教改项目结题报告

山西省高等学校教学改革项目结题报告项目名称构建实践教学、理论教学、仿真教学三位一体的力学教学新体系培养应用型人才项目类型一般项目主持人顾铁凤所在学校太原理工大学现代科技学院（独立学院）起止年月2013、3—2015、3山西省教育厅2一、教学改革项目结题简表项目名称构建实践教学、仿真教学、理论教学三位一体的力学教学新体系培养应用型人才项目主持人顾铁凤专业技术职务副教授所在单位太原理工大学力学学院项目主要研究人员名单序号姓名职称专业承担的任务1顾铁凤副教授一般力学项目方案制定、实施2贾月梅教授流体力学项目实践及监督3武瑛副教授一般力学材料力学仿真研制4杨丽萍副教授一般力学材料力学多媒体研制5韩志军教授固体力学实践教学体系设计研究时间立项年月2013年3月完成年月2015年3月教学改革研究与实践成果如教学大纲、培养方案、课程标准、评价体系、教材（含音像教材）和教学软件课件、研究报告、论文著作等（可在以下栏目中分别详细列举）1构建了基础力学教学新体系2研制了含动态仿真和案例分析内容的理论力学、材料力学多媒体课件并进行了应用3创建了自主选择式考核评价模式并进行了实践4组建了一支经验丰富、热爱教学、勇于改革的教育教学研究团队，该团队在中文核心期刊上发表高校教育教学研究与改革论文5篇，省级期刊上发表教学改革论文1篇5该团队持续获省级高校教育教学改革项目2项，校级1项3二、教学改革项目工作总结一、研究内容、研究方法及研究措施研究内容：应用型人才的培养是一项复杂的系统工程，科学的人才培养模式是应用型人才培养的关键，深化教育教学改革，必须推进人才培养模式、课程体系、教学内容和教学方法的改革。力学教学新体系的构建总体思路是进一步拓宽“以力学服务工程应用”人才的知识面，加强实践环节，探索应用型人才培养模式，以满足新世纪对工程人才的需求。本课题主要从以下三个方面开展工作：（一）构建了校企合作的实践教学体系（1）加强实验教学环节，重视培养学生的实验能力基础力学实验是力学教学中不可或缺的一个重要环节，目前不少学校的力学实验教学现状与本科生培养目标是相矛盾和不协调的，影响了力学课程的教学质量。以国家级实验教学示范中心为依托，实施本科生在学习力学理论之前进入实验室参观、了解实验设备，感受科学研究的氛围，使学生尽早融入学科前沿，增强学生实践能力。（2）搭建学生实践活动的平台以我校的长期合作单位中铁三局、中铁六局所提供的实习基地以及我校各工程学院（如土木、机械、采矿等）的实验室为平台，调整原有的实践教学环节并增加学生参加现场实践的教学环节，使学生直接接触到工程中的力学问题，积极为学生准备实践条件和工程实践现场，并提供资料、内容、及计算工具等一条龙服务。从而提高学生分析问题、解决问题的能力。（二）构建了仿真的力学模型教学新体系随着计算机性能的迅速提高和算法的不断完善，计算机仿真已成为解决工程和科学交叉领域中大型复杂问题的主要工具，使过去仅依靠理论和实验无法解决的工程问题在计算机上很容易实现。诸如航空航天中飞船对接的模拟，交通事故现场的模拟等，都使观众有如亲临现场的感觉。工程力学实验中心建设了力学模拟实验室和工程数值仿真中心，本项目参加人员组织学有余力的学生将原力学教学体系中例题、习题等平面力学模型研制成为三维、动态力学模型。使学生在课堂理论学习时，也如置身工程现场，增强感观认识。同时，初步了解工程软件如：ANSYS/LS-DYNA、FLUENT、FALSH等，强化学生计算机应用及工程仿真能力，提高学生跨学科分析和解决工程实际问题的能力。4（三）构建了力学理论课程教学新体系（1）合理进行力学课程体系改革，精简课内学时精简大学物理、理论力学、材料力学课程中重叠内容。例如：在；如静力学，点的运动学，质点动力学以及单自由度系统的振动等；即使是同一门课程，也可以精简学时。例如，理论力学课程中，若构建了三维、动态的力学模型，学生们只要学习掌握了空间静力学理论，就很容易自学掌握平面静力学理论知识，大大减少课堂教学的学时。