工程力學(xué)教學(xué)中工程能力的素質(zhì)培養(yǎng)之探討

陳芝

摘 要： 現(xiàn)代工科院校更加注重培養(yǎng)應(yīng)用型人才，它是以提高學(xué)生的工程意識(shí)、工程能力及開拓創(chuàng)新為目的的教育，即工程能力的素質(zhì)培養(yǎng)。作者從兩個(gè)方面探討了怎樣加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程能力的素質(zhì)培養(yǎng)，一方面是培養(yǎng)學(xué)生掌握解決工程實(shí)際問題最一般的方法，例如研究小變形構(gòu)件的一般方法、疊加法計(jì)算彎曲梁的位移和組合梁的應(yīng)力。另一方面在工程力學(xué)研究問題的過程中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理、訓(xùn)練邏輯思維方法及正確表達(dá)工程問題的能力，例如分析小變形、彈性構(gòu)件是否安全的過程、“發(fā)展想象能力”的形象思維的培養(yǎng)過程。

關(guān)鍵詞： 工程力學(xué)教學(xué) 工程能力 素質(zhì)培養(yǎng)

社會(huì)的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使現(xiàn)代工科院校的高等教育觀念發(fā)生了巨大變化，過去注重培養(yǎng)專門型人才、而今更注重培養(yǎng)應(yīng)用型人才，它是以提高學(xué)生的工程意識(shí)和工程能力及開拓創(chuàng)新能力為目的的教育，即工程能力的素質(zhì)培養(yǎng)。具體到工程應(yīng)用技術(shù)類課程，在要求學(xué)生掌握基本理論知識(shí)的同時(shí)，盡可能增強(qiáng)學(xué)生工程意識(shí)、工程能力及開拓創(chuàng)新的精神。這些改革適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要。

工程力學(xué)既是一門基礎(chǔ)課，又是眾多工程科學(xué)和技術(shù)科學(xué)的基礎(chǔ)。它要求學(xué)生在掌握基本理論的基礎(chǔ)上，具備借助數(shù)學(xué)工具解決一定的工程實(shí)際問題的能力，為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。本課程可讓學(xué)生學(xué)到一些在將來與工程技術(shù)人員協(xié)作和交流中必要的語言及解決工程實(shí)際問題時(shí)所需的最基本的能力。同時(shí)，通過材料力學(xué)的學(xué)習(xí)，了解固體力學(xué)的基本概念和解決工程實(shí)際問題的一般研究方法。所以在材料力學(xué)課程教學(xué)中，不僅要培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)基本知識(shí)和基本技能，而且要培養(yǎng)其思維能力、實(shí)踐能力及工程技術(shù)的行為習(xí)慣，即工程能力的素質(zhì)培養(yǎng)。

那么，在工程力學(xué)教學(xué)中怎樣加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的工程能力的素質(zhì)培養(yǎng)呢？這下面將從兩個(gè)方面探討。

一、培養(yǎng)學(xué)生掌握解決工程實(shí)際問題的一般方法。

工程力學(xué)的基本理論是力學(xué)先輩在多年反復(fù)實(shí)踐論證的基礎(chǔ)上得到的知識(shí)的結(jié)晶。工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)是工程力學(xué)課程教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)既培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法，又培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、獨(dú)立思考和創(chuàng)新的能力。

工程力學(xué)對(duì)小變形構(gòu)件的研究方法在解決工程實(shí)際問題中具有普遍意義。例如在分析四大變形的橫截面應(yīng)力計(jì)算公式時(shí)，都采用了同一種分析方法：首先建立研究對(duì)象的簡(jiǎn)化模型，根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察變形現(xiàn)象得出基本假設(shè)，然后在基本假設(shè)的前提下，運(yùn)用數(shù)學(xué)演繹法找出變形幾何關(guān)系和力與變形之間的關(guān)系，推導(dǎo)出有關(guān)定理或方程，最后經(jīng)過工程應(yīng)用與實(shí)踐檢驗(yàn)。實(shí)踐證明，用這種研究方法得到的結(jié)論在條件允許的范圍內(nèi)，一般接近工程實(shí)際結(jié)果或者與其基本一致。盡管這種研究方法有一定的局限性，然而工程實(shí)際中的很多問題沒有現(xiàn)成的公式套用，因此，這種研究方法的思路對(duì)工程問題的分析研究起指導(dǎo)作用，在解決工程問題中具有普遍意義。

