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摘 要：该文分析了工程力学专业人才教育的现状与面临的任务，然后基于企业与研究需求的导向，分别介绍了数值仿真和专业实践教学方面的优化措施，从而在提高了力学专业本科生的创新能力方面进行了积极探索和研究。
关键词：工程力学专业 数值仿真 专业实践 教学改革优化 创新能力
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（c）-0169-01
本科生教育是高等教育环节的重要组成部分，目前在本科生培养过程中，社会的需求和目前的培养状况之间的矛盾日益突出。如何协同提高本科生实验实践能力与数值模拟能力，已经成为高等教育改革的迫切任务。根据部分用人单位的反馈，应届本科毕业生存在的主要问题是创新能力无法跟上实际工程需求，因此，结合高等院校的特色专业进行学生创新能力的培养，是当今社会对目前本科专业教学体系提出的亟待解决的要求[1]。
1 工程力学专业人才培养概况
工程力学专业的目标是培养适应社会主义经济和社会发展需要，在与力学及相关的工业企业、科研设计单位中从事应用研究、新技术开发、工程设计、工程管理的高层次专业技术人才。力学专业不仅十分关注科学技术的发展前沿，同时成为推动新学科发展的重要力量，而且特别注重解决工程实际问题.
在2006年，力学教学指导委员会对我国高等学校力学专业发展提出以下几点建议：（1）在稳定招生总人数的前提下，设置力学类专业的学校数目应当做到稳定规模、提高质量，进一步调研新办力学专业的办学质量，加强督导。（2）国内各高校力学专业本科生培养模式提出了适应社会需求，多层次、多模式、多渠道培养力学人才的改革方案。人才市场是波动的，专业人才培养却是相对稳定的，所以必须从宏观和微观两个方面来考虑问题，即使是毕业生供小于求也要进行改革。（3）不论是工科力学专业还是理科力学专业，均有培养模式呈多元化、课程设置模块化的趋势。目前并没有一种统一的做法，但总体而言，仍认为数学和力学的基础要宽一点、厚一点。（4）要加强对以下问题的研究：首先是复合型力学人才培养；其次是21世纪的力学教育体系；以及研究型力学人才创新能力培养基地。基于上述建议，该文将就计算机应用和专业实践两方面谈谈工程力学专业人才创新能力的培养。
2 数值仿真方面的创新能力培养
目前在高等学校的力学课程教学中，主要是依赖于课堂教学和实验教学。课堂教学非常有必要，但由于抽象的概念造成与实际的脱节，往往难以让学生准确地理解；实验虽然直观，但受限于场地、经费等条件，难以全面地让学生了解所学内容；并且，传统的教学或试验很难全面反映材料在变形和破坏过程的应力场、变形场等重要信息，而数值模拟则可以取得较好的效果[2]。以下为研究者所在的工程力学系在工程力学本科生计算机数值仿真创新能力培养方面的几点措施：
（1）将国际上大型的数学符号计算软件Maple和工程实际计算中最有用的数学软件Matlab用于力学专业基础课程教学中，并且在大一就开设了科学计算编程语言FORTRAN95的启蒙课程。
（2）开设了大型有限元软件ABAQUS，MARC、ANSYS等的使用，并用此模拟材料力学和弹性力学课程中几种结构类型的应力、应变、振动、疲劳、断裂、失效等问题[3]。将机械动力学软件Adams和数学软件Matlab结合起来仿真力学中动力学问题。
（3）将计算机仿真技术用于教师科研和学生的毕业设计和毕业论文中，在试验条件无法实现的情况下，我们充分利用计算机资源进行工程结构相关力学问题的研究。
3 专业实践方面的创新能力培养
实践型人才是未来工科人才的发展趋势，也是我国工业化，现代化进程中人才培养的必然要求。为了培养工程力学专业人才在实践方面的创新能力，我们改革课程体系，增加实践教学比重，现代化教学手段引入实验教学，注重学生创造、创新、创业精神与能力的培养培养，主要采取了以下几点举措：
