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普通高等学校力学基础课程教学情况调研报告（3）：国内外力学课程比较及调研建议 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
非力学专业力学基础课程教学指导分委员会 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
一、国内外力学课程比较
1. 中国香港地区和国外有关专业基础力学课程概况从统计的角度看，一门学科的课程在某专业培养计划中所占学分的比例是一个可以量化的客观性指标，它体现了该类课程在专业培养计划中的相对重要性。为了弄清力学基础课程在某些与力学学科密切相关的工科专业（如航空宇航，机械，土木等）的培养计划中的比重，以作为在新的历史条件下制定教学计划，开展教学体制改革的依据。我们对国外一些大学中的航空宇航 、机械、土木等专业的力学类课程的设置情况进行了调查。 我们对调研资料进行了整理。主要包括航空宇航、机械、土木三个专业的力学类课程在近三年（2000—2002年）的教学情况，列出了获得这些专业学士学位所必须的总学分数 、相关力学课程的学分数、课程名称及简单描述，有的还列出了教材名称。为了便于对比，我们通过中国教育科研网，对国内若干所大学近三年来力学类基础课程教学的相应情况进行了统计。 表1 国内外大学工科专业基础力学课程设置情况统计表
表1是对国 内外有关调研情况的汇总。其中，力学课程是按照“基础，必修”这两条标准进行选择的，主要包括理论力学（静力学，动力学）、材料力学、结构力学、弹性力学与流体力学（ 各校的课程名称可能不一样，但内容一样）。其他一些与专业相关的力学课程，如空气动力学、机械振动、断裂力学等未选入表中。 从表1可以看出，对于航空、机械、土木三个专业，各个学校基础力学的学分占总学分的比例均在10%左右，其中最高比例为16.7%（悉尼大学航空宇航与机械工程专业），最低的7.8%（斯坦福大学机械工程专业），平均为11.8% 。在考虑到其 他非基础的力学课程后，力学类课程在总学分中所占的比例应该更高，这显示了力学类课程作为基础课程和专业基础课程在航空、机械、土木三个专业培养计划中的重要性。 表2 国内若干大学工科专业力学课程设置情况统计表
表2列举了国内8所不同类型的大学力学基础课程的设置情况。其中 ，机械工程专业的力学基础课程为“理论力学”与“材料力学”，土木工程与航空航天工程专业除这两门课程外还包括“结构力学”。按专业划分，国内机械工程专业力学基础课程学分占总学分的比例平均为4.9%，土木工程专业为8.2%， 部分专业则平均为6.4%。因此，从统计的数据看，国内大学在航空 、机械、土木三个专业中基础力学教学的比重是低于国外的。考虑到在我国高校教学计划中政治理论课和英语占去了相当多的学时，在从总学分中扣去这部分后，这些专业力学基础课程的学分占总学分的比例会有所提高，但绝对的教学时数与国外相比仍然偏低。因此，如何在少学时的情况下加强力学基础课程的教学，提高教学质量，还需要广大的力学基础课教师去做进一步的努力。 调查的结果还体现了国外大学在航空、机械、土木三个专业教学计划中的“大力学”的趋势。例如，将“流体力学”作为机械工程与土木工程专业必选的力学基础课就是一个证明，这在国内相关专业的教学计划中是很少见的。就我们的调查情况来看，国内仅重庆大学的土木工程专业是将“流体力学”作为必修的专业基础课 。 在课程体系上，国外已对力学课程的教学内容在很多方面进行了整合。最典型有，将静定结构的受力分析纳入到理论力学的静力学部分中，将材料力学与结构力学合二为一，突出弹性力学的基 础内容等。这无疑有利于提高教学效率，减少不必要的重复，缩短学时。在国内高校中，这种趋势在面向21世纪的系列教材中已有所体现，今后也势必将得到进一步的加强。 综上所述，通过对国内外若干所大学航空、机械、土木三个专业中力学类课程设置情况的调查、对比，可以看到，国内在这些专业中力学基础课程的教学是偏薄弱的。为了保证航空 、机械、土木等与力学密切相关的专业的学生具有厚实的基础，力学类课程在这些专业的整个教学计划中的比例应保持在10%左右，这个比例是符合国际潮流的。同时，在课程体系上也需要对力学类课程的内容进行整合与优化，以提高教学效率，突出重点，强化基础。 2. 国内外高校力学基础课程的比较对国外有关力学基础课程与国内课程的比较，参见表3至表6。 表3 课时数比例比较
表4 机械类专业课程设置比较
表5 土木类专业课程设置比较
表6 其他工程类专业：如航空航天、力学、能源专业的课程设置比较
