淺談項目教學(xué)法在工程力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用

李朱鋒　顧?！O健華

【摘要】根據(jù)工程力學(xué)學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，指出了項目教學(xué)法在工程力學(xué)課程教學(xué)中的必要性，進(jìn)而闡述了項目教學(xué)法在工程力學(xué)課程教學(xué)中的教學(xué)實(shí)踐，本文以“承受彎扭組合變形傳動軸的設(shè)計”項目為例，實(shí)施項目教學(xué)法得到了良好的教學(xué)效果，總結(jié)了項目教學(xué)法與學(xué)生、教師和工程實(shí)際的重要關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】項目教學(xué)法 工程力學(xué) 教學(xué)改革

【基金項目】江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)項目（PPZY2015C251）；南通理工學(xué)院教研課題（2014008）：應(yīng)用型本科機(jī)制專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)研究與實(shí)踐；南通市重點(diǎn)實(shí)驗室項目（CP12014002）、南通理工學(xué)院科研項目（2015042）、江蘇省“青藍(lán)工程”資助。

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）02-0204-02

1.前言

1.1工程力學(xué)概述

工程力學(xué)是工科類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，也是學(xué)習(xí)后繼專業(yè)課的基礎(chǔ)。工程力學(xué)與很多領(lǐng)域的工程密切相關(guān)，通過工程力學(xué)課程的教學(xué)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)的能力，而且可以加強(qiáng)學(xué)生的工程概念。[1]

1.2項目教學(xué)法概念

項目教學(xué)方法是指實(shí)施一個完整的項目工作所進(jìn)行的教學(xué)活動，在教學(xué)過程中以一個系列項目作為載體，相關(guān)的知識點(diǎn)都納入到項目的各個細(xì)節(jié)中，隨著課程的開展，逐步推進(jìn)項目各環(huán)節(jié)的進(jìn)程，深化和擴(kuò)充課程各個知識點(diǎn)，在課程結(jié)束時完成一個完整的項目實(shí)施方案和技術(shù)文件，從而達(dá)到學(xué)習(xí)知識和培養(yǎng)能力的目的。[2-5]

采用項目教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)就是讓學(xué)生在教師的組織和指導(dǎo)下自主完成一個選定的項目，在此過程中不是簡單地推導(dǎo)、驗證已有的公式與原理，是而應(yīng)該為完成項目所經(jīng)歷的探求過程中，逐步理解和掌握課程要求的知識點(diǎn)和技能，體驗發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的樂趣，培養(yǎng)分析問題和解決問題的思想和方法。

1.3工程力學(xué)學(xué)習(xí)現(xiàn)狀與困難

《工程力學(xué)》中材料力學(xué)部分與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，通過分析計算桿件內(nèi)部的承載力來研究桿件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題。[1]其中涉及的理論知識難度不大，但公式繁多，概念抽象且不易理解。使用傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)的講授式教學(xué)方法，即使引入大量的例題和圖片，學(xué)生也很難將所學(xué)內(nèi)容融會貫通、用所學(xué)理論指導(dǎo)工程實(shí)踐，少部分基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生甚至因此失去了學(xué)習(xí)興趣而放棄學(xué)習(xí)《工程力學(xué)》，致使教學(xué)很難達(dá)到預(yù)期效果。

2.項目教學(xué)法在工程力學(xué)課程教學(xué)的必要性

項目教學(xué)法以典型的工程項目為依托，將知識要點(diǎn)的講解與解決工程實(shí)際問題融為一體，使學(xué)生在求解基礎(chǔ)力學(xué)問題中充分感受力學(xué)與工程的重要性。[2]項目教學(xué)法可以改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，更好地將力學(xué)基礎(chǔ)知識與工程實(shí)踐結(jié)合，同時可以培養(yǎng)學(xué)生思考問題與團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，因此在工程力學(xué)的教學(xué)中采用項目教學(xué)法很有必要。

3.項目教學(xué)法在工程力學(xué)課程教學(xué)的教學(xué)實(shí)踐

3.1項目的設(shè)計與確定

項目設(shè)計與確定是項目教學(xué)法能否順利實(shí)施的重要前提。工程力學(xué)作為機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，要為工程實(shí)踐提供相應(yīng)的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的解決工程實(shí)踐問題的能力。課程的主要內(nèi)容是構(gòu)件的拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲四種基本變形及組合變形的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的分析計算。傳動軸是最為簡單的彎扭組合的模型，對承受彎曲與扭轉(zhuǎn)共同作用下的傳動軸進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計是一個典型的工程項目。

3.2項目實(shí)施與教學(xué)

根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)的要求，通過小組討論、自學(xué)、咨詢和查閱資料等方法手段分工協(xié)作完成結(jié)合圓軸彎扭組合變形的特點(diǎn)，具體的步驟如下：

第一步，師生共同討論工程項目的題目：承受彎扭組合變形傳動軸的設(shè)計，分析本項目所需要用到的知識點(diǎn)。在討論過程中學(xué)生對此項目的興趣不斷增加并能在教師的幫助下逐步設(shè)計自己的活動，教師啟發(fā)和幫助學(xué)生設(shè)計項目活動中要調(diào)查和解決的問題。

