新工科项目式课程展示——《力学导论》

为深入推进新工科建设“天大方案”2.0 落地生根，加快校、院、专业三级新工科人才培养平台建设，提升项目式教学质量和水平，天津大学评选出一批优秀新工科项目式课程设计和优秀新工科基层教学组织，以新工科理念推动基层教学组织模式变革创新，引领学校人才培养综合改革深入推进。

获奖课程展示

力学导论项目式课程实践

机械工程学院 曲传咏

一、课程简介及师资团队

本课程是一门面向新工科教育的力学类通识教育，为不同背景的选课者提供能够通行于不同人群之中的价值观和方法论。通过对力学这门工程基础学科进行高屋建瓴的全局式介绍，让学生对力学的概念和范畴产生明确的概念，明确力学在现代工程发展中不可或缺的作用，重点介绍科技前沿领域中的一些最新力学研究进展，深入浅出地讲解上述领域相关力学思维与应用。

课程聘请力学系资深教师轮流作为主讲人。其中课程第一部分的力学通识教育部分由学科带头人及教学名师担任。第二部分的案例式项目教学将结合实际需要选择科研能力强，教学水平高的优秀教授或者副教授进行授课。第一部分授课教师包括：亢一澜教授、汪越胜教授、刘习军教授；第二部分授课教师包括：崔玉红教授、丁千教授、姜楠教授、柯燎亮教授、李林安教授、刘正先教授、苏彩虹教授、王世斌教授、吴志强教授、仇巍教授等。

二、教学目标及教学内容

课程目标是重点结合科技前沿领域中的一些最新力学研究进展，采用项目式课程模式，突出科研对教学的促进，将学科前沿引入课堂，重点阐述现代工程中的力学方法。通过该课程的学习可以扩大上述专业学生的知识面，开阔学生的视野，激发学生的创新精神；引入力学问题讨论，提升学生对力学这门工程基础科学的认识与理解，培养力学思维，培养分析问题、解决问题的综合素质和能力。

课程总学时32个学时，内容主要分为两个部分。第一部分为力学通识教育，主要介绍力学发展史及其在工程中的重要作用，包含力学与工程技术进步4学时；力学史及力学发展4学时；工程中的动力学现象4学时。分别聘请我系的资深学科带头人和教学名师主讲。

第二部分为力学与现代工程专题。本部分24学时，分为12个小专题，分别面向机械、土木、材料、生物、能源、航空航天等专业与领域，重点介绍其中的力学方法与思想。该部分内容将随着科技进展不断动态调整，每年保证更换其中三分之一的内容，聚焦各领域最新最前沿的力学问题，突出科研对教学的反哺作用。

三、项目式课程设计实践

1.课程形式与教学方法

本课程采用多种课程形式及教学方法。具体方法和手段的确定以有利于课程内容的学习和取得好的教学效果为原则。在课堂教学中，改变“满堂灌”方式，广泛采用启发、讨论、学生展示、课堂讲评和案例项目研究式教学方式，引导学生积极主动地思考，提高学生分析问题的能力。

讨论式教学：通过对核心问题的讨论，加深学生对问题的理解，增强学生的主动学习能力和对问题的判断能力；采用课堂讨论的方式进行的，进一步的讨论加深了对力学知识的理解，有助于发展学生的表达、交流能力；

小组式教学：教学活动以小组为单位进行的，采用让学生在广泛查阅资料的基础上进行小组讨论，并要求每个小组推荐一名同学，把本小组工作成果展示给大家；由学生自由组合，根据事先选择的教学专题和辅助参考资料到讲台上讲解对该专题的理解并回答其他同学的提问，充分调动学生的参与性和创造性思维，培养学生的表达能力和自信心。参与学生人数一般控制在3-4人，学生的表现记入学生期末成绩。

案例式、研究式教学：要求学生必须参加课题研究，开展研究性学习，在理论研究与实践中，教给学生分析问题、解决问题的方法和思路，使学生在接受知识的过程中增强素质，提高能力，突出理论分析中学生的参与性，强调师生的共同探讨与互动。