（1）实现实验教学的分类。基础型实验在排课上与课堂教学同步进行，保证基础理论在先，基本实验操作随课紧跟，“讲”与“做”连贯进行[4]。基本型实验的目标是使学生掌握扎实的力学基础知识和力学实验技能。综合设计型实验是在教学计划之外由学生自己选择和设计的力学实验，主讲教师给予必要的指导。其的目的在于拓展学生的力学知识，提高学生运用力学知识解决工程问题的能力。研究创新型实验是由学生结合所学专业，综合运用各门课程的知识，由学生自主选择、自行设计、自己完成的实验。这些实验有时也是一些研究课题的一部分。创新性实验的目的在于培养学生综合运用所学知识、解决实际工程和科学研究中的新力学问题的能力，培养学生的创新性思维和研究能力。
（2）为了培养合格人才，将专业实习紧密联系企业。在本科大二阶段，即开始到武汉钢铁股份公司进行认识实习，实习地点包含了炼铁厂，炼钢厂，热轧车间和冷轧车间。认识实习使工程力学本科生有了初步的工业实践认识。接下来的生产实习和毕业实习，就让工程力学学生长期处在工程现场。结合我专业的培养特色，先后建成贵州新联爆破公司、中铁港航局集团公司、武汉市政集团等科研教学实习实训基地，武汉科技大学-中铁港航爆破技术研究中心、冶金工业过程湖北省重点实验室两个科研平台。
（3）毕业论文（设计）可以考察工程力学专业学生利用所学知识解决实际工程问题[5]，也是实践能力培养的重要环节。毕业论文可以培养学生创造性思维能力，相当于一次系统的岗前训练，学生在毕业论文的表现，就是体现学校人才培养工作成效的最佳时机。在学生毕业论文实践过程中，我们强调在教师的指导下，以学生为中心，强调学生对知识的主动探索，主动发现和对所学知识意义。
4 结语
经过对工程力学专业的现状和存在问题进行认真调研和潜心研究，选择数值仿真、专业实践两个方面与教学和科研相结合的人才培养模式来培养学生的创新精神。经过近年来的教学实践与探索，获得了较佳教学效果，工程力学本科毕业生素质有了非常大的提高，获得了用人单位良好的评价。
参考文献
[1] 国家自然科学基金委员会，中国科学院.未来10年中国学科发展战略[M].科学出版社，2007.
[2] 肖贤春.关于大学数学的实践性教学模式的探析[J].科技资讯，2014（25）：163.
[3] 丁军，黄霞，陈松，等.汽车特色的力学专业学生数值模拟能力培养体系构建[J].中国电力教育：中，2013（35）：51-52.
[4] 邢海燕，鄂毅男，罗敏.工程力学专业学生创新能力的多层次培养[J].中国电力教育：下，2009（10）：90-91.
[5] 欧丽，胡浩.工程力学专业毕业论文指导与答辩中的一些问题与对策[J].长沙铁道学院学报：社会科学版，2006，7（2）：189-190.
关键词：工程力学专业 数值仿真 专业实践 教学改革优化 创新能力
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（c）-0169-01
本科生教育是高等教育环节的重要组成部分，目前在本科生培养过程中，社会的需求和目前的培养状况之间的矛盾日益突出。如何协同提高本科生实验实践能力与数值模拟能力，已经成为高等教育改革的迫切任务。根据部分用人单位的反馈，应届本科毕业生存在的主要问题是创新能力无法跟上实际工程需求，因此，结合高等院校的特色专业进行学生创新能力的培养，是当今社会对目前本科专业教学体系提出的亟待解决的要求[1]。
1 工程力学专业人才培养概况
工程力学专业的目标是培养适应社会主义经济和社会发展需要，在与力学及相关的工业企业、科研设计单位中从事应用研究、新技术开发、工程设计、工程管理的高层次专业技术人才。力学专业不仅十分关注科学技术的发展前沿，同时成为推动新学科发展的重要力量，而且特别注重解决工程实际问题.
