简论创新型工科的力学课程体系
面向新工科的力学类课程教学改革与实践研究
面向新工科的力学类课程教学改革与实践研究作者：王小蔚王敏容陈孔亮颜少荣来源：《科技风》2021年第28期摘要：面向新工科，力学类课程教学改革重在对学生力学思维的培养。
从专业层面优化力学类课程体系，本专业的人才培养方案中体现对力学思维有层次递进式的培养：力学思维养成→力学思维提升→力学思维深化;从课程层面以三段式教学为主，辅以课程思政进课堂、项目式教学等教学方式进行改革，注重思维教学;对应完善了教学评价方法，实现了多样化考核环节及多元化教学评价方案。
关键词：新工科;力学思维培养;思维教学;教学评价多元化1绪论自2016年“新工科”被正式提出以来[1]，“知识产权设计+自主研发能力”是新经济形势下新工科建设的需要。
新经济形势下新工科建设将目光聚集在工科从业者的基本素质上，要求工科从业者学识基础及专业知识宽厚扎实，不仅要具备独立自主知识产权的工业设计能力，而且还需要掌握扎实的力学计算和分析能力。
由于在解决高技术领域发展中的突出问题上，力学发挥着关键性的作用，因此，力学课程被视为“新工科”的一门核心课程，以适应新经济形势下创新型应用型人才培养的新需求。
面向新工科的力学类课程教学改革，应通过力学课程学习培养学生的力学思维。
面向新工科的力学课程教学改革，应当将聚焦于力学思维的培养。
故本力学类课程教学改革以力学思维培养为导向，为培养基础及专业知识宽厚扎实的创新型应用性“新工科”人才培养进行实践性探索。
2现状分析我国目前工科培养力学教学中存在以下问题：2.1力学课程体系不完整2003年黄再兴[2]等人就对大学工科专业力学课程进行了调查分析，相比国外工科专业对力学课程的重视程度，国内则相差甚远：国内高校中力学课程学分占比毕业总学分仅为6.4%，欧美国家高校这一比例达到11.8%;我国在过去一段时期侧重于“拿来主义”，缺乏理论的深度研究，由此导致国内高校力学课程体系不完整，直接影响了工科从业人员的创新能力培养，无法满足新工科的发展对创新型应用性人才的需求。
新工科背景下力学课程体系教学改革探索
新工科背景下力学课程体系教学改革探索随着新工科的兴起与发展，力学课程体系的教学改革正在逐步展开。
新工科教育要求学生在学习理论知识的能够灵活运用所学知识解决实际工程问题。
而传统的力学课程教学往往过于理论化，缺乏与工程实践的结合，因此需要对力学课程的教学体系进行改革与探索，以适应新工科的教育需求。
一、背景新工科教育是近年来兴起的一种工科人才培养模式，其核心理念是将工科教育与实际工程实践相结合，培养具有工程实践能力的高素质人才。
在新工科教育模式下，学生需要在理论学习的基础上，通过实践项目和工程实践，培养创新精神和解决实际问题的能力。
而传统的力学课程往往难以满足这一培养目标，教学内容过于抽象，缺乏与实际工程的联系，因此需要进行教学体系的改革。
二、教学目标在新工科背景下，力学课程的教学目标应该是培养学生的工程实践能力和创新能力。
在课程学习过程中，学生不仅要掌握力学的基本理论知识，还要能够将这些知识运用到实际工程实践中，解决实际工程问题。
力学课程的教学目标需要从传统的理论学习向实践能力的培养转变，注重学生的动手能力和工程实践能力的培养。
三、教学内容在新工科背景下，力学课程的教学内容需要重新调整和优化，以适应新工科教育的需求。
除了传统的力学理论知识外，还应该增加工程实践案例分析和工程实践项目设计等内容。
通过引入工程实践案例分析，可以帮助学生将理论知识与实际工程案例相结合，加深对理论知识的理解和应用。
而通过开展工程实践项目设计，可以让学生在实际项目中应用所学知识，培养其工程实践能力和创新能力。
四、教学方法在新工科背景下，力学课程的教学方法也需要进行改革，注重学生的参与性和实践性。
传统的力学课程教学往往以教师讲授为主，学生被动接受知识。
而在新工科教育模式下，应该采用更加灵活多样的教学方法，鼓励学生参与讨论和实践。
可以采用问题驱动式教学方法，通过提出实际工程问题，引导学生分析和解决问题，培养其问题解决能力和创新能力。
全面深化新工科建设中“理论力学”课程内容体系探索
全面深化新工科建设中“理论力学”课程内容体系探索作者：方棋洪冯慧刘又文刘彬来源：《教育教学论坛》2024年第07期［摘要］全面深化新工科建设是为适应时代发展，响应国家战略和新兴产业发展需求，培养具有全球视野、创新精神和实践能力的复合型人才。
“理论力学”是高校理工类专业必修的专业基础课程，是从基础理论学习迈向专业学习的关键一步。
基于新工科建设对人才培养的目标，通过对“理论力学”课程体系和教学内容的思考、探索和实践，提出了几点有特色的建议，注重培养学生逻辑推理能力、强化问题分析能力、加强发散思维训练，激励学生科技报国，激发学生自主学习，为后续“理论力学”课程内容体系改革提供参考和思路。
［关键词］新工科；理论力学；创新思维；自主学习；研究性教学［基金项目］ 2021年度湖南省普通高校教学改革研究重点项目“面向国家战略需求的力学—多学科交叉拔尖人才培养模式探索与实践”（HNJG-2021-0026）；2021年度湖南大学本科规划教材建设项目“‘理论力学’（刘又文主编）第二版修订”（HNUJC-2021-24）［作者简介］方棋洪（1977—），男，浙江淳安人，博士，湖南大学机械与运载工程学院教授，主要从事先进材料和结构力学与人工智能辅助的新型合金强韧化设计研究；冯慧（1988—），女，山西晋中人，博士，湖南大学机械与运载工程学院副教授，主要从事断裂力学与细微观力学研究；刘又文（1948—），男，湖南益阳人，硕士，湖南大学机械与运载工程学院教授，主要从事复合材料细微观力学研究。
