工程科学教育中的力学——以法国工程师教育为例1)

李真珍 胡更开

(北京理工大学宇航学院, 北京 100081)

当今中国的科技和产业正经历着从中国制造到中国创造的跨越，在内部发展动力与国际环境压力的共同牵引下，工程领域不断对专业人才提出新要求。工程技术的发展期待未来的领军人才担负起迎接科技和工程挑战的重任，在不断探索科学前沿的同时，将科学发现转化成生产力，推动工业和社会发展。钱学森先生提出的工程科学[1]，是连接自然科学与工程技术的桥梁。工程科学家将从工程实际中提炼出关键科学问题，再运用科学的分析方法解决阻碍工程技术发展的难题。

力学是一门基础学科，在诸多工业领域起到至关重要的作用，尤其对航空航天领域产生了深远影响，是工程科学一个重要的范式。钱学森先生对工程科学家的能力培养提出了三点建议[2]：（1）掌握工程设计和实施的手段；（2）具备科学基础；（3）运用数学方法。也就是说，工程科学家需要在常规工程师能力范围之外，对于物理、化学等科学问题有更多维度、更深层面的理解，能够善于利用数学工具进行推演，从而在实际工程问题中提炼新问题，提出新理论，建立新模型，从根本上推动技术革新。此外，钱老还提出，成熟的工程科学家还需具有丰富的实践经验。因此，培养一个工程科学家需要经历七到八年的漫长过程。

工程科学领域的教育者秉承和发展钱老的工程科学思想，面向国家需求，正在为培养中国下一代工程科学家做积极的探索与改革。例如，郑泉水院士主持成立的清华大学钱学森班[3]，以工科基础为定位，为发掘和培养工科创新型人才实行了一套教育改革举措，并取得了显著成效；李家春院士提出的中国科学院大学工程科学学院的培养模式，通过强基础、阔领域、重实践、促创新，实现复合型工程科学人才的培养[4]，为探索工程教育提供了新思路。近年来，胡海岩院士在北京理工大学主持工程科学实验班改革，强调力学基础地位，致力于培养具有强烈的责任感，宽厚的学术基础，突出的实践创新能力，能够实现科学、工程、经济、艺术完美融合的工程科学家，并亲自实践，出版了《振动力学——研究性教程》[5]，书中内容遵循工程科学的研究思路，引导学生以问题为导向，通过研究型学习形成清晰的基本概念并夯实理论基础。针对人才基础科学能力和创新能力培养的需求，胡院士强调需遵循人才成长、认知学习和实践创新的螺旋式上升规律，为课程体系优化、教材编著、实践创新提出了对策[6]。面向工程科学实验班的培养目标，北京理工大学宇航学院对力学教学体系和与之衔接的专业教育进行了梳理和重塑。在制订相关的培养方案时，法国的工程师教育体系具有很强的启发性，因此形成此文进行介绍。

法国工程师教育始于18世纪中叶的欧洲工业革命前夕，经过较长时间的积累和革新，形成了一套从选拔、培养到职业发展的人才培养机制，支撑了法国工业体系的创新发展。所培养的具有创新能力的工程师，在科学和工程领域具备宽阔的视野、深刻的学科认知、深厚的理论功底，以及突出的实践能力，成为工业和社会发展的重要推动力量。法国工程师教育在教学体系、内容、模式等方面的一系列具体举措，可为正在探索工程科学家培养模式的国内工程教育提供一定参考。值得注意的是，力学作为一门重要的基础课，在国内工程教育中多局限于在力学、机械或相关领域和专业进行讲授，在其他工科专业并不受重视。但力学在法国工程师院校被作为通识课，体现了法国工业界及高等院校对所培养人才应具有力学基础认知的重视程度。

