高級技工學校機械專業(yè)通用教材《工程力學》剖析

李巧玲

摘 要：2012學年，筆者學校申請了高級技工學校機械類專業(yè)通用教材《工程力學》的教材實驗項目，本文以教材實驗工作為契機，從適應性、科學性、實用性、完整性、先進性和制作水平六個方面對教材進行了全面的剖析。

關(guān)鍵詞：剖析 工程力學 教材

湖州市技師學院十分重視學生專業(yè)技能的培養(yǎng)，畢業(yè)生很受當?shù)仄髽I(yè)歡迎，這得益于學校長期以來受到政府的支持，得益于有好教材的支撐。勞動版專業(yè)課教材貼近企業(yè)生產(chǎn)實際，對學生畢業(yè)后與崗位零距離接軌起到了很好的橋梁作用。在教材實驗的過程中，筆者感覺到工程力學課雖然內(nèi)容較難，教學效果卻比較理想，取得了很好的效果。分析其原因，關(guān)鍵在于教材能緊密聯(lián)系實際，使本來枯燥乏味的原理概念變得生動有趣，教師講授津津有味，學生學起來興趣盎然。

一、教材的適應性

教材的內(nèi)容與浙江及周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展是基本適應的。使用該教材的學校能保質(zhì)保量完成教學計劃所涉及的內(nèi)容。此外，學校還購置或自制了一些教學教具，如力的合成與分解、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲變形等。學校專業(yè)課教師全部具有本科以上學歷，完全能勝任教材的教學任務。目前，技工學校學生的文化基礎素質(zhì)和接受能力普遍較弱，而且本校、本班學生之間的差距也很大，這對教材內(nèi)容和教學方法就提出了更高的要求。教材內(nèi)容與學生的基本素質(zhì)和接受能力基本相適應。每一章前的“學習目標”編排得很好，學生普遍反映有利于明確他們的學習目的，從而可以很明確地學習章節(jié)的內(nèi)容，也可很好地檢驗自己是否已經(jīng)掌握了該掌握的知識點。我們認為教材的編寫應站在教與學兩個角度進行，力求使學生能夠通過自學達到獲得知識的目的?！皩W習目標”的提出對學生的自學及培養(yǎng)學生的獨立思考能力具有很好的指導意義。

二、教材的科學性

教材的內(nèi)容與學生的培養(yǎng)目標和知識技能訓練要求是相匹配的，內(nèi)容完整、正確，結(jié)構(gòu)安排也較合理。教材把一些較深較難的內(nèi)容去掉，這種刪繁就簡的做法得到科任教師的一致首肯。同時，技工學校學生在學習主動性、理解能力等方面較弱，工程力學理論性強，因此，應考慮怎樣敘述，采用更加通俗易懂的表達方式使學生易于理解掌握教學內(nèi)容。這一點，本教材做得很好，工程力學來源于工程實際，又服務于工程實際，教材突出了它的工程性。如從工程的角度很好地解釋了軸和梁的概念的區(qū)別，同時許多習題都來源于工程問題，貼近生活和生產(chǎn)實際，體現(xiàn)課程內(nèi)容與學生生活以及企業(yè)生產(chǎn)實際相聯(lián)系，關(guān)注學生分析問題與解決問題能力的培養(yǎng)。在內(nèi)容的安排上，實例代替概念的敘述，讓學生感覺到看似遙不可及的概念其實就在他們身邊伸手可及，如力的合成用兩學生提水的例子，力矩平衡用天平的例子，力偶用開水龍頭的例子。從概念的引用到結(jié)論的產(chǎn)生，從相關(guān)知識的應用到課后習題的鞏固，都注意聯(lián)系學生的現(xiàn)實生活與社會生活，幫助學生運用所學知識，觀察、分析日常生活現(xiàn)象，解決日常生活中的問題，進一步體現(xiàn)力學知識基礎的實踐性和應用性要求。

同時，筆者認為該課程的教學重點放在讓學生掌握基本概念、基本理論和基本運算方法的同時，還要加強與機械基礎、金屬材料和熱處理等課程之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，教學內(nèi)容要明確理論力學為材料力學服務這一主線。

三、教材的實用性

技工學校的教材應突出以基礎知識和專業(yè)技能為主，適當根據(jù)市場需求和專業(yè)要求調(diào)整教材知識結(jié)構(gòu)，重點強調(diào)“夠用”“實用”?；谶@一要求，我們認為教材的技能訓練內(nèi)容較少，不利于提高學生的實踐能力，建議減略部分理論計算內(nèi)容，適當增加一些技能訓練課題。如75頁課堂練習——連接件的設計計算，這類的練習要增加。

