淺議彈性力學教學改革與課件制作

鄭恒偉　陳世嵬　李定玉　陳小亮

摘要 彈性力學廣泛應用于許多工程領(lǐng)域，具有非常多的工程應用實例。目前教學中出現(xiàn)的學生認為彈性力學僅僅是推導公式，甚至出現(xiàn)學習逆反心理的現(xiàn)象。本文提出，在制作課件及課程講解中，在每部分內(nèi)容講解中穿插工程實例，并詳細講解理論知識在工程實例中的應用與體現(xiàn)，將抽象概念具體應用化，提高學生學習的興趣和學習積極性，培養(yǎng)學生理論知識與工程實例有效鏈接的思維能力。同時在彈性力學數(shù)值實驗課中更注重對學生力學建模、求解與分析能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 彈性力 學教學改革 課件制作

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.06.055

1現(xiàn)狀與背景分析

彈性力學是非常最重要的一門課程，更是工程實際應用中非常重要的斷裂力學、塑性力學、復合材料力學、計算力學、巖石力學、土力學等重要專業(yè)課程的基礎。除了力學專業(yè)外，土木工程、建筑橋梁等相關(guān)專業(yè)均有開設彈性力學專業(yè)課程。從20世紀50年代以來，彈性力學被逐漸引入到我國大學課程，主要分為理科彈性力學和工科彈性力學。理科彈性力學更注重彈性力學的嚴密數(shù)學推導，考了彈性體大變形，并利用張量函數(shù)，得到不同坐標系下的彈性力學基本方程，以北京大學王敏中教授編著的《彈性力學教程》和同濟大學吳家龍教授編著的《彈性力學》最為代表。工科彈性力學只考慮彈性體小變形、利用不同坐標系下的力學平衡得到彈性力學的基本方程，著重培養(yǎng)學生利用基本方程解決彈性力學問題的能力，其中以河海大學徐芝綸院士編著的《彈性力學》最為代表。彈性力學是力學與其相關(guān)專業(yè)非常重要的專業(yè)課程，并廣泛應用于土建、石油、采礦、埋地管道等許多工程領(lǐng)域中。但在目前彈性力學課程教學中，學生普遍對彈性力學實際應用不甚了解，再加上彈性力學課程理論公式推導繁多，學生在學習過程中只感覺到該門課程僅僅是公式推導，而且非常抽象化，學習積極性普遍不高，因此亟需對彈性力學教學方法與教學內(nèi)容的講解進行改革。

2彈性力學教學改革與課件制作

對彈性力學課程的教學改革與課件制作，需從專業(yè)理論背景和工程應用背景出發(fā)，選取更為合適的教材。

（1）對彈性力學課程的教學改革，需根據(jù)專業(yè)人才向企業(yè)單位和科研單位的輸出，更有針對性地選取教學內(nèi)容。由于彈性力學課程內(nèi)容概念抽象、推導過程繁瑣，且在教學中以解析為重點，與工程實際問題較為脫離，致使學生學習該課程積極性不高，甚至產(chǎn)生抵觸心理，因此對該課程教學改革迫在眉睫。在許多學校研究生教學中采取引導學生自己講解，由于研究生相對本科生基礎要好、知識面也更為寬泛，因此在教學內(nèi)容選取上更具有靈活性和可操作性。本科生教學還是以教師講授為主，課程內(nèi)容需更有針對性和重點講解內(nèi)容突出性。對于許多高校壓縮教學課時，許多高校力學專業(yè)的本科彈性力學課程通常設置為64學時，其中有8學時數(shù)值實驗課，對于土木等力學相關(guān)專業(yè)設置為56個學時，其中也有8學時數(shù)值實驗課。由于彈性力學課程內(nèi)容較多，具體教學內(nèi)容應根據(jù)專業(yè)特點、學生畢業(yè)就業(yè)或繼續(xù)深造方向以及學生學時數(shù)的不同加以取舍，還需要根據(jù)教學過程中學生的學習效果適度調(diào)整。

（2）對彈性力學課程的教學改革，需在教學方式、手段和課件制作上引入工程實例，將具體工程應用與彈性力學理論知識結(jié)合捆綁式講解。彈性力學在工程應用方面的實例非常多，廣泛應用于土建、石油、采礦、埋地管道等工程領(lǐng)域，如水壩、隧道、輸油管道、地基沉降、地震波、尾礦壩、頁巖氣裂縫通道等各個工程領(lǐng)域都有涉及到彈性力學知識。在我最近幾年的彈性力學教學中，學生普遍對彈性力學的應用前景心存疑慮，尤其是彈性力學課程公式繁多，學生認為該門課程就是公式推導，沒有任何直觀性的計算結(jié)果和應用，沒有太大實際價值，甚至許多班導師也和學生一樣認為彈性力學實用性不強，學生對彈性力學的學習積極性不高。為消除學生的疑慮，在講授本門課程時，應該廣泛介紹彈性力學的工程應用領(lǐng)域，尤其注重在每部分理論內(nèi)容講解過程中給出相應的工程實例，使學生深刻體會到彈性力學與其他相關(guān)學科的關(guān)系，提高學生的學習積極性。

（3）當今大學本科教學理念提出培養(yǎng)學生具有全面知識、業(yè)務精通的專業(yè)素養(yǎng)，學以致用、技能精湛的能力素養(yǎng)，其中知識全面就包括了專業(yè)知識掌握的全面和綜合素質(zhì)發(fā)展的全面。如果我們培養(yǎng)出的本科生因擁有了厚實全面的專業(yè)知識和綜合素質(zhì)全面發(fā)展，將能夠快速且高質(zhì)量地擁有敢于創(chuàng)新、追求卓越的科學素養(yǎng)，勇于改革、善于開拓的技術(shù)潛力，具有了這些保障他們在走出校園走向社會到了各自工作崗位上將能得到更好的發(fā)展和更多的機會。然而，在專業(yè)知識掌握全面和綜合素質(zhì)全面發(fā)展的面前，我們還存在很多不足。這就需要教師在彈性力學課件制作時，將重點部分放在專業(yè)基礎知識和工程應用結(jié)合上，這樣既能豐富學生的專業(yè)基礎知識，也能引導他們將專業(yè)知識與工程應用結(jié)合，獲得更全面的專業(yè)知識。

3結(jié)論

本文針對力學及相關(guān)專業(yè)彈性力學課程教學改革，根據(jù)我國培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的大方針，基于作者彈性力學教學實踐，以提高學生彈性力學課程學習積極性和學習效果、從理論與工程應用方面培養(yǎng)學生綜合應用彈性力學知識的能力為目的，提出以工程應用為基礎的彈性力學課程教學與課件制作的教學改革，并對力學專業(yè)及相關(guān)專業(yè)其他課程設置提出一些建議。