［中图分类号］ O31 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）07-0009-04 ［收稿日期］ 2023-01-162017年以来，教育部积极推进新工科建设，为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展等一系列国家战略服务［1］。
新工科建设培养实践能力强、学习能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质杰出优秀人才。
新工科背景下力学课程体系教学改革探索
新工科背景下力学课程体系教学改革探索随着新工科背景下的力学课程体系教学改革的探索，力学课程体系的教学内容和教学方法将得到一系列的革新和创新。
本文将从新工科背景下的力学课程目标、教学内容和教学方法三个方面进行探索和分析。
新工科背景下的力学课程目标的改革是力学课程体系教学改革的重要方面。
传统力学课程注重学生对物体运动规律的理解和应用，强调知识的传授和应用能力的培养。
而在新工科的背景下，力学课程的目标应该更加注重学生的综合能力培养，包括创新能力、团队合作能力、跨学科应用能力等。
力学课程应该将学生与实际工程问题联系起来，培养学生的实践能力和解决问题的能力。
力学课程的教学内容也需要在新工科背景下进行改革。
传统的力学课程内容主要包括静力学、动力学和弹性力学等基础理论。
在新工科背景下，力学课程的教学内容需要更加贴近实际工程问题，引入一些新的内容和理论。
力学课程可以引入材料力学、流体力学、非线性力学等新兴领域的内容。
力学课程还可以引入一些前沿的研究成果和应用案例，让学生了解最新的科研进展和工程应用。
力学课程的教学方法也需要在新工科背景下进行改革。
传统的力学课程以理论授课为主，以讲解为主要教学方法。
在新工科背景下，力学课程的教学方法应该更加注重学生的主动参与和实践能力的培养。
可以采用案例教学、项目驱动、团队合作等教学方法，让学生能够主动思考和解决实际问题。
可以利用现代教育技术手段，如虚拟实验、模拟仿真等，提供更加丰富的教学资源和工具，增强学生的学习效果。
新工科背景下的力学课程体系教学改革是一个复杂而艰巨的任务，需要教师和教育机构共同努力。
新工科背景下的力学课程目标、教学内容和教学方法的改革是该课程体系教学改革的重要内容，需要结合实际情况进行深入探索和创新。
只有通过不断的改革和创新，才能更好地培养具有综合能力的工科人才，适应新工科背景下的社会需求。
新工科背景下力学课程体系教学改革探索
新工科背景下力学课程体系教学改革探索作者：蒋瑜来源：《现代交际》2020年第07期摘要：为主动应对世界范围内新一轮科技革命和产业变革，我国抓住机遇，寻找战略，推动工程教育改革创新，达成“新工科”建设，对于高校来说，新工科就是对传统高校工科专业的升级改造。
在新工科背景下，以水利水电工程专业为例，对专业核心课力学课程体系进行教学改革探索。
从学生和教师两个主体入手，融入新理念，寻找新模式，优化力学课程体系，提升教师的力学功底，保证学生拥有扎实的力学知识，培养出符合“新工科”要求的人才。
关键词：新工科力学课程体系教学改革中图分类号：G642; 文献标识码：A; 文章编号：1009-5349（2020）07-0226-02当今世界范围内，以新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济呼唤“新工科”建设[1]。
“新工科”建设是我国为应对挑战、适应改革提出的重要战略举措，对工程教育和人才的专业性、创新性、综合性等提出了新的要求，注重理论到实践的转化，通过教育和人才，提升国际竞争力。
地方性院校应该对传统工科专业进行新的改造，通过教与学的改革，培养应用型和技术技能型人才。
水利水电工程专业是传统的工科专业，而力学课程体系是它的专业核心课。
以铜仁学院为例，该专业开设了理论力学、水力学、土力学、材料力学、结构力学五门力学课程，各力学课程之间相互联系，是学生学好后续专业课的基础，如何使这些力学课程之间配合好，形成完整的知识体系，使学生能够在学好的基础上灵活运用，培养学生的工程思维等，这些都是我们需要围绕“新工科”的任务和要求进行探索的。
一、学与教两个主体的感受1.学生方面通过对学生的调查了解，大部分学生对力学课程有畏惧感，没接触之前听名称就觉得难度大，而且也从学长学姐处打探到挂科率高;在接触课程后，发现力学课程和数学有一定联系，如微积分、极限等数学基本知识，很多学生对高数的基础掌握不好，导致对力学课程的畏惧感又加深了一点;在学习的过程中，学生认为课程内容较多，理论推导很难听不懂，结论不会灵活运用;上课比较枯燥，提不起兴趣。
新工科背景下“理论力学”课程建设与学生科学思维培养
小车的运动。进一步，结合通过惯性半径计算转动惯量的简
单形式，介绍惯性半径在工程实践中的重要意义。在对动量
教育现代化，2019（91）：237-239.
