應(yīng)用型本科土木工程專業(yè)工程力學(xué)教改研究

朱街祿 蘭美娟

(1.江西科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江西 南昌 330098； 2.江西科技學(xué)院圖書館，江西 南昌 330098)

應(yīng)用型本科土木工程專業(yè)工程力學(xué)教改研究

朱街祿1蘭美娟2

(1.江西科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江西 南昌 330098； 2.江西科技學(xué)院圖書館，江西 南昌 330098)

針對應(yīng)用型本科土木工程專業(yè)《工程力學(xué)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀，對該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索，采用了興趣教學(xué)法、實踐教學(xué)、多媒體教學(xué)等多種教學(xué)改革方式，經(jīng)過教學(xué)實踐證明，取得了較好的效果。

土木工程，工程力學(xué)，應(yīng)用型本科

1 概述

《工程力學(xué)》課程是土木工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在該專業(yè)的課程設(shè)置中占據(jù)了極其重要的地位。課程教學(xué)內(nèi)容包括《理論力學(xué)》和《材料力學(xué)》兩部分。通過該課程的學(xué)習(xí)后，要求學(xué)生掌握靜力學(xué)的基礎(chǔ)知識并能熟練運用靜力學(xué)基礎(chǔ)知識求解工程實際問題。而《材料力學(xué)》部分內(nèi)容則要求學(xué)生掌握五種基本變形——桿件的拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲；還要求學(xué)生掌握桿系結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計算和剛度計算。學(xué)生通過以上專業(yè)知識的學(xué)習(xí)后，能為今后從事相關(guān)的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計提供必備的理論知識，同時也為今后從事工程施工奠定必備的力學(xué)基礎(chǔ)知識。

應(yīng)用型本科教育的目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)第一線需要的高等技術(shù)人才，對于土木工程專業(yè)畢業(yè)生而言則是畢業(yè)后能在勘察設(shè)計研究院從事建筑勘察設(shè)計工作，在施工單位從事相關(guān)的施工管理工作，在監(jiān)理單位從事相關(guān)的建筑監(jiān)理工作，在機(jī)關(guān)事業(yè)單位、房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)等單位從事技術(shù)管理工作。經(jīng)過一定時間的工程鍛煉，能取得結(jié)構(gòu)師、建造師、造價師、監(jiān)理師等執(zhí)業(yè)資格證書，成為該行業(yè)的專門人才。

江西科技學(xué)院為適應(yīng)高等教育轉(zhuǎn)型需要，對《工程力學(xué)》課程教學(xué)改革進(jìn)行了積極探索，根據(jù)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的需要，制定了《工程力學(xué)》課程改革的三大目標(biāo)：

1)為應(yīng)用型本科院?！豆こ塘W(xué)》課程的教學(xué)提供指導(dǎo)與借鑒；

2)培養(yǎng)學(xué)生對力學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生利用力學(xué)知識分析工程問題的能力，并為后續(xù)課程打下力學(xué)基礎(chǔ)；

3)培養(yǎng)一支專業(yè)的教師隊伍。在多年的教學(xué)實踐中，我們基本實現(xiàn)了以上教學(xué)改革目標(biāo)。

2 《工程力學(xué)》課程傳統(tǒng)教學(xué)中的弊端

1)課程教學(xué)內(nèi)容注重理論，對工程應(yīng)用有所忽視。土木工程傳統(tǒng)的力學(xué)課程有《理論力學(xué)》《材料力學(xué)》《結(jié)構(gòu)力學(xué)》等內(nèi)容，這些力學(xué)課程注重系統(tǒng)理論的教學(xué)，這個優(yōu)點在教學(xué)改革中應(yīng)繼續(xù)發(fā)揚。力學(xué)知識來源于工程實踐的總結(jié)，在工程中又可以運用力學(xué)知識服務(wù)于工程，在應(yīng)用型本科教學(xué)中，我們應(yīng)做到力學(xué)原理與工程實際的有機(jī)結(jié)合。傳統(tǒng)的力學(xué)教學(xué)主要包括兩個方面的內(nèi)容：

a.根據(jù)工程問題簡化得到力學(xué)模型。

b.對力學(xué)模型進(jìn)行相關(guān)的分析。以往的教學(xué)過程中對后者比較注重，前一個問題很少涉及或幾乎不涉及，割斷了相關(guān)知識與工程實踐的結(jié)合。

