淺議學(xué)好工程力學(xué)的方法

李國斌

摘要：工程力學(xué)是高職院校機(jī)械類各專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，就學(xué)生如何學(xué)好工程力學(xué)課程，從五方面談一談自己的看法。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué)；高職院校；學(xué)習(xí)方法

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0214-02

工程力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，同時又與工程實(shí)際聯(lián)系密切，機(jī)械類專業(yè)的許多課程都以工程力學(xué)為基礎(chǔ)。工程力學(xué)課程中的內(nèi)容，包括理論力學(xué)和材料力學(xué)兩門課程中除專題部分以外的主要內(nèi)容。由于此門課程屬于經(jīng)典力學(xué)，它所講的理論比較基本，似乎很容易懂，但一做練習(xí)題，卻不知從何下手，雖然苦思冥想，絞盡腦汁，但很多題目還是做不出來。所以，學(xué)過工程力學(xué)的人都有一個共同的感覺，就是“理論易懂，題難做”。因而得出工程力學(xué)難學(xué)的結(jié)論。那么，怎么樣解決這一難題，才能學(xué)好工程力學(xué)？我認(rèn)為應(yīng)該從以下幾方面來考慮。

一、明確學(xué)習(xí)工程力學(xué)的意義

工程力學(xué)是高職院校工科專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。是學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)課后接觸到的第一門技術(shù)基礎(chǔ)課，它是學(xué)生從基礎(chǔ)課到專業(yè)課的橋梁，起著承上啟下的作用，這是因?yàn)樗窃S多后續(xù)課程的基礎(chǔ)。比如，不同專業(yè)以后將要開設(shè)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、金屬切削原理、金屬塑形成型原理、擠壓模具技術(shù)的理論與實(shí)踐、沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等專業(yè)課程都要用到工程力學(xué)中的知識。工程力學(xué)中的大量理論與工程實(shí)際密切相關(guān)，可以直接用于工程解決實(shí)際問題，工程力學(xué)中的力學(xué)模型、練習(xí)題，基本上都是由工程實(shí)際中的各種構(gòu)筑物或構(gòu)件、零部件簡化抽象而得的，例如：房屋的橫梁、車間的吊車梁、道路上的橋梁等都可以抽象成簡支梁，房屋的雨篷、陽臺、電線桿等都抽象成懸臂梁，屋架等都抽象成桁架，等等。工程力學(xué)的知識可以直接用于工程實(shí)際問題中的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算等。由于工程力學(xué)是許多專業(yè)課程的基礎(chǔ)，因此，它在培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)能力方面起著重要的作用。通過這門課程的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)、提高學(xué)生的邏輯思維（包括推理、分析、判斷等）能力，抽象化能力（包括將簡單的實(shí)際問題抽象成力學(xué)模型、進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)描述、運(yùn)用力學(xué)理論求解），實(shí)驗(yàn)觀察、動手能力，自學(xué)能力，表達(dá)能力（包括文字和圖像）以及數(shù)字計(jì)算能力。所以，作為高職院機(jī)械類各專業(yè)的學(xué)生，有必要學(xué)好工程力學(xué)課程。

二、正確理解并掌握“三基”內(nèi)容

所謂“三基”，是指工程力學(xué)中的基本概念、基本理論、基本方法。眾所周知，建造房屋必須筑好堅(jiān)固的地基，構(gòu)筑知識結(jié)構(gòu)，同樣要打好基礎(chǔ)，要學(xué)好某門課程，首先也要掌握其最基本的知識，以后才談得上拓寬和靈活使用，學(xué)習(xí)工程力學(xué)也不例外。

首先，工程力學(xué)的基本概念比較多，例如力的概念，約束的概念，力矩的概念等，僅“點(diǎn)的合成運(yùn)動”一章中就涉及到兩個點(diǎn)（動點(diǎn)、牽連點(diǎn)）、兩個系、三種運(yùn)動、三種速度、四種加速度等概念；如果不正確理解每一章中的概念，則在分析問題和具體計(jì)算中必定出錯。所以必須正確理解基本概念。