［3］季德生，李宏伟.应用型本科机械类专业理论力学教学
方法改革探索与实践［J］.中国教育技术装备，2019
（13）：95-96，99. ［4］胡海岩.力学教育的几个问题及其对策［J］.力学与实践，
2020（5）：598-602. ［5］叶红玲，杨庆生，刘赵淼，等.理论力学课程教学高阶
问题的能力；②能基于理论力学静力学、动力学、运动学的 理论知识，经过抽象化建立力学模型，分析物体运动规律，
球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设。 分析物体产生这种运动规律的原因；③能根据理论力学基础
在中国新工科本科人才培养的大背景下，以新工科人才 知识，针对复杂机械工程问题，能够选择和使用恰当的方法
飞行器、汽车变速箱等受力的空间力学问题，汽车行驶直接 驱动力、千斤顶工作原理的摩擦问题等。这些工程问题可以 在具体知识的讲授中让学生意识到所学知识的存在价值及 意义，引起学生的学习兴趣。
在“方法”部分，针对上述问题建立不同的数学模型， 将工程或者理论问题转化成数学问题，通过应用不同的方法 求解上述数学方程，可以对比不同的方法求解的异同，使学 生加深对不同方法的理解和认知，产生探索问题的工程科学 思维。
在“理论力学”课程建设中，如何考查学生对基本知识 的掌握程度，检验课程改革和探索的成效也是需要认真思考 的问题。针对理论教学与实践应用的结合，以问题、方法、 结论三要点为主线的“理论力学”课程建设模式，探索在实 践中检验理论学习成果就显得尤为必要[7]。主要考查措施和 内容可包括：①力学相关工程问题的数学建模。在课程考查 中，检验学生对工程问题的理解能力和认知情况。②不同求 解方法的对比分析。考查学生对课程中所述求解方法的掌握 情况，对基础数值计算方法的理解情况。③现代工程软件的 应用。数值计算的应用主要是在理解基本求解思路的基础 上，考查学生对计算软件的应用熟练程度。④对求解结果基 于工程意义的解释。从工程实际得到的数学问题，针对求解 结果，应摆脱传统数学课程抽象理解的束缚，着重考查学生 对求解结果的基于工程意义的解释，使数学问题重新回归到 工程实际问题中。 3 加强学生科学思维能力培养的思考
新工科课程体系
新工科课程体系
新工科课程体系是一种适应新时代工程教育发展需求的课程体系，旨在培养具备创新精神和实践能力的高素质工程技术人才。
该课程体系具有多样性和灵活性的特点，包括通识教育课程、专业教育课程、实践课程等多个模块，旨在实现专业培养目标和培养标准。
通识教育课程注重培养学生的综合素质和人文素养，包括数学、物理、化学等基础学科，以及人文社科、经济管理等相关课程。
这些课程为学生提供了广阔的视野和深入的思考能力，有助于培养学生的创新思维和综合素质。
专业教育课程则聚焦于工程学科的专业知识和技能，包括工程数学、工程力学、工程热力学、电路分析等核心课程，以及针对特定工程领域的专业课程。
这些课程旨在使学生掌握扎实的专业基础和前沿的工程技术，为未来的工程实践和创新奠定基础。
实践课程是新工科课程体系中不可或缺的一部分，包括实验、实训、课程设计、项目实践等多种形式。
这些课程旨在培养学生的实践能力和创新精神，通过实际操作和问题解决，使学生能够将理论知识应用于实际工程中，并不断提升自己的工程素养和实践能力。
除了以上三个模块，新工科课程体系还可能包括跨学科课程、创新创业课程等，以满足不同专业和不同学生的需求。
同时，该课程体系也注重与国际接轨，引入国际先进的工程教育理念和教学方法，提高学生的国际竞争力和适应能力。
总之，新工科课程体系是一种适应新时代工程教育发展需求的课程体系，旨在培养具备创新精神和实践能力的高素质工程技术人才。
该课程体系具有多样性和灵活性的特点，注重学生的综合素质和专业能力的培养，同时强化实践和创新能力的训练，为学生的未来发展奠定坚实的基础。
新工科背景下 力学教学
新工科背景下力学教学力学是一门研究物体运动和受力情况的学科，它是工程科学中的基础学科之一。
在新工科背景下，力学教学需要结合实际应用场景，培养学生的动手能力和问题解决能力。
一、力学教学的重要性力学作为工程科学的基础学科，对于学生的专业发展具有重要意义。
通过力学教学，学生能够了解物体运动的基本规律，掌握力的概念和作用，培养分析和解决问题的能力。
力学作为一门实践性很强的学科，需要学生进行大量的实验和实践操作，从而培养学生的动手能力和实践能力。
二、力学教学的改革方向在新工科背景下，力学教学需要与行业需求相结合，注重学生的实际应用能力培养。
一方面，力学课程需要加强实践环节，提供更多的实验和实践机会，让学生能够通过实际操作来理解和应用力学知识。
另一方面，力学课程需要与工程实践相结合，引入相关的案例和项目，让学生能够将力学知识应用到实际问题中解决。
三、力学教学的教学方法在新工科背景下，力学教学需要采用多种教学方法，培养学生的创新思维和实践能力。
一方面，可以采用案例教学的方法，引入实际工程案例，让学生通过分析和解决实际问题来理解和应用力学知识。
另一方面，可以采用项目驱动的教学方法，让学生参与到真实的工程项目中，通过实际操作和实践来学习和应用力学知识。
