工程力學(xué)課程中探究型教學(xué)的實(shí)施

梁玉媚 肇慶市技師學(xué)院

工程力學(xué)課程中探究型教學(xué)的實(shí)施

梁玉媚 肇慶市技師學(xué)院

以工程力學(xué)中的課題“提高梁強(qiáng)度的主要措施”為案例，結(jié)合在教學(xué)的過(guò)程中進(jìn)行的一系列的教學(xué)設(shè)計(jì)，闡述了探究型教學(xué)方法的理念、內(nèi)容、方法與過(guò)程。

工程力學(xué)；探究型教學(xué)；教學(xué)方法；教學(xué)過(guò)程；科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

engineering mech；apnriocsbe-based teac；hing teaching pro；ctehsse training of scientific accomplishment

孟子曾說(shuō)：“受人以魚(yú)，只供一飯之需；授人以漁，則終生受益無(wú)窮。”從教學(xué)層面上講，教給學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的方法，比教會(huì)他們定理、公式更為重要。教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)更注重對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，開(kāi)展探究型教學(xué)。這些道理很多人都懂，但如何在課堂教學(xué)上實(shí)施呢？本文結(jié)合工程力學(xué)的教學(xué)實(shí)踐，以課題“提高梁強(qiáng)度的主要措施”為案例，對(duì)在工程力學(xué)探究型教學(xué)的實(shí)施作了一些探討。

一、教學(xué)內(nèi)容問(wèn)題化

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法是以課堂講授為主，是一種單向的知識(shí)傳授，盡管傳遞的信息密度大，可控性強(qiáng)，但學(xué)生缺少自主思考的空間和時(shí)間。對(duì)講課內(nèi)容的組織和安排，應(yīng)遵循認(rèn)知規(guī)律，注重創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)。教師在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)精心設(shè)計(jì)問(wèn)題，分階段、有目的和有技巧地將所要講授的內(nèi)容作為一個(gè)問(wèn)題向?qū)W生提出，以激發(fā)學(xué)生求知和探究的欲望，促進(jìn)學(xué)生的思維。問(wèn)題既是學(xué)習(xí)知識(shí)的關(guān)鍵，又是教師講課的關(guān)鍵。

對(duì)于“提高梁強(qiáng)度的主要措施”一節(jié)，筆者打算不按教材那樣直接講述提高梁強(qiáng)度的各個(gè)主要措施，而是要給學(xué)生留出充分的思維空間，讓學(xué)生創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)。首先，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計(jì)能夠反映所要學(xué)的知識(shí)、又能夠與學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行理論分析、討論和論證，并發(fā)現(xiàn)其中的關(guān)系，理解其中的新側(cè)面，從而解決問(wèn)題。筆者設(shè)計(jì)的問(wèn)題是：簡(jiǎn)支梁在相同的荷載大小、不同的受力形式、不同橫截面形狀的五種情況下的受力計(jì)算（如表一）。把學(xué)生分成五組，請(qǐng)各組計(jì)算下表中數(shù)據(jù)。

通過(guò)計(jì)算表一，既讓學(xué)生復(fù)習(xí)、鞏固了舊知，也自然引出本節(jié)課要討論的問(wèn)題：梁的承載能力與什么因素有關(guān)？怎樣提高梁的承載能力?這樣馬上激發(fā)學(xué)生的好奇心，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就濃了。同時(shí)也給學(xué)生示范了一種運(yùn)用基本理論進(jìn)行定量分析的研究方法。達(dá)到讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的目的。至此學(xué)生對(duì)提高梁承載能力的方法有了些朦朧的認(rèn)識(shí)，但還未深刻理解透砌，還要進(jìn)一步精雕細(xì)刻，逐步探索研究。

二、教學(xué)過(guò)程探究化

當(dāng)前，教學(xué)研究的重心正從知識(shí)傳授向能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，從重視結(jié)果向重視過(guò)程轉(zhuǎn)變。教育家施瓦布指出，“如果要學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的方法，那么有什么學(xué)習(xí)比通過(guò)積極地投入到探究的過(guò)程中去更好呢?” 施瓦布認(rèn)為教師應(yīng)該用探究的方式展現(xiàn)科學(xué)知識(shí)，學(xué)生應(yīng)該用探究的方式學(xué)習(xí)科學(xué)內(nèi)容。

為了讓學(xué)生親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)他們的好奇心和探究欲，發(fā)展他們對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，使他們學(xué)會(huì)探究解決問(wèn)題的策略，為他們終身學(xué)習(xí)和生活打好基礎(chǔ)。緊接以上教學(xué)，筆者按照以知識(shí)點(diǎn)為驅(qū)動(dòng)的邏輯順序，以問(wèn)題解決為驅(qū)動(dòng)的心理需要層層推進(jìn)教學(xué)。引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題，從抗彎強(qiáng)度條件出發(fā)，循序漸進(jìn)，從簡(jiǎn)單問(wèn)題到復(fù)雜，讓學(xué)生自覺(jué)地、主動(dòng)地探索，掌握認(rèn)識(shí)和解決問(wèn)題的方法和步驟，從中找出規(guī)律，形成自己的概念。

