基金，选拔一些品学兼优的学生，以第一负责人或项目参与人的身份承担一些实践科研类的课题；或者，有明确研究课题或经费充足的教师吸收本科学生参加自己科研团队，分配学生协助查阅相关文献，参与进行相关试验工作；另外，给予学生一些方向性的指导，帮组学生自主地发现或理解一些科学问题，自主设计一些科学试验方案以解决提出的科学问题，教导学生在科技论文写作过程中的一些方法与技巧；还可以让学生参与一些生产性的横向课题，让学生参与到实际生产项目活动中，加强了学生的社会沟通能力与协作能力，提高了学生的工作能力。
四、结语
新时代下，对高等教育培养学生的能力素质要求越来越高，如何全面提高学生的认识问题、分析问题与解决问题的能力，是我们高等院校当前面临的一项艰巨而又紧迫性工作，如何加强岩土工程专业实验性、实践性和实战性教学环节，充分调动学生学习的主动性、积极性，提高其适应新形势下的工作能力，是我们基础教学工作者应该积极思考的问题。对岩土工程专业的实际教学过程的一些改革，必须使学生更深刻地认识到有效性求学的重要性，进一步提升学生专业素养与专业水平，提高学生实践动手能力和创新能力，为新时期岩土工程建设提供更多高素质的合格人才。
作者：吕伟华 张永兴 单位：南京林业大学土木工程学院
篇7
一、引言
如今，社会经济结构的大调整对人才的要求也发生明显的改变，为社会不断输送高素质人力资源的中国高等教育也正处在变革之中，在有限的社会资源与竞争日益激烈的环境影响下，一定程度上压缩了学生的有限学习空间，使得培养的学生在专业知识水平和解决问题的能力方面远远满足不了社会的需求。因此，分析当前岩土工程专业教学过程中存在的主要问题，强化实验性、实践性与实战性教学改革，构建适合就业市场需求和行业发展需要的能力综合型素质教学体系与模式，是所有承担专业教学任务的教师不断深入研究的课题。
二、当前岩土工程专业教学过程中主要存在问题
长期以来，岩土工程专业的教学过程一直存在着重理论、轻实践的倾向，实践教学管理松散、经费投入相对不足，教师的教学积极性和教学激情不高，学生的学习能力与实践能力偏弱，从而影响了学生的培养质量。主要有以下几种表现。
1.基本概念的实验性教学日益淡化。岩土工程学科很多的基本概念、基础理论和重要公式都是基于试验规律的发现上升为统一的定律与定理，如果不重视基本物理模型试验了解岩土工程的一些基本属性，很难做到理解性的熟悉与掌握。一直以来，国内的高等教育在感性引领与客观认知上倾注的投入严重不足，表现为实验教学课程的学时设置不够甚至没有、相应配套经费的投入偏少甚至缺失、教学质量管理的松懈甚至淡化[1]。再加上扩招学生人数的增加，一线青年教师特别是实验课教师由于教学经验的不足，教学过程中很难提高教学积极性，学生的学习懈怠心理也被突出地放大，对岩土工程的基本概念模棱两可、对学科专业的前景认知难以把握、对未来所要从事的行业要求缺乏信心等。
2.观摩实习等实践性教学逐渐压缩。亲临现场的认识实习、参与工程的生产实习是岩土工程专业学生进行实践性教学的主要方式，也是学生提升专业理解、增进行业认识的重要途径。由于工程建设的实效性，实习基地可分为两大类：一类是固定实习基地，这类基地的教学内容基本上是不变的，几乎每届学生都可以前往参观学习，主要用于基础性实习教学;另一类是临时（动态）实习基地，这类基地是在实习准备阶段联系的，教学内容随工程建设本身而变化，而且随着工程建设的进度而变化，主要针对某一单项工程的实践教学[2]。由于野外实习时间安排相对集中且短暂，再加上路途与安全等问题的考虑，导致部分学生不能全面仔细地观察到项目施工现场的情况及细节，而且学校管理人力的限制不可能对每位学生的实际过程有效的监控，实习基地的偏少和时间的压缩，必然不利于学生全面了解各类工程项目，学生的见识也得不到有效扩展。
3.处理问题等实战性教学严重缺失。普通高校对学生的培养更注重的是对教科书中理论知识的反复考查，在了解最新学科领域和相关科技文献方面微乎其微。因此，当学生进入高校开始接触应用型基础科学研究时，动手实践能力普遍较差，科研能力基础较薄弱。在这样的背景下，若要培养学生们的科研能力，只能从最初步和最简单的工作开始，在教师的引导下一点一滴地积累。恰巧，我们的大学课程开始又是以最基础理论课开始，学生没有真正地理解所学知识的基本概念，又由于实践性教学环节的种种不足，导致学生的第一认识本身存在很多的疑惑，从感性认知到理性认知的过程相互之间的衔接被割裂。如参与科学研究时，研究的科学问题在哪里，什么是工程人员必须要把控的，研究出来的规律、结论等成果对现实有如何的指导意义，这些都是需要让学生去了解的，当面对这些问题时，我们的学生往往脑海里是一片空白。
三、提出一些拟改革措施意见
基于目前普通高校中岩土工程专业本科生的实际教学过程中存在的问题，笔者通过调研及在教学科研中不断总结，提出以下几点解决问题的思考。
1.基本概念、理论的网格节点化教育教学。与传统的结构、材料、力学等学科不同，岩土工程是一门综合性较强的复杂体系学科，研究的对象如土、岩石本身的物理、化学与力学特性等就很多元，且涵盖的内容十分广泛，包括像房建、交通、港航、机场等实际工程中都有所运用。要让本科学生达到掌握知识、运用技能和具备处理问题能力的教学目标，其本身是十分艰巨的任务。然而，万丈高楼平地起，古树千年幼成苗。我们岩土工程领域有很多杰出的大师，没有一位不是对岩土工程专业学科基本概念高度重视，往往在谈论浩大工程问题的时候，都是从一个小小的基础理论为出发点，正所谓大海无边百川融，只要把基本的理解问题解决了，就能找到关键的科学问题，大事就成功了一半。
可见，日常教学中对基本概念的把握和吃透非常重要，从专业基础课程（如土力学、基础工程）开始，就把概念的由来给学生解释清楚，如讲解土的矿物成分、土中的水、黏土中的双电离层等要准备一些教学道具模型，演示给学生看到具体的实物;再如讲到土的密度、含水率、饱和度等抽象概念时，演示给学生看土的状态与实物的对比定义过程。总之，教师在教学过程中，一定是以学生接触一种新鲜事物的角度接收过程来进行课堂的组织。把基本的概念、理论作为整张铺开的网中的一个个节点来编织，形成一套认识、理解与掌握的全备知识接收过程的换位思考教学方法，在日常的教学中普及开来，配合以规律性的强化记忆、重点性的理解和针对性的训练，学好一门课程。