（2）构建了新体系的多媒体课件课件中将工程结构或机构的静态图，简化为用简单几何图形代替的三维、动态力学模型图，同时增加案例分析内容，使学生自己设计解决方案，提出疑问，教师引导、归纳总结简化过程及解决问题所需要的力学理论，介绍所能解决的工程问题及实例。(3)改革课后作业布置方式及期末考核方式新力学教学体系根据教学内容，精简课后习题,增加阶段设计以及案例分析题目。课程结业考核采取自主选择或自主组合一种考核评价方式，有利于学生个性化发展。总之，力学教学新体系包含的主要内容如下面框架所述：整合后的力学理论工程结构静态、动态力学模型图设计性实验验证性实验收集相关资料工程实际中参观、考察学生独立提出解决本问题的方案学生独立制作复杂动态力学模型学生独立制作简单动态力学模型学生独立提出解决本问题的方案理论力学与大物的整合材料力学与弹性的整合作业布置方式的调整机构工作视频演示力学教学新体系实践教学仿真教学理论教学课程设计工程实践实验室实验多媒体课件阶段练习整合原力学课程体系精简课堂教学学时5研究方法及研究措施：1.组织了一支精诚团结、热爱教学、勇于开拓的研究队伍，研究目标和任务明确。2.制定具体可行的实施计划，分工明确，责任到人，各负其责。3.根据实际情况，不断调整改进教改内容实施方案。将教改项目的内容融入教师教学工作，在进行教改项目的同时，提高教师教学质量并完成教学考核指标，促进了教师开展教学研究的积极性和主动性。4.通过制作整理动态仿真力学模型等工作，充分调动教改项目的主体——学生的积极主动性。二、研究成果针对本科C类机械专业开设的基础力学课程理论性强，具有高度的抽象性和概括性，学生缺乏直观感知能力，感到晦涩难懂，被动学习的现象以及本科c类培养应用型人才的目标等问题，在省高教学改革项目的持续支撑下，依托太原理工大学现代科技学院（独立学院）及太原理工大学工程力学实验中心这两个平台，经过两年研究和两轮实践，在基础力学教学新体系建设方面取得了一定的成果。项目成功的将动态仿真技术、案例分析教学法、日常生活中的力学实例以及自主选择式考核评价方式用于本科C类机械、土木、水工等开设基础力学课的教学体系的构建和教学实践中。通过对应用型人才培养过程的关键要素的研究，构建了以培养自主学习为基础、提升分析问题和解决问题的能力为核心、课堂教学科学艺术生动有趣为条件、国家级实验教学示范中心和实训基地的利用以及高素质教师队伍教学为平台、师生互动为教学手段、自主选择考核评价及意见反馈为检验的基础力学教学新体系。项目在太原理工大学现代科技学院（独立学院、本科C类）成功实践、在太原理工大学开设基础力学课的各学院（本科A、B类）成功推广应用，并得到教学管理部门及教学督导组的认可。课题组教师在2013.9-2017.9受聘于现代科技学院力学部间，经过两年研究和两轮实践，制作、整理、收集动态仿真力学模型多套（附件1a）；研制理论力学、材料力学案例分析的PPT多幅（附件1b）；修改并研制理论力学、材料力学教学新体系多媒体课件各一套（附件2）。并应用该课件讲授基础力学课程超5000个工作量；四届机械专业的基础力学结课考核中采用自主选择式考核评价体系合格率都在80%以上，教学效果良好，学生撰写小论文3篇（附件3）理论力学、材料力学教学新体系多媒体课件近三年一直在太原理工大学开设该课程的各专6业应用，学生反馈良好。太原理工大学数学学院1501-1502级创新实验班的理论力学结课考核中采用自主选择式考核评价方式，学生都得到了优异的成绩。（附件4）为了在更大、更广范围内推广课题研究成果，成果以论文的形式推向国内力学界。团队教师在国内中文核心期刊上发表有关教学改革研究的论文5篇，非核心期刊上1篇，均为第一作者(附件5)。