第二步，按照隨機(jī)的原則進(jìn)行分組，充分發(fā)揮所有學(xué)生的主動參與意識，培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作精神，每組5-6人，實(shí)行組長負(fù)責(zé)制。

第三步，結(jié)合設(shè)計任務(wù)書的要求，明確已知條件和設(shè)計內(nèi)容。

已知條件：

圖1為一常見的傳動軸，軸上齒輪C上作用有鉛垂切向力5kN，水平徑向力1.82kN，齒輪D上作用有水平切向力10kN，鉛錘徑向力3.64kN。齒輪C節(jié)圓直徑dc=400mm，齒輪D節(jié)圓直徑dD=200mm。許用應(yīng)力[σ]=100MPa。

設(shè)計內(nèi)容：

傳動軸受力分析，傳動軸的尺寸設(shè)計和傳動軸的強(qiáng)度校核等。

第四步，分工協(xié)作完成項目。

根據(jù)設(shè)計的內(nèi)容把綜合性的問題分解為三個簡單獨(dú)立的子項目，要求學(xué)生分工協(xié)作完成：首先外力分析，繪制傳動軸的受力分析圖；其次內(nèi)力分析，應(yīng)用材料力學(xué)的扭轉(zhuǎn)變形、彎曲變形、應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論知識，完成傳動軸尺寸設(shè)計；最后進(jìn)行彎扭強(qiáng)度校核的計算，完成傳動軸的強(qiáng)度校核。

第五步，整理數(shù)據(jù)，給出設(shè)計步驟，完成項目報告。

第六步，集體匯報交流，分析總結(jié)。最后安排集體討論、答辯等形式，讓每一組分享其研究的成果，總結(jié)完成本次項目的經(jīng)驗。在分析總結(jié)的同時，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生的想法和他們的新興趣轉(zhuǎn)向下一個新的項目活動。

3.3教學(xué)體會

在我校機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)機(jī)械A(chǔ)1405班和機(jī)械A(chǔ)1407班的教學(xué)過程中，我初步嘗試采用項目教學(xué)法，在學(xué)生分工協(xié)作、自主完成項目的過程中，運(yùn)用所學(xué)的理論知識來指導(dǎo)項目的實(shí)施，真正做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣被充分地激發(fā)出來，課堂教學(xué)氣氛活躍，學(xué)生學(xué)習(xí)能力、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力都得到了相應(yīng)的鍛煉，總體教學(xué)效果有了明顯的提升。

4.總結(jié)

4.1項目教學(xué)法與學(xué)生

項目教學(xué)法與傳統(tǒng)的演繹教學(xué)法相比，它能夠能有效地提高學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。采用項目教學(xué)法，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力有了明顯的提升，查閱與項目相關(guān)的資料和信息，并且以小組的形式進(jìn)行討論，培養(yǎng)鍛煉了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到全面的提升。

4.2項目教學(xué)法與教師

實(shí)施項目教學(xué)法對教師提出了更高的要求，教師必須具備完成一個項目所涉及的所有專業(yè)理論知識和專業(yè)技能。在項目的選擇上必須充分考慮學(xué)生掌握知識的情況、項目覆蓋教學(xué)大綱的主要章節(jié)內(nèi)容以及項目完成的難易程度。項目教學(xué)法對教師的應(yīng)變能力和創(chuàng)造能力也有是積極的促進(jìn)作用，學(xué)生實(shí)踐的過程也同樣是教師的知識和能力的學(xué)習(xí)過程，這在一定程度上激發(fā)了教師在課后深入鉆研教學(xué)方法和搞好科研的熱情。

4.3項目教學(xué)法與工程實(shí)際

項目教學(xué)法選取的項目必須與工程實(shí)際相結(jié)合。在教學(xué)過程中，用工程實(shí)際的項目來代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)中枯燥無味的理論知識，為學(xué)生畢業(yè)后走上工作崗位適應(yīng)企業(yè)工作能力具有良好的幫助作用，學(xué)生能夠方便快捷地運(yùn)用所學(xué)理論知識直接解決工程中的實(shí)際問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]范欽珊主編.工程力學(xué)（第2版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.9.

[2]朱麗梅.項目教學(xué)活動的基本特征[J].教育導(dǎo)刊，2002，10：13-16.

[3]李慶武.項目教學(xué)法在課程教學(xué)中的運(yùn)用探討[J].教育探索，2008，04：32-33.

[4]張小芹，劉長榮，呂亞輝.項目教學(xué)法在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].廊坊師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，05：50-51.

[5]林朝斌.項目教學(xué)法在材料力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國教育技術(shù)裝備，2014，04：75-76.

作者簡介：

李朱鋒（1989-），男，江蘇南通人，碩士，南通理工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院講師，主要從事工程力學(xué)教學(xué)與高速加工具系統(tǒng)研究。