少學(xué)時(shí)工程力學(xué)教學(xué)改革探討

谷俊斌

摘 ?要 工程力學(xué)是一門(mén)非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。在教學(xué)內(nèi)容不減、教學(xué)學(xué)時(shí)減少的情況下，保質(zhì)保量地完成工程力學(xué)的教學(xué)任務(wù)是成功進(jìn)行教學(xué)改革的突破點(diǎn)。針對(duì)少學(xué)時(shí)工程力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行改革探索，并取得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 少學(xué)時(shí);工程力學(xué);教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）06-0094-03

Reform in Teaching with Few Hours of Engineering Mechanics//GU Junbin

Abstract Engineering Mechanics is an important technical basic course. In the case of the unreduced teaching content and the reduced

teaching hours， it is the breakthrough point in a successful teaching

reform to complete all teaching mission qualitatively and quantitively.

My research refers to teaching contents and teaching method of engi-

neering mechanics with fewer hours and achieves a good teaching perfonnance.

Key words short of class hours; engineering mechanics; teaching content; teaching method

1 引言

少學(xué)時(shí)工程力學(xué)是內(nèi)蒙古科技大學(xué)許多工科專(zhuān)業(yè)所開(kāi)設(shè)的一門(mén)基礎(chǔ)力學(xué)課程，如材料與冶金工程、礦物加工工程、給水排水工程、建筑工程管理、建筑與環(huán)境工程、環(huán)境工程等。各個(gè)工程領(lǐng)域的快速發(fā)展，需要得到力學(xué)新知識(shí)的理論支撐，因此，大學(xué)生不僅需要掌握自己專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論，而且需要學(xué)會(huì)利用力學(xué)知識(shí)創(chuàng)造新型的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。面對(duì)如此情形，高等院校分配給工程力學(xué)的教學(xué)學(xué)時(shí)卻越來(lái)越少。那么，如何在學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多的情況下保質(zhì)保量地完成教學(xué)任務(wù)，就成為工程力學(xué)課程亟待解決的問(wèn)題。筆者在近幾年的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，就工程力學(xué)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行改革探索。

在教學(xué)內(nèi)容的選擇過(guò)程中，教師應(yīng)該有所側(cè)重點(diǎn)，不必追求教學(xué)內(nèi)容的完整性，只要最大化地挖掘?qū)W生的潛力，并使其有學(xué)到知識(shí)的滿(mǎn)足感和成就感就可以了。在教學(xué)內(nèi)容選擇過(guò)程中要遵循五大原則：依據(jù)“寬而淺”原則，選擇教學(xué)內(nèi)容;依據(jù)專(zhuān)業(yè)特性，制定教學(xué)內(nèi)容;根據(jù)專(zhuān)業(yè)相關(guān)課程，刪略一些重復(fù)內(nèi)容;加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，豐富教學(xué)內(nèi)容;遵從適度原則，以學(xué)生的可接受性為考量。在教學(xué)方法的選取中也遵循五大原則：靈活應(yīng)用多媒體手段;依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，講解與示范結(jié)合;強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)，凸顯針對(duì)性;分層教學(xué)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí);合理地安排講授課與輔導(dǎo)課。