2)重視理論知識，輕視試驗內(nèi)容，當(dāng)前很多高校提出人才培養(yǎng)目標(biāo)要“厚基礎(chǔ)，寬口徑”，理論課時壓縮嚴(yán)重?！恫牧狭W(xué)》部分有較多的實驗內(nèi)容，如測量應(yīng)力和應(yīng)變、圓軸的扭轉(zhuǎn)等。當(dāng)前應(yīng)用型本科的力學(xué)實驗教學(xué)存在以下一些問題：

a.由于實驗設(shè)備和教師師資的限制，一些力學(xué)實驗表現(xiàn)在以理論授課為主。

b.局限于一些條件，力學(xué)實驗以驗證性實驗為主，這些實驗是對理論知識的一個補(bǔ)充。

c.由于對學(xué)生的課程考核評價方式的原因，一些學(xué)生對實驗教學(xué)態(tài)度不端正。

d.一些老師和教學(xué)管理部門對實驗教學(xué)不夠重視。

3)教學(xué)手段比較單一，很多學(xué)校的教學(xué)模式依然比較傳統(tǒng)，采取“粉筆+黑板”的教學(xué)模式。如今，計算機(jī)和多媒體發(fā)展技術(shù)日新月異，這種單一的教學(xué)手段顯然不適應(yīng)這種發(fā)展。應(yīng)將多媒體教學(xué)手段引入到課程的教學(xué)中，同時對于一些計算量較大的例題或是習(xí)題可以采用編程計算，也可以將一些力學(xué)軟件引入到教學(xué)中，這樣可以提高教學(xué)效果以及教學(xué)效率。

3 《工程力學(xué)》課程教學(xué)改革的探索

結(jié)合江西科技學(xué)院的實際情況，我們進(jìn)行了教改實驗。在教學(xué)改革實施的過程中，采取了以下教學(xué)改革方式。通過幾年的教學(xué)改革，取得了較好的效果。

1)興趣教學(xué)法。

上第一堂課時，我們要求參加實驗的老師采用興趣教學(xué)法，先不要太快講力學(xué)知識，而是先把土木工程專業(yè)今后的就業(yè)方向：設(shè)計、施工、監(jiān)理等逐一向?qū)W生講解，然后向?qū)W生介紹力學(xué)知識在這些行業(yè)中的應(yīng)用。通過土木工程中的一些實例來激發(fā)學(xué)生對力學(xué)的興趣。例如為什么鋼筋和混凝土能很好的工作，充分發(fā)揮各自的力學(xué)性能。這是建筑工程中最常見的一個問題，也是一個力學(xué)問題。如果直接給學(xué)生講一些力學(xué)概念、力學(xué)理論，學(xué)生無法提起興趣，但例子一來，學(xué)生興趣就來了。“興趣是最好的老師”，通過一些實際工作的力學(xué)問題來激發(fā)學(xué)生對力學(xué)知識的理解可以達(dá)到事半功倍的效果。

2)培養(yǎng)學(xué)生牢固樹立力的概念，開展一些理論聯(lián)系實際的實踐教學(xué)。

力是力學(xué)課程中最重要的概念，很多看來和力毫無關(guān)聯(lián)的概念，都可以借助力的概念來加深理解。例如在講授自由度和約束的概念時，一個單鏈桿相當(dāng)于一個約束、一個單鉸相當(dāng)于兩個約束、一個固定端相當(dāng)于三個約束。若能結(jié)合支座反力的概念，如圖1所示A處鏈桿可以提供一個約束反力，因此相當(dāng)于一個約束；B處鉸結(jié)點可以提供兩個約束反力，因此相當(dāng)于兩個約束；C處固定端可以提供三個約束反力，因此相當(dāng)于三個約束。將約束反力的概念和約束個數(shù)等效起來，能更好的加深學(xué)生對自由度和約束等概念的理解。

