如何提高彎曲梁的承載力

陳丹 陳金文 陸雋

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?選取工程力學(xué)中“如何提高彎曲梁的承載力”這一具體課堂案例，結(jié)合PBL教學(xué)法和信息化教學(xué)手段開展教學(xué)設(shè)計，并從教學(xué)分析、教學(xué)理念與方法、教學(xué)過程、教學(xué)反思與整改、教學(xué)特色五個方面進行具體闡述，希望能為相關(guān)課程的教學(xué)設(shè)計提供一定的啟發(fā)和借鑒作用。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?彎曲梁;承載力;教學(xué);PBL;信息化

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）14-0141-03

工程力學(xué)是高職院校土木大類專業(yè)中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。它包含理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程中的主要內(nèi)容，依據(jù)高職專業(yè)培養(yǎng)目標和自身知識的內(nèi)在聯(lián)系，重新組織形成力學(xué)知識體系。該課程兼有基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的雙重性質(zhì)，既運用了前期課程中的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識，又為后續(xù)的專業(yè)技術(shù)課奠定必要的理論基礎(chǔ)，為解決實際的工程問題提供理論依據(jù)，是連接基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁，在整個課程體系中處于承上啟下的地位。

一、教學(xué)分析

（一）教學(xué)內(nèi)容

“梁”是中國建筑構(gòu)架中最重要的構(gòu)件之一，它承托著建筑物上部構(gòu)架全部的重量，主要發(fā)生彎曲變形，在中小跨度建筑物中被廣泛應(yīng)用。因此，在土木、水利等建筑類相關(guān)專業(yè)中，彎曲梁的分析及設(shè)計一直是工程力學(xué)學(xué)習(xí)的重點，本次課堂正是圍繞如何提高彎曲梁的承載力這一主題開展教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析應(yīng)用的能力，提升學(xué)生的知識技能，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)奠定扎實的理論基礎(chǔ)。

（二）教材分析

教材選用工程力學(xué)（第四版）“十二五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材。本次課堂教學(xué)內(nèi)容節(jié)選自教材第6章第4節(jié)“梁彎曲時的應(yīng)力與強度”中的第4個內(nèi)容“提高梁彎曲強度的主要措施”。

（三）學(xué)情分析

本次課教學(xué)對象是職業(yè)院校水利工程專業(yè)一年級的學(xué)生。按照教學(xué)計劃，他們已學(xué)繪圖軟件Autocad和力學(xué)軟件MDsoilds，雖然他們在數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識儲備上有所欠缺，怕公式推導(dǎo)、怕繁雜計算，也缺乏一定的工程意識;但有“90后”青年的特點和優(yōu)勢，比如喜歡動手操作、喜歡玩電腦、軟件，愛玩手機看視頻，也有強烈的好奇心和求知欲。

（四）教學(xué)目標及重難點

根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合崗位技能要求及學(xué)生特點，確定本次課程的教學(xué)目標及教學(xué)重難點。

（五）教學(xué)環(huán)境及資源

課前、課后利用網(wǎng)絡(luò)課程和教學(xué)平臺發(fā)布學(xué)習(xí)資源，拓展教學(xué)時空。

課中，在多媒體教室，采用視頻、動畫、3D圖、MDsolids力學(xué)軟件、二維碼等信息化資源開展教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手能力。

二、教學(xué)理念與方法

（一）教學(xué)理念

依據(jù)高職教學(xué)人才培養(yǎng)的要求和工程力學(xué)課程標準，采用問題為導(dǎo)向的PBL教學(xué)理念，先提出“如何提高彎曲梁的承載力”這一問題，再從模型實驗、數(shù)值仿真、生活舉例、工程應(yīng)用四個方面作出回應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生由感性觀察到理性探究、由現(xiàn)象解釋到方案討論，層層遞進，逐步解決問題并掌握知識和技能。

（二）教學(xué)模式

圍繞“如何提高彎曲梁的承載力”這一中心問題，設(shè)計了理論探究和實踐應(yīng)用兩大教學(xué)模塊。其中理論探究是基礎(chǔ)，通過模型實驗分析主要影響因素，通過數(shù)值仿真提出具體措施;實踐應(yīng)用是目標，通過生活舉例激活知識，通過解決工程問題提升技能。在探究中掌握知識技能，在實踐中鞏固知識技能，形成探中學(xué)、用中學(xué)理實一體化的教學(xué)模式。

（三）教學(xué)方法

采用任務(wù)驅(qū)動法，讓學(xué)生在模型試驗中對比觀察、自主探究;采用情境教學(xué)法，讓學(xué)生分組討論，解決工程問題，從而解決教學(xué)重難點。

三、教學(xué)過程

這個教學(xué)過程分為三段六步式，三段分別為課前預(yù)熱、課中導(dǎo)學(xué)和課后拓展。具體流程見下表。

四、教學(xué)反思與整改

（一）教學(xué)效果

本節(jié)課以“如何提高彎曲梁的承載力”這一問題為導(dǎo)向，利用MDsoilds力學(xué)軟件微課、動畫、視頻、3D圖、多媒體教室、藍墨云教學(xué)平臺等信息化手段，采用“情境引入—模型實驗—數(shù)值仿真—生活舉例—工程應(yīng)用—歸納總結(jié)”六環(huán)節(jié)，逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握知識技能，最終運用知識技能解決實際工程問題，達到了以下效果：