2.实验操作、认识实习、生产实习等实践课程具体细则化流程操作。新世纪，高等学校学生中的主流群体基本是以独生子女为主，个人经历只是简单地从家庭到学校，学习过程也仅限于从课堂到书本，缺乏生活历练，动手能力十分有限。而且，高等教育由精英教育向大众教育的转变，学生的主动性和接收知识欲望也不强。同时，有的实践性教学从属于理论课，甚至是分开教学，实验过程中往往前期准备工作已经完成，学生只需完成整个实践过程的某几个步骤，缺乏全局的统筹和重点的把握。教学大纲中对实践性教学本身已经作了明确的课时、内容与目标要求，如果按照专业建设去执行，理应达到较好的效果。实际的情况是，我们培养出来的学生动手能力很差，毕业以后到了工作岗位角色适应能力不足。
通过调研分析发现，目前各高校在实践教学的操作管理过程中虽存在一些限制性因素，如实践经费不足、实习基地偏少、师生比例过高、仪器设备陈旧等条件限制，但最关键的还是对实践教学的管理不到位，落实过程中缺失具体细则化的流程操作。举例说明，对于学生认识实习、生产实习的两种考核，一般高校都是让学生提交一份实习报告，实习单位以章盖戳等证明，考核效果并不理想。笔者思考，可以通过项目考核的形式来完成对实习过程与效果的鉴定，并以汇报答辩的形式进行打分，同时兼顾接收单位的日常考核与实习评价三者结合以达到对学生的客观评价，填补管理上的作假漏洞。这样学生有驱动力去执行实践课程的要求，并且得到的结果也能令人信服。
3.针对性研究课题的独立训练与团队协作。要培养学生认识问题、分析问题和解决问题的能力，结合岩土工程学科的特点，要让学生进入实战化的针对性课题训练。由于现行教育制度的不足，学生在进入高校开始课题训练时的科研能力基础较为薄弱，但是存在很大提升空间。在基础课程学习的过程中既要开始积极的引导，将课堂教学内容与实践工程活动相结合，专业教师和课辅老师可以激发他们的学习兴趣。学生能力的培养是个系统工程，需要科研教学平台、指导教师和学生三个方面的互动，才能取得良好的效果。
笔者思考，需要建立针对性研究课题的独立训练与团队协作的方式，充分利用一些公开或个人的师资资源，鼓励学生利用闲暇时间积极参与科研项目团队，既要明确具体的负责任务，又要加强课题组成员的合作。例如：学校或学院可以设立一些学生创新科技项目基金，选拔一些品学兼优的学生，以第一负责人或项目参与人的身份承担一些实践科研类的课题;或者，有明确研究课题或经费充足的教师吸收本科学生参加自己科研团队，分配学生协助查阅相关文献，参与进行相关试验工作;另外，给予学生一些方向性的指导，帮组学生自主地发现或理解一些科学问题，自主设计一些科学试验方案以解决提出的科学问题，教导学生在科技论文写作过程中的一些方法与技巧;还可以让学生参与一些生产性的横向课题，让学生参与到实际生产项目活动中，加强了学生的社会沟通能力与协作能力，提高了学生的工作能力。
四、结语
新时代下，对高等教育培养学生的能力素质要求越来越高，如何全面提高学生的认识问题、分析问题与解决问题的能力，是我们高等院校当前面临的一项艰巨而又紧迫性工作，如何加强岩土工程专业实验性、实践性和实战性教学环节，充分调动学生学习的主动性、积极性，提高其适应新形势下的工作能力，是我们基础教学工作者应该积极思考的问题。对岩土工程专业的实际教学过程的一些改革，必须使学生更深刻地认识到有效性求学的重要性，进一步提升学生专业素养与专业水平，提高学生实践动手能力和创新能力，为新时期岩土工程建设提供更多高素质的合格人才。
篇8
本课程是应化专业学生必修的一门重要的工程技术基础课程，是运用物理、物理化学的基本原理来研究和分析化工生产中的动量传递、热量传递及质量传递的原理，以及“三传”原理在各单元操作中的应用。课程的目的是培养学生学会运用工程观点和基本方法分析解决生产过程中单元操作的问题，如操作中的物料衡算、能量衡算、过程速率、平衡关系以及典型设备的设计及选型。内容涉及了流体的输送、传热、蒸馏、吸收、以及反应工程等方面。课程强调工程概念、定量计算、实验技能和设计能力的综合培养训练，强调理论与实践相结合，化学工程基础还为后续的专业课程打下基础。化学工程基础所学知识可直接应用于生产中，而且普遍应用。因此，学好本课程可为将来做工程技术工作打下良好的基础。《化学工程基础》是我校应用化学专业在大三下学期开设的一门专业基础课，共计32学时。学生在学习该课程前仅有的工程概念也是去岳阳化工厂短期实习参观，可以说几乎没有工厂的实际概念，同时该课程内容涉及多门学科，交叉性强，公式图表多，其内容多而杂，完全不同于学生以前所学课程。学生学习时普遍感到这门课程概念多、物理量多、公式多、方法多，而且计算繁杂，尤其是对课程中半理论半经验公式和准数、准数关联式感到头痛，特别是面对大量的工程概念和工程计算，往往会感到无从着手，不知用哪个公式去计算适宜。因此在学习过程中困难较大，不易学透。另外本课程还要紧密联系工程实际，教学难度很大。因此，《化学工程基础》课的教学改革显得尤为重要。
二、教学改革的措施
1.运用多媒体课件进行教学，加强课堂教学效果。由于《化学工程基础》课程内容多、原理复杂，不容易理解，公式多而繁杂，要在32个学时里将其讲透并且学生能理解，就必须在教学方法和教学手段上进行改革，运用现代化教学手段，利用多媒体课件进行教学，使得单位学时的信息量大大增加。利用多媒体可以对课程教学内容进行精炼和整合，同时也可以对教学中遇到的图表和图形、曲线等通过多媒体直接展示出来，特别是课程中涉及的化工设备的内部结构，各单元操作和生产过程等用多媒体课件将图象和声音于一体来展示，使原本枯燥的内容变的生动、有趣，使学生对单元操作、工艺过程的现象有更深入的了解，可激发学生的学习热情。例如，在讲述流体的流动时用flash动态表示流体流动的两个流动形态：层流和湍流，引导学生观察液体流动时的层流和湍流现象，区分两种不同流态的特征，搞清两种流态产生的条件，再分析圆管流态转化的规律，然后引出表征流体流动参数——无量纲数雷诺数，加深了对雷诺数的理解。又例如传质与精馏的计算一直是学生学习的难点，学生不知如何根据已知参数去选定适宜的公式计算，同时对该工艺过程一无所知，因此，在这部分，我们以氨气的制备为例，用flash动态表示氨气从吸收到解吸的过程，中间经历的设备及工艺过程，使学生既熟悉化工生产中重要的吸收—解吸的工艺流程，了解填料塔的结构，同时也掌握了吸收—解吸过程的操作和调节方法，对计算吸收和解吸时涉及的气相传质系数和液相传质系数（或单元操作高度）及其与液体喷淋密度的关系有更深入的了解，大大增强了学生的理解能力，取得了很好的教学效果。在运用多媒体教学的同时，还要不同的课程内容采取不同的教学模式。对那些必须掌握的内容，采用“板书+多媒体”教学方式，重点向学生讲解，使得课堂教学形象、直观、生动、活泼，激发学生学习的兴趣，提高课堂效率。