此外，在教學(xué)實踐過程中，我們結(jié)合《工程力學(xué)》與土木工程專業(yè)其他專業(yè)課程有機(jī)的設(shè)計了一些實驗。例如結(jié)合課程性質(zhì)，我們將《材料力學(xué)》《土木工程材料》有機(jī)結(jié)合，設(shè)計了一個綜合實驗。學(xué)生可以通過土木工程材料實驗，了解主要土木工程材料，如混凝土、鋼筋、水泥、石子、砂子的性質(zhì)，通過綜合實驗驗證其力學(xué)性能；還可以通過《材料力學(xué)》實驗驗證鋼筋、混凝土等脆性材料和塑性材料的相關(guān)力學(xué)性能；最后還鞏固了混凝土的配合比知識，通過配合比計算，制作實驗試塊，通過養(yǎng)護(hù)檢測混凝土不同齡期的強(qiáng)度比例。通過這樣的綜合性實驗設(shè)計，凸顯力學(xué)課程的專業(yè)基礎(chǔ)課程地位。這些做法在教學(xué)中獲得了老師和學(xué)生的一致好評，提高了教學(xué)效果。

3)運用多樣化的教學(xué)方法與教學(xué)手段，采用多媒體教學(xué)。

該課程的理論性和實踐性較強(qiáng)，以傳統(tǒng)的教師授課為主，輔助部分實驗實踐學(xué)時。在理論教學(xué)時，如果部分內(nèi)容能采取多媒體教學(xué)手段，可以提高教學(xué)效果。此外，該課程若能結(jié)合一些力學(xué)求解器等軟件進(jìn)行教學(xué)，一方面可以加深和鞏固課堂教學(xué)所學(xué)內(nèi)容，另一方面，可以通過求解器驗證理論教學(xué)，加深學(xué)生對理論教學(xué)的理解，使學(xué)生在輕松的多媒體環(huán)境中學(xué)習(xí)枯燥的理論知識。為此，我們專門從上海交通大學(xué)出版社、清華大學(xué)出版社等出版機(jī)構(gòu)購買了《理論力學(xué)求解器》《材料力學(xué)求解器》等教學(xué)軟件并運用到教學(xué)實踐中。例如結(jié)構(gòu)動力計算的頻率分析具有較大的難度。如圖2所示的兩個自由度結(jié)構(gòu)，在判斷ωa和ωb的大小關(guān)系時，結(jié)合教學(xué)軟件中的模態(tài)分析，學(xué)生能較好的理解圖2中所示兩自由度結(jié)構(gòu)頻率的大小關(guān)系。

4)加強(qiáng)該課程和實際工程的結(jié)合。

力學(xué)知識是伴隨工程發(fā)展而誕生的一門學(xué)科，力學(xué)知識起源于工程的總結(jié)，但需要應(yīng)用到工程實踐中才能發(fā)揮其生命力。力學(xué)的研究對象是將工程實際模型化，簡化成桿件或桿系結(jié)構(gòu)。在教學(xué)過程中，如何將工程結(jié)構(gòu)簡化成符合要求的力學(xué)模型，在教學(xué)過程中是一個重要的教學(xué)內(nèi)容。如何將梁簡化成為桿件結(jié)構(gòu)，如何將桿件之間的結(jié)點簡化為鉸結(jié)點、剛結(jié)點等連接方式，如何將梁與支座的結(jié)點簡化為固定端支座、固定鉸支座。這些都需要我們將簡化的來龍去脈詳細(xì)向?qū)W生講解。此外還可以結(jié)合日常生活，在教學(xué)過程中將生活中的一些力學(xué)原理結(jié)合相關(guān)知識點進(jìn)行教學(xué)，可以提高教學(xué)效果。例如力偶是一個較難理解的力學(xué)概念，我們在教學(xué)中列舉了一些生活中常見的現(xiàn)象，如司機(jī)開車兩手握方向盤，實際上就是一個力偶。讓學(xué)生通過一些常見現(xiàn)象既掌握了力偶的原理，對力偶的力學(xué)效果也加深了理解。

