材料類專業(yè)工程力學(xué)課程互動(dòng)型教學(xué)方法探討

張小朋　王宏偉　徐振欽　方建士

[摘 要]工程力學(xué)課程是一門在工程教育中占有重要地位的專業(yè)基礎(chǔ)課，用來(lái)培養(yǎng)學(xué)生在材料科學(xué)與工程等工程學(xué)科中有關(guān)力學(xué)方面的設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。在工程力學(xué)課程中實(shí)施互動(dòng)型教學(xué)方法應(yīng)該注重理論與實(shí)踐相結(jié)合、定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合、課堂和課外相結(jié)合、教學(xué)和科研相結(jié)合、教書與育人相結(jié)合，增強(qiáng)師生之間的互動(dòng)，提升學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的自主性、參與性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，從而提高教學(xué)效果并形成教學(xué)活動(dòng)的良性循環(huán)。

[關(guān)鍵詞]工程力學(xué)；互動(dòng)型教學(xué)；教學(xué)效果；教學(xué)方法

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）03-0027-03

工程力學(xué)課程是一門在工程教育中占有重要地位的專業(yè)基礎(chǔ)課，用來(lái)培養(yǎng)學(xué)生在材料科學(xué)與工程等工程學(xué)科中有關(guān)力學(xué)方面的設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，工程力學(xué)課程是聯(lián)系材料類專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁，具有承上啟下的作用，是許多后續(xù)課程如材料力學(xué)性能、機(jī)械工程材料、材料物理性能、材料熱處理技術(shù)、材料失效分析等的基礎(chǔ)。工程力學(xué)課程前后聯(lián)系較強(qiáng)，既講解一定的理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法，同時(shí)又融入一些工程實(shí)際問(wèn)題。工程力學(xué)一方面能為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)課奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，另一方面能為他們以后從事技術(shù)工作積累必要的知識(shí)。在教學(xué)中，教師不僅要教育學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握課程相關(guān)的基本概念和基本理論，而且還要培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新的能力。盡管科技發(fā)展日新月異，工程力學(xué)仍在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用工程力學(xué)課程中的基本概念和基本定理可直接解決工程實(shí)際問(wèn)題。在工程力學(xué)課程中，其所涉及的內(nèi)容都是在工程實(shí)際中經(jīng)常遇到的。它主要論述了靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論以及材料的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問(wèn)題，并且對(duì)應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度理論做了較為詳細(xì)的闡述。工程力學(xué)課程既具有理論性，又具有直接應(yīng)用于工程實(shí)踐的實(shí)用性，其所涉及的內(nèi)容與社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、與工程實(shí)際有著廣泛的聯(lián)系。因此，工程力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)及今后解決實(shí)際工程材料問(wèn)題的能力與水平，對(duì)高素質(zhì)人才的培養(yǎng)都有重大的影響。

南京工程學(xué)院材料工程學(xué)院根據(jù)現(xiàn)有材料類專業(yè)辦學(xué)條件，堅(jiān)持學(xué)以致用的辦學(xué)理念，兼顧內(nèi)涵建設(shè)和辦學(xué)效益，以培養(yǎng)應(yīng)用型材料工程師的目標(biāo)為導(dǎo)向，注重學(xué)生專業(yè)知識(shí)、工程能力、綜合素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，培養(yǎng)具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，適應(yīng)企業(yè)需求的應(yīng)用型高級(jí)材料工程技術(shù)人才。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，提高材料類專業(yè)大學(xué)生的全面素質(zhì)，培養(yǎng)高質(zhì)量、高層次的材料工程應(yīng)用型技術(shù)人才，培養(yǎng)卓越一線工程師，對(duì)材料類專業(yè)工程力學(xué)課程教學(xué)方法進(jìn)行探討和改進(jìn)具有特別重要的意義。為確保教學(xué)質(zhì)量，完成培養(yǎng)目標(biāo)，必須在教學(xué)方法和教學(xué)手段上創(chuàng)新。本文對(duì)材料類專業(yè)工程力學(xué)課程的互動(dòng)型教學(xué)方法進(jìn)行了初步探討。

