工程力學(xué)教學(xué)改革初探

崔永廣

摘要：《工程力學(xué)》是一門與工程技術(shù)聯(lián)系極為廣泛的技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科，它是工程技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)之一，本文根據(jù)工程力學(xué)概念、知識(shí)、計(jì)算原理都比較復(fù)雜且抽象等特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生難理解和缺乏學(xué)習(xí)興趣等問題出發(fā)，剖析其存在的原因，并結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐提出教學(xué)改革的思路。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué)；教學(xué)改革；存在問題；應(yīng)對(duì)方案

由于歷史的原因，我國(guó)的工程力學(xué)教育自建國(guó)后近半個(gè)世紀(jì)一直沿襲前蘇聯(lián)的教學(xué)體系，存在著嚴(yán)重的學(xué)科化傾向，過于強(qiáng)調(diào)課程自身的系統(tǒng)性和完整性，與相關(guān)課程的聯(lián)系與配合較差，并且聯(lián)系工程實(shí)際不夠，使學(xué)生缺乏必要的工程教育和訓(xùn)練，這顯然是與高等職業(yè)教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)相悖的。另外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，力學(xué)的新知識(shí)不斷涌現(xiàn)，工程技術(shù)對(duì)力學(xué)的要求越來越高，而各院校的專業(yè)教學(xué)計(jì)劃給予力學(xué)課程的教學(xué)時(shí)數(shù)卻越來越少。

《工程力學(xué)》是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，通過學(xué)習(xí)本課程培養(yǎng)了學(xué)生的分析問題及解決問題的能力，為今后解決生產(chǎn)實(shí)際問題，及從事科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。從課堂教學(xué)的效果來總結(jié)，大部分學(xué)生感覺本課程抽象，與實(shí)際接觸太少，不好理解。通過教學(xué)總結(jié)以及與學(xué)生的交流來看，學(xué)生在給課程的學(xué)習(xí)方面、老師在教學(xué)方面都存在著一些問題，需要解決?，F(xiàn)將工程力學(xué)教學(xué)體系存在的主要問題總結(jié)如下：

一、存在的問題

（一）教學(xué)過程中常出現(xiàn)如下問題：1、傳統(tǒng)的工程力學(xué)教學(xué)主要是教師講授為主，更注重自身的理論體系，以加減平衡力系原理為例，先講它的定義，接著講證明，再講推論，最后再講在習(xí)題中的應(yīng)用。通常情況下就采取了這種“定義——定理——習(xí)題”這樣的教學(xué)模式，授課內(nèi)容缺乏生動(dòng)性，學(xué)生只能是被動(dòng)的接受，而不能主動(dòng)的參與，長(zhǎng)而久之，學(xué)生對(duì)這門課程的興趣和愛好漸漸消失，剩下的只是枯燥的內(nèi)容。2、教學(xué)內(nèi)容過分追求系統(tǒng)性與完整性，與前期和后續(xù)課程脫節(jié)，未能針對(duì)具體專業(yè)的培養(yǎng)日標(biāo)和學(xué)生畢業(yè)后可能從事的工作而進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。過分強(qiáng)調(diào)力學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性，而忽視力學(xué)作為應(yīng)用學(xué)科的實(shí)用價(jià)值。力學(xué)作為工程分析不可缺少的工具的重要性，未能充分顯示出來。使學(xué)生的學(xué)習(xí)缺乏明確的目標(biāo)，難以理解學(xué)習(xí)的目的和意義，不利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。3、邏輯推理過程和論證方法過于煩瑣。當(dāng)然，必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)是不可缺少的，但是煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，不僅枯燥無味，浪費(fèi)有限的課堂教學(xué)時(shí)間，更重要的是沖淡了分析思路與分析方法，使學(xué)生“撿了芝麻，丟了西瓜”。比如，在材料力學(xué)中，各種基本變形的應(yīng)力公式都是采用“平截面假設(shè)→變形幾何關(guān)系→物理關(guān)系→靜力學(xué)關(guān)系→應(yīng)力公式”這一相同的推導(dǎo)過程，既費(fèi)時(shí)，又煩瑣，且不利于學(xué)生對(duì)分析思路和分析方法的掌握以及對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通，觸類旁通。4、學(xué)生學(xué)習(xí)定理及推論時(shí)，不能夠很快的被其所運(yùn)用，與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)，沒有得到學(xué)習(xí)帶來的成就感，這樣就容易是學(xué)生失去興趣，從而使學(xué)生產(chǎn)生消極的學(xué)習(xí)心理。5、長(zhǎng)期以來，工程力學(xué)課程的教學(xué)仍采用傳統(tǒng)模式，依舊是老師講，學(xué)生聽，“講三學(xué)二考一”?？荚噧?nèi)容主要是對(duì)構(gòu)件的受力、運(yùn)動(dòng)及變形特征的辯識(shí)和分析計(jì)算以及有關(guān)的名詞、術(shù)語、概念的記憶；考試方式多采用閉卷筆試，以一份試卷定學(xué)生的優(yōu)劣。學(xué)生為了應(yīng)付考試，把主要精力放在了怎樣死記硬背課本和筆記內(nèi)容上，甚至形成了“上課記筆記，下課對(duì)筆記，考試背筆記，考完忘筆記”的怪圈。這樣不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的全面掌握，難于衡量學(xué)生的真正水平，體現(xiàn)了小學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，還容易出現(xiàn)作弊等違紀(jì)現(xiàn)象，也不利于教師教學(xué)水平的提高，沒有充分發(fā)揮考試的導(dǎo)向和反饋?zhàn)饔谩?/p>