目前，技校大多數(shù)學生的思維能力相對較弱，本教材充分考慮了他們的認知特點，用了簡潔直觀的插圖，以發(fā)揮學生的表象思維能力，如果在第一章第一節(jié)二力平衡公理和作用力與反作用力公理這兩個靜力學公理之后，能安排幾個實驗驗證公理和推論，或者是增加公理和推論的實例，那么學生就會覺得力學并不深奧，而且與生活密切聯(lián)系，使他們產(chǎn)生學習興趣并化為一種學習動力。

由于本教材內(nèi)容設計是適合零起點培養(yǎng)高級工的教學目標，隨著地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展和人們觀念的變化，一個人不可能終身從事一種工作或終身服務于一個崗位，他可能會由于各種原因調(diào)換工作或職業(yè)，他需要不斷地學習、更新知識和技能，以適應職業(yè)和崗位的變化。同時，由于高校招生制度的改革，也使技校學生對口考入大學成為現(xiàn)實，因此，技工教育應當形成一種寬口徑的人才培養(yǎng)模式，即應該使學生有更多的出路。如何在教材中體現(xiàn)這種現(xiàn)代化的職業(yè)教育觀念？“寬基礎，活模式”的教材結(jié)構(gòu)在一定程度上反映了現(xiàn)代職業(yè)教育的理念。即在某課程必須掌握的基本知識的基礎上，增加數(shù)個可供選擇的學習內(nèi)容，同時，教材中還要有為進一步學習和深造的學生留出與更深的知識相銜接的接口，就像計算機留接口，以備升級換代一樣，這樣可以大大提高教材的靈活性。

本教材在材料力學中增加了“知識拓展”模塊，我們就是要將工程力學課程劃分為三個模塊組成，即基礎型模塊、應用型模塊和拓展型模塊。拓展型課程內(nèi)容面向繼續(xù)升學的10%的學生，分析研究工程力學理論及應用，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力。

四、教材的完整性

隨著信息時代的到來，豐富多彩的計算機教學軟件使得課堂教學不再是傳統(tǒng)的、枯燥的、單一的教師一言堂；人機對話的方式調(diào)動了學生學習的主動性和參與意識，有待于開發(fā)學生的智力和提高能力；計算機模擬仿真實驗，能使過去需花大量的課時和口舌講解的教學難點在幾分鐘，甚至幾秒鐘內(nèi)就使學生一目了然，大大提高教學效率。本教材編者注意到了這一點，開發(fā)了與本書配套的多媒體課件，這很受教師的歡迎。在教學中，扭轉(zhuǎn)是一個教學難點，如果使用多媒體課件通過三維動畫模擬演示構(gòu)件在發(fā)生扭轉(zhuǎn)時的變形過程和所產(chǎn)生的內(nèi)力，學生很快就能理解并掌握。

教材對教學的導向作用是明顯的，更重要的還需任課老師的“二次創(chuàng)作”，即“活化教材”，我們要根據(jù)需要補充教材上沒有的內(nèi)容。如何“二次創(chuàng)作”，主要的一點是教師要理解、吃透教材，了解作者編寫理念、思路。因此，我們很希望在提高教材整體質(zhì)量的前提下，加強教師輔導書（材料）的編寫質(zhì)量。教師輔導書絕不是教材的“濃縮版”，而應是教材作者編寫理念、思路的生動體現(xiàn)，也是編者與一線教師交流的橋梁。

所以，教材的習題輔導（解答）以及與教材密切相關(guān)的一些標準資料、掛圖等要加以完善，形成較為完整的內(nèi)容體系。

五、教材的先進性

教材內(nèi)容基本反映了現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展方向和水平，也較好反映了近年來教學改革的成果和理念。“以學生發(fā)展為本”的教育理念近年來得到了許多人士的認同。讓教材適應、促進每一個學生發(fā)展的理念和設想，無論從教育創(chuàng)新的時代要求出發(fā)，還是從學生的最終發(fā)展著眼，都具有良好的作用。作為一門理論性較強的學科，如何鼓勵促進學生的探究與創(chuàng)新精神，還需要進一步研究和探索。教材中的“想一想”和思考題很好，部分題目編寫得很有特點，能結(jié)合實際從學生的成長、發(fā)展角度考慮，使學生能聯(lián)系實際較好地理解、掌握所學知識。

同時，我們認為教材內(nèi)容中還應包括能夠反映時代進步的新知識、新工藝和新方法，引導學生走在時代發(fā)展的前沿，如復合材料是21世紀材料工藝發(fā)展的方向。

六、教材的制作水平

教材制作水平的優(yōu)劣對激發(fā)學生的學習興趣影響很大?？傮w上講，教材的制作思路比較先進，能調(diào)動學生主動看書的熱情。對學生的問卷調(diào)查表明，學生認為教材的圖片清晰生動，有助于學生較好地理解基本概念和原理（當然如果能增加色彩搭配就更好了）。