四、力学教学的实践环节在新工科背景下，力学教学需要加强实践环节，提供更多的实验和实践机会。
通过实验，学生可以亲自操作和观察，深入理解力学原理和规律。
通过实践，学生可以将力学知识应用到实际问题中解决，培养解决实际问题的能力。
同时，实践环节还可以培养学生的动手能力和团队合作能力，为他们未来的工程实践打下坚实的基础。
在新工科背景下，力学教学需要与实际应用场景相结合，培养学生的动手能力和问题解决能力。
通过加强实践环节，采用多种教学方法，让学生能够亲自操作和实践，理解和应用力学知识。
力学教学的改革需要与行业需求相结合，注重学生的实际应用能力培养，为他们未来的工程实践做好准备。
新工科背景下力学课程体系与教学反思
新工科背景下力学课程体系与教学反思随着新工科背景下人工智能、物联网、大数据等技术的兴起，力学课程在工科教育中扮演着重要的角色。
力学作为一门基础学科，对学生的工程思维和问题解决能力的培养具有重要意义。
然而，传统的力学课程体系和教学模式在应对新工科背景下的教学需求方面存在一些问题，因此有必要对其进行反思和改进。
一、力学课程体系的优化新工科背景下，力学课程体系需要相应地进行优化调整。
首先，应该增加对力学基本原理的讲解和学习，强调理论基础的夯实。
在这个基础上，注重力学与实际工程问题的结合，引入工程实例和案例，让学生通过分析和解决实际问题，理解力学的应用和意义。
此外，还应加强与其他学科的交叉融合，如与计算机科学、自动化、物理等学科的结合，培养学生的综合能力和创新思维。
二、教学模式的创新传统的力学教学模式主要以理论讲解和知识传授为主，这种单一的教学方式难以激发学生的学习积极性和创新能力。
在新工科背景下，应该倡导探究式学习和项目驱动的教学模式。
通过启发式问题引导学生主动思考和发现问题，以小组合作的方式进行实践性探究，培养学生的动手能力和解决问题的能力。
同时，结合虚拟仿真和实验装置，加强实践环节的设置，让学生在实际操作中感受和应用力学理论，提高对知识的理解和运用能力。
三、教师角色的转变在新工科背景下，教师的角色也需要进行转变。
传统的力学课程中，教师主要起着知识传授和解答问题的角色，学生则是被动的知识接收者。
而在新工科背景下，教师需要更多地扮演导师和指导者的角色，引导学生主动学习和独立思考。
教师应该注重激发学生的学习兴趣，培养学生的创新思维和问题解决能力。
同时，建立良好的师生互动机制，鼓励学生参与讨论和交流，让每个学生都能充分发挥自己的潜力。
四、评价体系的完善传统的力学课程评价主要依靠笔试和实验报告等形式，但这些形式不能充分评价学生的真实能力和综合素质。
在新工科背景下，应该建立多元化的评价体系。
除了传统形式，可以引入项目评价、小组合作评价、实践操作评价等形式，全面评价学生的动手能力、解决问题的能力以及综合素质的培养情况。
新工科背景下力学课程体系教学改革探索
新工科背景下力学课程体系教学改革探索一、力学课程现状分析力学课程是工科专业学生必修的基础课程之一，主要包括力学基础、静力学、动力学、固体力学、流体力学等几个方面。
但是目前，针对不同专业的学生，学校对力学课程的设置和安排方案还存在一定的差异。
由此，也导致了不同学生在力学课程的学习过程中存在一定的困难和障碍，部分学生无法良好掌握力学相关知识，从而影响了后续专业课程的学习效果。
其次，力学课程的教学方法也不尽人意。
传统的力学教学模式，通常采用课堂讲授和课后作业相结合的方式，教学效果并不出色，难以吸引学生的兴趣。
因此，需要通过改革，采用先进的教学方法和技术手段，寻找一种更合适的教学模式，以满足学生的学习需求。
1.课程设置和内容安排针对不同专业的学生，应该对力学课程的设置和内容安排进行优化调整。
例如，对于工程力学专业的学生，应该在静力学和动力学的基础上，设置相应的课程模块，如力学分析、有限元方法和计算力学等。
对于其他专业来说，应该根据相关专业的需求进行相应调整和设置。
届时，力学课程的核心内容应该更加与实际工程应用需要相结合，重视实践操作和综合实验。
2.课堂教学方法尤其是在新工科背景下，力学课程的教学方式也必须进行相应更新。
新的教学方法需要关注课堂教学和研讨的结合，充分发扬学生的主体作用，在课程设计上充分考虑学生的学习兴趣和实践能力。
例如，采用基于问题的教学模式，让学生通过对实际工程案例的研究来理解相关知识点；采用团队项目式的学习方式，提高学生的综合实践能力和团队协作意识。
3.教学手段和技术支持除了讲授和讲解课本知识外，应该适当引入虚拟仿真技术和实体模拟技术，如计算机辅助分析、有限元分析以及3D打印等先进的技术手段，强化学生的学习体验和技能提升，鼓励学生深入了解工程学科和技术趋势，增加他们面对未来的竞争力。
三、教学改革应该重视的问题1.加强教育资源的整合力学课程的教学改革或仅仅是一门学科课程教学改革，而像如何使用现有教育资源，给学生更好的学习体验，加强课程实践和探究，应该得到更加重视。
新工科背景下材料力学课程教学方法的创新与研究
新工科背景下材料力学课程教学方法的创新与研究引言随着新工科背景下教育理念的兴起，大学教育的目标逐渐从传统的知识传授转变为培养学生的创新能力、实践能力和团队合作意识。
作为工程类专业的重要基础课程之一，材料力学课程在这一背景下也面临着新的挑战和机遇。