2 教學(xué)內(nèi)容的選擇

教學(xué)內(nèi)容是教師進(jìn)行教學(xué)工作的主要依靠，因此，選擇有效的教學(xué)內(nèi)容不但要保證學(xué)生達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)，而且要滿(mǎn)足今后自身發(fā)展的需求。選擇有效的教學(xué)內(nèi)容不但要培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)，而且要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決和分析問(wèn)題的能力。為此，在選擇教學(xué)內(nèi)容上需要仔細(xì)推敲，構(gòu)建合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，并且“精”“博”得當(dāng)，能有效地培養(yǎng)學(xué)生。目前，大多數(shù)少學(xué)時(shí)工程力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容是為了滿(mǎn)足各工科專(zhuān)業(yè)的后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的需要，按照“夠用為度”[1]的原則，除了講授工程力學(xué)的基本概念、基本理論和基本解題方法外，可以大量刪減與其專(zhuān)業(yè)無(wú)關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)展針對(duì)性的教學(xué)，至于授課方法仍采用多學(xué)時(shí)的方式進(jìn)行。就學(xué)習(xí)的學(xué)生而言，工程力學(xué)課程并非其專(zhuān)業(yè)的主干課程，重視程度相對(duì)較弱，其學(xué)習(xí)興趣和積極性也不高;而教學(xué)方法使用傳統(tǒng)講法，因而學(xué)習(xí)的過(guò)程中以分析推導(dǎo)和計(jì)算校核為主，多方面原因?qū)е聦W(xué)生興趣不高，接受效果差。如果采用傳統(tǒng)授課方式講授工程力學(xué)的部分內(nèi)容，明顯不太符合當(dāng)前的教學(xué)需求。

依據(jù)“寬而淺”原則，選擇教學(xué)內(nèi)容 ?少學(xué)時(shí)工程力學(xué)主要是服務(wù)于各工科專(zhuān)業(yè)的后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程，依據(jù)“寬而淺”的原則[2-3]制定工程力學(xué)的教學(xué)大綱和教學(xué)日歷。即在有限的課時(shí)中，讓學(xué)生掌握力學(xué)基本概念的同時(shí)，明確力學(xué)理論的重要性，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性。如工程靜力學(xué)部分著重講解平面力系的靜力等效、簡(jiǎn)化和平衡條件，并且通過(guò)例題使學(xué)生熟練地掌握，而空間力系簡(jiǎn)單地介紹空間力對(duì)點(diǎn)之矩和力偶矩矢的概念即可。對(duì)材料力學(xué)部分，主要講解桿件基本變形（拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲）的強(qiáng)度和剛度問(wèn)題，對(duì)于較難的組合變形會(huì)判別組合形式即可，及簡(jiǎn)單地介紹壓桿穩(wěn)定的概念。

依據(jù)專(zhuān)業(yè)特性，制定教學(xué)內(nèi)容 ?力學(xué)與各個(gè)工程領(lǐng)域密切相關(guān)，離開(kāi)了工程，力學(xué)將失去他的意義，它生存的目的就是為各個(gè)工科專(zhuān)業(yè)提供一定的力學(xué)知識(shí)，便于工程師更好地掌握自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。不同的專(zhuān)業(yè)所需的力學(xué)知識(shí)的內(nèi)容和深度都有所差異，應(yīng)結(jié)合專(zhuān)業(yè)特性，制訂相應(yīng)的教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃，不能一成不變。對(duì)于冶金與材料工程、礦物加工工程、給水排水工程、建筑工程管理、建筑與環(huán)境工程、環(huán)境工程等專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，他們對(duì)工程力學(xué)的要求較低，只需掌握工程力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)即可滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)的需求。

根據(jù)專(zhuān)業(yè)相關(guān)課程，刪略一些重復(fù)內(nèi)容 ?高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論及大學(xué)物理是工程力學(xué)的前置課程，結(jié)合緊密，有效地處理它們的關(guān)系，可以節(jié)約一定的課時(shí)[3]。如大學(xué)物理中已講解的一些基本力學(xué)概念和原理，在工程力學(xué)中可直接引用，不必重新講解，以免浪費(fèi)時(shí)間;還有，在高等數(shù)學(xué)中有關(guān)矢量的基本概念、點(diǎn)乘和叉乘已做講解，工程力學(xué)中論證合力矩定理以及力對(duì)點(diǎn)之矩矢和力對(duì)軸之矩的關(guān)系時(shí)可以直接應(yīng)用。

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，豐富教學(xué)內(nèi)容 ?實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證力學(xué)理論的重要環(huán)節(jié)，不僅能培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，而且能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情[4-5]。實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置，不僅能幫助學(xué)生更好地消化理論知識(shí)，還能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。少學(xué)時(shí)工程力學(xué)應(yīng)適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，不僅保留拉壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲的實(shí)驗(yàn)，還應(yīng)該增加組合變形實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)有利于知識(shí)的創(chuàng)新。