（二）學(xué)生方面：1、學(xué)生剛剛從高中階段進(jìn)入到大學(xué)階段，在學(xué)習(xí)方面還停留在高中式的命令式學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)過程中沒有發(fā)揮自身的特點(diǎn)，沒有把學(xué)習(xí)由被動(dòng)變主動(dòng)。2、學(xué)生在學(xué)習(xí)這么課程中，由于該門課程相對(duì)于其他專業(yè)課程較為抽象，從而讓學(xué)生覺得這么課程沒有什么實(shí)際意義，同時(shí)部分學(xué)生覺得課程較難，從而失去學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣。3、學(xué)生不能明確工程力學(xué)的學(xué)習(xí)目的、意義。雖然在緒論當(dāng)中對(duì)工程力學(xué)的學(xué)習(xí)目的，意義通過 一些舉例進(jìn)行了說明，但是學(xué)生還是懵懵懂懂。4、因?yàn)閷W(xué)生覺得該門課程較難，內(nèi)容較多，很多學(xué)生不能從一而終，堅(jiān)持到課程結(jié)束，而這門課程大多數(shù)內(nèi)容都是環(huán)環(huán)相扣，其中一個(gè)環(huán)節(jié)若出現(xiàn)不解，就會(huì)對(duì)后續(xù)內(nèi)容的理解造成障礙，再加上大家的自控意識(shí)薄弱，漸漸地大家會(huì)在該課程中迷失。5、部分學(xué)生缺乏自信心，由于部分學(xué)生在高中是文科生，認(rèn)為自己中學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差，跟別的同學(xué)之間存在很大的差異，存在抵觸心理。學(xué)生的學(xué)習(xí)沒有目的性，不注重培養(yǎng)自己的學(xué)習(xí)興趣，不善于總結(jié)學(xué)習(xí)方法。

二、應(yīng)對(duì)方案

1、對(duì)傳統(tǒng)的課程體系、教學(xué)內(nèi)容及結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新整合，解決好與物理課中有關(guān)力的基本概念和原理（如力矩、摩擦及牛頓三定律、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理等）的重復(fù)問題；還應(yīng)根據(jù)學(xué)生的知識(shí)程度，避免簡(jiǎn)單重復(fù)，適當(dāng)提高教學(xué)起點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合歸納能力和知識(shí)的融會(huì)貫通能力，減少教學(xué)時(shí)數(shù)。整合后的課程體系分為剛體靜力學(xué)、材料力學(xué)和工程運(yùn)動(dòng)力學(xué)三個(gè)模塊，并將各模塊教學(xué)內(nèi)容體系優(yōu)化成同類型知識(shí)單元串聯(lián)系統(tǒng)，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)遷移的作用。比如，在材料力學(xué)中，將根據(jù)常規(guī)工程的設(shè)計(jì)思路優(yōu)化成以“桿件的內(nèi)力分析→應(yīng)力分析→應(yīng)力狀態(tài)分析→變形分析→失效分析與靜力計(jì)算”為主線的教學(xué)內(nèi)容新體系。將各種變形的共性問題（如內(nèi)力、應(yīng)力、變形等）集中起來研究，可以省去類似的分析推導(dǎo)過程，避免了按每一種基本變形小循環(huán)的重復(fù)，以便重點(diǎn)講授理論和公式的應(yīng)用方法及條件。這樣不僅能解決重復(fù)、煩瑣的問題，還能夠集中和強(qiáng)化概念，做到削枝強(qiáng)干，突㈩重點(diǎn)。更重要的是能夠培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力。