其次，是基本理論的理解。工程力學(xué)的公理、定理很多，如：二力平衡公理，力的平行四邊形公理，作用與反作用公理，三力平衡匯交定理，合力矩定理，胡克定律，等等，這些我們必須熟記，同時對其內(nèi)涵、要素、適用條件等要反復(fù)理解，做到真正掌握，這樣我們在分析力學(xué)問題時不至于無從下手。要學(xué)好這些基本理論，如果只靠死記硬背是很難掌握的，也難以記住，最好的辦法是理解其實(shí)質(zhì)含義，融會貫通，找出各章基本理論之間的共性與個性。比如：點(diǎn)的均變速運(yùn)動與剛體的勻變速轉(zhuǎn)動，這兩章中的公式較多，難以記憶，但只要認(rèn)真分析一下，便能看出它們之間有著一一對應(yīng)的關(guān)系，即：加速度與角加速度、速度與角速度、路程與轉(zhuǎn)角一一對應(yīng)；又如：構(gòu)件各種基本變形時的強(qiáng)度、剛度計(jì)算公式雖然很多，但也有對應(yīng)的規(guī)律：不論四種基本變形中的哪種變化，都有：應(yīng)力=內(nèi)力/截面幾何性質(zhì)量，軸向拉（壓）與扭轉(zhuǎn)兩章中的：相對變形=內(nèi)力/抗變形剛度，絕對變形量=內(nèi)力×長度/抗變形剛度，當(dāng)然，不同變形時的內(nèi)力、截面的幾何性質(zhì)量、抗變形剛度都不同，這就是其個性，只要記住了各章的個性及其之間的共性，則所有理論公式就都記住了，這樣可以解決公式多、難記憶的苦難。

再就是基本方法的掌握。衡量工程力學(xué)學(xué)得好與否的一個標(biāo)準(zhǔn)，就是看其分析問題、解決問題的能力和破題能力是否較強(qiáng)。如果不熟練掌握工程力學(xué)的基本方法，滿足于聽得懂或抱有“抓考題、應(yīng)付考試”的想法，則必定學(xué)不好，見到題目無從下手，決不可能取得好成績。原因在于工程力學(xué)中問題都對應(yīng)于工程實(shí)際中的實(shí)物，而工程實(shí)際中的實(shí)物又是千姿百態(tài)的，并且對于同一個實(shí)物，若側(cè)重考慮的因素不同，則又可以抽象成不同的力學(xué)問題，所以工程力學(xué)中的題目可以變化多樣、舉不勝舉，抓到考題的概率是極微小的。因此，要想學(xué)好工程力學(xué)除了正確理解基本概念和基本理論以外，一是要適當(dāng)作預(yù)習(xí)，為聽課做準(zhǔn)備；二是要保證課堂聽課的效果，作好課堂筆記，值得注意的是，同學(xué)們在聽課、記筆記時，應(yīng)該注意老師講課的重點(diǎn)，記住分析問題的思路和求解的方法，而不是抄老師的板書；三是課后復(fù)習(xí)，歸納總結(jié)，找出并掌握其中的一些規(guī)律。如：求解靜力學(xué)問題的方法，主要是“四步”，即取分離體、畫受力圖、列平衡方程（有摩擦?xí)r加列摩擦補(bǔ)充方程）、解方程；又如：求解動力學(xué)問題的方法也是“四步”，只是將靜力學(xué)中的“列平衡方程”改為“列動力學(xué)方程及運(yùn)動學(xué)補(bǔ)充方程”；再如：解決材料力學(xué)中主要問題的基本方法是：求內(nèi)力—內(nèi)力圖—進(jìn)行強(qiáng)度（剛度）計(jì)算，求內(nèi)力的方法——截面法（截、去、代、平），不論受力、變形怎樣復(fù)雜，都可以用截面法求得內(nèi)力、找出危險截面、從而方便地進(jìn)行強(qiáng)度（或剛度）計(jì)算。

三、要勤用腦、多動手

工程力學(xué)的特點(diǎn)之一是習(xí)題多，并且有一定的計(jì)算量，在《工程力學(xué)課程教學(xué)基本要求》中對課后作業(yè)的“最少習(xí)題數(shù)”作了明確規(guī)定，只有通過一定數(shù)量習(xí)題的練習(xí)，才能達(dá)到最基本的要求。此外，工程力學(xué)之所以“理論易懂，題難做”，也是因?yàn)槠浠A(chǔ)知識看起來簡單，用起來卻變化多端，神通無窮。它能解決多少問題，就看各人掌握的程度和創(chuàng)新能力了。怎樣才能掌握和創(chuàng)新？像工程力學(xué)這門課程，不能只讀書本，而必須多做題，通過做題，及時發(fā)現(xiàn)并解決自己學(xué)習(xí)中存在的問題；幫助理解、消化、鞏固基本概念、基本理論；熟練掌握、靈活運(yùn)用基本方法；訓(xùn)練、提高自己的思維能力、表達(dá)能力及數(shù)字計(jì)算能力；這樣才能有所創(chuàng)新。

