淺析《工程力學(xué)》教學(xué)模式和方法的改善

張瀟華 郭麗娟 曹惠 周揚(yáng)理

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714034

摘要：《工程力學(xué)》是工科類專業(yè)的一門(mén)重要的基礎(chǔ)課。但因本課邏輯性強(qiáng)，公式繁多，抽象難懂，從而使許多學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。針對(duì)此問(wèn)題，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)方法等方面給出一些建議，以提高教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)環(huán)境；教學(xué)方法

工程專業(yè)的教學(xué)，是進(jìn)行高端技能型工程師培養(yǎng)的重要途徑。而《工程力學(xué)》是一門(mén)與工程實(shí)際聯(lián)系極為緊密的課程，它主要培養(yǎng)學(xué)生如何運(yùn)用力學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。所以工科類專業(yè)，例如石油工程、油氣儲(chǔ)運(yùn)、土木工程等專業(yè)，都把《工程力學(xué)》視為本專業(yè)重要基礎(chǔ)課程之一。

該課程理論性較強(qiáng)，概念公式繁多。在脫離工程實(shí)際的情況下，課本中的許多概念對(duì)于學(xué)生而言，比較艱澀難懂，從而使許多學(xué)生對(duì)本科產(chǎn)生抵觸情緒。所以積極探索新的教學(xué)模式和教學(xué)方法，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)他們的工程應(yīng)用能力，是教師迫在眉睫的研究任務(wù)。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)結(jié)構(gòu)

目前，工程力學(xué)主要由靜力學(xué)和材料力學(xué)兩部分構(gòu)成。靜力學(xué)主要是研究剛體在力系作用下的平衡規(guī)律，涉及：物體的受力分析、力系的等效與簡(jiǎn)化以及力系的平衡條件。而材料力學(xué)主要是研究變形體的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等問(wèn)題，涉及的變形主要有：拉伸（壓縮）、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲。

在大多數(shù)的教材中，材料力學(xué)這部分內(nèi)容是以“拉伸（壓縮）→剪切→扭轉(zhuǎn)→彎曲”四種基本變形為主線進(jìn)行排布的。若按照“以四種基本變形為主線”的思路進(jìn)行授課，會(huì)出現(xiàn)各章節(jié)相對(duì)獨(dú)立、相同概念重復(fù)講解、易出現(xiàn)概念混淆、學(xué)時(shí)不夠等缺點(diǎn)。通過(guò)授課，筆者認(rèn)為，材料力學(xué)這部分內(nèi)容的授課應(yīng)按照“外力分析→變形分析→內(nèi)力分析→應(yīng)力分析→強(qiáng)度和剛度校核”這一思路。它彌補(bǔ)了“以四種基本變形為主線”授課思路的不足，具有知識(shí)體系緊湊、知識(shí)點(diǎn)銜接自然、避免相同概念被重復(fù)講解以及合理利用學(xué)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)。此外，可以運(yùn)用“類比”的思想讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。例如給學(xué)生講授完拉伸（壓縮）變形的強(qiáng)度校核，那么再進(jìn)行其他變形強(qiáng)度校核的學(xué)習(xí)時(shí)，可以讓學(xué)生類比拉伸（壓縮）變形，先自己猜想如何去校核，然后再由老師講解。讓學(xué)生對(duì)比尋找到四種基本變形的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，可讓學(xué)生真正的參與到課堂中來(lái)，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

靜力學(xué)和材料力學(xué)既相互區(qū)別，又有聯(lián)系。兩者的研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容不同，但研究變形時(shí)，變形體要先視為剛體進(jìn)行外力分析后才能進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核，可見(jiàn)靜力學(xué)又是材料力學(xué)的基礎(chǔ)。所以對(duì)于《工程力學(xué)》這門(mén)課的講授，前后章節(jié)要相互貫通，形成一個(gè)統(tǒng)一的知識(shí)框架體系，便于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶，不能獨(dú)立講解，否則易造成知識(shí)點(diǎn)的割裂和混亂。

2 改善教學(xué)環(huán)境，提高教學(xué)效率

“黑板+粉筆”的傳統(tǒng)教學(xué)方法雖然比較單調(diào)、枯燥，但有利于促進(jìn)師生感情的交流和學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。“多媒體+PPT課件”的現(xiàn)代教學(xué)方法，課堂信息量大，形象生動(dòng)，但講課速度快，處理不當(dāng)，會(huì)讓學(xué)生處于被動(dòng)狀態(tài)。