2.各种教学方法并重，增强学生的综合理解能力。由于课时少，学时集中，基本在10周内完成教学和考试任务，而教学内容多而杂，为使学生顺利地学好本课程，我们从以下几个方面对教学方法进行了改革：①采用启发式、互动式和对比式的教学方法。教师在每次上课前都要认真备课，确定每次课的重点，在上课前先给学生提出1～2个问题，让学生带着问题边听边思考，教师讲授时采用启发式、互动式、对比式等教学方法，充分调动学生的思维活动，激发学习的主动性。在下课前由老师或学生回答课前提出的问题，对有新意，有独特视角的回答，给予肯定和鼓励。采用回答问题的方法，不仅激发学生学习的积极性和主动性，而且使学生能有效的掌握课堂上所讲授的内容，提高学生的分析和解决问题的能力。②适宜的习题练习。教材在每章的后面都有对应的习题进行练习，这些习题都是著者精心选择的习题，具针对性，要求学生必须做完课后的习题。大量的习题练习也是学好本课程的重要部分，通过做练习题，不断的练习，加深记忆。教师认真批改每个学生的作业，并因此对学生作业中出现的共性问题进行总结，以习题课的形式进行讲解。③加强习题课的学习，增强学生的综合理解能力。教学中发现学生上课时听的明白，也能当场回答问题，但是，一旦课后遇到问题就无从下手，不知用什么理论或公式去解释和回答，所以，在教学中安排一定量的习题课是十分必要的，习题课也是理论教学的一个重要环节。在每章教学内容结束后，我们都通过习题课的形式使学生加深对基础知识和基本规律的理解，解题过程成为学生理论联系实际的一个重要途径。习题课由三部分构成：选择题、问答题、计算题。习题课的选题要有代表性、启发性，以使学生在解题过程中深刻理解基本概念、掌握方法、寻找所学知识应用的结合点。每章选有代表性的选择题5～10个、问答题2～4个，让学生现场回答，根据学生的回答情况进行讲解，让学生知道对和错的理由，再根据学生课外作业时出现的问题，有针对性地讲解1～2个计算题。通过习题课使学生加深对概念和公式的理解，更加踏实、牢固、全面地掌握所学基础知识。教学中发现学生特别喜欢上习题课，这样便于检验学生的学习状况，受到学生的好评。
三、培养学生的工程意识，掌握多种工程研究方法
化工工程基础作为综合性的工程技术课，是从自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程，对学生建立工程技术意识具有重要作用。但由于学时的限制，教学上还是存在着“重过程、轻设备”问题，为此，在教学中通过理论联系实际，逐步深入，有意识地培养学生的工程观念。
篇9
一、理论联系实际，多举实例
对工程力学中一些抽象的概念、定理和公式，可联系生活实例加以解释，使学生觉得力学并不难学。如讲力偶时，可以汽车方向盘和钳工攻丝为例；讲光滑接触面约束时，可以讲台上的粉笔盒为例；讲力对轴之矩时，可以教室的门进行演示；讲疲劳极限时，可以反复折铁丝使铁丝断裂为例；讲杆件的四种基本变形时，拉伸与压缩就以橡胶棒演示，剪切变形就以钢丝钳剪断钢丝为例，扭转变形就以洗脸时拧毛巾为例，弯曲变形就以用扁担挑重物为例。通过这些常见的实例，加深学生对基本概念的理解，使学生感受到工程力学并不深奥，而是与生活实际密切联系，觉得学有所用，从而激发他们的学习动力。
二、巧设疑问，启发学生的思维
巧设疑问，启发学生的思维，有助于培养学生分析问题和解决问题的能力。学生对学习感兴趣，就会激发强烈的学习动机，从而积极主动且心情愉悦地投入到学习中去；反之，如果失去兴趣，将会影响学习动机。《工程力学》课程的内容涉及大量生产实际中的力学问题，而且其中一些内容较为抽象、单调和枯燥，学生比较陌生，如果我们在教学过程中一味地墨守成规，仅靠几只粉笔和一块黑板照本宣科，学生必然会感觉到索然无味，难于集中精力，久而久之就极容易失去学习兴趣，使学习处于被动状态。在教学过程中，我对有些课程内容巧妙地引入“提问”等方式教学，较好地解决了上述问题。比如讲到“力偶”一节时，笔者就先提出问题：生产车间钳工攻螺纹时为什么要用双手，单手操作为什么不行？学生回答不知道，笔者要求学生带着这个问题认真听课。于是笔者结合课本内容，首先播放多媒体动画，让学生有亲临其境的感受，然后由浅入深，解释攻螺纹要用双手，主要因为双手分别握绞杠两端，推力和拉力相等，用力平衡，这是力偶矩m=Fd作用的效果，如图1所示。若单手握绞杠一端，则形成力矩m0（F）=Fd作用的效果，如图2所示。虽然能照常转动，但相当于在0点作用了一对等值、反向、共线的平衡力，其中F和F'形成力偶矩m'=F'd=Fd（与图1中的等效），F作用于0点，丝锥受此横向力作用，容易折断，如图3所示，所以不能单手操作。这样学生听课时便全神贯注，且开动脑筋，听完课后既知道了问题的答案，又对“力偶只能用力偶来平衡”、“力的平移定理”等概念理解透彻。
三、教学过程中多采用比较法
工程力学中很大一个特点是概念多、公式多、定理多，这对于学生来讲是一个难点，鉴于此教学中多采用比较法，能达到一个比较好的教学效果。下面举一个例子：材料力学中杆件的四种基本变形的概念和公式比较多，学生容易混淆，为了便于学习和记忆，我把它们归纳分类，列出表格对比，学生可以记住其中一个，其他的进行对比记忆，就能准确地记住这一知识点。
四、合理运用多媒体技术