一、互動(dòng)型教學(xué)的理念

無(wú)論采用何種教學(xué)方法，教學(xué)的內(nèi)容是基本不變的，它包括了基本概念、基本理論和基本方法以及相關(guān)理論和方法的具體運(yùn)用等基本要素?；?dòng)型教學(xué)強(qiáng)調(diào)要在教學(xué)中真正實(shí)現(xiàn)師生的交互作用、實(shí)現(xiàn)師生之間知識(shí)和情感的順暢交流，在更好地傳授知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力。教育活動(dòng)起源于交往活動(dòng)，而互動(dòng)本身就是一種交往活動(dòng)?；?dòng)包括認(rèn)知、情感、實(shí)踐活動(dòng)等方面的互動(dòng)。就學(xué)生而言，學(xué)習(xí)活動(dòng)是一個(gè)由已知邁向未知的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生在遇到一些問(wèn)題和疑難的同時(shí)，還伴隨著情感、態(tài)度、需要等主觀方面的響應(yīng)和訴求。因此，教學(xué)課堂不但是學(xué)生獲取知識(shí)的場(chǎng)所，而且也是學(xué)生精神成長(zhǎng)的樂園。就教師而言，教學(xué)對(duì)象是活生生的有情感有思想有追求的人，而不是相對(duì)靜止的無(wú)法進(jìn)行語(yǔ)言交流的物。教學(xué)對(duì)象的這種特性決定了教師的職業(yè)生活必須面對(duì)教育情景中的不確定性。[1]在教學(xué)活動(dòng)中，每時(shí)每刻出現(xiàn)的情景都具有即時(shí)性，教師必須恰當(dāng)應(yīng)對(duì)，及時(shí)解決。具體到每個(gè)班、每節(jié)課，教學(xué)課堂的狀態(tài)都不相同，只有很好地駕馭具體的課堂狀態(tài)，教師的課堂教學(xué)效果才會(huì)比較好。教師需要不斷改進(jìn)教學(xué)方式方法來(lái)營(yíng)造良好的課堂氛圍，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠積極主動(dòng)地真正融入課堂中來(lái)。學(xué)生對(duì)教學(xué)活動(dòng)的積極參與和傾心關(guān)注反過(guò)來(lái)會(huì)激發(fā)授課教師的教學(xué)積極性，推動(dòng)其以更飽滿的熱情和更認(rèn)真的態(tài)度進(jìn)行備課、授課和改進(jìn)教學(xué)方式方法，從而形成教學(xué)過(guò)程的良性循環(huán)。

在材料類專業(yè)工程力學(xué)課程教學(xué)中采用互動(dòng)型教學(xué)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，提高其綜合素質(zhì)，達(dá)到新時(shí)期應(yīng)用型本科院校材料類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求。互動(dòng)型教學(xué)通過(guò)加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的相互交流，充分調(diào)動(dòng)雙方的積極主動(dòng)性，使課堂氣氛更為活躍，這有助于雙方深層次潛能的釋放和發(fā)揮，最終在教與學(xué)兩方面均實(shí)現(xiàn)最佳效益。[2]

互動(dòng)型教學(xué)方法提高了學(xué)生參與教學(xué)過(guò)程的深度和廣度。它一方面調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，改變了學(xué)生被動(dòng)消極聽講的普遍現(xiàn)狀，使學(xué)生通過(guò)自己的主動(dòng)思考掌握所學(xué)知識(shí)，在深度參與中完成學(xué)習(xí)任務(wù)。另一方面，互動(dòng)型教學(xué)增加了學(xué)生參與的過(guò)程，能促使學(xué)生在課外認(rèn)真查閱學(xué)習(xí)相關(guān)資料，充實(shí)提高自己，以更好的狀態(tài)參與教學(xué)過(guò)程中相關(guān)問(wèn)題的學(xué)習(xí)和討論。反過(guò)來(lái)，教師由于要最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與的積極性，必然要精心備課，認(rèn)真鉆研，合理謀劃教學(xué)布局，使學(xué)生不但能夠掌握所講知識(shí)，而且能主動(dòng)參與到教學(xué)過(guò)程中來(lái)。對(duì)教師來(lái)說(shuō)，這是一種教學(xué)上的鞭策和督促?；?dòng)型教學(xué)使教與學(xué)能有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，教師與學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中能互相呼應(yīng)，師生間的心理距離得以拉近，從而有助于教學(xué)雙方最佳狀態(tài)的發(fā)揮。