根据教育部2001年4号文件精神，国内各出版社也启动了引进国外著名力学教材的工作， 有关引进情况见表7。 表7 近几年来我国引进的有关力学教材
二、调研建议 1.力学基础课程的课时问题 力学基础课程，尤其是理论力学、材料力学等是工程类专业的理论基础，各校都把理论力学、材料力学设置为必修课。但近年来基础力学的教学学时在大幅度减少。如果课时减少又不能采取有效措施保证教学质量，这就违背了“厚基础”的原则。 通过与国外大学航空、机械、土木三个专业中力学基础课程设置情况的比较可见，在这些专业中力学基础课程的比例保持在10%～15%之间是合适的。现有力学基础课程需要进行教学基本要求的制定，需要在课程体系上对教学内容进行整合与优化，以提高教学效率，突出重点，强化基础，体现航空 、机械、土木三个专业教学的“大力学”趋势。 2.对力学基础课程内容的要求 近几年，高等学校办学规模迅速扩大，高等教育教学改革不断深入，人才培养计划或方案改革 不断优化，高等学校的教学质量已成为全社会所关注的话题。 教育教学质量的核心内容之一是课程质量。力学基础课程又是大部分工科类专业的重要专业基础课，因此力学基础课程的教学质量将直接影响和关系到该专业后续课程的教学质量。 从前述内容可见，力学基础课程的师资队伍、力学基础课程教材的建设、课程教学学时的增减 、课程教学内容和体系以及实验内容的改造、现代教育技术的应用等是把握力学基础课程教学质量的基本点。为了适应当前形势的发展，修订好力学基础课程教学基本要求， 是建立有效的课程教学质量保障和监控体系的一项基础性工作。因此，教指委应该在本次调研工作的基础上，积极开展对力学基础课程教学基本要求的制定和修订工作，规范课程教学的基本要求和标准， 这是保证课程教学质量的一项先导性工作。 3.关于实验教学 基础力学实验是当代工程技术人员应该具备的基本技能，也是培养学生实践能力的一个重要途径，是基础力学教学中的一个重要环节。 一些学校对材料力学实验独立设课进行了探索，改革实验教学考核办法，提高了实验教学效果。但从 调研情况看，也存在一些突出的问题。例如，很多学校基础力学实验教学资源与学校办学规模不相适应，基本的实验课时难以保证；不少实验指导书内容老化，实验教学内容上多是验证性实验，过于简单，缺乏思考；基础力学教学实验设备投入少，教学仪器设备陈旧并且套数不足，不少学校难以提供必要的实验教学保障。 课程实验教学的开放性、综合性、设计性是提高人才培养质量，增强学生实践能力的重要手段之一。开放性主要指实验内容的开放性和管理手段的开放性。综合性和设计性主要是指实验内容上不再局限于课程教学所限定的范围，可以超出教学基本要求和大纲，可以由学生自主设计实验方案和内容，以培养学生综合能力和创新精神。 从本次调研看，一些学校由于投入等原因，可能连基本实验还难以保证。一些学校则开发了设计性、综合性、开放性的实验，以及相应的实验装置等。有些学校还开发了新的实验设备，并获得了具有自主知识产权的实验设备专利。这些都是近年来我国高等学校教育教学改革所取得的成果。 4.关于师资队伍建设 从调研数据上看，基础力学师资队伍情况不容乐观。加之扩招影响，有些学校师资力量严重不足，生师比已经超过200∶1。有不少教师 还可能承担了其他课程，还可能存在教师在编不在岗的情况。因此，教师的工作量比我们统计的数据可能要大得多。有些学校的力学基础课程教师平均周学时达到10多学时， 有的甚至超过20学时。 师资队伍弱的另一表现是学历层次较低，不少学校的力学基础课程教师中大部分还是本科生，甚至几乎全是本科生。力学基础课程师资 队伍，尤其是专职实验室师资队伍的建设已迫在眉睫，在政策上要予以导向，不容忽视。教授、副教授上课问题还存在，亟待解决。 5.关于教学改革问题 在这次调研中，力学基础课程的教学改革没有作为一项专门的内容，但从所获得的资料中也能反映出这方面的情况。例如： 在理论力学、弹性力学和结构力学等课程中引入了计算机辅助分析的教学与实践内容，把现代数值计算技术引入力学课程教学，用计算机求解力学问题。 有些学校不仅在课堂教学中利用了多媒体技术，在学生的课下训练中也使用了计算机辅助教学手段，甚至于在实验中还实现了计算机模拟仿真实验。需要注意的是 ，在应用现代教育技术上，要引导教师充分树立现代教育技术为课程教学服务的理念，以提高教学质量为宗旨。 不少学校在压缩学时、提高教学效率方面做了不少的努力，也进行了一系列教学改革， 有关经验是值得总结和推广的。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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