本文将通过介绍法国工程师教育模式，尤其其中的力学教学概况，阐述力学在普通工科教育中的重要性。

1 法国工程师教育中的力学课程简介

传统的法国工程师院校在学制上有鲜明特色。法国的高中毕业生经过会考，将会进入普通高校(université)就读大学，另有小一部分成绩优秀的学生，将会进入大学校（grande école）预科班（classe préparatoire）就读。预科班设立在知名高中内，由预科班教师讲授大学前两年的基础课。这一学制与国内一些大学正在实施的书院制有共同的特点，即本科初期进行通识教育，较晚进入专业学习。工程师大学校（école d’ingénieur）的预科班学生，将接受2～3年高强度的数学、物理、化学、信息等基础课的学习，为之后参加工程师大学的入学竞考（concours）做准备。法国不统一设立工程师大学的竞考内容，不同大学可根据自身侧重点制定考卷内容及考试时长，每位考生也根据自身情况安排参加几所大学的竞考。

在预科班和竞考体系中，有3点值得注意。（1）竞考中所涉及的大学基础课内容，兼具深度和广度；同时竞考具备高竞争属性，单科目的考试时长通常不少于3～4小时，例如个别顶尖高校的数学与物理方向竞考中，将单场数学考试时长定为6小时，或两场4小时。其所选拔人才的方式，相较于国际上其他高校直接从高中毕业生中选拔人才的方式，在专业基础、思维、抗压能力等方面更具针对性。（2）预科班教师大多数毕业于法国高等师范学校（école normale supérieure），其与下文将要介绍的巴黎综合理工学校一样，汇聚了法国最具代表的青年精英人才，分别为法国高等教育在理科和工科的代表。预科班教师具备坚实的大学基础课理论功底，他们经过严格的培训和选拔之后上岗，且专注于教学，这可以确保考入工程师大学的学生在基础学科具有扎实的知识储备，是法国工程科学人才培养的重要保障。（3）竞考中的题目形式以综合题为主，一道大题下设若干小问，在引导考生完成题目的同时，考察考生在知识掌握、阅读理解、灵活思维等方面的综合能力。考试成绩的分布跨度较大，有利于选拔出概念掌握深入、综合素质强、具备创新潜质的人才。同时，此类考试形式要求出题人对于考察内容有较深入的理解，并通常需要结合领域前沿，因此需要较长时间的积累和摸索。

通过竞考并被法国工程师大学录取的学生，此后将进行3～4年的工程师阶段培养，获得法国工程师文凭（在国际上通常被认定为等同硕士的文凭）。在众多法国工程师院校中，本文将选取两所具有代表性的院校，分别对其教学体系的设置和力学教学内容进行介绍。

1.1 巴黎市立物理化学高等工业学校（ESPCI)[7]

ESPCI 始建于1882年，是一所以物理、化学、生物学前沿交叉领域为主要专业的工程师学校。自创建以来，该校为推动科技和工业发展做出了突出贡献，先后培养了居里夫妇、约里奥-居里、朗之万、de Gennes、Charpak等卓越科学家，获得6个诺贝尔物理、化学奖。目前该校拥有11所法国国家实验室（CNRS），其中直接与力学相关的包括材料物理实验室、非均匀介质物理与力学实验室、波动与图像学院、软材料实验室、多孔材料实验室等。实验室研究与授课的深度融合，使得学生在上课时能感受到浓郁的科研氛围，为研究型学习提供土壤。该校70%的毕业生选择攻读博士学位，而后多数进入科研院所和企业的研发部门工作。许多法国著名企业与ESPCI保持良好合作，包括能源行业的道达尔、斯伦贝谢，化工领域的苏威，化学品行业的液化空气，美妆行业的欧莱雅，材料行业的圣戈班，汽车零部件行业的米其林，食品行业的达能，环境行业的威立雅等。ESPCI的毕业生在以上行业备受青睐，主要受益于他们在物理、化学、力学、材料学，及其相关领域宽阔的视野，扎实的基础，以及突出的实践能力。

ESPCI每年招收85～100名本科生。目前，该校有约400名攻读工程师文凭的本科生和530名研究人员，其中包括教师、研究员、博士生和博士后。此外，为配合该校的人才培养需求，也从校外聘请领域资深研究员及企业人士进行教学及辅助工作。较高的师生比例保证了小班教学的高质量开展，符合人才多样化发展的培养目标。该校在教学方面，紧跟科技和工业发展步伐，致力于培养适合时代发展需要的创新型科技人才。为此，教学内容的制定尤其重视理论体系的建立和多学科交叉融通。在教学方法上，投入较多学时及实验室资源进行学生实践能力的培养，同时营造科研氛围，激发学生从事创新工作的热情。经过多年沉淀和持续改进，形成了一套独特的培养体系。下面，将对ESPCI的学制概况做一介绍。