a、顾铁凤等，基础力学课程组合式考核方式的探讨与实践,《力学与实践》2015年04期b、顾铁凤等，依托网络教学平台设计力学模型动态化教学新体系,《实验技术与管理》2014年11期（31）c、顾铁凤等，呼啦圈的旋转特性探讨，《太原理工大学学报》2014年05期d、顾铁凤等，实践、仿真、理论一体的高校力学教学新体系研究《教育理论与实践》2015年18期e、顾铁凤等，培养创新型人才的考核评价体系研究《教育理论与实践》2017年24期f、武瑛等，分层次教学研究—独立学院材料力学课程教学改革与探索《力学与工程应用》2016年第十五卷为了成果进一步完善，团队教师持续获得山西省高校教学改革项目2项，太原理工大学教学改革项目1项(附件6)。三、研究成果的创新点和应用情况研究成果的创新点：1）改进了教学方式方法及部分教学内容。理论力学、材料力学多媒体课件中增加了自己制作或整理的动态仿真的力学模型。重难点内容增加了有关力学理论的耳闻目睹日常生活中的案例教学以及视频演示内容，见附件1（a）（b）。将司法教学中案例分析法引入基础力学课堂。使学生由被动听课转为主动学习。提升了学生分析问题解决问题的能力。其中案例教学法在国内基础力学教学中属于领先水平。课件电子版见附件2（a）（b）。2）构建的自主选择式考核评价体系属于国内首创。目前各高校工科专业各门课程的结业考核均为期末一次性、闭卷的方式，学生只能被动接受。而自主选择式考核评价体系是学生在多种方案图1课程考核评价体系总设计框图考核评价体系闭卷笔试开卷口试撰写论文归纳总结综合设计独立创新验证实验应用软件软件开发网络应用动态仿真模型制作理论知识实践能力信息技术应用社会评价与反馈7中自己选择一种或组合一种考核方式作为结业考核凭证，有利于学生个性化发展，提升学生素质。方案见图1，实践结果见附件3（a）。3）促进了应用型人才培养目标的实现。实践教学体系采用了校企、校院、院院合作的实践教学方案，理论与仿真教学体系也围绕工程实际以及生活中的问题教学，使学生实现由学生到工程师的“零适应”角色的自然转换。校内应用：项目组教师在2013.9-2017.9受聘于现代科技学院力学部间，应用教学新体系多媒体课件讲授基础力学课程超5000个工作量；四届机械专业的基础力学结课考核中采用自主选择式考核评价体系合格率都在80%以上，教学效果良好，学生撰写小论文3篇；见附件3（b）、（c）。校外应用：理论力学、材料力学教学新体系多媒体课件近三年一直在太原理工大学开设该课程的各专业应用，学生反馈良好。太原理工大学数学学院1501-1502级创新实验班的理论力学结课考核中采用自主选择式考核评价方式，学生都得到了优异的成绩，见附件4。为了在更大、更广范围内推广课题研究成果，成果以论文的形式推向国内力学届。课题组教师在国内中文核心期刊上发表有关教学改革研究的论文5篇，非核心期刊上1篇，均为第一作者。见附件5。三、项目研究费用支出情况经费总额（万元）0.0省教育厅0.0主管部门（有关厅局）0.0合作单位经费0.0学校配套经费0.0支出科目金额（万元）支出根据及理由合计自筹经费8四、结题审核意见学校意见：顾铁凤等团队在自筹经费的情况下，出色的完成了省级高校教育教学改革项目“构建实践教学、理论教学、仿真教学三位一体的力学教学新体系培养应用型人才”，取得了丰硕的成果，同意结题。学校（盖章）2017年5月15日专家组意见：顾铁凤等团队完成的《构建实践教学、理论教学、仿真教学三位一体的力学教学新体系培养应用型人才》教学改革项目，理念新颖，研究方法科学合理，内容丰富，特色鲜明，在理论与实践领域极大地提升了教学质量，提高了学生分析问题解决问题的能力，为实现培养应用型人才的目标奠定了基础，具有很好的实用性和示范推广价值，同意结题。专家组组长（签字）：2017年5月15日省教育厅意见（重点项目）：（盖章）年月日9五、附件（项目研究与实践成果相关材料复印件）附件1：a)动态仿真力学模型及视频截图以及含以上内容的U盘b)理论力学、材料力学的部分案例分析及其PPT附件2：理论力学、材料力学多媒体课件附件3：a)考核实施方案b)学生撰写的小论文及flash制作的动态仿真力学模型截图c)现代科技学院机械专业理论力学结业考核成绩单附件4：数学学院创