在做習(xí)題時應(yīng)該注意：切莫急于對答案，否則，將事半功倍。一般來說，做題時，首先要認(rèn)真審題，分析此題是屬于哪種類型、需要用到哪些理論、有幾種解題方法；然后選用比較簡單或者自己掌握得比較好的方法去求解，最后用其他方法進(jìn)行驗(yàn)算。例如：平面一般力系的平衡問題，可以列三個獨(dú)立的平衡方程，而平衡方程又有三種形式，分別是一矩式、二矩式和三矩式；求作梁的內(nèi)力圖時，可以用基本方法、簡便法或疊加法三種方法；求解平面運(yùn)動剛體上任一點(diǎn)的速度時，可以用基本法、瞬心法或速度投影定理法三種不同的方法。

不論用哪種方法，最后結(jié)果是唯一的。為了檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果正確與否，可以用其他方法核算。

可見，在做題時，一定要認(rèn)真分析，合理選用方法，才能迅速準(zhǔn)確地破解得答案。在學(xué)習(xí)過程中，除了完成課堂布置的必做題以外，還應(yīng)該爭取多做題，通過不同類型習(xí)題的練習(xí)，才能使自己對這門課程做到“見多識廣，熟能生巧，舉一反三”，以致達(dá)到“正確理解，熟練掌握，靈活運(yùn)用”之目的。

四、注意理論聯(lián)系實(shí)際

工程力學(xué)是人類長期認(rèn)識自然和改造自然的結(jié)晶。力學(xué)的基本規(guī)律，是人們通過長期生產(chǎn)實(shí)踐和大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過綜合、分析和歸納總結(jié)出來的。生產(chǎn)的需要促進(jìn)了力學(xué)的發(fā)展，同時，力學(xué)理論又反過來推動生產(chǎn)不斷發(fā)展。所以，學(xué)習(xí)工程力學(xué)必須注意理論聯(lián)系實(shí)際，在生活和生產(chǎn)實(shí)踐中，認(rèn)真觀察，勤于思考，將感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識，并將理論應(yīng)用到實(shí)踐中去加以檢驗(yàn)。如：我們用板手?jǐn)Q緊螺母時，用大板手省力，而用小板手很費(fèi)勁，這用力矩理論很容易解釋。又如一直徑不同的鋼桿，兩端受外力作用而拉伸，當(dāng)力增大到一定值時，由經(jīng)驗(yàn)可知，斷裂必發(fā)生在直徑較小的一段上，這驗(yàn)證了衡量構(gòu)件強(qiáng)度的物理量是應(yīng)力。

五、注意力學(xué)實(shí)驗(yàn)

工程力學(xué)中許多理論是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，如材料拉伸壓縮的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)。我們做實(shí)驗(yàn)時要認(rèn)真觀察，記錄數(shù)據(jù)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果要仔細(xì)研究，用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證力學(xué)理論的正確性，同時增強(qiáng)學(xué)習(xí)工程力學(xué)的信心。

六、結(jié)語

工程力學(xué)是有關(guān)工程技術(shù)人員必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程，作為今后將從事有關(guān)專業(yè)工作的工科學(xué)生有必要把它學(xué)好。盡管比較難學(xué)，但只要能認(rèn)識它對后繼課程的影響，明確學(xué)習(xí)它的目的和意義，從而提高學(xué)習(xí)的自覺性，保證課堂的聽講效果，在學(xué)習(xí)中正確理解并熟練掌握基本概念、基本理論、基本方法，認(rèn)識做習(xí)題的重要性，自覺地多做習(xí)題，理論聯(lián)系實(shí)際，主動思考工程力學(xué)中的理論在實(shí)際中的應(yīng)用，就一定能學(xué)好它。一定要有信心克服學(xué)習(xí)中遇到的困難，通過努力學(xué)好工程力學(xué)，并使自己的能力得到提高，為后繼課程的學(xué)習(xí)，為今后的工作打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李海恒.如何提高中職生對于《工程力學(xué)》的學(xué)習(xí)興趣[J].職業(yè)，2009，（24）：74.