職業(yè)教育工程力學(xué)課程改革思路

張璽

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院安全工程系 甘肅 蘭州 730021）

1 引言

力學(xué)類課程在大土木類專業(yè)背景下對學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的精準(zhǔn)把握和深層次的理解至關(guān)重要，可以說力學(xué)類課程是一種“工具”，核心專業(yè)課則要用這“工具”去分析和領(lǐng)會。在以往的教學(xué)過程中，力學(xué)類的課程以及一些例題和習(xí)題都過于側(cè)重計算，而缺乏分析和判斷能力的訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生在后續(xù)專業(yè)課程和工作中無法靈活的應(yīng)用。這種不通過精確計算而快速判斷和分析的能力對于工程師而言非常重要，而這種能力的養(yǎng)成就需要對現(xiàn)行的力學(xué)課程的教學(xué)進(jìn)行全方位多層次的改革。

2 現(xiàn)狀分析

力學(xué)經(jīng)過若干年的發(fā)展已經(jīng)形成了一門成熟且系統(tǒng)化的學(xué)科體系，可以將力學(xué)分成三大分支：經(jīng)典力學(xué)（如：理論力學(xué)，材料力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，水力學(xué)等），計算力學(xué)，概念力學(xué)。經(jīng)典力學(xué)的任務(wù)：根據(jù)力學(xué)的原理，研究外力和其他外界因素作用下，計算桿件的內(nèi)力和變形、驗證強度剛度是否滿足要求、判斷穩(wěn)定性及動力響應(yīng)特征等問題。經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)有了成熟的教材和教學(xué)體系，高職教育中也普遍開設(shè)了相關(guān)的課程。計算力學(xué)是以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)利用計算機(jī)高速計算的優(yōu)勢對構(gòu)件或結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和判斷。目前市面上諸如：SAP2000、ANSYS、PKPM、NASTRAN、ADINA等軟件已經(jīng)隨著智能化發(fā)展而興起，相信在不久的將來會滲透到課堂教學(xué)和施工現(xiàn)場中。目前在高職教育中還未有涉及。概念力學(xué)則強調(diào)桿件或結(jié)構(gòu)受力規(guī)律和變形趨勢，其培養(yǎng)的是不通過嚴(yán)密的計算，通過結(jié)構(gòu)形式，受力特點，約束類型等因素，快速分析和判斷結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化和變形規(guī)律。這種能力的培養(yǎng)有助于工程師用力學(xué)的眼光在施工現(xiàn)場快速分析和判斷一些實際問題，及時發(fā)現(xiàn)一些施工錯誤。這方面的教學(xué)在國內(nèi)外還未有任何發(fā)展。

3 改革方法和思路

3.1 教材改革

（1）對于教材內(nèi)容的精煉。無論是計算力學(xué)還是概念力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)永遠(yuǎn)是“源”，失去這個源頭，便無從談起。一般高職院校力學(xué)類課程學(xué)時有限，可以結(jié)合學(xué)生實際情況和專業(yè)特征重新安排力學(xué)教學(xué)內(nèi)容，在保留經(jīng)典力學(xué)主要方式方法的同時，壓縮部分章節(jié)，給概念力學(xué)騰出空間。

（2）對于教材的例題和習(xí)題的重構(gòu)。市面上大多數(shù)力學(xué)類教材都過分側(cè)重于計算，學(xué)生完成例題和習(xí)題后，只會使用教材中所講述的方法，并沒有對桿件和結(jié)構(gòu)進(jìn)行更深入的分析，例如：為什么構(gòu)件此處內(nèi)力大？為什么此處變形較大？結(jié)構(gòu)特征對于內(nèi)力變化有何影響？有什么規(guī)律可循？能否不通過精確的計算而快速分析和判斷？如何通過荷載類型、約束特征快速作出結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖？等一系列的問題有待挖掘。總之，在教學(xué)過程中不僅要注重基本力學(xué)原理的講解和應(yīng)用，更不能忽視對題目計算結(jié)果的概念力學(xué)角度的分析和挖掘。培養(yǎng)學(xué)生快速分析和判斷的能力。

3.2 教學(xué)方法的改革

傳統(tǒng)教學(xué)中“填鴨式”的教學(xué)方法，由于力學(xué)類課程課時緊張，內(nèi)容量大，課程難度大等原因，廣泛的用在課堂中。學(xué)生無法及時消化和領(lǐng)會知識內(nèi)容，就更無法養(yǎng)成概念力學(xué)的分析和判斷能力，只是學(xué)會了機(jī)械式的計算。因此，結(jié)合前面提到的課程教材的改革，壓縮經(jīng)典力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容。在課堂中留出時間，設(shè)置問題讓學(xué)生對計算結(jié)果進(jìn)行有效的分析和判斷，如此既活躍了課堂氣氛，又激發(fā)學(xué)生的興趣，同時培養(yǎng)了概念力學(xué)分析和判斷的能力。從而大幅度提高課堂的教學(xué)質(zhì)量和效率。

3.3 力學(xué)課程與專業(yè)課程的融合

力學(xué)類課程最重要的就是應(yīng)用，可以應(yīng)用在后續(xù)的專業(yè)核心課的學(xué)習(xí)中，專業(yè)課和力學(xué)類課程的教師要共同去開發(fā)和挖掘?qū)I(yè)課程中涵蓋的能用力學(xué)知識分析和解決的問題。有必要時在日常的教學(xué)研討中可以共同去探討，既豐富力學(xué)課程教師日常教學(xué)素材，又為專業(yè)課程教師在專業(yè)課教學(xué)中因苦惱學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)差，無法深刻理解專業(yè)問題帶來了便利，確保教學(xué)質(zhì)量的提高。

3.4 案例庫建設(shè)

素材的建設(shè)和積累，依靠各個專業(yè)核心課程的教師在教學(xué)過程中深度挖掘，通過收集和整理，可形成一套豐富的多課程化的概念力學(xué)教學(xué)案例庫。案例庫的形成將有利于豐富日常概念力學(xué)教學(xué)的過程，有利于概念力學(xué)教材的編寫，有利于學(xué)生課后自我強化學(xué)習(xí)等多方面的優(yōu)勢。

4 討論

目前，國內(nèi)外無論是教材、教學(xué)方法、教師等方面研究概念力學(xué)的教師很少，也沒有形成一套行之有效的系統(tǒng)的課程體系和教學(xué)方法。進(jìn)行教學(xué)的改革既要改變力學(xué)課程的傳統(tǒng)教學(xué)的課時和方法，又要有概念力學(xué)體系和經(jīng)典力學(xué)體系相結(jié)合的教材。要完成這樣的任務(wù)則需要學(xué)校的支持和各個專業(yè)老師的通力配合，以課題或者教學(xué)改革項目的形式進(jìn)行。

5 結(jié)論

概念力學(xué)所強調(diào)的不通過精確的計算而快速的分析和判斷結(jié)構(gòu)的受力、變形，穩(wěn)定性等特征，對于學(xué)生來講無論未來從事設(shè)計還是施工方面的工作，在遇到實際問題時都能進(jìn)行快速的分析和判斷，提高工作效率和改善工作質(zhì)量。而傳統(tǒng)的力學(xué)教學(xué)過程恰恰不能培養(yǎng)這種能力，因此，對于高職土木、水利、交通類的專業(yè)，力學(xué)類課程的改革就顯得尤為迫切。