1.1.1 ESPCI教学体系

ESPCI招收已完成大学前两年基础课程学习的预科班毕业生，这些学生经过预科班的数学、物理、化学等课程的强化学习，通过竞考进入ESPCI就读。ESPCI的总体学制规划如图1，前两年（相当于国内本科三、四年级）是以物理和化学为主的通识基础课学习，可为学生建立学科的基础构架，使学生掌握基本的理论分析能力和实践要领。第三年起，学生将进行为期半年的工业部门实习（进入法国各大企业的研发部门，从事工程师工作的实习）。此次工业实习虽然历时较长，但很大程度上开阔了学生的视野，为前两年的理论学习提供了实践场所，也及时激发了学生的学习兴趣，为实习结束返校后的专业分流提供了依据。同时，学生将书本所学的基础理论知识应用于生产实践，为企业的研发项目做出了一定的贡献，也成为校企合作的重要桥梁。工业实习返校后的学生将在第三学年的下半年进行专业分流，ESPCI为学生提供物理、化学、物理化学、生物等四个专业的选择。专业分流后，学生将进行为期三个月的专业领域内的课程学习。而后，第三学年的最后三个月将在实验室中进行科研实习。至此，学生完成了在ESPCI的工程师本科学业，可以获得ESPCI的工程师文凭。然而大多数同学选择继续第四年的硕士阶段学习，可以在ESPCI或其他兄弟学校进行更深入的专业学习，并且专业选择多样。第四年后，学生可以获得ESPCI和兄弟院校颁发的两个硕士学位，性质等同于联合培养硕士学位。

图1 ESPCI学制安排

ESPCI的专业领域是物理、化学和生物，因此在课程设置方面，包含了以上三个领域的专业基础课。这意味着要在有限的时间内尽可能地涵盖三个领域的重要理论基础，因此对于每门课程进行了内容的萃取和课时的缩减，但仍然保留力学在教学总学时中占有的重要比重。下面将对ESPCI的课程内容，尤其是力学的教学内容进行介绍。

1.1.2 ESPCI的力学教学

ESPCI第一、二年所设课程的学分分布如图2所示。其中力学的11学分数占到总学分数的10%，仅次于物理大类（41学分）、化学大类（16学分），以及数学理论和数值方法（13学分）。将力学从物理大类中独立，建立一个课程群，并在通识基础课中占据高比重，从一个侧面体现了法国研发部门对于力学重要性的认识。无论是力学起到举足轻重作用的行业，如航空、能源、材料等，还是力学扮演看似次要角色的领域，如化学、生命科学等，对工程师和研究人员都有较高力学素养要求。