如何在课程教学中融入新的教学理念，培养学生成为具有创新意识和解决实际问题能力的工程技术人才，成为了当前材料力学课程教学需要探讨的重要问题。
一、新工科背景下材料力学课程的特点新工科背景下的材料力学课程与传统教育有很大的不同之处。
传统的材料力学课程侧重于理论知识的传授和计算方法的运用，往往以理论推导和计算练习为主要教学内容。
而在新工科背景下，材料力学课程更加注重培养学生的创新能力和实践能力，注重培养学生对工程实际问题的解决能力。
新工科背景下的材料力学课程需要更加注重理论与实践相结合，注重启发式教学和项目驱动教学，培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
在新工科背景下，材料力学课程教学方法需要进行创新，以适应新的教育理念和培养目标。
以下提出几种可能的创新教学方法：1. 启发式教学传统的材料力学课程往往注重理论知识的传授，教师往往通过直接讲解的方式向学生传授知识。
而在新工科背景下，可以采用启发式教学的方法，通过提出问题、引导学生思考和讨论的方式，激发学生的学习兴趣和主动性。
教师可以设计一些具有启发性的问题，引导学生去发现和探索问题的解决方法，从而培养学生的独立思考和问题解决能力。
2. 项目驱动教学在新工科背景下的材料力学课程中，可以引入项目驱动教学的方法。
通过设计一些与实际工程相关的项目，让学生运用所学的材料力学知识解决实际问题，培养学生的工程实践能力和技能。
可以设计一些与材料力学相关的工程案例或实验项目，让学生亲自动手去做实验、分析数据、得出结论，从而提高学生的实际操作能力和科研能力。
3. 虚拟仿真教学随着信息技术的发展，虚拟仿真技术已经在工程教育中得到了广泛应用。
构建创新能力培养的流体力学教学体系
构建创新能力培养的流体力学教学体系改革的方向，建立多层面素质教育的目标体系。
一方面在透彻理解教材内容，明确各章节逻辑关系的基础上，找到教学的主线，将授课内容划分成树型结构，树型教学内容体系能确保在教学时概念清晰、思路明确，也方便教师依据授课学时对知识点进行删减；另一方面提出多层次理论知识教学模式，采用不同的方法、不同的视角对流体力学的概念和方程进行解释或推导，以便开阔学生思路，加深学生对重要流体力学概念和方程中各项所代表的物理含义的理解。
教会学生运用联系和发展的观点学习流体力学理论，提高学生综合运用知识的能力，为发展学生的科学想象力和创造力提供更为广阔的空间。
2 建立树型结构教学内容体系在山东科技大学，由于各专业流体力学的教学大纲要求不尽相同，因此授课学时也不相同，而教师一般都承担多个专业的教学任务。
为确保学生在对简单知识充分了解和掌握的基础上，能够更容易接受相关的扩展和推广的知识点，同时减轻教师的备课负担，经过多年的教学实践，笔者总结了一套行之有效的教学方法。
即在透彻理解教材内容，明确各章节逻辑关系的基础上，将授课内容划分成树型结构，每一章是枝叶茂盛的流体力学知识的一个分支，而每一章又有一个小的主干支撑。
在教学时，教师依1/ 5据教学大纲，找到教学的主干和分支点，合理安排教学内容，可以做到概念清晰、思路明确、重点突出、层次分明。
流体力学是研究流体在各种力作用下的平衡和运动规律的科学。
因此，流体平衡微分方程（公式1）、理想流体运动微分方程（公式2）和实际流体运动微分方程（公式3）就是流体力学教学中树型结构的主干部分。
这三个方程的实质就是牛顿第二定律在流体力学中的应用。
流体力学的其他教学内容都是围绕这三个方程展开，或是这三个方程的延伸和应用。
f-▽p/ρ=0 （1）f-▽p/ρ=du/dt=∂u/∂t+（u∙▽）u （2）f-▽p/ρ+ν▽2u=du/dt=∂u/∂t+（u∙▽）u （3）下面以流体静力学为例来加以说明。
创新人才培养模式下,力学类课程体系、
创新人才培养模式下，力学类课程体系、教学模式、教学方法及教学管理的改革项目完成人：袁兵柴维斯刘锋黄卷潜王红成果总结2006年2月创新人才培养模式下，力学类课程体系、教学模式、教学方法及教学管理的改革项目完成人：袁兵柴维斯刘锋黄卷潜王红坚持教育创新，造就一大批拔尖创新人才，是对新时期高等教育改革和发展提出的新要求，是时代赋予高校的历史使命。
我校地处改革开放前沿地区，面对机遇与挑战并存的新世纪，只有坚持教育创新才能完成创新人才的培养使命。
工程力学研究所面向我校六个学院二十多个专业，开设了七门力学类课程，每届学生约4000人。
长期教学与科研的实践，研究所敏锐地意识到在创新人才的培养模式下，新世纪先进制造业的需求对工科的力学类课程体系、教学模式、教学方法及教学管理已经带来深刻的影响。
因而，力学类课程的改革创新对于我校完成创新人才的培养使命有着积极的意义。
工程力学研究所现有17名任课教师，其中教授1名，副教授5名，讲师11名。
研究所历来注重教学改革与课程建设，在几代人的努力下，形成了严谨的教学传统。
从2001年起，我们对研究所的教学工作加大了改革力度，从工程力学学科建设的高度出发，立足培养高素质的创新人才，逐步构建一个崭新的力学类课程教学创新体系，改革教学模式和教学方法，促进教学管理的建设，确保持续稳定地提高教学质量。