教材中矢量、代數(shù)量是學習的一個難點，很容易混淆，書中矢量用黑體表示，學生反映這樣標識不明顯。我們建議用更加強烈的對比色加強對學生的感官刺激，從而有效區(qū)別矢量和代數(shù)量。此外，還可以增加一些與教材有關(guān)的有故事情節(jié)的圖片內(nèi)容。

教材中值得商榷之處見下表所列。

表 教材中值得商榷之處

章節(jié) 內(nèi)容

全書 每章節(jié)的“學習目標”中增加“熟練掌握”的內(nèi)容，以便于學生更好地分清重點，這樣對學習能力較弱的學生有更明確的指導意義。

“構(gòu)件”的寫法與機械基礎課程中的“構(gòu)件”概念有區(qū)別，為避免學生誤會，把書中的“構(gòu)件”改為“零件”。

第一章 本教材對文字的組織不是很重視，出現(xiàn)一些語法失誤。如P3，第2行，“因此，工程力學是學習后續(xù)專業(yè)課的重要基礎”應改為“因此，《工程力學》是學習后續(xù)專業(yè)課程的重要基礎課。”

P3，第14行“絕對的剛體實際上是不存在的。因此，剛體只是一種理想化的力學模型。”最好改為“絕對的剛體實際上是不存在的，如果物體的變形對所研究的問題不會產(chǎn)生影響或者影響較小時，物體可看作是剛體。因此，剛體只是一種理想化的力學模型?！?/p>

P3，第18行對“質(zhì)點”概念的描述“是指不計大小和質(zhì)量、但在空間占有確定位置的幾何點?！睉臑椤笆侵覆挥嫶笮?，但在空間占有確定位置的幾何點?！?/p>

P7，解釋均布力最好增加工程實例。

P8，倒數(shù)第2行“看是靜止的房屋”應改為“看似靜止的房屋”。倒數(shù)最后1行“靜止總是相對地球而言的”應改為“靜止總是相對而言的”。

P18，第7行“圖設方向正確”應改為“圖設方向與實際相符”。

P21～P23，“固定鉸鏈支座約束”和“活動鉸鏈支座約束”應改為“固定鉸鏈約束”和“活動鉸鏈約束。”

P23，工程應用中最后1行“右端支承是固定的；左端支承是可以活動的”應改為“左端支承是固定的；右端支承是可以活動的”。

第二章 P33，第7行“如果要使平面匯交力系作用下的剛體保持平衡，就要使合力等于零?！睘樽⒁庥迷~的嚴密性，應該為“如果要使平面匯交力系作用下的剛體保持平衡，就要使合外力等于零?！?/p>

P39，第5行只有一個“1”字，印刷錯誤。應該寫求解步驟的第（2）點。

P42，二、靜不定問題與靜不定次數(shù)應是知識拓展部分。

第四章 P59，“彈簧產(chǎn)生拉壓變形的同時，也對施力物體（手）產(chǎn)生了抵抗變形的力，即彈簧力，這就是內(nèi)力?！睉臑椤皬椈僧a(chǎn)生拉壓變形的同時，也產(chǎn)生了抵抗變形的力，這就是內(nèi)力?！?/p>

P60，第14行“沿橫向方向縮短（或伸長）”應改為“沿橫向變細（或變粗）”。

P60，第16行“鋼纜”改為“螺栓”。

P60，圖4-4中，第二個螺栓少了一個向左的力，圖中少了力的符號，用的符號“P”應改為“F”。

P61，圖4-5中，兩個圖的畫法規(guī)則與圖4-3要統(tǒng)一。

P62，圖4-6中，力F2的作用點看不出在哪里。

P62，圖4-7中，縱坐標符號“n”應改為“FN”。

P62，倒數(shù)第4行“根據(jù)生活經(jīng)驗”應改為“在應力拉伸實驗中”。

第六章 P77，第2行“工作時輪A輸入功率而受到主動力偶矩M A作用，輪B輸出功率而受到阻抗力偶矩M B的作用”應改為“工作時因輪A輸入功率故軸受到主動力偶矩MA作用，因輪B輸出功率故軸受到阻抗力偶矩MB的作用”。

P78，【課堂練習】中“指出圖6-5所示各軸中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形的是哪一個”應改為“指出圖6-5所示各軸中只產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形的是哪一個（軸自重不計）”。

P79，第3行“都會有轉(zhuǎn)矩的概念”應改為“都會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩”。

P79，第4行“通常按以下兩種情況討論”應改為“通常有以下兩種情況”。

第七章 P90，圖7-1中B端應為活動鉸。

P91，第4行“其共同是受力及變形特點是”應改為“彎曲變形桿件受力及變形的共同特點是”。

總之，本教材以學生能力培養(yǎng)為中心，符合當?shù)仄髽I(yè)用人的需求和高級工鑒定的需求。

（作者單位：湖州市技師學院）