图2 ESPCI第一、第二学年通识基础课的课程学分分布图

力学课程被分配在第一学期和第四学期，如图3。第一学期共56.5学时，包括19学时的固体力学理论课和37.5学时的应用力学实践课。第四学期共84学时，包括24学时固体力学理论课，22学时流体力学理论课，以及38学时固体力学和流体力学实验课。将力学领域课程组合为固体力学和流体力学两个门类，这与近些年来北京理工大学宇航学院实施的力学核心贯通课的思路相一致。从ESPCI的理论课教学内容上来看，第一学年的固体力学主要是将材料力学及弹性力学内容进行缩减和融合，目的是使学生在该领域建立基本概念，形成解决基本问题、深入自学的能力，以便其在未来能根据研究需要做进一步的学习和探索。 第一学期的理论课分为两部分，第一部分从连续介质（固体）的常见变形入手，通过列举拉伸/压缩、剪切、弯曲和扭转等作用引起的材料变形，帮助学生认识材料的力学性质。其中涉及到连续介质的定义，之后过渡到弹性的表现形式，引出应力和变形的概念。最后具体讨论梁的弯曲与扭转问题。 第二部分针对弹性理论进行更深入的讲解，包括基本方程和弹性理论的应用。首先介绍应力，包括内力、应力张量、法向和切向应力、莫尔圆、平衡方程等；随后介绍变形，包括应变张量，及其各项所对应的平移、变形和转动；然后讲授本构关系；再后讲解弹性变形能；最后简单介绍赫兹接触。以上内容共分配19学时。后续力学理论课内容将在第四学期进行讲授。第一学期的应用力学实践课围绕所学理论被分为两条主线。其中之一是实操材料力学的一些基础实验，旨在加深学生对于上述理论课内容的理解。该类实验包括：杆件的各类变形及对应的一系列弹性系数；对于双折射材料进行光学变形测试；通过图像相关性测量材料形变与应力等实验。第二条主线面向工程实践设立，包括设计构件与绘图，以及在车床上制作所设计的构件等。这类工程实践课程的设立，可以使学生大致了解机械工程领域的部分工作内容，从而培养其与机械师、技术员进行高效交流的能力。

图3 ESPCI第一、第二学年的力学授课内容与学时分布

分配于第四学期（大学第八学期）的力学课程群，包括部分固体力学、流体力学和实验课程。本学期的固体力学课程在第一学期所学基础上进一步深入，即探讨材料的力学性质及其物理根源。依次是：(1) 深入讲解线弹性问题，涉及能量原理、稳定性分析，并介绍量纲分析方法；(2) 讨论波和振动的弹性动力学问题；(3) 学习黏弹性的内容，包括流变模型、时间与频率响应，以及时温等效；(4) 介绍弹塑性内容，包括塑性准则、理想塑性、冷锻、黏塑性等；(5) 讲解断裂的线弹性理论，包括Irwin应力强度因子准则和Griffith能量准则；(6) 讲授脆性和延展性的内容，以及裂纹的扩展；(7) 讨论非均匀材料；(8) 介绍接触问题，包括黏附及摩擦。以上内容分配24学时。理论课中未得到充分展开的问题将通过大作业的形式进行延伸。

第四学期通过22学时讲授流体力学。首章内容通过讨论不同尺度的流动引出雷诺数的概念。接着介绍连续介质动力学的基本原理，同时介绍黏性应力，并推导Navier–Stokes方程。接下来的章节分别在黏性流动、界面问题、低雷诺数物体移动、润滑理论、边界层、伯努利方程、涡流、升力与阻力、自由表面波等问题进行探讨。 可以看出，基于ESPCI的物理、化学、生物专业领域，课程中增加了表界面流动等章节，探讨物理化学性质在流体流动中起到的作用。该课程是对于流体力学的精简概论，着重加强学生对基本概念的掌握，以及从物理和力学角度对流动的理解。教学中还重视通过标度量方法估算数量级，从而简化Navier–Stokes方程和求解过程。值得注意的是，为提高学习主动性，近期ESPCI流体教研组对于教学模式进行改革，用翻转课堂代替以往的理论大课授课模式。教师将重要知识点汇编入一系列习题中，学生提前自学课程知识点并做题，课堂上教师和同学共同探讨习题的解法，此间教师可将重要知识点进行穿插讲解。例如在关于润滑理论的翻转课堂中[8], 教师选取薄膜流动中的两种具有代表性的流动：两固体平板之间的挤压流动和薄膜自由表面的瑞利–泰勒不稳定性问题。课堂中以问题的形式引导学生通过润滑层假设进行运动学及动力学描述，最后为此类润滑层问题提出理论模型。这种教学方法或许在理论深度和知识连贯性上有些许降低，但提升了学生的参与度，达到为学生建立基本概念、激发学习动力的目的。