当前，在课堂讲授中应用多媒体教学已成为大家的共识。工程力学与工程实际联系紧密，所研究的问题都是工程中最基本的力学问题，而大部分学生缺乏对生活和生产实践的感性认识，单靠教师的口述和板书很难让学生接受和理解这些知识。而采用多媒体辅助教学，可以将书本上静止不动的各种机构、工程实例通过屏幕以动画的形式展现在学生面前，从视觉上让学生接触工程实际，有助于他们接受和理解工程力学中的基本概念和基本理论，从而达到培养分析问题、解决问题能力的目的。例如在讲挤压变形一般是伴随着剪切变形产生这一规律时，可以用多媒体制作动画，演示在剪切变形时伴随着挤压变形的产生，从而让学生知道我们在考虑剪切变形的同时还得考虑构件的挤压变形。
五、实验教学环节
学生在学习低碳钢拉伸时的应力-应变曲线时，对于曲线的四个阶段各有何特点感觉很抽象，还有为什么低碳钢适用于做受拉构件而铸铁适用做受压构件不能理解。对于这节知识点的理解，我们就用力学实验来展示，让学生在实验中理解知识。同时通过实验提高学生学习兴趣，积极、主动参与实验设备的操作使用，愿意动脑、动手的学生大大增加，实验技能也得到了很大的提高。对提高学生的认识能力、动手能力、实践能力都是大有帮助的。
六、重视习题课，精选例题
工程力学课程的教学必须安排一定学时的习题课，所以在我的授课计划中，每章中我都会安排一次习题课。习题课应以“讨论”为中心组织教学，内容上应注意基本概念和习题训练并重。教师对例题要精选，要选典型的、学生易出错的、综合性强的题目。讲解时，重点讲分析过程、解决办法，最后讨论一题多变的求解方法，辐射出更多有关的知识点，并加以小结。通过习题训练，加深学生对知识点的理解、记忆和运用，提高学生分析问题、解决问题的能力。
总之，在教学过程中，教师起主导作用，学生处于主体地位。教师要多探索、多实践高效的教学方法，要始终本着引导、激励的原则尽一切可能提高学生的学习兴趣，提升学生实际应用知识的能力。
参考文献：
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“流体力学”是制冷与低温工程专业的一门重要的专业基础课，主要分为流体静力学和流体动力学，研究流体平衡、运动规律、流体和周围物体之间的相互作用力及其实际应用的科学。由于流动现象和流动规律及其影响因素十分复杂，故其具有理论性强、概念抽象和公式较多、实际工程应用广、对学生的综合分析处理问题的能力要求较高等特点。加上学生对流体流动机理普遍缺乏感性认识，导致“流体力学”课程历来被公认为是教师难教、学生难学难懂的课程之一。因此，迫切需要进行“流体力学”课程教学改革，使学生学好本门课程，提高课程教学质量，使学生能更深刻地理解和掌握专业理论知识，培养学生的综合分析应用能力和创新能力，全面提高专业素质。
分析目前我院制冷与低温工程专业“流体力学”课程教学的现状，发现存在以下主要问题：首先，“流体力学”理论性强，概念多而抽象，难以理解，学生普遍缺乏对流体力学问题的感性认识，学习兴趣不高；其次，课程中公式繁多，推导过程复杂，且大多涉及到“高等数学”的偏微分方程，另还涉及到“大学物理”、“理论力学”、“材料力学”等方面的知识，学生理解困难；另外，学生对所学的知识不能灵活应用。因此怎样激发学生的学习兴趣，选择合适的教学模式组织教学，全面实现该课程教学目标，提高教学质量，是该课程教学亟待解决的问题。
一、改革教学方法
学好“流体力学”这门课对于制冷与低温工程专业的学生来说至关重要。让学生理解流体静止和运动的规律及其影响因素，不仅能为学生学习后续的专业课程提供必要的理论基础，也能为学生以后分析解决实际工程中的实际问题提供理论指导。怎样才能让学生学好这门课，笔者结合自己的教学经验，认为可以从以下几方面着手。
1.激发学生学习兴趣
学生是学习的主体，而“流体力学”又是大家公认难学的课程，因此学生的学习积极性高低决定着“流体力学”这门课教学的成败。
要提高学生学习“流体力学”的积极性，首先要上好“绪论”课。“绪论”课是学生接触和了解“流体力学”这门课的窗口，也是教师的教学水平和教学方式的第一次展示，“绪论”课上得好不好直接影响到“流体力学”课程教学的成功与否。通过“绪论”课让学生对“流体力学”的发展及其广泛的工程实际应用有一个大致的了解，使他们充分意识到“流体力学”知识和我们的生活及国家的建设密切相关，深刻理解“流体力学”知识在今后的学习和解决实际工程问题中的重要作用。
教师在讲授一些理论知识之前，可先举出很多贴近生活的有趣实例或者先提一些问题来激发学生的学习兴趣，启发引导学生积极地思考。例如在讲液体的粘性之前，可以先问学生：在水中游得快还是在油中游得快？为什么？又如在描述流体运动有两种方式——拉格朗日法和欧拉法时，可以将在座的学生和教室里的每个座位作为研究对象来进行类比，从而让学生很容易的理解两种方式。通过举例和提问的方式，让学生带着问题去学习，让学生亲身感受到参与教学活动是一件乐事、趣事，由愿学到爱学再到乐学。实践表明：列举事例或提问的方式可以避免学生学习的枯燥感，活跃课堂气氛，不仅可以吸引学生的注意力，激发学生学习的主观能动性，还可以使学生充分意识到本课程对今后学习和工作的重要意义，并且能加深学生对所学知识的理解和记忆，使学生分析问题和解决问题的能力得以提高。
另外，还应充分利用多媒体，通过图片、动画让学生直观了解各种流动现象，而不是停留在抽象层面，从而提高学生学习“流体力学”的兴趣。
2.巧妙讲解公式
为了定量地描述流动现象和分析流动机理，需要应用数学工具。学生要真正理解基本概念、重要公式，首先就要读懂数学，然而读懂了数学不一定意味着明白了数学符号背后所代表的物理意义。“流体力学”教学实践表明，学生从读懂数学到理解流动问题的物理本质有一个过程。教师的一个重要任务就是做好各方面的工作，帮助学生完成从读懂数学到理解流动的物理本质这一过程的转变，进一步建立起科学的思维方式。
“流体力学”在分析介绍欧拉平衡微分方程、欧拉运动方程、连续方程、动量方程、伯努利方程等理论知识时都有大量的公式，这些公式涉及一些高数、物理、力学方面的知识，特别是大量的偏微分方程，加上“流体力学”的公式推导采用欧拉法，与物理及其他力学不同，学生的观念不易改变，而且推导过程复杂，学生理解掌握很困难。如果过分强调“流体力学”知识的严密性和完整性，对每个公式的每个推导细节都逐一介绍，推导过程将会枯燥无味，学生只会被弄得糊里糊涂，兴趣全无。而如果直接给出公式，让学生死记硬背，只能让学生不知其所以然，当然也就不能真正用所学知识来解决实际问题了。