除此以外，疊加法也是材料力學(xué)研究中的一個(gè)重要方法，在彎曲梁的位移計(jì)算和組合梁的應(yīng)力計(jì)算中，當(dāng)載荷與位移或應(yīng)力之間是線性奇次關(guān)系，按數(shù)學(xué)理論可以得到：同時(shí)作用的幾個(gè)載荷使梁發(fā)生的變形或產(chǎn)生的應(yīng)力與這些載荷單獨(dú)作用的疊加結(jié)果完全相同。在處理工程實(shí)際問題的同時(shí)，也為相似問題的研究提供了一種簡(jiǎn)單又方便的分析方法。

因此在工程力學(xué)教學(xué)中，不僅要教授課程的理論知識(shí)，還應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生掌握解決工程實(shí)際問題的一般方法。

二、工程力學(xué)研究問題的過程，即培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理、訓(xùn)練邏輯思維方法及正確表達(dá)工程問題的過程。

工程問題，即實(shí)實(shí)在在的東西，不能隨意對(duì)其假設(shè)或猜測(cè)。處理工程問題，必須在一定方法的指導(dǎo)下，依照前人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)的理論展開分析。工程力學(xué)的基本理論是力學(xué)先輩在多年反復(fù)實(shí)踐論證后得到的知識(shí)的結(jié)晶，其內(nèi)容由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，知識(shí)結(jié)構(gòu)詳盡且系統(tǒng)。其中從研究變形計(jì)算公式到材料的破壞原因分析都是在科學(xué)的推理、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證下得出的結(jié)果。

例如在材料力學(xué)的研究范圍內(nèi)分析小變形、彈性構(gòu)件是否安全。由受力分析開始，根據(jù)材料力學(xué)相關(guān)內(nèi)容一步步地推理與計(jì)算，由變形分析到變形計(jì)算及應(yīng)力計(jì)算，再進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核，對(duì)壓桿進(jìn)行穩(wěn)定性分析，最后得出結(jié)論。這一分析過程，既培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，又訓(xùn)練其用圖形表述問題的能力和數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，使學(xué)生養(yǎng)成良好的工程語言表達(dá)習(xí)慣，并掌握構(gòu)件安全分析的步驟和方法。這些最普通、最基本的訓(xùn)練，是工程能力最基本、最重要的體現(xiàn)。

另外“發(fā)展想象能力”的形象思維的培養(yǎng)過程，也是教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)密的邏輯思維能力的訓(xùn)練過程。例如：在例題講解的基礎(chǔ)上改變相應(yīng)的已知條件，在教師的引導(dǎo)下，提出問題，由學(xué)生分析并得到結(jié)果。如果不能順利得到結(jié)果，就找出原因。這種在教師的引導(dǎo)下，對(duì)學(xué)生進(jìn)行以邏輯思維內(nèi)容為主的教學(xué)是以“發(fā)展想象能力”的形象思維為目的的，能夠大大增強(qiáng)學(xué)生的邏輯思維能力。這種訓(xùn)練方法對(duì)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力將是很好的鍛煉。

力學(xué)是一種文化，力學(xué)教育是一種素質(zhì)教育。學(xué)生對(duì)工程力學(xué)學(xué)習(xí)的過程，也是對(duì)知識(shí)掌握、能力應(yīng)用、工程分析、工程表達(dá)習(xí)慣養(yǎng)成的過程。在教學(xué)中既要注重知識(shí)的傳授，又要加強(qiáng)工程能力的素質(zhì)培養(yǎng)，還要注重好的習(xí)慣的培養(yǎng)。然而，教育是潛移默化、日積月累的事情，工程能力的素質(zhì)教育的好壞不能簡(jiǎn)單用表面東西或短期的某個(gè)指標(biāo)進(jìn)行衡量。素質(zhì)的培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期的、漸進(jìn)的過程，不能急功近利。只有在學(xué)習(xí)中養(yǎng)成良好的長(zhǎng)期行為習(xí)慣，才能獲得提高工程素質(zhì)能力最基本的、最重要的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉英衛(wèi)，何世松，張洪濤.工程力學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.

[2]梅建云，李俊彬，黃文華.工程力學(xué)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2009.

[3]藏薇.談“工程力學(xué)”課程的教學(xué)方法[J].鎮(zhèn)江高專學(xué)報(bào)，2008，21（3）：120-122.