第三年的专业分流之后，另有三门流体力学的相关课程可供学生选择，分别是微尺度流体力学、流体输运问题和流动稳定性，各门课约10学时。

1.1.3 ESPCI对于实践课的重视

力学教学的第二部分实践课是固体力学与流体力学实验课，共38学时，被分配在第四学期进行。两名学生被分成一组，每节课针对一个有特色的实验题材，根据教师提供的实验规程进行操作，同时在教师的帮助下对所观察现象进行归纳汇总和理论分析。所涉及实验内容包括流场的测量、毛细现象与物理化学、颗粒流、断裂、振动等问题的实际操作与数值模拟。这些题目与该校科研团队的研究内容十分相关，因此实践课可以用到科研中运用的先进实验手段和仪器，使教学实践和科研保持同步。实践课的打分流程主要考察实验过程中的记录和课后归纳总结写成的实验报告。实践课是ESPCI具有特色的教学模式之一，所有课程（包括力学）的实践部分占据所有学时数的1/2，这体现了教研团队对于培养学生实践与协作能力的重视。实践课的目的不仅仅是简单的演示和将理论课所学知识进行验证，而是在于引导学生以探索的视角看待、分析、解决科学问题，从而培养其从事科研的能力。这要求教研团队投入足够的精力和人力在课程内容更新、实验设备搭建，以及课上指导等方面上，为学生提供有实际收获的实验教学，真正契合理论与实践并驾齐驱的创新工程师培养目标。

1.1.4 研究型学习

ESPCI另一具有特色的教学模式是研究型辅导课（Préceptorat），由1992年诺贝尔物理奖得主，时任校长的P.G. de Gennes提出并延续至今。该课程聘请校内和校外的研究人员，将本人熟悉的一项研究课题提炼成为一套大综合题的形式，在课堂上与学生分享并讨论，其目的在于引导学生从理论课所学知识出发，向前沿延伸。例如，为配合固体力学课程，一位教师将自己博士生的关于薄膜裂纹的课题[9]整理成大作业，在科研辅导课中与本科生探讨。另一节辅导课中，教师配合流体力学理论课内容，将实验室发表的一篇关于自由液面Marangoni铺展的工作[10]凝练成一系列问题，在辅导课中进行讨论。本文将以后者为例，简述题目内容。这项工作所涉及到的流体现象是将异丙醇与水的混合物滴在葵花油的基底表面，异丙醇在油–异丙醇与水混合液–空气的三相接触线处更显著地蒸发，引起了自由表面的表面张力的不均匀分布，进而引发Marangoni铺展，铺展过程中观察到三相接触线处不稳定性的发展，导致产生许多微小液滴。在科研工作中，通过研究异丙醇的蒸发，结合表面张力梯度引起的Marangoni铺展机理，解释了这个现象的物理根源。这项大作业 (1) 从实验环节开始，要求学生首先尝试滴一滴水在葵花籽油基底表面，观察现象；接下来滴一滴醇类在油基底表面；最后利用醇类和水的混和液滴做相同的实验，并总结实验现象。(2) 探究现象的物理内涵。首先需要讨论的是该现象的产生条件，需要定性解释为什么醇类浓度须达到一定临界浓度。接下来定性讨论醇类在液滴中的浓度分布对于铺展动力学过程的影响。而后针对科研文章中的一张关于液滴铺展半径随时间变化的图，要求学生通过标度量分析出液滴铺展半径的表达式。最后一部分讨论三相接触线处的不稳定性的产生，要求学生提出不稳定性的物理根源。这项大作业是理论课中有关润滑理论和界面流动的补充及前沿延伸。

该研究型辅导课的意义不仅仅在于“提前”让学生体验科研，更在于结合本科生已学知识程度，培养本科阶段应该发展出来的科学精神，包括怀疑与论证、表达见解、参与讨论的意识和能力。该课程分配给每组学生的教师和题材均不同，从而促进了学生多样性发展。

1.2 巴黎综合理工学校（Ecole Polytechnique）[11]

