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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
2005-11-16　　　　非力学专业力学基础课程教学指导分委员会

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 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

所属国家

学校

专业

总学分

力学课程学分数

百分比

美国

斯坦福大学

航空宇航

180

15

8.3%

机械工程

180

14

7.8%

乔治亚理工学院

机械工程

126

12

9.5%

加利福尼亚大学洛杉矶分校

机械工程

192

20

10.4%

依利诺斯大学

航空宇航

134

20

14.9%

机械工程

132

15.5

11.7%

土木工程

133

16

12%

依利诺斯大学芝加哥分校

机械工程

128

15

11.7%

土木工程

128

15

11.7%

辛辛娜提大学

机械工程

203

19

9.4%

弗吉尼亚理工学院与州立大学

工程科学

192

20

10.4%

密苏里—罗拉大学

航空宇航

132

15

11.4%

机械工程

132

15

11.4%

土木工程

132

16

12.1%

德国

斯图加特大学

机械工程

124

18

14.5%

英国

曼彻斯特大学

航空宇航

118

12

10.2%

机械工程

118

12

10.2%

澳大利亚

悉尼大学

航空宇航

192

32

16.7%

机械工程

192

32

16.7%

土木工程

192

31

16.1%

新加坡

新加坡国立大学

机械工程

147

15

10.2%

中国

香港大学

土木工程

180

18

10%

香港科技大学

机械工程

104

12

11.5%

土木工程

104

15

14.4%

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

学校名称

专业

总学分

力学课程学分数

百分比

清华大学

机械工程

200

10

5%

土木工程

210

17

8.1%

内蒙古工业大学

机械工程

125

8.5

6.8%

土木工程

127

13

10.2%

上海交通大学

机械工程

205.5

8.5

4.1%

土木工程

235.5

13

5.5%

南京航空航天大学

机械工程

160

9

5.6%

土木工程

161.5

13

8%

航空宇航

161.5

13

8%

浙江工程学院

机械工程

188.5

8

4.3%

重庆大学

机械工程

182

7

3.8%

土木工程

180

18.5

10.3%

宁夏大学

机械工程

220

10

4.5%

土木工程

216

15

6.9%

华中科技大学

机械工程

153

8

5.2%

 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

专业

国内

中国香港、国外有关大学

机械工程

123～220

4.9%～8.8%

7.8%～16.7%(一般为11.7%)

土木工程

194～434

7.8%～17%

10%～16.1%(一般为12.4%)

能源工程

80～240

3.2%～9.6%

7.8%～16.7%(一般为11.0%)

航空航天

 

 

8.3%～16.7%(一般为14.0%)

工程科学

 

 

10.4%

                   表4   机械类专业课程设置比较

国内

中国香港、国外有关大学

理论力学

材料力学

弹性力学

流体力学

刚体静力学

刚体动力学

工程力学

材料力学

流体力学

应用流体力学

机械振动

表5  土木类专业课程设置比较

国内

中国香港、国外有关大学

理论力学

材料力学

结构力学

弹性力学

流体力学

或

水力学

静力学

动力学

材料力学

结构力学

固体力学

流体力学

有限元分析

结构动力学

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

国内

中国香港、国外有关大学

理论力学

材料力学

或

工程力学

流体力学

静力学

动力学

材料力学

材料的力学性能

固体与结构力学

空气动力学

流体力学

复合材料力学

    3. 国外力学原版教材引进情况

    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

书名

作者

国内出版社

Mechanics of Materials (5ed.)

Mechanics of Materials (5ed.)

Engineering Mechanics (Statics) (10ed.)

Engineering Mechanics (Dynamics) (10ed.)

Structural Analysis (2ed.)

Theory of Structures (Second Edition)

Roark’s Formulas for Stress and Strain (7ed.)

Intermediate Mechanics of Materials

Vector Mechanics for Engineers Statics

Vector Mechanics for Engineers Dynamics (Third SI Metric Edition )

Mechanics of Materials (3rd)

 

SCHAUM’S OUTLINES: Engineering  Mechanics Statics and Dynamics (5ed.)

SCHAUM’S OUTLINES: Strength of Materials (4ed.)

Fluid Mechanics with Engineering Applications (10ed.)

Engineering Mechanics－Statics (2ed.)

Engineering Mechanics－Dynamics (2ed.)

Advanced Strength and Applied Stress Analysis (2ed.)

J. M. Gere

R. C. Hibbeler

R. C. Hibbeler

R. C. Hibbeler

S. Timoshenko

S. Timoshenko & D. Young

W. C. Young & R. G. Budynas

J. R. Barber

F. P. Beer & E. R. Johnson Jr.

F. P. Beer & E. R. Johnson Jr.

 

F. P. Beer, E. R. Johnson Jr. & J. T. DeWolf

E. W. Nelson, C. L. Best & W. G. McLean

W. A. Nash

 

E. J. Finnemore & J. B. Franzini

A. Pytel & J. Kiusalaas

A. Pytel & J. Kiusalaas

R. G.. Budynas

机械工业出版社

高等教育出版社

高等教育出版社

高等教育出版社

清华大学出版社

清华大学出版社

清华大学出版社

清华大学出版社

清华大学出版社

清华大学出版社

 

清华大学出版社

 

清华大学出版社

 

清华大学出版社

 

清华大学出版社

 

清华大学出版社

清华大学出版社

清华大学出版社

    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