表一

第一步，學(xué)生分組對(duì)表一進(jìn)行總結(jié)梳理，得出自己的結(jié)論和解釋，并將自己的結(jié)論清楚地表達(dá)出來(lái)，大家共同探討。一般來(lái)說(shuō)，至少有一半的同學(xué)通過(guò)觀察表一的計(jì)算結(jié)果，就能知道答案。針對(duì)學(xué)生的回答，教師進(jìn)行引導(dǎo)、點(diǎn)撥并總結(jié)：

彎曲正應(yīng)力是控制梁彎曲強(qiáng)度的主要因素。提高梁的承載能力，是減少危險(xiǎn)截面的最大彎曲應(yīng)力。那么危險(xiǎn)截面的最大彎曲應(yīng)力與哪些因素有關(guān)呢？從抗彎強(qiáng)度條件結(jié)合表一可得出結(jié)論：

1.梁的正應(yīng)力主要與彎矩有關(guān)，與抗彎截面模量有關(guān)；

2.要提高梁的承載承力，應(yīng)從兩方面考慮：

（1）合理安排梁的受力情況，以降低Mmax的值；

（2）采用合理的截面形狀，以提高W的數(shù)值，充分利用材料的性能。

第二步，緊跟以上討論結(jié)果，學(xué)生自然就提出有待進(jìn)一步探究的問(wèn)題:如何合理安排梁的受力情況，以降低Mma x的值？如何選擇合理的截面形狀？

教師與學(xué)生共同擬定合理的研究計(jì)劃，學(xué)生自己觀察總結(jié)，教師要注意幫助學(xué)生選擇恰當(dāng)?shù)姆椒?。并適時(shí)提供指導(dǎo)、點(diǎn)撥，得出結(jié)論：

1.合理安排梁的受力情況，以降低Mmax的值；

（1）合理布置梁的支座；

（2）合理布置梁的載荷；

2.采用合理的截面形狀，以提高W的數(shù)值，充分利用材料的性能：

（1）形狀和面積相同的截面，采用不同的放置方式，則Wz值可能不相同。

（2）面積相等而形狀不同的截面，其抗彎截面模量Wz值不相同。選擇梁的理想截面，可以從以下兩方面來(lái)考慮：

①用最小的截面面積得到大的抗彎截面模量，使梁的材料充分發(fā)揮作用。

②截面形狀應(yīng)與材料特性相適應(yīng)，使截面形狀符合經(jīng)濟(jì)的原則。

第三步，引導(dǎo)學(xué)生從表一跳出來(lái)，擴(kuò)展思路，從其他方面思考。比如在彎矩圖方面想想辦法，提高梁的強(qiáng)度。從而引出等強(qiáng)度梁。

第四步，從理論應(yīng)用到實(shí)踐。通過(guò)圖片介紹工程上一些實(shí)際的例子，也可讓學(xué)生討論生活中見(jiàn)過(guò)的例子，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)去分析。按照問(wèn)題解決中的推論路線邏輯地將新理解與基本原理及相關(guān)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，與實(shí)際例子聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的整合。以此進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生探索的興趣,使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)愿望。在熱烈、愉快的氣氛中把一堂課的教學(xué)推向高潮,達(dá)到“課已盡,趣猶存”的效果。

至此，通過(guò)逐步深入地提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。學(xué)生已掌握了提高梁的強(qiáng)度的措施，達(dá)到了掌握與理解知識(shí)的目的。同時(shí)，在探究型教學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生的主體地位、自主能力都得到了加強(qiáng)，學(xué)生需要思考怎么做甚至做什么，而不是讓學(xué)生接受書(shū)本上或者教師提供的現(xiàn)成的結(jié)論。在整個(gè)探究過(guò)程中，學(xué)生充滿了興趣，學(xué)得更生動(dòng)、更有效。毋庸置疑，學(xué)生對(duì)通過(guò)這樣的途徑獲得的知識(shí)會(huì)理解得更透徹，掌握得更牢固。獲得的不僅是力學(xué)知識(shí)，更是科學(xué)素養(yǎng)的提高。在教學(xué)中也落實(shí)了知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三維目標(biāo)的要求。

三、教學(xué)環(huán)境動(dòng)態(tài)化，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)

在教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，動(dòng)態(tài)化的課堂和有效的師生互動(dòng)是探究型課堂教學(xué)成功的關(guān)鍵。