遵從適度原則，以學(xué)生的可接受性為考量 ?堅(jiān)持適度原則來(lái)選擇教學(xué)內(nèi)容，也就是根據(jù)學(xué)生的可接受情況來(lái)確定教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度。廣度就是控制教學(xué)內(nèi)容的多少，避免內(nèi)容太多，學(xué)生難以消化;內(nèi)容太少，學(xué)生吃不飽。深度就是控制教學(xué)內(nèi)容的難易程度，避免教學(xué)內(nèi)容太難，學(xué)生難以理解，打擊學(xué)習(xí)積極性;教學(xué)內(nèi)容太易，學(xué)生達(dá)不到教學(xué)要求，造成思維膚淺，不善于獨(dú)立分析和解決問(wèn)題。因此，在選擇教學(xué)內(nèi)容時(shí)一定要遵從適度原則，依據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)目的，選擇的教學(xué)內(nèi)容難度正好使學(xué)生通過(guò)努力可以達(dá)到其潛力的最值，并且完成學(xué)習(xí)還會(huì)產(chǎn)生滿(mǎn)足感。選擇適合學(xué)生的教材，緊緊圍繞適度原則，結(jié)合教學(xué)目的，把教學(xué)內(nèi)容的“精”和“博”有效地結(jié)合起來(lái)，精心篩選教學(xué)內(nèi)容，確保教學(xué)活動(dòng)能取得良好的效果。

3 教學(xué)方法的選取

工程力學(xué)課程是一門(mén)理論性相對(duì)很強(qiáng)的課程，其教學(xué)方式必然以教師講授為主。講授時(shí)應(yīng)深入淺出、邏輯嚴(yán)密，重點(diǎn)突出，教授語(yǔ)言生動(dòng)活潑，采用多樣教學(xué)手段，講究教學(xué)方法，多列舉身邊的力學(xué)現(xiàn)象，調(diào)動(dòng)課堂的氣氛。在講課過(guò)程中應(yīng)該結(jié)合學(xué)生的作業(yè)情況，著重剖析學(xué)生容易忽略、經(jīng)常犯錯(cuò)的問(wèn)題，分析解題的思路一定要連續(xù)，忌諱跳躍性，避免導(dǎo)致學(xué)生聽(tīng)得沒(méi)頭沒(méi)尾。

靈活應(yīng)用多媒體手段 ?工程力學(xué)課程涉及一些變形或運(yùn)動(dòng)，比較抽象，不易想象，如果采用多媒體手段，直觀簡(jiǎn)單，而且通過(guò)動(dòng)畫(huà)能使學(xué)生清晰地掌握構(gòu)件或桿件的變形規(guī)律和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，便于學(xué)生理解力學(xué)原理，感覺(jué)力學(xué)也就不那么枯燥了。如在教學(xué)梁的彎曲變形時(shí)，通過(guò)觀看動(dòng)畫(huà)可以清楚演示梁的整個(gè)變形過(guò)程，能很快地找到變形協(xié)調(diào)關(guān)系，便于理解整個(gè)正應(yīng)力推導(dǎo)過(guò)程。多媒體手段直觀形象，視覺(jué)效果強(qiáng)，從而降低學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)習(xí)效率。

依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，講解與示范結(jié)合 ?為了讓學(xué)生加深對(duì)力學(xué)公式的理解，防止學(xué)生機(jī)械、盲目地模仿，授課時(shí)將講解與示范有效地結(jié)合，便于學(xué)生對(duì)力學(xué)公式的掌握。如在講解力學(xué)表達(dá)式時(shí)，除了闡述清楚每個(gè)字符的含義及物理意義，還要舉例闡述每個(gè)字符的求解和應(yīng)用，不能讓學(xué)生生搬硬套，照貓畫(huà)虎，否則難以提高學(xué)生的解題能力和獨(dú)立分析問(wèn)題的能力。同時(shí)，學(xué)生通過(guò)獨(dú)立完成課程感覺(jué)到成就感和滿(mǎn)足感，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)習(xí)力學(xué)課程的積極性。