几年来，我们踏踏实实地做了大量的工作，一步一个脚印地向着我们的目标迈进。
一、课题的创新点1．构建了符合创新人才培养模式的课程体系。
2．通过力学课程培养学生的创新能力、创新素质和创新方法。
3．课程教学形式与手段创新。
4．配备优秀、合理的教师梯队。
5．进行了力学类课程的创新教育研究与实践，取得了显著成果。
6．引进科学的教学管理机制，确保持续稳定地提高教学质量。
7．建设了教学网站，实现了课程教学网络化。
二、采取的主要措施及取得的主要成果1.力学类课程体系创新传统的高等教育使受教育者获得丰富的基本知识，这也是其中一部分人能脱颖而出成为创新人才的重要原因，因而不能在创新教育中全盘否定传统的教育，新的课程体系要使受教育者在教学的过程中同时获得基本知识、创新素质、创新能力和创新方法。
新工科建设中力学实验教学内容体系的优化设计
新工科建设中力学实验教学内容体系的优化设计摘要：为解决新工科建设过程中不同工科专业学生对力学实验教学内容的差异化和层次化需求问题，针对不同专业课程体系需求、学生层次化需求、应用创新型人才培养需求，结合力学数值和虚拟实验教学方法，开展了力学实验教学内容的优化设计。
经过对力学实验课程教学内容体系的优化设计与教学实践，对新工科建设中力学实验教学效果的提高起到了积极作用，并通过国家级力学实验教学示范中心将该体系向国内高校进行了推广与辐射。
关键词：新工科；力学实验；教学内容；优化前言：材料力学是工程力学、应用力学的学科基础课，包括实验和理论两个方面，理论是在实验观察的基础上去伪存真的结果，材料力学实验是材料力学课程教学的重要组成部分，实验和理论相辅相成。
材料力学实验课程不仅训练学生的实验技能，使学生掌握材料力学实验的基本知识、实验方法和技术，而且培养学生科学严谨的创新思维能力，培养学生理论联系实际、分析和解决实际工程问题的能力，它对于培养学生的动手能力和创新精神起着非常重要的作用。
1依据学科课程体系优化实验教学内容力学实验课程教学面向的学科主要包括：力学、机械、材料、土建、岩土工程、化工和能源等高等学校的工科专业，主要涉及理论力学、材料力学、工程力学、流体力学、振动力学和岩土力学等课程中的实验教学内容。
当前力学实验课程的教学内容是建立在力学理论课的教学基础上的，主要是为了复现力学理论课程教学中的力学现象、力学过程或验证相关力学理论，基本不会考虑力学实验课程的教学内容同不同专业后续专业课间的关联性，忽视了新工科建设和发展过程中不同工科专业的学生在后续新兴专业课学习中对力学实验教学内容的真实需求。
现以材料力学中关于测试材料应力-应变关系的实验内容为例，目前的实验教学内容体系中将低碳钢拉伸试验作为教学实验的标准内容，实验中包含杨氏模量的测定、观测弹性和塑性变形规律以及材料应力- 应变全程曲线的特征分析，通过该实验学生能直观地接触并掌握低碳钢类金属材料的变形特征。
工程力学课程体系及内容探析
工程力学课程体系及内容探析【关键字】工程力学；课程；内容；创新；研究；学科一、工程力学课程教学内容及目标工程力学课程中有关问题的提出及概念的引人均来源于工程实践，该课程所要解决的问题大多都是从工程实际中概括出来的基本力学模型，具有明确的工程实践背景。
因此，工程力学课程教学应在遵循认知教育规律的基础上，加强创新思维训练，使学生能运用工程问题的思维方式求解和分析问题，充分发挥其所具有的培养学生的创新意识与工程能力的作用和职能。
不断加强基本概念、基本理论、基本方法等更多的注重实践技能的培养；落实工程力学教学为专业服务的目标，对机械制造、石油开采、油气储运等专业所需的工程力学知识进行调查、统计、分析、研究、归类，得出科学合理的教学内容和方法；也就是说淡化理论内容与实际内容的界限，实现以应用为主，建立学生的基本技能；淡化严密的体系，实现内容必须、够用的原则，真正做到学以致用；淡化专业课与技术基础课的界限，重点突出高职的培养目标，内容要有针对性和实用性，实现为专业服务的目的；应重点建立专业需求的新模块，构成新体系；应设置窗口，及时了解吸收新知识、新技术。
二、工程力学课程体系的改进1/ 61、教学理念上首先我们必须认识到，高等院校培养的对象是服务于新的时代和社会的，社会的需求要求课程体系不断改进，认识和总结到传统教学中存在的问题，更好的保障教学质量。
2、教学内容上总结专业特点，根据专业特点重新修订和完善教学大纲、教学内容工程力学的教学内容应该严格参照所制定的工程教学大纲来实施，针对以往工程力学教学中存在的问题，对不同本专业工程力学教学大纲重新修订。
新大纲突出体现了对专业学生工程意识和工程实践动手能力的培养，细化了工程力学课程的内容和学时安排，明确了必修内容或自学内容。
对于每章的重点、难点、需要注意的问题、教学的方式方法、课时安排、习题布置、习题课的讲解等等，都做出具体阐述。
对教学内容进行删繁就简、调整、重组，制定最适合本专业的教学内容，有针对性的进行教授工作。
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简论创新型工科的力学课程体系作者简介：郑泉水，工学博士（清华大学，1989）、清华大学工程力学系教授（1993至今）、清华学堂钱学森班创办首席教授（2009至今）和清华大学微纳米力学与多学科交叉研究中心创办主任（2010至今）等。