巴黎综合理工学校始建于1794年法国大革命期间。在探索社会新秩序的同时，法国没有搁置对于科技进步的追求，综合理工大学在Gaspard Monge、 Lazare Carnot等学术先驱的带领下，遴选优秀人才并授之以科学，为迎接和推动工业革命的进程积蓄力量。1804年，拿破仑将综合理工大学确立为军校，明确其服务国家的属性，并题写校训为：“为了祖国、科学和荣誉”。历经二百多年的综合理工，为工业发展和社会进步做出卓越贡献。先后培养了Fresnel (1804届)、Cauchy（1805届）、Becquerel (1872届)、Poincaré（1873届）等学科奠定者和推动者，获得多项诺贝尔奖和菲尔兹奖，培养多位法国总统、法国知名企业领袖，以及各领域的杰出人才。如今的综合理工学校成为一所在理工科诸多领域如数学、物理、力学、计算机、化学、生物等高水平发展的工程师院校。

综合理工大学简称X，代表着法国工程师教育的最高水准。每年招收约600名本科生，并优中选优。在教学内容和模式上，与ESPCI一样，以精炼融合的课程内容、重基础和实践能力培养的教学模式著称。在培养目标上，相较于ESPCI为理、化、生相关的研发领域培养人才，X致力于培养在更广阔的维度上均衡发展、理论基础深厚、具备创新素质、尤其具备领导力的人才，因此X的毕业生不仅在工程、研发领域就职，也分布在各行各业。配合以上培养目标，X建立了一套通识教育加专业聚焦的教学体系，下面将对这一体系和教学内容，尤其是力学的教学进行介绍。

1.2.1 X的通识教育

X学制大致与ESPCI相同，招收工程师预科班的毕业生，入学之后经过4年学习，获得X的工程师文凭和硕士文凭。X的第一年课程与ESPCI有较大差别，由于其军校的性质，X的新生入学后将进行为期半年的军训，进行高强度体能训练和军事管理理论的学习。这为锻炼学生体魄、了解自身、形成团队合作意识提供了良好的环境。在课程安排上，如图4，第一年设置三个月的通识课程，其中包括经济学、计算机基础、数学、应用数学、物理以及认知科学。这些课程或为今后理论课必备的知识基础，或为正蓬勃发展的新兴学科，例如物理模块讲授的是量子力学。

图4 X第一、第二学年通识课程分布

第二年进入通识理论课的学习，分为四个季度上课，每个季度约两个月。总共设置8个课程群，即数学、应用数学、物理、化学、生物、力学、经济、计算机。每个课程群在每个季度开设一门课。每位学生须在每个季度，从8个课程群中选择4个进行学习。该选课制度一方面规定了学生需涉猎至少四个领域的课程，保证通识教育的开展，另一方面也给了学生较大的选择权。对于专业选择较为明确的学生，可在整个第二学年专注于四个课程群的学习。对于专业规划尚不明确的学生，可广泛尝试八个领域的课程，之后再决定专业聚焦的方向。第一、二年的通识基础教育开拓了学生的视野，使学生建立起各领域的思维方式，有助于学生未来的均衡发展。

1.2.2 通识课程中的力学

力学作为八大课程群之一，体现了它在通识教育中的重要性。选择力学课程的学生中，不仅有专业偏好为数理的学生，也有相当一部分未来希望从事计算机、化学、生物等领域工作的学生。学生们希望通过在X二年级广泛涉猎包括力学在内的多学科知识，为日后进入工业领域的学科交叉创新奠定基础。

X第二年的力学课程群包括四门课程，即连续介质力学（偏向固体方向）、连续介质力学（偏向流体方向）、流体力学、大气和海洋动力学。每门课共有32学时，其中16学时是理论课，另16学时是小班教学的习题课。与ESPCI一样，X的教学内容也经过深入研究，形成了具有特色的一套讲义，兼具理论基础和知识广度，并将授课内容进行萃取、压缩，使得学生建立该领域的基本概念，掌握分析方法。

1.2.3 力学专业教学

经过两年的通识教育，学生们将在第三年进行专业分流。对于选择力学专业的学生，力学系提供了固体力学和流体力学的若干分支领域课程，学生将会进行更深入的学习，教学覆盖的内容如图5所示。从图5可以看出，X的专业教学内容是通过其科研工作带动的。这可以使学生在学习理论课之余，有较好的机会进入科研一线参与工作。

