基于土木工程培養(yǎng)的工程力學(xué)教學(xué)方法與實(shí)踐改革

張敏 黃華恢 孫凌云 陳爽

摘要：工程力學(xué)是土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科，為今后土木工程專業(yè)學(xué)習(xí)混凝土結(jié)構(gòu)基本原理、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等專業(yè)課程打下重要的力學(xué)基礎(chǔ)。本文分析現(xiàn)今工程力學(xué)課程教學(xué)中出現(xiàn)的幾個(gè)問題，并提出了相應(yīng)的解決方案及改進(jìn)措施，并強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)中心，力求培養(yǎng)綜合性實(shí)用型人才。

關(guān)鍵詞：土木工程；工程力學(xué)；教學(xué)改革；方法與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）26-0124-02

一、工程力學(xué)教學(xué)問題現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，我國高校工程力學(xué)教學(xué)正處在一個(gè)有待提高的階段，工程力學(xué)是土木工程專業(yè)課程學(xué)習(xí)的前提基礎(chǔ)，與后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有著不可分割的聯(lián)系。同時(shí)，在教學(xué)過程中又存在一些急需解決的問題，其表現(xiàn)如下：

首先，該課程理論深?yuàn)W繁雜，計(jì)算公式多重難解，加上課時(shí)為期較長(zhǎng)，學(xué)生對(duì)內(nèi)容難以消化適應(yīng)，只知道一味地學(xué)習(xí)，并不知道其學(xué)習(xí)的目的性何在，能否為今后課程所用。一些老教師仍沿用傳統(tǒng)的板書授課方式，而年輕教師采用多媒體教學(xué)的授課方式，這兩種方法各有利弊，但卻不能很好地相互結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

其次，較長(zhǎng)的課時(shí)，不斷的重復(fù)相近的內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生疲倦。這要求教師隊(duì)伍不斷學(xué)習(xí)，提高自身教學(xué)水平，在課堂中加入新鮮元素調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，或以轉(zhuǎn)變講授中心，換位思考，保持學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

再次，工程力學(xué)屬于理論與實(shí)踐相并重的學(xué)科，往往一些教師只是強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)，認(rèn)為只要理論學(xué)會(huì)了，實(shí)際操作就懂了，可以不用實(shí)踐，忽視操作。這種教學(xué)相當(dāng)于紙上談兵，并沒有將所學(xué)運(yùn)用到實(shí)踐。當(dāng)學(xué)生真正步入社會(huì)，需要?jiǎng)邮謱?shí)踐所學(xué)理論知識(shí)，卻出現(xiàn)一系列問題。這樣的教學(xué)方式已無法滿足當(dāng)今社會(huì)的需求，教學(xué)變得有名無實(shí)，課堂學(xué)習(xí)與課外實(shí)踐嚴(yán)重脫軌[2]。

目前，我們培養(yǎng)的學(xué)生存在高分低能的現(xiàn)象。結(jié)課考試卷面分值很高，只會(huì)盲目地套用公式，沒有理解其真正含義，加上分析能力不強(qiáng)，動(dòng)手能力差。由此可見，卷面上的高分不代表實(shí)踐上的強(qiáng)手。這些都需要從考核方式上進(jìn)行改革，需要在考核方式上轉(zhuǎn)變觀念，將考場(chǎng)上高手也培養(yǎng)成工程中的能手。

二、工程力學(xué)教學(xué)方法與實(shí)踐改革方式

本人身處工程力學(xué)課程教學(xué)的前線，對(duì)課程各章節(jié)內(nèi)容能夠較熟練掌握?？偨Y(jié)分析這幾年的從教經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為應(yīng)從以下幾點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)改革。

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方式。現(xiàn)階段所運(yùn)用的工程力學(xué)教材內(nèi)容豐富，涵蓋面廣，學(xué)習(xí)期間要求掌握的知識(shí)點(diǎn)過多，講授前需對(duì)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)性和完整性的歸類。比如：在應(yīng)力公式的應(yīng)用中，通常講解三類題型，一是應(yīng)力的校核，二是截面設(shè)計(jì)，三是許用荷載的計(jì)算。教師可以在授課過程中，用一道題，只對(duì)其更改某一條件，變換提問形式，讓學(xué)生在同一道題中領(lǐng)會(huì)三種類型題目的運(yùn)用，以達(dá)到系統(tǒng)性的優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。又如：目前使用的工程力學(xué)教材強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)及例題的計(jì)算，忽視了實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)，與實(shí)際工程脫軌。應(yīng)在教材內(nèi)容適當(dāng)放入工程案例，增加學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的感知認(rèn)識(shí)。其二，由于工程力學(xué)要為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)做鋪墊，在授課期間教師可將后續(xù)專業(yè)課程運(yùn)用到的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)介紹，加深學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的印象。例如：在平面圖形幾何性質(zhì)中介紹的慣性矩、極慣性矩等概念，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的基礎(chǔ)，教師將其與課程相結(jié)合，可以讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更有目的性[1]。