2.考试与评分

课程考核形式以研究性学习作业的形式进行考核。

考试原则是：形成性评价与终结性评价相结合。即，平时考核（20分）与作业考核（80分）相结合，对考试成绩进行综合评定。平时考核侧重于遵守教学常规的情况、课堂发言讨论情况等，作业考核重点考察研究性学习的作业、作业展示情况等综合表现。

课程由每位授课教师出三道研究性题目供学生选择作为结课考试作业。学生需要以小组的形式从第一部分的三位老师中选择1道，第二部分10位老师中选择至少2道。学生每个小组控制在3人，至多4人。学生完成后，须提交课程研究报告或者以课程设计、视频展示等形式提交。提交后，三位组员须分别上台向由授课教师及助教组成考核小组及其他同学讲述自己的作业。作业成绩的70%由考核小组根据学生的作业及展示情况给出，其余30%由其他小组给出。

四、特色及创新点

目前，国内领先的工科院校都已开设力学导论等通识课程。例如清华大学、浙江大学等通过聘请院士、长江、杰青、国家级教学名师等优秀师资，主要面向力学专业学生开设。上述课程也多是讲授型为主。本课程面向全校智能制造建造大类，利用我系国家级视频公开课等优势资源、调动最优秀的师资，采用研究性的项目式教学方法，突出科研对教学的促进，将学科前沿引入课堂，重点阐述现代工程中的力学方法，帮助学生了解力学在智能制造、土木建工、能源动力、新型材料、生物医学、航空航天及深海等领域曾经、正在和未来可能发挥的重要作用，促进学科交叉与融合。

本课程主要创新与特色体现在：

思政引领，立德树人为本。课程设计以“大国重器”为科研实践主战场，引导学生参与到盾构装备、DF系列型号、嫦娥探月等国家重大工程装备研制中，激发爱国奋斗的情怀。以实践课程为抓手，培养学生领导力、凝聚力和团队精神，全面推进“三全育人”、“五育并举”综合改革，致力于培养具有家国情怀、全球视野的卓越力学人才。

导师引导，夯实科学基础。以大师牵引、名师领衔，用一流课程夯实基础、激发志趣，解决学生学习功利性明显，探究基础理论的好奇心不足的问题；以院士长江杰青为学术导师、教学名师为一线教员、国家级教学团队为支撑平台；

科教融合，培养创新精神。以高水平科研项目贯穿教学全过程，解决学生知识层次不够丰富，科研能力和探索精神亟待加强的问题。将前沿科技融于科教活动，全面提升学生综合素质。突出跨学科/多学科交叉，提升学生科研能力和创新活力，构建以关键力学问题为牵引的多学科交叉人才培养系统，组建跨学科、多学科交叉的实践活动团组，培养学生科研思维；

重能求效，实施项目训练。依托国家级平台和前沿研究成果，实施多种项目式训练，提升人才培养水平，解决课程挑战性与教学模式多样性不足，学生专业度有待提高的问题，凸显科学前沿对拔尖人才培养的带动作用。

五、教学效果及成果

近年来通过项目式培养，力学系实现了以关键力学问题为牵引的先进制造/能源环境/生命健康/新材料等多学科交叉。学生踊跃参加各类大学生科技竞赛和创新活动。在 “全国周培源大学生力学竞赛”、“国际大学生工程力学竞赛”、“国际机构与机器科学奥林匹克大赛”等赛事上分别获特等奖、一等奖等多项奖励在国内外力学大赛屡获特等奖，两次荣获全国节能减排大赛团体特等奖，凸显拔尖培养厚植基础、交叉融合与团队领导力的实效。

力学在校本科生通过各类实践项目，提升专业综合能力，多次荣获校优秀学生标兵、十佳杰出青年等称号，在飞龙创客空间、北洋车队、智能电车、小飞机协会等交叉学科创新群体中许多力学学生担任队长、组长等。

同时，首届采用全学制、项目式、进阶性的实践课群方式培养的工程力学强基班课程思政建设成效显著，先后获得“校优秀班级”、“校五四示范团支部”等荣誉称号，并在院级各项活动中屡创佳绩。上述成功案例有效地验证了项目式教学的成功。

（来源 / 新工科微信公众号）