《工程力學(xué)》的概念多且抽象，若僅采用傳統(tǒng)模式授課，滿足不了教學(xué)需求；若僅采用現(xiàn)代模式教學(xué)，雖然授課內(nèi)容豐富了，但師生缺乏交流，有時(shí)授課效果也不理想。所以在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)該將兩者有機(jī)結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。對(duì)于一些定理證明、公式推導(dǎo)、以及解題過(guò)程等，應(yīng)采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，老師邊板書(shū)邊解講，學(xué)生邊聽(tīng)課邊思考，師生不斷有交流，有助于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解吸收。對(duì)于與工程實(shí)例聯(lián)系緊密的知識(shí)點(diǎn)，教師難以口頭表達(dá)清楚，學(xué)生也感覺(jué)抽象難懂，此時(shí)，就需要采用現(xiàn)代教學(xué)方法，引入一些典型的工程實(shí)例，并結(jié)合3D動(dòng)畫(huà)，形象生動(dòng)，不僅可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也有利于縮短學(xué)生與工程實(shí)際的距離，達(dá)到學(xué)以致用的目的。不論哪種教學(xué)方法，都要時(shí)刻注意與學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的互動(dòng)，這樣才能達(dá)到良好的教學(xué)效果。

3 施行多種教法，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

孔子曾說(shuō)過(guò)：“知之者不如好知者，好知者不如樂(lè)知者。”也就是說(shuō)對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)感興趣，就會(huì)變被動(dòng)為主動(dòng)，不僅可提高學(xué)習(xí)效率，還能加深對(duì)知識(shí)的理解，這樣才能活學(xué)活用。所以在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)采用多種教學(xué)法，例如案例法、設(shè)問(wèn)法、討論法等，激發(fā)學(xué)生的好奇心，使他們不斷處于“生疑、質(zhì)疑、解疑”的過(guò)程。通過(guò)這一系列的過(guò)程，不僅可激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的積極性，還可培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

例如對(duì)于“應(yīng)力”概念的引出，可以先用“案例法”引出教學(xué)內(nèi)容，例如給學(xué)生展示兩個(gè)桿件A桿和B桿，兩桿件的材質(zhì)和長(zhǎng)度都相等，A桿為細(xì)桿，B桿為粗桿，在A、B桿件兩端施加同樣大小的力。然后再運(yùn)用“討論法”，分組討論，比較兩桿的伸長(zhǎng)量。最后采用“設(shè)問(wèn)法”，引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考：細(xì)桿和粗桿的伸長(zhǎng)量。而此時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，A、B桿件的軸力都是F，即兩桿件的內(nèi)力相同，但是它們的變形是不同的。如果這兩個(gè)桿件受到破壞的話，那一定是哪個(gè)先破壞啊？對(duì)了，細(xì)桿先發(fā)生破壞。這樣我們就可以確定，桿的破壞和變形與桿件的橫截面積大小有關(guān)，所以我們發(fā)現(xiàn)內(nèi)力不能直接反映構(gòu)件抵抗變形和破壞的能力。那我們就要來(lái)考慮，既然橫截面積不一樣，那在單位面積所受內(nèi)力是否一樣呢？這樣一來(lái)，就引入了應(yīng)力的概念。

4 總結(jié)

總之，《工程力學(xué)》是一門(mén)偏理論性的課程，許多概念抽象難懂，所以要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改善教學(xué)環(huán)境，提高授課水平，采用靈活多變的授課方式，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實(shí)際，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為培養(yǎng)適于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的應(yīng)用技術(shù)型人才打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭空明，章云，徐亞蘭，等.對(duì)高校工程力學(xué)課程的多方位思考[J].教育教學(xué)壇，2016，（37）：195196.

[2]楊永明.高校工程力學(xué)課程教學(xué)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)版），2013，（1）：185186.

[3]丁瑞華，蘇良昱.工程力學(xué)多媒體教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].黑龍江教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，29（6）：7778.

[4]李秀榮.基于啟發(fā)式教學(xué)的工程力學(xué)教學(xué)改革研究[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2015，28（5）：138140.

[5]陳健.現(xiàn)代信息技術(shù)教育與傳統(tǒng)教法在工程力學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用[J].佳木斯教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，（6）：276.

作者簡(jiǎn)介：張瀟華（1990），女，助教，碩士研究生。