1.通過模型實驗、數(shù)值仿真，讓學(xué)生動起來，學(xué)習(xí)熱情更高漲

運用任務(wù)驅(qū)動法，先布置模型實驗任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)一些抽象的規(guī)律，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣;再順勢提出問題，引導(dǎo)學(xué)生利用力學(xué)軟件進行數(shù)值仿真，探究具體措施，達成知識目標。這樣的方式相對傳統(tǒng)的公式推導(dǎo)分析，學(xué)生更有興趣，也更容易理解和掌握，學(xué)習(xí)積極性大大提高。

2.通過生活舉例、工程應(yīng)用，把知識用起來，學(xué)習(xí)目標更明確

運用情境教學(xué)法，通過生活情境引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)力學(xué)在生活中的應(yīng)用，把抽象的力學(xué)模型具體化;再通過工程情境引導(dǎo)學(xué)生運用已有經(jīng)驗解決廠房吊車梁升級改造的問題，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和團隊意識，達成技能目標和素質(zhì)目標。

3.通過藍墨云班課教學(xué)平臺，把過程記下來，過程評價更全面

學(xué)生完成教師在平臺上發(fā)布的課前課后測試及小組任務(wù)，教師針對學(xué)生的完成情況，包括分組活動時的參與度、創(chuàng)新度等進行綜合評價，實現(xiàn)全過程的信息采集，有利于對學(xué)生學(xué)習(xí)情況進行更加全面系統(tǒng)的考核。

（二）教學(xué)反思

1.采用PBL教學(xué)理念，以問題為導(dǎo)向，任務(wù)設(shè)計是關(guān)鍵

本節(jié)課采用以問題為導(dǎo)向的PBL教學(xué)理念，圍繞“如何提高彎曲梁的承載力”這一具體問題，設(shè)計了模型實驗、數(shù)值仿真、生活舉例、工程應(yīng)用四個任務(wù)，學(xué)生通過實驗現(xiàn)象分析問題，利用數(shù)值仿真解決問題，借助生活現(xiàn)象激活知識，最后在工程應(yīng)用中提升技能。

2.信息化手段的應(yīng)用關(guān)鍵在解決重點、突破難點

針對學(xué)生怕公式、喜歡操作的特點，淡化理論推導(dǎo)，讓學(xué)生利用MDsoilds力學(xué)軟件進行數(shù)值仿真，通過參數(shù)調(diào)整及對比分析發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并解決問題;利用微課、動畫、3D圖、企業(yè)視頻和網(wǎng)絡(luò)視頻等信息化資源，把抽象的力學(xué)模型與實際工程構(gòu)件對接，有助于突破重難點，并培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和信息素養(yǎng)。

（三）整改及建議

工程力學(xué)的教學(xué)痛點一直是理論與實踐脫節(jié)，學(xué)生覺得力學(xué)理論枯燥無用。

建議：把各種受力構(gòu)件在生活或工程中的應(yīng)用進行分類，整合形成適應(yīng)不同專業(yè)不同情境的案例庫，并在教學(xué)實踐中常態(tài)化應(yīng)用，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

五、教學(xué)特色

（一）模型實驗與數(shù)值仿真相結(jié)合，從感性到理性，助力知識理解

淡化公式推導(dǎo)，強化動手能力，采用任務(wù)驅(qū)動引導(dǎo)學(xué)生通過模型實驗觀察規(guī)律，采用問題驅(qū)動啟發(fā)學(xué)生利用力學(xué)軟件對比分析，從抽象到具體，層層遞進，符合學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和認知規(guī)律。

（二）生活現(xiàn)象與工程案例相結(jié)合，從日常到專業(yè)，助力技能應(yīng)用

以理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用為目標，引入生活情境引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解釋力學(xué)現(xiàn)象，利用工程情境啟發(fā)學(xué)生提出吊車梁升級改造的方案，由模擬動畫到實景視頻，由理論措施到實際經(jīng)驗，強化學(xué)生的專業(yè)認知和技能應(yīng)用。

（三）力學(xué)原理與生活哲理相結(jié)合，從意識到態(tài)度，助力素質(zhì)教育

教育不僅授業(yè)解惑，更要傳道。從事故分析中引出嚴謹謙遜的工作態(tài)度，從分組任務(wù)中強調(diào)協(xié)同合作的團隊意識，從力學(xué)原理折射哲學(xué)道理，從工程經(jīng)驗激發(fā)信息素養(yǎng)，將素質(zhì)教育滲透課堂。

參考文獻：

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編輯 李 靜

How to Improve the Bearing Capacity of Bending Beams

——Classroom Teaching Design of Engineering Mechanics in Higher Vocational Colleges

Based on PBL Teaching Method

Chen Dan，Chen Jin-wen，Lu Jun

Abstract：This paper chooses the specific classroom case of “How to Improve the Bearing Capacity of Bending Beams” in Engineering Mechanics，combines PBL teaching method and information-based teaching method to carry out teach-ing design，and elaborates in detail from five aspects：teaching analysis，teaching ideas and methods，teaching process，teaching reflection and rectification，and teaching characteristics. It can provide some inspiration and reference for the teaching design of related courses.

Key words：bending beam;bearing capacity;teaching;PBL;informatization