在2006年，力学教学指导委员会对我国高等学校力学专业发展提出以下几点建议：（1）在稳定招生总人数的前提下，设置力学类专业的学校数目应当做到稳定规模、提高质量，进一步调研新办力学专业的办学质量，加强督导。（2）国内各高校力学专业本科生培养模式提出了适应社会需求，多层次、多模式、多渠道培养力学人才的改革方案。人才市场是波动的，专业人才培养却是相对稳定的，所以必须从宏观和微观两个方面来考虑问题，即使是毕业生供小于求也要进行改革。（3）不论是工科力学专业还是理科力学专业，均有培养模式呈多元化、课程设置模块化的趋势。目前并没有一种统一的做法，但总体而言，仍认为数学和力学的基础要宽一点、厚一点。（4）要加强对以下问题的研究：首先是复合型力学人才培养；其次是21世纪的力学教育体系；以及研究型力学人才创新能力培养基地。基于上述建议，该文将就计算机应用和专业实践两方面谈谈工程力学专业人才创新能力的培养。
2 数值仿真方面的创新能力培养
目前在高等学校的力学课程教学中，主要是依赖于课堂教学和实验教学。课堂教学非常有必要，但由于抽象的概念造成与实际的脱节，往往难以让学生准确地理解；实验虽然直观，但受限于场地、经费等条件，难以全面地让学生了解所学内容；并且，传统的教学或试验很难全面反映材料在变形和破坏过程的应力场、变形场等重要信息，而数值模拟则可以取得较好的效果[2]。以下为研究者所在的工程力学系在工程力学本科生计算机数值仿真创新能力培养方面的几点措施：
（1）将国际上大型的数学符号计算软件Maple和工程实际计算中最有用的数学软件Matlab用于力学专业基础课程教学中，并且在大一就开设了科学计算编程语言FORTRAN95的启蒙课程。
（2）开设了大型有限元软件ABAQUS，MARC、ANSYS等的使用，并用此模拟材料力学和弹性力学课程中几种结构类型的应力、应变、振动、疲劳、断裂、失效等问题[3]。将机械动力学软件Adams和数学软件Matlab结合起来仿真力学中动力学问题。
（3）将计算机仿真技术用于教师科研和学生的毕业设计和毕业论文中，在试验条件无法实现的情况下，我们充分利用计算机资源进行工程结构相关力学问题的研究。
3 专业实践方面的创新能力培养
实践型人才是未来工科人才的发展趋势，也是我国工业化，现代化进程中人才培养的必然要求。为了培养工程力学专业人才在实践方面的创新能力，我们改革课程体系，增加实践教学比重，现代化教学手段引入实验教学，注重学生创造、创新、创业精神与能力的培养培养，主要采取了以下几点举措：
（1）实现实验教学的分类。基础型实验在排课上与课堂教学同步进行，保证基础理论在先，基本实验操作随课紧跟，“讲”与“做”连贯进行[4]。基本型实验的目标是使学生掌握扎实的力学基础知识和力学实验技能。综合设计型实验是在教学计划之外由学生自己选择和设计的力学实验，主讲教师给予必要的指导。其的目的在于拓展学生的力学知识，提高学生运用力学知识解决工程问题的能力。研究创新型实验是由学生结合所学专业，综合运用各门课程的知识，由学生自主选择、自行设计、自己完成的实验。这些实验有时也是一些研究课题的一部分。创新性实验的目的在于培养学生综合运用所学知识、解决实际工程和科学研究中的新力学问题的能力，培养学生的创新性思维和研究能力。
（2）为了培养合格人才，将专业实习紧密联系企业。在本科大二阶段，即开始到武汉钢铁股份公司进行认识实习，实习地点包含了炼铁厂，炼钢厂，热轧车间和冷轧车间。认识实习使工程力学本科生有了初步的工业实践认识。接下来的生产实习和毕业实习，就让工程力学学生长期处在工程现场。结合我专业的培养特色，先后建成贵州新联爆破公司、中铁港航局集团公司、武汉市政集团等科研教学实习实训基地，武汉科技大学-中铁港航爆破技术研究中心、冶金工业过程湖北省重点实验室两个科研平台。
（3）毕业论文（设计）可以考察工程力学专业学生利用所学知识解决实际工程问题[5]，也是实践能力培养的重要环节。毕业论文可以培养学生创造性思维能力，相当于一次系统的岗前训练，学生在毕业论文的表现，就是体现学校人才培养工作成效的最佳时机。在学生毕业论文实践过程中，我们强调在教师的指导下，以学生为中心，强调学生对知识的主动探索，主动发现和对所学知识意义。
4 结语
经过对工程力学专业的现状和存在问题进行认真调研和潜心研究，选择数值仿真、专业实践两个方面与教学和科研相结合的人才培养模式来培养学生的创新精神。经过近年来的教学实践与探索，获得了较佳教学效果，工程力学本科毕业生素质有了非常大的提高，获得了用人单位良好的评价。
参考文献
[1] 国家自然科学基金委员会，中国科学院.未来10年中国学科发展战略[M].科学出版社，2007.
[2] 肖贤春.关于大学数学的实践性教学模式的探析[J].科技资讯，2014（25）：163.
[3] 丁军，黄霞，陈松，等.汽车特色的力学专业学生数值模拟能力培养体系构建[J].中国电力教育：中，2013（35）：51-52.
[4] 邢海燕，鄂毅男，罗敏.工程力学专业学生创新能力的多层次培养[J].中国电力教育：下，2009（10）：90-91.
[5] 欧丽，胡浩.工程力学专业毕业论文指导与答辩中的一些问题与对策[J].长沙铁道学院学报：社会科学版，2006，7（2）：189-190.