創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的課堂，基于充分的預(yù)設(shè)。正如本文的教學(xué)案例中設(shè)計(jì)的問(wèn)題，涵蓋本課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。這些具有啟發(fā)性和思考性問(wèn)題把學(xué)生的思維調(diào)動(dòng)起來(lái)，將他們已有的知識(shí)和剛接觸的新知識(shí)合理地構(gòu)建起來(lái)，從而讓課堂的動(dòng)態(tài)生成有了依托。而達(dá)成一個(gè)精彩的動(dòng)態(tài)課堂，更需要教師要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境，愉悅的學(xué)習(xí)氣氛，使學(xué)生敢想、敢說(shuō)、敢問(wèn)、敢做。教師在整個(gè)教學(xué)的過(guò)程中要避免“一言堂”，學(xué)生對(duì)老師提出的問(wèn)題要有響應(yīng)，允許了課堂上不同聲音的出現(xiàn)，老師與學(xué)生之間要有對(duì)話和交流。

實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)，關(guān)鍵是學(xué)生的“動(dòng)”。學(xué)生的“動(dòng)”具有主動(dòng)性和能動(dòng)性，但基于自身知識(shí)和能力的局限，沒(méi)有教師的參與引導(dǎo)，很難動(dòng)得自如、動(dòng)得深刻、動(dòng)出創(chuàng)新。因此教師必須把握教育時(shí)機(jī)，引導(dǎo)互動(dòng)。只有當(dāng)教師不失時(shí)機(jī)地把握教的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)、點(diǎn)撥、質(zhì)疑、啟發(fā)、調(diào)節(jié)，才能調(diào)動(dòng)課堂氛圍，激發(fā)互動(dòng)。把握什么樣的教學(xué)機(jī)會(huì)及時(shí)“出擊”，激發(fā)互動(dòng)呢？在教學(xué)中，筆者認(rèn)為應(yīng)該從以下幾方面著手：

1.看書(shū)自學(xué)遇到難點(diǎn)、疑點(diǎn)時(shí)，組織學(xué)生討論，教師參與其中不斷點(diǎn)撥，拋磚引玉，適當(dāng)提出一些“爬坡”性問(wèn)題，引導(dǎo)、啟發(fā)、解惑。

2.求異、探新、延伸遇到困難時(shí)，提建議導(dǎo)向誘思，提供信息“鋪路架橋”，教給方法，開(kāi)拓思路。 如在學(xué)習(xí)梁的承載能力與什么因素有關(guān)時(shí)，可向?qū)W生提出對(duì)梁的危險(xiǎn)截面的思考。

3.學(xué)生遇挫感到氣餒時(shí)，提供通向成功的信息，幫助他們?cè)鰪?qiáng)克服困難的信心。 如在第三步中，引導(dǎo)學(xué)生擴(kuò)展思路，從其他方面思考時(shí)，可建議學(xué)生畫出懸臂梁的彎矩圖。

四、結(jié)語(yǔ)

探究型教學(xué)是教師引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)科領(lǐng)域和現(xiàn)實(shí)生活中選擇研究主題，創(chuàng)設(shè)一種類似科學(xué)研究（學(xué)習(xí)）的情境，運(yùn)用類似科學(xué)研究的方法，通過(guò)多維互動(dòng)的教學(xué)關(guān)系，使學(xué)生主動(dòng)探究問(wèn)題，獲得知識(shí)、技能、情感和態(tài)度的發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生提高科學(xué)素養(yǎng)的教育模式。在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中,它把教師的主導(dǎo)作用、學(xué)生的主體作用、將知識(shí)的傳授與能力的培養(yǎng)統(tǒng)一起來(lái),能最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)他們主動(dòng)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新學(xué)習(xí)的精神，形成自主學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，獲得終身受益的自學(xué)能力，成為適應(yīng)新世紀(jì)需要的創(chuàng)造性人才。但同時(shí)，也對(duì)教師提出了更高的要求。在探究教學(xué)過(guò)程中，教師要起到“導(dǎo)演”的作用，其備課的內(nèi)容加大，不僅要考慮教授的內(nèi)容，還要考慮實(shí)施的細(xì)節(jié)。而且在操作的過(guò)程中，時(shí)間的掌控、課堂的組織也頗具挑戰(zhàn)性。其次，課堂的互動(dòng)是否能有效地進(jìn)行，學(xué)生個(gè)體差異是否都能照顧到，這些都是要考慮的問(wèn)題。

[1]陳效蘭，張巖.師生互動(dòng)式研究型教學(xué)對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的探索.教育探索. 2008年10期

[2]崔夢(mèng)樓，徐軍.關(guān)于研究型教學(xué)的思考.教育探索.2007年9期

Implementation of Probe-based Teaching in the Course of Engineering Mechanics

LIANG Yu-mei Zhaoqing technical college

The topic in engineering mechanics"The main measures to improve beam strength"as a case, with a series of instructional design In the teaching process , elaborated the ，idceoantent, method and process of probe-based teaching methods.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.114