曾任清华大学工程力学系主任（2004-2011）、中国力学学会力学学报和Acta Mechanica Sinica主编（2011-2015）和清华大学-以色列特拉维夫大学XIN中心创办主任（2014-2015）等。
郑教授早期建立了作为非线性和各向异性材料本构方程研究理性基础的现代张量函数表示理论，获国家自然科学二等奖（第一获奖人，2004）。
近十五年来，郑的研究在国际上实现了超润滑领域的一次重大突破，即在微米尺度实现了固体表面之间直接接触“零”摩擦，引发了一系列的基础研究和技术创新，再获得了国家自然科学奖二等奖（第一获奖人，2017），有望在高端制造以及信息技术领域催生一系列颠覆性新技术；提出了极端疏水新概念并奠定了其理论和实验基础，并致力于在医疗器件、能源环境等方面的应用。
本文是文献（郑泉水.论创新型工科的力学课程体系. 力学与实践, 2018, 40(2): 194-202）的简化普及版。
摘要：进入21世纪，创新被国家置于全局发展的核心位置，如何培养技术创新拔尖人才，既是钱学森之问，更是时代之问。
力学的内在属性决定了它能够、并且应该在回答钱老之问时，起到基础性作用。
基于这个使命，清华大学于2009年设立了定位于工科基础，入选了首批国家基础学科拔尖学生培养实验计划的钱学森班。
作为负责钱学森班的首席教授，我在本文里首先论证三个基本观点：1）力学同时拥有定量化“基因”和技术创新“基因”；2）前者在以往发展得很好，后者却相对发育不良；3）这种发展不平衡大大限制了工科创新。
接下来，在简要介绍钱学森班培养方案和实践案例的基础上，力图表明：以“通过研究学习”为牵引，可以构建一个大幅删减总课时要求却同时加强创新或量化基因的课程体系，并激发学生的强烈学术志趣。
实践证明，这个培养模式受到了学生们的欢迎和国内外诸多学科导师的认可。
关键词：创新型人才培养，工科基础，力学的基因，通过研究学习，课程体系引言撰写本文的背景是钱学森之问所揭示的国家之痛：“现在中国没有完全发展起来,一个重要原因是没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学,没有自己独特的创新的东西,老是‘冒’不出杰出人才。
这是很大的问题。
”进入21世纪后，互联网和人工智能等新兴技术，正加速将人类带近到从未面临过的一个“奇点”：智力被非人类全面超越，导致对教育的核心需求产生了千百年来最大的一次变化：从知识传授转为创新能力培养，且这一转变到来的速度和范围都远远超过预期，从而，破解钱学森之问迅速成为最急迫的国家战略性挑战之一，创新被摆在国家发展全局的核心位置，这对构建创新型工科提出了迫切要求。
本文第1节阐述了关于力学核心特质的思考；第2节分析了工科的力学课程体系、影响它形成和发展的历史、当今和未来的主要因素；第3节介绍在创新型工科背景下的清华钱学森班的理念、课程体系、实践案例；第4节对全文作了一个小结，并引出课程体系与新生招生重要性比较的问题。
一、力学的“基因”力学的本源和“基因”是什么呢？1687年出版的牛顿《自然哲学的数学原理》标志着力学成为第一个精确化的科学。
从此，研究物质的运动与受力等的关系以及定量化，成为了力学的基本特征。
在随后的两个多世纪里，力学和它所代表的科学方法论及数学化手段，主导了科学的发展，相继产生了拉格朗日-哈密尔顿力学、电动力学、热力学、相对论、量子力学等，成为了今日整个物质科学的基础。
二十世纪后力学朝物质科学方向发展成为了近代物理体系。
牛顿既是近代科学的奠基人，又是微积分的发明者。
力学的定量化特征，使得力学长期以来与数学密不可分、相辅相成。
这个现象一直延续到二十世纪中叶。
如柯西，既是十九世纪最伟大的数学家之一,也是应用力学的奠基人之一；又如成立于1952年的北京大学数学力学系和成立于1958年的清华大学工程力学数学系，直到文革前后力学和数学才分家。
沿着定量化方向，力学促进了许多数学分支的形成和发展。
十八世纪工业革命的兴起，对工程和技术从定性走向定量产生了决定性的推动。
以纳维、柯西、泊松、斯托克斯等人在十九世纪上半叶建立起弹性力学和流体力学基本方程为代表，实现了可“精确”描述固、液、气体复杂的变形和流动，力学逐渐成为了工科的基础。
此后，力学朝着工科基础的方向发展，成长为当今的应用力学体系。
上述溯源表明，力学作为工科基础，同时兼备了科学、数学和工科三重属性。
力学因拥有这个特征，从而天然地扮演着工科基础（或技术科学、工程科学）的独特角色。
数学属性带给了力学量化“基因”，而科学属性赋予了力学技术创新“基因”。
在过去的一个世纪里，量化基因的代表性发展是创立了有限元法，而技术创新基因的代表作是航空航天技术和工业的诞生。
二、工科的力学课程体系以清华大学工科为例，除了信息科学技术学院之外的其它6个工科类学院，即土木水利、建筑、机械工程、航天航空、环境、材料学院等，都将理论力学、材料力学、流体力学三者或将前两者合并为工程力学列为必修课程。
全国高校工科在安排力学必修课方面的情况大同小异。
虽然没有被列为核心基础课，力学在信息科学与工程、生物医学工程等，依然有着十分重要的应用。