傳統(tǒng)的工程力學(xué)授課方式是以板書授課為主，這種授課方式將定理的含義、公式的推導(dǎo)一步步解釋清楚，讓學(xué)生思維緊跟教師講課的思路，做好相應(yīng)的課堂筆記。若該授課方式在較長(zhǎng)的課時(shí)中連續(xù)使用，會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)、枯燥的情緒。再者，有些青年教師借用現(xiàn)代化教學(xué)輔助手段多媒體授課，將力學(xué)中各種抽象構(gòu)件模型如簡(jiǎn)支梁、外伸梁等呈通過動(dòng)畫模擬呈現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生理解構(gòu)件的變形、破壞情況，顯得更直觀更形象。但運(yùn)用此種授課方式講授速度較快，導(dǎo)致部分學(xué)生時(shí)常跟不上教學(xué)進(jìn)度，日積月累就會(huì)落下教師授課的腳步。因此建議，在介紹理論知識(shí)、公式推導(dǎo)等內(nèi)容可采用板書授課方式；在介紹構(gòu)件的受力特點(diǎn)、變形特點(diǎn)、工程應(yīng)用等時(shí)，引入多媒體授課，尤其是引入一些動(dòng)畫視頻，讓學(xué)生將陌生的力學(xué)知識(shí)與真實(shí)的工程案例結(jié)合在一起，讓學(xué)生看到知識(shí)的一些實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維、解決實(shí)際問題的能力。板書和多媒體授課根據(jù)工程力學(xué)內(nèi)容不同，加以分工，使得課堂教學(xué)多姿多彩，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。要想正真實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革的成功，要求教師合理巧妙地設(shè)計(jì)課堂。教師如果照本宣科，按照課本的邏輯順序講解，學(xué)生學(xué)習(xí)就會(huì)失去了目的性。所以，教師需對(duì)工程力學(xué)及其涉及專業(yè)內(nèi)容具有全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)其他課程涉及到的知識(shí)點(diǎn)需重點(diǎn)講解。要對(duì)講授內(nèi)容熟知，還要能將其串聯(lián)融合在一起；要對(duì)該課程體系熟知，還要對(duì)專業(yè)課程，以至該領(lǐng)域其他新研究新發(fā)現(xiàn)有所了解，這樣才能做到授課內(nèi)容不枯燥不單一。

2.擴(kuò)展課堂知識(shí)點(diǎn)，互動(dòng)教學(xué)。工程力學(xué)課時(shí)多，學(xué)習(xí)戰(zhàn)線長(zhǎng)，學(xué)生難以保持積極的學(xué)習(xí)興趣，我們教師在掌握基本教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，適當(dāng)增添力學(xué)相關(guān)的歷史建筑、力學(xué)故事或者當(dāng)代建筑中所運(yùn)用到的力學(xué)原理來豐富課堂氣氛，拉近教師與學(xué)生的距離，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。此外，在講授基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)，要重視對(duì)理論基礎(chǔ)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，運(yùn)用實(shí)際案例來不斷豐富理論內(nèi)涵，使得工程力學(xué)課程不再顯得純理論性，例如：介紹力矩定理，力對(duì)點(diǎn)之距可以引入生活中扳手的使用，以螺母為矩心，扳手桿為力臂，此時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)即為力對(duì)點(diǎn)之矩。力對(duì)軸之矩則引入“手推門轉(zhuǎn)動(dòng)”來說明，手發(fā)出的力若在門平面內(nèi)，力再大也無法把門轉(zhuǎn)動(dòng)；手發(fā)出的力若在門平面外，但力的作用點(diǎn)離門軸很近，門也很難轉(zhuǎn)動(dòng)。生活案例的加入，學(xué)生不僅理解了“力矩”的定義，而且也學(xué)會(huì)了其計(jì)算公式的應(yīng)用。

以往的力學(xué)課堂教學(xué)都以教師為中心，教師授課，學(xué)生聽課，長(zhǎng)期以來會(huì)減弱學(xué)生對(duì)該課程的興趣。因此，讓學(xué)生掌握力學(xué)學(xué)習(xí)方法，時(shí)常轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)中心，讓學(xué)生成為課堂的主人。例如：截面內(nèi)力的求解方法都是用截面法來求解，教師在講解了軸向拉壓的內(nèi)力求解后，扭轉(zhuǎn)變形的內(nèi)力求解提倡學(xué)生預(yù)習(xí)和自學(xué)。讓他們自己發(fā)現(xiàn)問題，自己提出問題，自己探討問題，讓學(xué)生帶著問題去聽課，有針對(duì)性地去學(xué)習(xí)。若在教學(xué)中沒有得到解決的問題，進(jìn)行分組討論，再由教師解答。這種教學(xué)方式不僅調(diào)動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的潛力，提高自主學(xué)習(xí)的自信心，而且能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)該方法的掌握與運(yùn)用能力。