二、互動(dòng)型教學(xué)的實(shí)施方法

工程力學(xué)課程是一門工科專業(yè)基礎(chǔ)課，在材料類專業(yè)的課程規(guī)劃中是一門必修課。就應(yīng)用型本科院校的材料類專業(yè)而言，在互動(dòng)型教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)課程的具體定位和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，切實(shí)做好五個(gè)結(jié)合。

（一）理論與實(shí)踐相結(jié)合

根據(jù)學(xué)以致用的教學(xué)理念，需要在工程力學(xué)課程中著重培養(yǎng)學(xué)生把抽象概括的理論運(yùn)用到形象具體的實(shí)踐中去的能力。加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合，有助于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對(duì)教學(xué)過(guò)程的參與性，有助于培養(yǎng)學(xué)生將實(shí)際問(wèn)題模型化的能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

在工程力學(xué)的教學(xué)中，教師應(yīng)認(rèn)真發(fā)掘各種實(shí)際力學(xué)問(wèn)題，如工程中的力學(xué)問(wèn)題、現(xiàn)實(shí)生活中的力學(xué)現(xiàn)象與問(wèn)題、自然界中的力學(xué)現(xiàn)象、科技發(fā)展史和現(xiàn)代科技中的力學(xué)問(wèn)題等，充實(shí)教學(xué)素材，并將這些素材用于理論的應(yīng)用。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對(duì)教學(xué)過(guò)程的參與性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，確保教學(xué)質(zhì)量。[3]在靜力學(xué)部分，可用懸空寺的影像素材引出固定端約束的應(yīng)用，同時(shí)這也可用作展示材料力學(xué)部分壓桿穩(wěn)定的素材；在運(yùn)動(dòng)學(xué)部分，可用車床加工零件的影像素材引出點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)相關(guān)概念；在動(dòng)力學(xué)部分，可用實(shí)驗(yàn)演示電動(dòng)陀螺的定向性和規(guī)則進(jìn)動(dòng)引出剛體定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

（二）定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合

定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合是綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)和技能方法解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，其有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對(duì)教學(xué)過(guò)程的參與性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。僅靠定量計(jì)算，容易陷入枯燥冗繁的數(shù)據(jù)中去，缺乏對(duì)實(shí)際問(wèn)題的宏觀把握，這會(huì)對(duì)提高學(xué)生參與教學(xué)互動(dòng)的積極主動(dòng)性造成負(fù)面影響。僅靠定性分析，學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的認(rèn)識(shí)不清楚，缺少精確把握，理論知識(shí)和技能方法的實(shí)踐也流于形式。因此，在互動(dòng)型教學(xué)中應(yīng)該加強(qiáng)定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合，將應(yīng)用高等數(shù)學(xué)微積分計(jì)算和計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)例融入工程力學(xué)具體的教學(xué)過(guò)程中。這能在提高學(xué)生定性分析與定量分析能力的同時(shí)，提高學(xué)生應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)解決力學(xué)問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對(duì)教學(xué)過(guò)程的參與性。[4]

（三）課堂與課外相結(jié)合

與傳統(tǒng)的滿堂灌教學(xué)模式相比，互動(dòng)型教學(xué)加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)教學(xué)過(guò)程的參與程度，能促使學(xué)生在課外認(rèn)真查閱學(xué)習(xí)相關(guān)資料，努力充實(shí)提高自己，從而將課堂和課外有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。在教學(xué)過(guò)程中，還可以鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣，選擇課堂中某些理論知識(shí)延伸出來(lái)的小的問(wèn)題或?qū)嶒?yàn)進(jìn)行思考，充實(shí)課外學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動(dòng)。如工程力學(xué)課程中一些動(dòng)力學(xué)小問(wèn)題的數(shù)值仿真、帶孔平板受拉的應(yīng)力集中問(wèn)題，均適合作為學(xué)生課外實(shí)踐和學(xué)習(xí)的內(nèi)容。學(xué)生將課外學(xué)習(xí)和實(shí)踐的成果和體驗(yàn)帶到課堂教學(xué)中來(lái)，還進(jìn)一步豐富了課堂教學(xué)的內(nèi)容，加強(qiáng)了師生之間的互動(dòng)。課堂教學(xué)和課外實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，有助于推動(dòng)互動(dòng)型教學(xué)過(guò)程的良性循環(huán)。