根据多年的教学经验，笔者认为：“流体力学”中公式的讲解应将重点放在概念引入、理论模型建立的思想、基本原理和主要步骤以及公式的物理意义与应用限制上。首先对基本概念力争讲透，概念清楚了，公式的讲解推演才有意义。然后重点使学生明确公式的物理意义及公式中各项参数的物理意义和几何意义，只有真正理解了公式的物理意义，才能灵活使用公式解决实际工程问题。最后应强调公式的应用范围及应用注意事项。由于流动的多样性，“流体力学”中的很多方程都是在一定的条件下得到的，如伯努利方程就有多种形式（理想流体、实际流体、流体是否可压等），在具体运用时，要根据具体情况选用正确的形式。
3.充分利用作业
学习的最终目的是让学生能够独立自主地解决实际工程问题。如果基本原理掌握了，接下来就是如何用这个原理去解决实际问题。课后作业是检查学生对所学知识理解、掌握程度的一种手段，同时也是培养学生分析、解决问题能力的一种方法。
首先应由学生独立地完成一定量的课后练习题，这是“流体力学”学习过程的重要组成部分，解题过程实质就是利用“流体力学”的基本原理和基本方程分析和解决实际问题的一个训练过程，课后习题可以帮助学生加深对基本概念和基本理论知识的理解。
然后再由教师通过习题课的方式，利用具有代表性的习题和一些学生普遍认为困难、出错多的习题，讲述流体力学原理在工程实例中的应用。在讲解习题时，重在提供条理清晰的解题思路、详细具体的解题步骤，使学生在此过程中掌握解决问题的正确方法和技巧，以便在以后的学习工作中举一反三、触类旁通、学以致用。这一过程增强了学生对流动过程物理本质的理解，将物理问题与数学工具有机地结合起来，有助于学生对与专业相关联的实际工程问题进行认真思考，有效的增强了学生分析并解决实际问题的能力。
二、改革教学手段
多媒体教学以其形象、直观、生动、具体、易于理解的教学特点，丰富的教学内容，被高等院校广泛采用，并深受广大师生的欢迎。
多媒体教学在“流体力学”教学过程中发挥着重要的作用。利用多媒体，可将“流体力学”中那些难以用语言描述的流动图像、抽象难懂的知识点，如拉格朗日和欧拉法的描述，流线与迹线、层流、湍流等，通过图片、动画和视频资料直观形象地展现给学生，使其从感性认识开始建立清晰的物理概念，较容易地掌握相关内容，并使学生的逻辑思维、综合分析能力得以提升。另外一些需占用大量时间写板书表述的和不易通过板书表述的内容也可利用多媒体制作Power Point课件。如莫迪图、水头线、各种流场和一些典型的例题习题等。采用多媒体教学，授课的信息量增多了，教学内容更丰富了，学生在有限的时间内接收的知识更多了，学生的学习兴趣提高了，学生的思路拓宽了，教学质量也提高了。
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《华盛顿协议》是国际上最具权威性和影响力的工程教育互认协议之一。我国于2013年加入华盛顿协议，成为其预备成员，2016年成为第18个正式成员。工程教育专业认证强调以学生为中心，以学习产出和学习成果为目标导向，通过质量监控和反馈机制持续地对教学过程进行改进，促使教育质量的改善和提高[1-2]。我们遵循工程教育的理念，制定可量化的考核方式，通过“评价—反馈—改进”的循环过程，持续改进教学质量。我们以离散数学课程的工程教育实践为切入点，对课程教学模式做了改变和尝试，提出了课程达成度计算模型。在教学实践中，通过SPOC（小规模限制性在线课程）和翻转课堂的结合，引入与离散数学知识相关的工程问题和实例，着重培养学生解决复杂工程问题的能力。在教学阶段，逐项收集各种教学信息，对教学效果和教学质量进行数据分析和研究，持续改进和提高教学方式。
1课程达成度与指标点
对于软件工程专业，工程教育的培养目标是培养软件工程领域高层次的软件研发、管理和技术服务人才。在工程教育的实施过程中，不断积累学习和教学数据，借助数字化技术计算学习成果的达成度[1]。在教学体系上，采用自顶向下的方法，建立层次化的达成度评价模型：第一级为课程达成度，第二级为毕业要求达成度，第三级为培养目标达成度。下一级的达成度支撑上一级的目标，以此建立培养目标、毕业要求和课程之间的数字化对应关系。宏观上，达成度的评价最终分解为对学生学习过程的全程跟踪和持续性评估。软件工程专业整个培养体系划分为9条培养目标（PO）和12条毕业要求（GR），每项毕业要求再细化为多个指标点。在微观上，课程的达成度支撑了对应毕业要求的指标点。首先以毕业要求指标点确定课程的教学目标（CO）；然后，教师根据对教学目标的分解确定每个课程目标的权重（W），课程目标权重反映了该课程教学和达成度评价的侧重点。课程教学目标的达成度基于所选取的考核评价方式（平时作业、期中考试、期末考试等）来进行计算。计算公式如下：C=∑（COi×Wi），COi=∑（Tij×wij）（i=1,2,…,n;j=1,2,…,m）式中：C为某门课程的达成度计算值；COi为某门课程第i个课程目标的达成度计算值。Wi为某门课程第i个课程目标达成度的计算权重系数；Tij为某门课程第i个课程目标在第j种考核方式中的达成度计算值；wij为第i个课程目标在第j种考核方式中的权重系数。离散数学作为软件工程专业的基础理论课，其支撑的毕业要求包括：（1）GR1.4：掌握专业知识，能选择恰当的数学模型描述复杂软件工程问题，能对模型进行推理和求解。（2）GR12.2：掌握自主学习的方法，了解拓展知识和能力的途径。根据毕业要求的指标点设置4项课程目标和3个教学模块（CM），主要包括：CO1掌握离散数学的基本思想和概念；CO2培养严格的逻辑推理能力；CO3训练抽象思维能力；CO4培养处理离散信息及工程应用的能力；CM1集合与关系、CM2数理逻辑和CM3图论。课程目标、教学模块和考试考核点的对应关系见表1。在期末考试后，采集每个学生每道题目的得分成绩，选定考核点，依据题目的预期值（即每道题目的分数）和达到值（即每道题目的实际得分）计算课程教学目标的达成度：COn=∑(COn考核点预期值/COn考核点达到值)，n=1,2,3,4；课程达成度=CO1×0.4+CO2×0.2+CO3×0.2+CO4×0.2由以上达成度计算可以看出，离散数学支持多个毕业要求指标点的达成。课程目标的达成情况就是该课程预期要达到的学习效果，同时也是本门课程对专业培养目标的贡献。
