彈性力學教學改革研究

郝剛立 王維早 張書建

0 引言

彈性力學是固體力學的一個重要分支,是高等學校機械、土木、水利等專業(yè)的一門理論性與應用性都很強的技術基礎課程。目前國內大多數院校的上述專業(yè)均將彈性力學課程作為本科學生的必修課,是一門既重要又難學的課程。近年來,隨著高校的改革和專業(yè)調整,很多學科根據本專業(yè)本科教育培養(yǎng)目標、專業(yè)教育的基本模式和課程框架,實現寬口徑、厚基礎的教學基本要求,減少課時和精簡內容已是必然結果。在現有有限學時下如何保證教學的基本要求和基本內容,對教學內容和形式作相應的探索,研究用什么教學方法和手段達到既減少教學學時,同時又強化能力培養(yǎng),一直是彈性力學課程教學過程中的重要任務和認真思考的問題。

“彈性力學”課程目前由我校工程學院開設,是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,學習彈性力學需具有高等數學、物理、工程數學、理論力學、材料力學等知識[1],它為解決專業(yè)問題提供直接的基礎理論依據,并培養(yǎng)學生基本的計算分析能力,使學生初步學會運用彈性力學的基本方法分析復雜工程實踐中的力學問題。

作為固體力學的一個分支,彈性力學的任務是研究彈性體在外力等因素作用下所產生的應力、應變和位移,從而解決各類工程中所提出的強度、剛度和穩(wěn)定問題[2]。

1 彈性力學課程的學習現狀

很多學生反映在學習彈性力學的過程中,發(fā)現書中很多語句不能真正讀懂,閱讀教材內容覺得困難吃力。其實這是因為彈性力學在內容的表述方面具有很強的理論性、抽象性和高度概括性的特點,另外,其求解過程對數學運算依賴性大,所以加大了學生的學習難度,大都認為彈性力學是一門既抽象、枯燥又難懂的課程。學生在學習彈性力學的過程中找不到一個清晰的思路,完成作業(yè)時也只是套用例題。其實問題的根本在于學生在學習中沒有充分理解彈性力學的基本概念,加上對數學知識的遺忘等原因造成的。因此,我們必須對彈性力學教學進行一些改革,把學生對彈性力學的“恐懼”抹殺掉。

2 教學內容上的改革

在講授彈性力學時,要采用循序漸進、先易后難的教學方式。講授重點放在對平面問題的研究,而對于空間問題,可以采取和平面問題相對比方法進行講解,這樣由二維問題轉向三維問題,學生接受起來比較容易。重視彈性力學基本概念的講解,力學概念清晰給學習專業(yè)課程打下良好的基礎。適當介紹彈性力學在實際工程應用方面的內容,這樣可以明確學習目的,激發(fā)學生的學習動力。土木工程專業(yè)學生在實際工作中需要學會運用國家標準規(guī)范進行工程結構的設計,因此設計規(guī)范的學習和領會是十分重要的,是土木工程專業(yè)人員的主要技術依據。

對于一些重要的知識點和學習難點,除了課本上的例題外,教學中還適當補充典型例題,以加深對理論的理解和消化。

3 多媒體教學與傳統(tǒng)教學的有機結合

計算機輔助教學(Computer assistedinst ruction2CAI),即用計算機展示教育計劃給學習者,通過學習者與計算機之間的相互作用,完成各種實際的教學功能[3],多媒體作為現代科技成果進入CAI領域后產生了一種新型的教學形態(tài),使其技術內涵更加豐富。它可以充分發(fā)揮教師的積極性、主動性和創(chuàng)造性;它將一些在傳統(tǒng)教學手段下很難表達的教學內容形象、直觀、豐富、生動地顯示出來,實現有音響、有圖形、有動畫演示的形象化教學,比起黑板上的粉筆字要活潑有趣得多;它能做到信息集中、增加課堂信息量,提高教學效率,較好地解決學時矛盾,達到多講授教學內容并提高教學質量的目的;它能充分集中優(yōu)秀教育資源,可以加強學生自主學習意識,加深學生對問題的理解,并為他們提供了一條應用計算機的新途徑,也為未來工程實踐創(chuàng)造必備條件。

雖然多媒體教學是現在高校教學普遍采用的教學方法,但是對于彈性力學這樣一門理論性較強的學科,筆者認為完全采用多媒體教學是不適宜的。通過幾年的教學實踐,發(fā)現如果完全采用多媒體教學,即使將演算的每一步都切換一次,由于不能像板書那樣留給學生足夠的思考和消化時間,會給學生的理解帶來一定的困難。這樣對學生的要求會相應提高,要跟上教學的進度需要學生課前做好預習,同時課后及時復習。對于學習中自覺性較強的學生是沒問題的,但對要求自己不嚴格的學生,教學效果就不太理想。筆者在教學中采用多媒體教學與傳統(tǒng)板書教學相結合的方法。對一些復雜的表達式采用多媒體的方法,但是在講解公式推導的個別步驟、例題演算的分析推演,特別是習題課和作業(yè)講解時完全采用板書方式講授,這樣有助于學生的理解和吸收,可取得較理想的教學效果。

4 提高學生學習積極性

一門課程的緒論是新課的開始,是教學過程中的重要環(huán)節(jié),它關系著學生的學習情緒、學習興趣和學習積極性、主動性的調動。因此,在緒論課中,要針對所教學生的特點,讓他們了解本課程與所學專業(yè)的關聯性,以及該課程對于本專業(yè)的重要性。在課程的講授過程中,要結合實際工程來引導和啟發(fā)學生,激發(fā)學生的的學習興趣,提高學生對課程的求知欲。使用多媒體課件和板書相結合的教學方式,多媒體課件可以創(chuàng)造美好的教學情景,使學生的視野在短時間內完成時空上的大跳躍,即提高了教學效率,對于一些與數學緊密相關的推導,可以適當采用板書的形式,使學生理解起來更加清晰。

5 結語

彈性力學是一門理論性、實用性均較強的課程,是土木工程專業(yè)學生走上工作崗位后解決實際工程問題的有力工具。本文通過對彈性力學課程教學改革的討論,對彈性力學課程教學提出了若干建議,希望彈性力學教學向更高更好的方向邁進。

[1]徐芝綸.彈性力學簡明教程[M].第 3版.北京:高等教育出版社,2002.

[2]吳家龍.彈性力學[M].北京:高等教育出版社,2001:1-4.

[3]張曉曄,莫淑華.理論力學CAI的引入、特點及發(fā)展趨勢[J].黑龍江高教研究,1995(2):75-76.

[4]李曉蓮,時志軍,李靈君.材料力學課程教學方法探討[J].山西建筑,2009,35(30):194-195.