強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)，凸顯針對(duì)性 ?少學(xué)時(shí)工程力學(xué)如果按照傳統(tǒng)教學(xué)方式執(zhí)行，就要面對(duì)課時(shí)少、內(nèi)容多的局面，后果必然是節(jié)節(jié)滿(mǎn)堂灌，學(xué)生學(xué)得一塌糊涂。倒不如利用有限時(shí)間突出重點(diǎn)，有針對(duì)性地講解，詳略得當(dāng)反而有利于學(xué)生掌握。有的內(nèi)容深入挖掘，某些方面一筆帶過(guò)，稍作介紹。如在材料力學(xué)部分著重講授桿件基本變形的強(qiáng)度和剛度問(wèn)題，對(duì)于較難的組合變形會(huì)判別組合形式即可，而壓桿穩(wěn)定性問(wèn)題僅作概念性介紹。這種敘述體系較為直觀，可使學(xué)生感到內(nèi)容連貫，有新意。

分層教學(xué)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí) ?為培養(yǎng)學(xué)生思維能力，激發(fā)其創(chuàng)新、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，教師應(yīng)做到因材施教。為此，可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和專(zhuān)業(yè)情況具體規(guī)劃工程力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，然后針對(duì)性地授課。工程力學(xué)課程的授課內(nèi)容是服務(wù)于后續(xù)的專(zhuān)業(yè)課的，只要夠用即可，沒(méi)理由花大量的時(shí)間鉆研非專(zhuān)業(yè)課程。結(jié)合具體情況授課過(guò)程中，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，使學(xué)生能夠靈活地應(yīng)用工程力學(xué)理論及其研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

合理地安排講授課與輔導(dǎo)課 ?少學(xué)時(shí)工程力學(xué)課時(shí)少、內(nèi)容多，剛剛能滿(mǎn)足講授課，導(dǎo)致輔導(dǎo)課時(shí)幾乎為零。工程力學(xué)的課程性質(zhì)決定其必須通過(guò)適量的練習(xí)才能很好地掌握相關(guān)的理論知識(shí)，所以輔導(dǎo)課在工程力學(xué)教學(xué)中的作用是不可忽視的。目前，由于學(xué)時(shí)的緊張擠掉輔導(dǎo)課是不明智的，沒(méi)有練習(xí)的支持，學(xué)生對(duì)力學(xué)的掌握質(zhì)量必會(huì)大大下降。他們只能仿照課本的例題，求解一些相似的題目，沒(méi)有真正掌握題中所含的知識(shí)點(diǎn)，對(duì)理論理解不深，問(wèn)題稍稍綜合幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)就找不到解題的思路。這種情況下，只要教師輕輕地點(diǎn)撥一下，學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)就能很快地串聯(lián)起來(lái)，有效地提高解題能力。因此，適當(dāng)?shù)貕嚎s授課時(shí)間，安排輔導(dǎo)課，是利大于弊的。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)少學(xué)時(shí)工程力學(xué)課程學(xué)時(shí)少、任務(wù)重的形勢(shì)，提出以上教學(xué)內(nèi)容和方法的改革，能有效地解決一些教學(xué)難題，并在實(shí)踐中取得較好的教學(xué)效果，當(dāng)然還存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步改進(jìn)。工程力學(xué)課程的宗旨是服務(wù)于各個(gè)工科專(zhuān)業(yè)，隨著各個(gè)工科專(zhuān)業(yè)的發(fā)展，力學(xué)知識(shí)的需求也會(huì)發(fā)生一些改變，那么工程力學(xué)的教學(xué)也需要隨之改變，因此，工程力學(xué)課程的教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作。

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