2教学信息采集工程教育专业认证要求
通过采集和分析学生的学习过程和学习效果来证明学生能力的达成度。所有这些达成度的证据都建立在各种记录数据和文档的基础上。除了传统的结构化数据（如考试成绩和考勤记录），工程教育中更强调通过实际的工程训练来培养学生解决复杂工程问题的能力。这就需要通过多种方式来收集每一个学生在学习过程中的微观表现，如课堂、作业、邮件、实习等，以此来了解学生的学习状态，建立持续改进的达成度评价体系。课堂上，教师采用移动教学方式，根据课堂教学内容和教学效果，选取题库中相应难度的题目，将题目发给每个学生（如手机、平板），学生的解答则通过移动网络反馈到教学数据采集系统。课后以邮件和网上答题的方式来收集学生的学习情况。课后的作业和综合性练习主要是证明题目和主观性题目，以评分表分析法建立量规[3]。量规为主观性题目或其他表现（比如证明的步骤、细节、表达等）确定量化标准，从优到差详细规定评级指标。同时，采取老师评分、同学互评、助教评分的方式进行综合性学习评价，填写学习评分表。重点获取学生的答题情况（非结构化信息），包括：每题选择了什么选项，花了多少时间，是否修改过选项，做题的顺序有没有跳跃等，全面地反映学生的学习过程和状态。在课程内容方面，对知识体系进行梳理，将课程知识按照知识点模块进行数字化，并且将多门相关课程联系在一起，建立面向问题的知识网络。例如，将图论与数据结构中的树和图进行关联和比较；把等价类的概念与软件测试方法相结合来分析软件开发问题。基于实际软件项目构建对应于课程内容的知识图谱和知识数据库。通过引入工程领域的离散问题，分析问题中出现的各种实时性数据、工程化数据和研究性数据，将其分类存储于问题数据库和练习题库，为考核评估提供支持。
3课程教学改革
在工程教育的指导思想下，离散数学课程除了向学生描述理论知识“是什么”和“为什么”以外，更注重让学生学会“如何运用”理论知识，以解决在软件开发中出现的各类问题。改进已有的教学方式，一方面，在课程内容上打破原有专业课程的讲授模式，结合实际工程问题，按照CDIO工程教育理念开展课程建设[4]。另一方面，采用问题驱动的教学方式[5]，通过录制SPOC[6]和实施翻转式课堂教学，指导学生参与离散工程问题的分析、研究和解决方案设计。
3.1翻转课堂翻转课堂是一种“以学生为中心”的新的教学模式[7]。它关注学生的个性化学习和成长，能更好地实现工程教育的能力和素质培养。实施翻转课堂，首先建立离散数学课程的知识图谱，以思维导图的方式构建整体的知识框架；然后，逐步细化每个章节的内容，对概念性知识（如集合、关系的概念）和过程性知识（如逻辑的推理、关系性质的判断与证明）进行梳理，按照不同的教学方式进行组织和关联。概念性知识划分为5个难度级别：A简单、B适度、C较难、D困难、E综合。对于简单和适度的概念按知识点划分单元模块，制作8~10分钟的教学视频。例如，将集合论的发展历史、集合的基本概念等内容以时间线（storyline）的方式展示给学生。在制作SPOC视频时，不仅讲解知识，还突出理论知识的文化观念和内涵。而对于难度较高的内容，如析取范式、合取范式等，则安排在课堂上进行讲解。对于过程性知识，例如，布置给学生的课后作业：“证明某个关系R是集合A上的一个等价关系”，将批改作业的过程和演示证明的步骤录制为视频。在视频中，逐项讲解解题的思路（如何使用等价关系的定义进行证明）、学生解题中出现的各种问题（如对称和传递关系的理解偏差，不恰当使用等）以及需要注意的关键地方（如自反性、对称性、传递性都需要证明，证明才完整）等解决问题的思考过程和经验。通过SPOC实现体验式教学，让学生能从任务的求解指导中学会如何应用所学到的知识。采用问题引入、分析求解、过程探讨、理论构建的步骤完成SPOC视频制作。
以命题逻辑的讲授为例，视频以断案推理的例子（如神探夏洛克）开始，吸引学生的注意力，将现实中的问题与命题、逻辑、推理等知识联系起来，把问题进行拆解分析，逐步归纳总结出概念和知识点，纳入学生已有的认知结构，让他们更加积极主动地投入到自主学习中。在课前，要求学生根据前次课布置的学习任务观看微视频，通过自主学习和思考，理解基本概念，完成一定有针对性的小测验。在课堂上，采用如下多种教学方式：（1）引导式教学。如在讲解主析取范式和主合取范式时，让学生思考“如何找到主合取（或主析取）的极大项和极小项”，提示学生考虑采用建立树结构的方式来求解。（2）体验式教学。给出真实的任务情境，让学生协同完成某一项任务；或现场对某些有争议的问题进行研讨，并且相互展示学习成果，实现同伴互评。例如，让学生编写一段程序，要求对函数的参数进行检查，由此把命题逻辑与程序检查中的断言相对应进行讲解；把等价类的划分与面向对象中类的概念进行类比介绍。（3）互动式教学。如课前以墨经中的“有之则必然，无之则未必不然，是为大故”和“无之则必不然，有之则未必然，是为小故”，引出充分必要条件的知识，指导学生完成对命题联结词知识点的复述，命题公式的化简等练习；期间，老师回答学生提出的问题，对每位学生进行个性指导，并参与讨论。通过引导和检查学生的学习效果，把握学生的学习状态和学习进度。对于工程素质和能力的培养，一方面，将课程的知识点分别对应到软件开发的各个阶段，如将数理逻辑对应编程实现、将集合和关系对应数据库的构造、将树和图对应数据结构的设计，把理论知识运用到软件开发实践中；另一方面，根据学生的个体学习需求，加入具有一定难度的工程任务和开放性课题，让学生可以根据自身情况进行自由选取，如结合图论最短路径的知识点，将2016年华为软件精英挑战赛中的问题“未来网络?寻路”引入教学讨论，鼓励学生积极参与类似的具有研究性质的挑战。