图5 X第三年力学专业选修课设置

学生们将在第四年进行更深入的专业领域学习。这一年中，学生可进入X的兄弟院校，或其他高水平大学学习。至此也会获得所就读大学的硕士文凭。1/3的X本科生最终选择继续博士阶段深造。

X的教学内容设置凸显了通识教育的思想，在学生脑海中种下了多个领域的思维角度和解决问题的方法。力学这一从工程问题中提炼出来的学科，为学生展现了一套成熟的理论体系在工程实践中的作用。例如湍流、NS方程的世界难题依旧吸引学子们为之探索，同时力学与其他领域的交叉融合又体现了一门传统学科强大的生命力。这些作用在普通工科教育中无法被其他科目的教学所取代， 是X、ESPCI等学校的通识教育始终重视力学的原因。除ESPCI、X等工科院校以外，其他法国知名的工程师院校同样重视力学的教学。

2 法国工程师培养中力学教育理念的总结和思考

从上述两所不同法国工程师学校的培养体系不难看出，无论是培养数理专才的ESPCI还是培养工程通才的X，他们都对学生的力学素养提出了很高要求。力学作为通识基础教育的重要部分，在学时分配和内容安排上均得到充分体现。另外还有以下五点体会。(1) 法国工程师通识教育中，非机械相关的专业对于力学教学依旧非常重视，旨在使学生建立力学领域的基本概念，掌握基本研究手段，具备理论自学能力，以满足工业部门对研发工程师的力学素养需求。(2) 工程教育重视培养学生主动性以及实践能力，设置大量与企业、研究院所的实习科目，同时整合校内实验室资源为实践课程的开设创造条件。(3) 充分精炼力学理论课内容，确保在一定程度上兼顾深度和广度，同时增加课程的连贯性。在以上过程中，突出本单位的优势学科，对课程内容进行有特色的设置，并在课程内探索更满足教学目标的教学模式。(4) 科学精神的培养可通过课程内容设计、教学模式创新、研教结合的氛围和硬件条件等共同实现。(5) 提供了大量的力学选修高端前沿课程供学生专业课选择。

法国工程师通识教育中的力学课程，在学时分配和知识构架的完整性方面与国内力学专业相比有所降低，但明显高于国内非力学专业的工程教育。法国通识教育不仅在基础阶段重视学生数学能力的培养，为其之后在各学科中的自学能力打下基础， 还在各个学科的教学中注重培养学生对概念的理解、实践能力以及对前沿的探索。在压缩学时的情况下，酌情牺牲掉的学科体系性，可在进入研究生阶段后通过深入学习进行梳理。

国内工程通识教育中力学素质的培养，主要是通过理论力学和材料力学两门重要课程完成，以北京理工大学为例，机械工程专业分别为理论力学和材料力学分配64学时，根据不同专业，其课时还有所减少，许多非机械相关专业基本不再对力学素养提出要求。因此国内力学并没有作为工程教育的通识被广泛接受，从某种程度上阻碍了交叉学科的发展。从开设理论力学和材料力学的教学内容看，国内在完整性和技巧性方面更加重视，但在综合性和广度方面欠缺，尤其是流体力学，基本缺席工程通识教育体系。相对法国工程教育的力学体系，国内工程力学课程与工程实践的结合较弱，仍然采用知识教授为主的形式，学生缺乏从实践中去体验、思考和提炼的训练。

造成上述差别的原因是多样的，许多方法也不可复制。可喜的是，近些年来许多高校开展了小范围的改革，整理工程教育的力学知识体系，并取得了初步成效。北京理工大学宇航学院开展的工程科学实验班，将力学知识体系顺理成动力学与控制、固体力学和流体力学三门贯通课，融入工程通识课程体系中，希望夯实力学基础以期培养未来的工程科学家。 有理由相信，通过教育教学体系的不断探索和完善，由此成长起来的中国下一代工程科学家，能够在工程和科学两者之间兼顾，发现世界同时又创造世界，从根本上推动我国科技和工业的发展，为我国迈向创造大国、科技强国贡献力量。

致谢本文撰写中得到了胡海岩院士和赵颖涛老师的指导和建议，在此表示感谢。