工程力學(xué)課程教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐

周平

摘 要 根據(jù)工程力學(xué)課程的特點(diǎn)，為更好地培養(yǎng)職業(yè)院校學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力，改善教學(xué)效果，提出工程力學(xué)教學(xué)改革應(yīng)用實(shí)踐及教學(xué)方法、評(píng)價(jià)手段的改進(jìn)，使教學(xué)的效率和質(zhì)量得到提高。

關(guān)鍵詞 工程力學(xué) 教學(xué)改革 實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Engineering Mechanics Course Teaching Innovation and Practice

ZHOU Ping

（Jiangxi Yuzhou Institute of Science and Technology， Xinyu， Jiangxi 338000）

Abstract According to the characteristics of the engineering mechanics course for better application of cultivating vocational college student ability to innovate， improve the teaching effect， put forward the application of engineering mechanics teaching reform practice and improvement of teaching methods， evaluation means， make the teaching efficiency and quality was improved.

Key words Engineering mechanics； teaching reform； practice

0 引言

工程力學(xué)課程是機(jī)電、土木工程等工科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，課程主要是研究物體在力的作用下平衡的規(guī)律和材料在外力作用下應(yīng)變、應(yīng)力、剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)受力、傳力的規(guī)律。課程由靜力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)三部分組成，以靜力學(xué)和材料力學(xué)為主。該課程理論知識(shí)比較抽象，和高中物理聯(lián)系較多，而職業(yè)院校學(xué)生普遍高考分?jǐn)?shù)較低，基礎(chǔ)薄弱，因而工程力學(xué)被普遍認(rèn)為是難度很大的一門(mén)課程。因此研究教學(xué)方法、探索教育創(chuàng)新，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的興趣，增強(qiáng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，有重要意義。

1 教學(xué)改革與實(shí)踐

1.1 理論教學(xué)和工程實(shí)例相結(jié)合

工程力學(xué)的理論知識(shí)相對(duì)普遍缺乏工程應(yīng)用實(shí)踐的職業(yè)院校學(xué)生比較抽象，在教學(xué)基本知識(shí)和內(nèi)容的要求基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)?shù)墓こ虒?shí)例及生活中的力學(xué)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)這些實(shí)例的觀(guān)察、分析、建模，提出解決問(wèn)題的方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)其應(yīng)用能力。

在材料力學(xué)部分的教學(xué)中，以帶式輸送機(jī)皮帶滾筒的力學(xué)分析為教學(xué)實(shí)例，首先利用有限元仿真軟件ANSYS建立滾筒三維模型，如圖1所示。

圖1 滾筒三維模型

然后對(duì)滾筒模型施加邊界條件即力的約束和位移約束，調(diào)用ANSYS軟件中的通用后處理模塊計(jì)算分析得到滾筒的應(yīng)力云圖，如圖2所示。利用軟件的三維可視性直觀(guān)形象顯示滾筒在不同的外力及約束反力條件下，不同位置的應(yīng)變、應(yīng)力、變形情況。學(xué)生通過(guò)思考和研究實(shí)例中的圖像，總結(jié)出了傳動(dòng)滾筒的應(yīng)力主要是集中在滾筒軸兩端與軸承連接處，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的興趣，加深對(duì)理論知識(shí)的掌握和理解。

圖2 滾筒力學(xué)仿真云圖

1.2 力學(xué)思維的培養(yǎng)

在課程教學(xué)的過(guò)程中，注重引導(dǎo)學(xué)生分析各種力學(xué)問(wèn)題，掌握力學(xué)計(jì)算的方法和技巧。如在講授壓桿穩(wěn)定時(shí)，首先介紹壓桿穩(wěn)定的概念，了解細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界載荷，進(jìn)行穩(wěn)定安全校核，使學(xué)生掌握提高壓桿承載能力的主要途徑。在教學(xué)過(guò)程中重點(diǎn)講授力學(xué)問(wèn)題研究方法，如靜定平面桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法的節(jié)點(diǎn)法、截面法、聯(lián)合法；靜定組合結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的截面法、節(jié)點(diǎn)法；超靜定結(jié)構(gòu)分析的位移法及連續(xù)梁的力矩分配法等。

1.3 教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

根據(jù)職業(yè)教育專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案和主干課程教學(xué)大綱要求，本著必需、夠用的原則，合理安排教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)重點(diǎn)放在對(duì)基本原理和基本公式應(yīng)用上，加強(qiáng)基本力學(xué)定理在工程實(shí)踐中的應(yīng)用教學(xué)。教學(xué)內(nèi)容經(jīng)有機(jī)組合，分為上下兩個(gè)模塊。上篇包括力學(xué)基本概念、受力分析與結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖、力系合成與分解、桿件變形形式、組合變形等內(nèi)容。下篇包括靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、結(jié)構(gòu)位移計(jì)算、影響線(xiàn)、壓桿穩(wěn)定等內(nèi)容。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生能熟練對(duì)物體進(jìn)行受力分析，掌握桿件強(qiáng)度計(jì)算，了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，能處理工程中的一般問(wèn)題。