3.2教学数据分析工程教育关注学生完成学习的过程，因此对教学活动中的各类数据，如教学目标、教学内容（知识点、重点、难点）、常规练习、挑战性练习等，进行量化，并建立彼此之间的联系。采用成绩分析法[8]，细分教学目标和教学模块，按照支撑毕业要求的指标点进行数据采集、计算均值、方差、信度、效度等统计参数，在评价每个指标点达成度的基础上，获得课程掌握情况的评价结果[9]。利用学生学习的行为档案创建自适应的学习系统，反映学生的学习效果。利用学生“如何”学习的信息，依据教学数据的分析结果，为学生量身定制适合学生的个性化练习。通过分析学习数据，自动创建一系列难度逐渐增加且互相关联的问题，例如，从集合到关系、从关系到特殊关系、从特殊关系到树结构，让学生围绕一个共同的知识点来求解问题，从中分析学生的学习模式。同时，老师根据自己的教学需要来调整教学任务，例如，给课堂练习和作业规定完成的时间，让移动教学系统在“自动计时”的情况下，考察学生的学习过程；而在学生做错题目需要帮助时，系统自动给出提示并确定问题出错的位置。系统记录学生的学习过程，包括在哪个知识点的学习上遇到了问题、哪些习题完成花费时间较长等。老师对这些数据进行分析，建立相关的教学模型为学生推荐更为合适的学习路径。确保教学数据的正确性、可用性是进行教学数据分析的关键。制定教学数据检测体系和软件系统对数据进行实时的检测以保证数据的质量，尽可能减少对数据分析和挖掘带来的不利影响。首先制定各种数据的录入和维护规范，最大限度地自动录入各种结构化和非结构化数据，包括考试成绩的每项评分、主观评价打分等。其次，制定数据检测规则并实现自动检测，应用不同的数据配置策略，对静态、动态数据进行实时监控和定期检查以发现并处理有问题的数据。最后，建立可靠的教学数据质量评估体系，通过各种评估方法，如基于异常值的评估方法、逻辑性评估方法等，对数据质量的改进效果进行评估，为数据质量改进提供策略。此外，还需要实现缺失数据的完善、筛选等数据处理工作，将数据标准化、去重复化，最后形成规范化的格式。
4结语
工程教育以培养学生的素质和能力，评价学习成果或产出作为核心标准。学院对软件工程专业全面开展工程教育，建立全覆盖的工程培养体系和量化的培养目标，并通过了2016年11月的评估。笔者在此基础上，针对专业培养目标，改进了离散数学课程的教学模式，按照工程问题重新划分教学知识点和知识结构，设定了课程的达成度计算模型。在教学过程中，结合SPOC课和翻转课堂，收集和规范各方面的信息和数据；建立教学数据分析库，逐步开展学生学习路径、习题考评模式、错误答题模式等问题的研究，以此作为学习问题诊断、教学干预和教学决策的重要参照。
参考文献：
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一、 工程实例激发兴趣建立概念
兴趣是最好的导师。学生有了兴趣，才会想学、爱学，才能学好。力学学科本身理论性强，抽象程度高，与工程实际的联系不够紧密，内容枯燥，缺乏趣味。因此在此课的概念引入过程中，我收集了大量的工程事故实例，通过具体案例的介绍来调动学生求知的欲望，激发其探究问题背后的力学背景，顺理成章地引入压杆稳定的概念，让学生明确作为一名工程技术人员为什么要重视压杆的稳定性。
为此，在设计此课的导入时，我首先将收集到的因压杆失稳而造成的工程事故案例图片和视频通过多媒体播放给学生。在学生的好奇与吃惊中再将稳定性的概念传递给学生。比如，我通过介绍20世纪初时世界上曾有多座较大的金属桁架结构桥梁发生了整体性破坏，并且破坏现象表现出了惊人的相似，即破坏既不是由于材料强度不足也不是由于构件的刚度太小造成的，那究竟是什么原因呢？为什么历史上发生的这类事故至今在世界各地依然时有发生呢？让学生主动思考其背后的原因，激发学生的积极性，并使学生建立起稳定的概念。
二、 课堂实验引发思考加深理解
建筑力学是渗透于生活各处的结晶，它与我们的生活有着密不可分的联系。所以，在授课过程中，从我们熟悉的身边事物出发，从我们常见的一些事情出发，分析其原因与实质，再与教材内容相衔接，不仅能让学生产生浓厚的学习兴趣，还能降低学生的理解难度，逐渐使学生由被动的学习转化为主动的学习。
我在此课的教学设计中，加入了三个课堂小实验。一个是利用身边常见的学习工具――钢尺，让学生亲身感受钢尺受压过程中压力不大时即被压弯，而不是先被压断，启发学生在工程事故案例中的桥梁倒塌原因正蕴含在钢尺压弯现象中，引导学生将两者联系思考，在进一步探寻为什么杆件会被压弯中提出理论分析模型――中心受压直杆。接着，仍然是利用学生的身边学习工具――塑料丁字尺，将其加工为不同长度的三把并邀请学生进行平衡三种状态的演示，让学生在自己的积极参与中去观察思考从而深入理解稳定性和稳定平衡的概念。最后利用学生自制的海绵矩形截面梁，进行竖向手压实验，随着手压力增加，让学生观察其抵抗侧向干扰能力的强弱，顺利引出临界力和失稳破坏的概念。
三、 手脑并用小组讨论探寻方法
中职教育以培养技能型人才为主要目标，其知识的讲授是以能用为度，实用为本。本此原则并结合学生现状，笔者认为建筑力学的教学应淡化理论推理与设计计算方面的内容，加强基本概念与理论的掌握并强调突出力学的实用价值。与此同时，还应注重培养学生自行分析、解决实际工作与生活中所遇到的各种简单力学问题的能力。
就此，在我的压杆稳定教学中，我将临界力的计算以及用稳定条件进行压杆的稳定性计算的内容全部淡化。仅强调欧拉公式中各项的含义及其对压杆稳定的影响，让学生明确临界力的计算是解决压杆失稳问题的关键。具体做法是给学生下发学习任务单，让学生自主学习、自由建组，并通过小组合作中对试验装置的操作及任务讨论共同完成对欧拉公式和稳定性计算重要性的理解，最终总结出提高压杆稳定性的措施。教师在进行点评的同时穿插相应的工程实例介绍，让学生更直观、准确、容易地明晰压杆稳定理论的适用范围，掌握用稳定条件解决工程问题的方法，从而较好的达到了“教师为主导，学生为主体”，教与学良好互动的教学效果。
教学实践表明：由于大量引用工程案例激起了学生的学习热情，课程导入顺利、自然。小小实验贴近生活，直观教学层层递近降低了学生对新概念的理解难度。小组合作动手动脑，课堂气氛轻松愉快，增加了学生的感性认识。思考讨论寻求答案，学生的主动探索能力得以提升。学生自己对新概念新知识的总结加之教师的点评与工程案例分析，让学生在牢固掌握相关课程内容的同时培养了用科学的态度和方法去分析、判断、处理工程问题的能力，以及认真严谨的工作作风，更为学生后继课程的学习和将来就业打下了坚实的基础。
参考文献：