是什么要素促使工科选择了上述力学课程呢？这些要素在今天有了哪些不同、未来几十年还可能发生哪些根本性的变化呢？2.1 历史的要素在20世纪中叶基于电子计算机的计算力学出现之前，弹性力学、流体力学等只有很少的问题可以求解。
普朗特、冯.卡门等，创立了边界层理论、奇异摄动理论等，使得一大类工程中的流体力学问题得到了求解，解决了当时航天、航空中最关键的一些问题。
由此，冯.卡门成为公认的二十世纪最伟大的航天工程家。
面对工程师们的大量需求，铁木辛柯自20世纪30年代开始撰写了材料力学、结构力学、弹性力学、弹性稳定性理论、工程中的振动问题和板壳理论等20多部教材。
这些教材影响巨大，被翻译为世界各国的多种文字出版，形成了工科力学课程体系的主流骨架延续至今。
顾名思义，材料力学该是研究（固体）材料的力学;但实际上，它基本上局限于梁-杆-轴这类“一维”固体。
优点是：1）工程中这种材料体系极多甚至是主体；2）用微积分就基本上可以求得解析解；3）这些解析解对于完成“一维”固体材料体系的设计，非常实用，甚至小至10纳米以上都适用（如原子力显微镜；广泛应用于物联网、自动驾驶等各种类型的传感器、微机电系统等,多数采用梁的变形或共振作为核心原理之一）。
上述优点，使得材料力学至今依然充满生命力，被多数工科选为基础课程之一。
受限于材料力学的“一维”体限制，欲研究工程中的三维体，常见的板、壳等“两维”体、以及“一维”体的端部或集中受力部位，就需要用到弹性力学。
这时，需要用到数学物理方法、偏微分方程理论、渐近求解的方法（摄动理论、变分法等）、甚至泛函分析理论等，故需要投入比学习微积分多得多的学时。
即使这样，能够求解的弹性力学问题，不仅极其有限，而且越来越少。
这样一种低效“投入/产出”比，对于大多数工科学生和工程师来讲，难以接受；只有那些坚持研究工程难题的人，需要也愿意投入。
理解了上述历史原因，也就不难理解如下几个现象：1）工科最多安排弹性力学简明教程；2）力学专家常常成了应用数学家；3）有相当比例的工科顶尖学者其实又是深刻理解和掌握力学的专家。
除量化基因外，应用力学作为工科基础本应还具有的技术创新基因，现实中则比较罕见，只有极个别应用力学家华丽转身为工程创新之父，如航空航天领域的冯×卡门与钱学森、生物医学工程领域的冯元桢等。
一个值得思考并重视的现象是，这几位都曾长期任教于加州理工，而加州理工的特色是物理与创新，这应该不是偶然现象。
这个观察促使清华钱学森班创办伊始，就非常重视加强力学的技术创新基因，并与加州理工建立了密切的联系。
2.2 今天的因素和力学的困境对现代应用力学进程影响最大的是电子计算机和有限元法为代表的计算力学方法。
一方面，以应用力学家为主发明了有限元法、创建了计算流体力学等，使得不仅仅弹性力学，还有更为复杂的塑性力学、粘性流体动力学等各种非线性、复杂边界问题可迎刃而解；另一方面，正是这些方法的出现使得曾以量化见长的力学界渐渐陷入了一种尴尬境界----因为越来越多的用户更友好的功能更强大的软件使得非力学专家可以越来越便利地应用这些方法，传统意义上的力学人的必要性显得不是很充分。
2.3 未来几十年的趋势每门具体的工科，常常对应的是一个工业或技术行业的存在。
这个内涵一方面决定了具体工科的现时实用性，另一方面也决定了它的相对短暂性。
与此对照，没有单一行业背景的应用力学，其核心使命是研究物质的运动和变形、与受力的关系和定量化等“永恒”存在的主题，则必然在可见的未来继续扮演着工科基础的角色，尤其是在物质科学基础上的新工科诞生（创新）和走向成熟（定量化）之前，扮演重要的、甚至是关键的角色。
进入21世纪，人类知识的加速指数增长态势越发明显，信息革命、生物技术、纳米技术带来的影响无处不在。
特别是互联网、大数据、人工智能、机器人等，对社会、经济、教育、技术和研究的发展，带来了前所未有的机遇和挑战。
作为工科基础的力学课程体系应该如何重构，以适应中国和全球对技术创新和创新型人才培养越来越迫切的需求？三、面向创新型工科的一个实验田--清华大学钱学森班3.1 钱学森班的使命和定位2009年创立的钱学森班，定位于工科基础，使命是发掘和培养有志于通过技术改变世界的创新型人才，探索回答“钱学森之问”。
该实验班的项目组由来自清华大学十多个院系和研究机构的几十位老师和工作人员组成，由首席教授负责，秉承钱老技术科学、大成智慧的教育思想，致力于构建一个开放性的环境，帮助学生在跨学科领域学习技术创新和领导力，完成使命。
对已有5届毕业生的统计和调研数据表明，钱学森班的工科基础定位的可行性得到了广泛认可。
如毕业生读研方向大体上是力学占1/3、其它学科（航天航空、机械工程、土木水利、材料科学与工程、信息技术、生物医学工程、数学、管理等）占2/3；又如最近毕业的2013级28名学生中，有4名同学获得了MIT三个院系（机械、材料、信息）共5份博士生奖学金名额。
3.2 钱学森班的课程体系和学生的T型知识体系钱学森班培养方案（2016年版）总学分要求是148，分三个层构：荣誉挑战性课组（70学分）、基本结构性课组（>50学分）和全校普遍性课组（如思政、体育、英语等，共28学分）。
其中挑战性课组含18门课，分为6类：数学、自然科学、工科基础、专业与研究、人文、综合与贯通。