1.4 課程考核方式的改革

工程力學(xué)課程的考核采用理論考核、項(xiàng)目任務(wù)考核、平時(shí)考核相結(jié)合的考核模式。（1）理論考核：采用閉卷方式對(duì)工程力學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行考核，考核的內(nèi)容主要是測(cè)試學(xué)生對(duì)力學(xué)重點(diǎn)公式及基本定理的理解和記憶，選取典型試題，考重點(diǎn)、基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)，更深入地了解學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況。（2）項(xiàng)目和任務(wù)考核：主要考核學(xué)生對(duì)工程項(xiàng)目力學(xué)實(shí)例項(xiàng)目解決理解過(guò)程中的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、敬業(yè)精神、開(kāi)拓創(chuàng)新能力等社會(huì)能力和專(zhuān)業(yè)能力以及完成情況。（3）平時(shí)考核：采用作業(yè)、課程設(shè)計(jì)、力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合，考核學(xué)生平時(shí)在各個(gè)方面的綜合素質(zhì)和能力。

2 教學(xué)方法革新

2.1 研討式教學(xué)

通過(guò)工程力學(xué)專(zhuān)題研討的形式讓學(xué)生參與教學(xué)，使學(xué)生主動(dòng)吸收和拓展理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的跳躍思維和創(chuàng)新能力。教師通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?shù)挠懻擃}目，讓學(xué)生查找文獻(xiàn)，提出解決思路，分析和解答。研討課上學(xué)生通過(guò)圖片、多媒體等多種形式展示問(wèn)題的解決方法，期間教師與其他同學(xué)對(duì)相關(guān)疑點(diǎn)提問(wèn)討論，最后教師進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評(píng)。研討式教學(xué)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 研討式教學(xué)設(shè)計(jì)

2.2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)

選擇貼近當(dāng)前企業(yè)實(shí)際且能夠包含工程力學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)所確定的絕大部分知識(shí)、能力和素質(zhì)的要求的力學(xué)設(shè)計(jì)課題作為課程的教學(xué)項(xiàng)目，學(xué)生在完成設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過(guò)程中，逐步掌握工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，具備利用工程力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。教學(xué)的重點(diǎn)是要制定詳細(xì)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，其中包括：確定完成項(xiàng)目操作的步驟，制定具體的、對(duì)學(xué)生有指導(dǎo)作用的項(xiàng)目實(shí)施流程，配以必要的工程圖紙及說(shuō)明；提出實(shí)施項(xiàng)目的要求；給出符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目考核標(biāo)準(zhǔn)和考核辦法等。具體項(xiàng)目教學(xué)流程如圖4所示。

2.3 啟發(fā)式教學(xué)

利用學(xué)術(shù)講座、多媒體等多種形式結(jié)合專(zhuān)業(yè)背景介紹工程力學(xué)的最新前沿知識(shí)和發(fā)展史中一些創(chuàng)新案例，讓學(xué)生了解到工程力學(xué)是推動(dòng)科技進(jìn)步的基礎(chǔ)學(xué)科，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)過(guò)程中結(jié)合講授工程實(shí)例，啟發(fā)學(xué)生提出自己的見(jiàn)解，打開(kāi)學(xué)生的想象空間，鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

圖4 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)流程

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析工程力學(xué)課程教學(xué)的特點(diǎn)，提出通過(guò)創(chuàng)新教學(xué)方法，應(yīng)用先進(jìn)的教學(xué)手段并付諸教學(xué)實(shí)踐，使學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)，掌握理解工程力學(xué)課程知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和動(dòng)手能力，取得較好的教學(xué)效果。

基金項(xiàng)目：江西省新余市社科課題“依托項(xiàng)目的工程力學(xué)課程高職教育模式”階段性成果。課題編號(hào)：13YGY024

參考文獻(xiàn)

[1] 段潔利.工程力學(xué)教學(xué)方法的創(chuàng)新探索與實(shí)踐.中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2011（11）.

[2] 王濤.工程力學(xué)課程教學(xué)改革實(shí)踐體會(huì).裝備制造技術(shù)，2011（10）.

[3] 劉新柱.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)的工程力學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐.黑龍江教育，2014（1）.

[4] 國(guó)洪建.對(duì)高職高專(zhuān)工程力學(xué)課程教學(xué)的幾點(diǎn)思考.衛(wèi)生職業(yè)教育，2012（7）.

[5] 方華.基于工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式下的高職教學(xué)管理改革研究.中國(guó)高等教育，2007（9）.

[6] 童艷芝.工程力學(xué)課程改革新思路.河北旅游職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（2）.