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一、传统《工程力学》体系存在的问题
前些年学院水资源管理和水利经济类专业开设的《工程力学》课程为70-80学时。讲授内容包括理论力学(静力学、运动学、动力学)及材料力学。随着社会发展步伐的不断加快。对专业技术型人才的要求也在不断深化，水资源管理和水利经济类专业的《工程力学》课程体系也存在类似的问题，为了进一步适应教学改革的要求，学院组织相关教研室教师对开设的《工程力学》课程的教学体系进行了调整与改革。重新调整后的教材体系主要包括：(1)静力学按照研究内容分为三章，改革了以前按照力与力系分类定章节的做法，这样做的优势是使学生容易从问题人手，吃透教材，并且容易理解和记忆；(2)运动学按照研究方法分配章节，把运动学并为两章，其中《大学物理》课程中讲授内容直接做为课堂复习，或做总结性讲授；按照单自由度和多自由度体系的研究对象不同，将动力学借助定律与定理分为三章。从而避免了和以前物理课中讲授内容的重复现象，达到了节省课时和集中课堂教学时间并向高起点迈进的教学目的，通过我们几年的教学实践。取得了较好的效果，但是仍然感觉不足的是讲授内容基本不变，教学时数较以前压缩较多，从2004年起理论讲授仅剩40学时，实验课仅剩4个学时，难以达到很好的教学效果。而且随着学生毕业走向社会，用人单位对不同专业学生的知识结构要求也在不断变化。有必要对《工程力学》教材体系进行进一步的调整，注重学生的创新能力培养，使学生到工作单位后更好的解决一般工程中的力学问题。
二、《工程力学》课程新体系特点与实施方案
由于《工程力学》课程理论讲授仅剩40学时，而且学校要求学院必须采用“面向21世纪的新教材体系”，注重学生对《工程力学》基础知识的理解与掌握，同时具有解决工程实际问题的能力。改革后的课程全新体系的核心主要包括如下内容：力学基本概念和基本理论(如牛顿力学的三大定理等)放在突出位置。是讲授的精华部分，而删除掉或略讲一些不必要的内容，主要讲授静力学和材料力学两大部分，在课堂上注重介绍力学领域的尖端研究成果(如计算力学领域的研究近些年发生了翻天覆地的深刻变化，给同学们介绍并演示商业结构分析软件，如ANSYS、ALGOR、MIDAS及ABQUS等)，培养学生的动手编程能力和解决工程问题能力，实践证明这种方式受到了学生的广泛喜爱与欢迎；二十一世纪的大学生最需要的是创新能力的培养。新教学体系在这方面作了适当补充，注重培养学生解决实际问题本领。主要内容安排如下：第一大部分平面力系与空间力系静力学，按力系类型分章分节，第一章包括静力学定理、复杂结构体系的受力分析与画受力图，重点讲述力系的和刚体的物理定义。静力学的四大公理，约束和约束反力的概念比较抽象，在讲授概念时，附以较多的实例，教师边画图边讲述概念，使学生一开始就概念明晰、很快就能独立做出结构的受力图。第二章讲述平面汇交力系，重点介绍汇交力系的概念，需要举出实例，从而使学生容易理解：汇交力系的合成及求解平衡方程的几何法和解析法是本章的重点和难点。第三章力对点之矩、平面力偶理论，重点与难点是平面力偶系的合成和平衡条件。第四章讲授平面任意力系，这里应注重多举工程实例，使学生能够顺利解决实际问题。第五章为空间力系及带摩擦问题简介。第二大部分内容为材料力学，内容主要有杆件的拉伸与压缩问题、圆柱的扭转问题、简支梁与悬臂梁的弯曲问题，简单结构的基本变形和四个强度理论。第一章讲授杆件的轴向拉伸与轴向压缩，需要注重强调的是，由于首次引入横截面上的内力和应力概念。学生不容易理解。应结合材料力学拉压实验使其搞清楚杆件在轴向拉压时的力学性质，进一步理解应力的概念和拉压强度条件。所以要求力学实验课必须跟上不得拖后。第二章讲授圆轴自由扭转变形，要求学生能熟练掌握圆截面直杆扭转时的内力求解过程及正确画出扭矩图；建立扭转的应力求解方法并给出相应的应力强度条件、推导扭转变形求解过程并给出扭转刚度变形条件。第三章讲授梁结构的平面弯曲。难点和重点是梁的横截面剪力和弯矩的求解过程，正确作出剪力图和弯矩图，同时弱化载荷集度、剪力和弯矩的关系，只要求了解。不强调必须掌握。在讲述纯弯曲时梁正应力求解公式时。应当注重附以必要的教具以演示梁的弯曲变化情况，使学生更容易理解和掌握(两种以上的教具)，在此基础上引入直粱弯曲时的强度条件和刚度条件就是水到渠成的事了。第四章应力状态和强度理论的概念，学生不容易理解和需重点讲清楚的是平面应力状态分析和图解过程。最后对三向应力状态和强度理论作简单介绍。《工程力学》理论课主要在课内完成，但必须注重课下复习和作为教学辅助的实验环节，课后教师一般会布置相当数量的习题供学生巩固知识所用。根据我们任课教师的统计，一般每次课后的习题数量不少于8-10道，可布置数量和难度相当的选做题供有兴趣爱好的同学选做。注重相关实验课环节，新课程体系实验内容选择是具有代表性的实验，一是低碳钢和铸铁的拉伸与压缩实验，测试低碳钢和铸铁的拉压力学性能，低碳钢和铸铁的拉伸和压缩变形是典型的塑性和脆性材料变形实验。通过实验可加深对材料四个变形阶段特征的认识，明确材料力学研究的范围。二是深粱的纯弯曲试验，掌握弯曲变形规律和采集应力应变数据的方法，通过应变片和应变花的贴法达到采集不同部位数据的技巧。熟练掌握测试结构变形的方法。新课程体系课堂讲授40学时。静力学12学时，材料力学20学时，介绍现代化计算方法和上机编程计算8学时，材料力学实验课4学时。通过该课程的学习，力争使学生在较短时间内，即掌握了最基本的概念与定理、搞清求解问题的基本方法，而且通过强化能力训练和实验数据观测，在头脑中建立一套完整的力学思想体系。通过教研室教师和几届学生的教学实践，达到了较好的教学效果。
三、教给学生正确、科学的思维方法，注重提高学生分析问题与解决问题的能力
为了教给学生科学的思维方法，以及运用所学知识分析解决问题的能力，我们在课堂教学中应做到：让学生搞清力学概念、定义和定理定律的应用范围；不同章节计算公式推导过程要点及适用的条件；对容易混淆的定理，采用比较法进行课程教学；正确讲述解题思路和方法，加强学生解决问题的能力；介绍一些常用的解题技巧，以尽快达到求解目的；提倡一题多解。