2、傳統(tǒng)的教學(xué)手法越來越不適應(yīng)當(dāng)前教育，只有不斷引入新的教學(xué)方法，才能適應(yīng)新時(shí)代的要求，才能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性。（1）采用問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，就是教師根據(jù)內(nèi)容課前給學(xué)生提出一些問題，下一課時(shí)進(jìn)性提問這樣的方式。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成預(yù)習(xí)的好習(xí)慣。（2）采用多媒體為主的講課方式，因?yàn)楣こ塘W(xué)多以力學(xué)模型為主，通過多媒體展示讓學(xué)生能夠更清晰更透徹的理解；同時(shí)多媒體增加了演示，營(yíng)造了工程氛圍，可以彌補(bǔ)由于各方面原因?qū)W生實(shí)習(xí)、實(shí)踐不足的現(xiàn)象。還可以使老師在課堂中更能節(jié)省時(shí)間，充分展示教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效率，有利于講授的連貫性和邏輯性的發(fā)揮，大大增強(qiáng)了課程的吸引力。在工程力學(xué)教學(xué)改革過程中，老師可以把理念與方法作為教學(xué)改革的突破口，在課程教學(xué)內(nèi)容與體系中那口現(xiàn)代素質(zhì)理念，形成自己一套科學(xué)、獨(dú)特的教學(xué)方法， 使課堂教學(xué)具有生動(dòng)性、形象性、趣味性及高效性。endprint

3、以學(xué)生思維為主，應(yīng)用精講、精練教學(xué)模式。根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況精講就是指要將教學(xué)的深度與廣度進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，給學(xué)生以充分的思維時(shí)間和空間，充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段細(xì)講課程的基本理論與方法，有一定的深度，并且與精練相結(jié)合，使得學(xué)生對(duì)工程力學(xué)的基本理論與方法在工程實(shí)際中的應(yīng)用有了初步的了解，并能分析在具體生活中的應(yīng)用。例如在講授剪切變形時(shí)，要學(xué)生理解如何運(yùn)用剪切的強(qiáng)度條件來分析計(jì)算在電焊鋼板時(shí)，鋼板的許用載荷。這個(gè)問題既聯(lián)系了實(shí)際又有了一定的深度，而精練即是精選教材中工程力學(xué)在實(shí)踐中要解決的問題的習(xí)題，要求學(xué)生應(yīng)用力學(xué)基本理論知識(shí)與方法進(jìn)行解答，并能進(jìn)一步推廣。

4、創(chuàng)新教學(xué)模式。通過帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)訓(xùn)車間或工地認(rèn)識(shí)一些結(jié)構(gòu)物及其制造工藝，向他們簡(jiǎn)略介紹工程力學(xué)知識(shí)在其中的運(yùn)用。在教學(xué)中還可以借助與工程實(shí)踐、日常生活密切相關(guān)的力學(xué)實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、思考、分析、歸納和解決問題。例如：在講解“平面一般力系平衡”問題求解前可給出這樣的思考題：建筑工地上的起重吊車在懸臂上有一個(gè)平衡塊，它起什么作用？設(shè)計(jì)師是如何確定這個(gè)平衡塊的重量以達(dá)到工程實(shí)際要求的？在講解“脆性材料扭轉(zhuǎn)破壞”時(shí)，用粉筆讓大家實(shí)驗(yàn)一下，很快就可以看到斷面破壞情況；在講解“力的平移定理”時(shí)，可拿打乒乓球?yàn)槔f明。教師還可以將那些由于構(gòu)件強(qiáng)度不夠而導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)或設(shè)備破壞所造成的重大經(jīng)濟(jì)損失、剛度不夠所生產(chǎn)出的廢品、穩(wěn)定性不夠而導(dǎo)致的重大人身傷亡事故等等制成電視片安排學(xué)生觀看，在培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)和責(zé)任意識(shí)的同時(shí)也必然會(huì)提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