5)完善教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)，培養(yǎng)雙師型教師。

在知識發(fā)展日新月異的時代，教師必須具備新的教育教學(xué)觀念，做到與時俱進(jìn)。教師應(yīng)具備較強(qiáng)的工作能力和教學(xué)研究、科學(xué)研究能力，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識。土木工程專業(yè)作為工程實踐性較強(qiáng)的專業(yè)，對教師理論教學(xué)水平和實踐能力的要求也相對較高。教師需要不斷努力，成為“雙師型”教師。具備“雙師型”能力和資歷的老師，具有一定的工程實踐經(jīng)驗，能把握好專業(yè)的發(fā)展方向，同時還具有較強(qiáng)的理論教學(xué)能力。在授課過程中可以較好地結(jié)合專業(yè)和工程實踐，針對性較強(qiáng)，在課題教學(xué)中可以做到理論聯(lián)系工程實踐知識。作為一名力學(xué)老師，應(yīng)利用好寒暑假和平時休息時間參加工程實踐，成為工程師或取得相關(guān)執(zhí)業(yè)資格證書。

4 結(jié)語

通過幾年的教學(xué)實踐證明，我們的教學(xué)改革是卓有成效的，但也存在一些不足之處，比如在實施教學(xué)改革的過程中，部分學(xué)生缺乏一定的學(xué)習(xí)興趣，沒有找到行之有效的激勵學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的方法，對部分教學(xué)改革措施沒有形成成熟的理論體系。另外還要不斷加強(qiáng)該課程與工程實際的結(jié)合，這需要在今后的教學(xué)實踐中進(jìn)一步完善。

同時，我們在實際教學(xué)中也遇到一些新的挑戰(zhàn)，隨著力學(xué)知識的不斷發(fā)展，對力學(xué)課程的教學(xué)要求提出了新的難題，《工程力學(xué)》的教學(xué)如何適應(yīng)這一新的情況，這也是我們有待進(jìn)一步解決的問題。教學(xué)改革無止境，相信今后《工程力學(xué)》課程的教學(xué)能不斷適應(yīng)社會的發(fā)展。

[1] 李桂霞,鐘建珍,王立虹.構(gòu)建應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的探索[J].教育與職業(yè),2005(20):11-12.

[2] 于國清,楊 勇.高校土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案落實研究[J].武漢科技學(xué)院學(xué)報,2005(12):27-28.

[3] 陳 俊,朱街祿.高職院校建筑力學(xué)課程教學(xué)的探索與實踐[J].山西建筑,2008，34(24):31-32.

Research on the teaching reform ofEngineeringMechanicsin civil engineering specialty in application oriented university

Zhu Jielu1Lan Meijuan2

(1.CollegeofMechanicalEngineering,JiangxiCollegeofScience&Technology,Nanchang330098,China;2.JiangxiScience&TechnologyCollegeLaboratory,Nanchang330098,China)

The application type undergraduate civil engineering professionalEngineeringMechanicscourse for the teaching situation, the teaching reform of the course are explored, it adopts interests teaching method, practical teaching method and multi-media teaching method and other teaching reform methods. Teaching practice proves that good results have been achieved.

civil engineering, engineering mechanics, applied undergraduate

2015-06-26

朱街祿(1982- )，男，碩士，講師； 蘭美娟(1982- ),女

1009-6825(2015)25-0236-02

G642.0

A