3.改變實(shí)驗(yàn)操作模式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新制作能力。實(shí)踐是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能的必要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才必不可少的檢驗(yàn)方式。工程力學(xué)屬于理論與實(shí)踐相結(jié)合的基礎(chǔ)性課程，實(shí)驗(yàn)除了配合理論教學(xué)，更是提高學(xué)生認(rèn)知能力和實(shí)踐操縱能力的有效手段?，F(xiàn)在社會(huì)對(duì)學(xué)生的要求越來越高，致使學(xué)生的就業(yè)壓力也逐漸增大。我們應(yīng)開放基礎(chǔ)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，提供實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所供學(xué)生動(dòng)手學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐操作能力。同時(shí)增設(shè)《工程力學(xué)試驗(yàn)》課程，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行改革，取其精華去之糟粕，提高學(xué)生的工程素質(zhì)。以往的實(shí)驗(yàn)課程，都由教師一手包辦實(shí)驗(yàn)課前的準(zhǔn)備工作，這樣的實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生只是走馬觀花，不能真正掌握實(shí)驗(yàn)方法。由此，應(yīng)該在每次實(shí)驗(yàn)課前由學(xué)生自己組成小組，每組嘗試撰寫相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟、所需材料，經(jīng)教師修改認(rèn)可后，借用實(shí)驗(yàn)器材及準(zhǔn)備耗材，以小組為單位，在實(shí)驗(yàn)教師的協(xié)助下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

工程力學(xué)作為力學(xué)類課程的入門，學(xué)生對(duì)各桿件認(rèn)識(shí)還處于萌芽期。讓學(xué)生利用白卡紙與白乳膠制作簡(jiǎn)單的力學(xué)模型，加深學(xué)生對(duì)構(gòu)件的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)抽象思維、動(dòng)手制作能力。例如：在學(xué)習(xí)桁架結(jié)構(gòu)章節(jié)中，教師可以先利用白卡紙與白乳膠，制作簡(jiǎn)單的桁架結(jié)構(gòu)，在教學(xué)過程展示。通過模型展示，觀察結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，引出此結(jié)構(gòu)的受力特征，并在課后安排學(xué)生自己動(dòng)手，結(jié)伴組成小組，完成模型制作。下次課堂，同學(xué)之間相互分享制作成果，判斷是否符合屬于此種結(jié)構(gòu)，再由教師進(jìn)行總結(jié)。這一系列工作，把力學(xué)與其他專業(yè)課程相應(yīng)地結(jié)合起來，讓學(xué)生學(xué)到的不只是一點(diǎn)一面。

4.改變考核方式。工程力學(xué)的考核方式應(yīng)以能力考核放在首位。培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算分析能力、工程分析能力以及溝通協(xié)作能力。以往的力學(xué)考核方式是以結(jié)課考試成績(jī)加平時(shí)成績(jī)作為其最終成績(jī)。這種評(píng)價(jià)方式過于片面，學(xué)生過度追逐高分，忽略了動(dòng)手能力的培養(yǎng)，應(yīng)將考核方式做如下改革：其一，學(xué)習(xí)中期增設(shè)一次考試，可對(duì)學(xué)生進(jìn)行階段性監(jiān)督，檢驗(yàn)教學(xué)成果，并加以改進(jìn)；其二，將實(shí)驗(yàn)實(shí)踐動(dòng)手成果納入考核，注重學(xué)生實(shí)操能力；其三，團(tuán)隊(duì)模型制作上有創(chuàng)新思維的可以酌情加分，為今后步入社會(huì)參加實(shí)踐工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

三、結(jié)束語

綜上所述，《工程力學(xué)》教學(xué)內(nèi)容是土木類專業(yè)課程開設(shè)的前提，又是基礎(chǔ)課程中授課較為困難的學(xué)科。在進(jìn)行教學(xué)過程中要對(duì)該課程內(nèi)容有詳細(xì)的認(rèn)識(shí)，還要對(duì)該課程為其他專業(yè)課程及領(lǐng)域所做的鋪墊有所了解。課程教學(xué)改革并非短期時(shí)間能夠完成，達(dá)到較好的成果。它需要教師花費(fèi)大量時(shí)間和精力去鉆研，去反復(fù)探索，去優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提升自我學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程中常常關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，強(qiáng)抓學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，改進(jìn)教學(xué)方式，提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭春華.對(duì)工程力學(xué)教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考[J].教育探索，2013，（2）：31-32.

[2]楊永明.高校工程力學(xué)課程改革研究與實(shí)踐[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)，2013，（2）：185-186.