（四）教學(xué)與科研相結(jié)合

互動(dòng)型教學(xué)方法的實(shí)施要求教師具備對(duì)教學(xué)過(guò)程高超的駕馭水平。要滿足這樣的要求，教師不僅需要有廣博堅(jiān)實(shí)的理論知識(shí)，而且要具有較豐富的科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，教師不僅要進(jìn)行理論鉆研，還需要進(jìn)行科學(xué)研究，讓書本理論知識(shí)接受實(shí)踐的檢驗(yàn)，在實(shí)踐中充實(shí)自己，提升自身的教學(xué)綜合素質(zhì)。在教學(xué)活動(dòng)中，教師可將科研實(shí)踐中認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律和解決實(shí)際問(wèn)題的思想方法，以及自己在科研實(shí)踐中的感悟融入教學(xué)，進(jìn)一步豐富教學(xué)內(nèi)容，并且創(chuàng)造條件使有興趣的學(xué)生參與大學(xué)生科創(chuàng)項(xiàng)目或教師的科研項(xiàng)目，在具體的科研實(shí)踐活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研的有機(jī)結(jié)合，使教與學(xué)雙方均呈現(xiàn)出最佳狀態(tài)，促進(jìn)師生之間的深層次互動(dòng)，從而強(qiáng)化教學(xué)效果。

（五）教書和育人相結(jié)合

要實(shí)現(xiàn)互動(dòng)型教學(xué)的順利開展，還需要結(jié)合當(dāng)代大學(xué)生的性格特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)和對(duì)教學(xué)秩序的管理，使學(xué)生能夠積極主動(dòng)地參與到教學(xué)互動(dòng)中來(lái)。因此，教師應(yīng)該注意加強(qiáng)教書和育人相結(jié)合。當(dāng)代社會(huì)誘惑繁多，很多大學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)持應(yīng)付的態(tài)度。許多學(xué)生雖然按時(shí)上課，卻“身在曹營(yíng)心在漢”，基本是按照自己的“現(xiàn)實(shí)需要”做著自己的事情。[5]在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)該恰到好處地維持教學(xué)秩序，讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)工程力學(xué)課程的重要性；用富有幽默性的語(yǔ)言營(yíng)造一個(gè)輕松愉快的氛圍，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，讓學(xué)生在不知不覺中參與到教學(xué)互動(dòng)中來(lái)，努力將德育寓于具體的教學(xué)過(guò)程之中，把教書和育人有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)師生之間多方面多層次的互動(dòng)，增強(qiáng)教學(xué)效果。

三、結(jié)束語(yǔ)

工程力學(xué)課程是材料類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過(guò)工程力學(xué)的學(xué)習(xí)，能夠培養(yǎng)學(xué)生具有較強(qiáng)的運(yùn)用力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和一定的創(chuàng)新能力。教師是教學(xué)活動(dòng)的組織者、引導(dǎo)者與合作者。采用互動(dòng)型教學(xué)方法有助于教師合理地處理教材和組織教學(xué)，使教師的教學(xué)過(guò)程和學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程緊密地結(jié)合起來(lái)，有助于挖掘出教與學(xué)雙方的最佳狀態(tài)。大學(xué)生朝氣蓬勃，正處于思維高度發(fā)展、綜合素質(zhì)快速提升的階段。教師如果能使教學(xué)互動(dòng)活躍起來(lái)，增強(qiáng)學(xué)生的自主性、參與性和積極性，必然能極大地提高材料類專業(yè)工程力學(xué)課程的教學(xué)效果。

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[責(zé)任編輯：陳 明]