5、將人文精神與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)地融合在一起，即將人文精神滲透到力學(xué)課程教學(xué)中去。首先，教師在授課的同時(shí)，要注意介紹力學(xué)學(xué)科中所蘊(yùn)涵的豐富的人文知識(shí)和人文精神，如介紹力學(xué)學(xué)科發(fā)展中優(yōu)秀科學(xué)家獻(xiàn)身真理的感人事跡，以激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生崇高的正義感與社會(huì)責(zé)任感；介紹力學(xué)學(xué)科中與當(dāng)前國(guó)計(jì)民生密切相關(guān)的知識(shí)，以激發(fā)學(xué)生獻(xiàn)身于造福人類與社會(huì)的熱情。其次，在教學(xué)過程中，要注意營(yíng)造一種平等、和諧、民主、寬容的課堂氣氛，使學(xué)生感受和體驗(yàn)直至接受這種蘊(yùn)涵人文精神的科學(xué)知識(shí)教育。要鼓勵(lì)學(xué)生勇于質(zhì)疑，大膽發(fā)表意見，自由進(jìn)行爭(zhēng)辯，既勇于放棄自己不成熟的想法，又敢于堅(jiān)持自己合理的見解。把教學(xué)過程看成是與學(xué)生共同重新“發(fā)現(xiàn)”科學(xué)真理的過程。在這樣的過程中，學(xué)生就自然會(huì)感受并學(xué)到堅(jiān)持真理、修正錯(cuò)誤、實(shí)事求是的科學(xué)精神，以及謙虛謹(jǐn)慎、和而不同、相互尊重的人文精神。再次，要注意引導(dǎo)學(xué)生建立正確科學(xué)的道德觀與思維方法。愛因斯坦說過，科學(xué)技術(shù)只能告訴我們“是什么”，卻不能解決“應(yīng)當(dāng)怎樣”。也就是說，科技只能解決是非而不能給人以“價(jià)值”判斷。科學(xué)精神是求真的精神，科學(xué)和道德的最大關(guān)聯(lián)，在于實(shí)事求是。要嚴(yán)肅對(duì)待學(xué)生在作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和考試小小現(xiàn)的弄虛作假現(xiàn)象和事例，及時(shí)給予批評(píng)教育和處理，決不能姑息遷就。正確的科學(xué)思維方法一般包括形象思維、抽象思維和辨證思維，以及直覺和靈感等等。教師在傳授科技知識(shí)時(shí)，應(yīng)把科學(xué)家是如何提出問題、思考問題和解決問題的過程，提綱挈領(lǐng)地加以介紹。并在實(shí)踐過程中給予指導(dǎo)和幫助，及時(shí)糾正學(xué)生在思想方法上出現(xiàn)的問題和錯(cuò)誤。

6、鼓勵(lì)學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，幫助學(xué)生建立明確的學(xué)習(xí)目的。根據(jù)以上內(nèi)容讓學(xué)生意識(shí)到該門課程的主要內(nèi)容，重點(diǎn)內(nèi)容清晰化條理化，同時(shí)讓學(xué)生意識(shí)到學(xué)習(xí)該內(nèi)容在實(shí)際應(yīng)用中的作用和意義，從而達(dá)到提高大家學(xué)習(xí)的興趣和目的，并且要鼓勵(lì)學(xué)生堅(jiān)定信心，因?yàn)樵撻T課程內(nèi)容已經(jīng)清晰化條例化，學(xué)生就會(huì)意識(shí)到該內(nèi)容是環(huán)環(huán)相扣并且內(nèi)容并不多，從而增強(qiáng)大家學(xué)習(xí)工程力學(xué)的信心和激情，在無形中也堅(jiān)定了大家學(xué)習(xí)該門課程的毅力。再次達(dá)到了提高大家學(xué)習(xí)興趣的目的。

總而言之，由于《工程力學(xué)》這門課程對(duì)工科專業(yè)學(xué)習(xí)起到承前啟后的作用，作為教師要引起足夠的重視。結(jié)合學(xué)生實(shí)際水平情況，通過不斷努力，運(yùn)用各種靈活的教學(xué)手段，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目的，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，從而使學(xué)生解決實(shí)際問題問題和分析問題能力得到很好的提高，從而做到全面提高職院校學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱家駿，工程力學(xué).2012-07

[2]徐廣民，高職工程力學(xué)課程改革的研究與實(shí)踐endprint