工程力學(xué)課程中應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)研究與實(shí)踐

●趙繼濤 于月民 于麗艷 蓋芳芳

工程力學(xué)課程中應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)研究與實(shí)踐

●趙繼濤 于月民 于麗艷 蓋芳芳

工程力學(xué)是工科專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，對(duì)工程力學(xué)課程進(jìn)行教學(xué)方法改革，構(gòu)建教學(xué)新模式對(duì)高等教育培養(yǎng)應(yīng)用型人才尤為重要。更新教學(xué)觀念、完善教學(xué)內(nèi)容、強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)、注重多種教學(xué)方法和手段的綜合運(yùn)用，將應(yīng)用型人才培養(yǎng)教育理念融入到各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，重視工程力學(xué)與工程實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，達(dá)到應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

工程力學(xué) 應(yīng)用型人才 教學(xué)研究

發(fā)展應(yīng)用型本科教育，培養(yǎng)應(yīng)用型人才是社會(huì)發(fā)展的需要，在我國(guó)是大勢(shì)所趨。工程力學(xué)課程基礎(chǔ)性強(qiáng)，具有很強(qiáng)工程背景，在工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐中的應(yīng)用廣泛，工程力學(xué)不僅是培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)的啟蒙課程，而且也是工科專業(yè)學(xué)生今后解決工程實(shí)際問(wèn)題的必要工具。為此，對(duì)工程力學(xué)課程進(jìn)行教學(xué)方法改革，構(gòu)建教學(xué)新模式對(duì)高等教育培養(yǎng)應(yīng)用型人才尤為重要。

一、更新教學(xué)觀念，深化教學(xué)改革

更新教學(xué)觀念是高校深化教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵。更新教學(xué)觀念，需要廣大教師樹立教學(xué)改革意識(shí)，同時(shí)重視學(xué)生分析與運(yùn)用知識(shí)的能力的培養(yǎng)，并且在教學(xué)過(guò)程中注意工程力學(xué)與工程實(shí)踐的結(jié)合。例如在講解提高梁彎曲強(qiáng)度措施時(shí)，教師在講授一種措施后可以啟發(fā)學(xué)生思考其他方法，以常見的工程結(jié)構(gòu)為例讓學(xué)生分析設(shè)計(jì)中包含的力學(xué)原理，如建筑物門前雨篷下的懸臂梁結(jié)構(gòu)（如圖1所示），設(shè)計(jì)成變截面的同時(shí)，往往在中性軸附近會(huì)適當(dāng)減小截面尺寸，目的是什么？還有其他方法提高強(qiáng)度嗎？（設(shè)計(jì)的目的是為了在相同截面面積時(shí)獲得更高的提高抗彎截面系數(shù)，即提高W/A值，從而提高抗彎強(qiáng)度；還可以通過(guò)增加支撐或者施加反向拉力等方法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。）通過(guò)向?qū)W生介紹工程力學(xué)知識(shí)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，充分調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)及運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

圖1 雨篷結(jié)構(gòu)

二、更新教學(xué)內(nèi)容，整合課程體系

充實(shí)和創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化整合課程體系，將理論教學(xué)體系分為基礎(chǔ)篇和專題篇，基礎(chǔ)篇是國(guó)家教委工程力學(xué)基本要求的內(nèi)容，包括理論力學(xué)和材料力學(xué)中的經(jīng)典內(nèi)容。在學(xué)習(xí)完四種基本變形后，在教學(xué)中可以單獨(dú)開設(shè)專題篇。例如強(qiáng)度問(wèn)題專題，由各基本變形的強(qiáng)度問(wèn)題的研究步驟入手，明確桿件受力—求解內(nèi)力—應(yīng)力分析—建立強(qiáng)度條件（解決強(qiáng)度問(wèn)題），在分析中尋找各類變形問(wèn)題的相似處，例如內(nèi)力變化與外載荷的關(guān)系、應(yīng)力公式推導(dǎo)方法、強(qiáng)度條件形式等，可以提問(wèn)內(nèi)力、應(yīng)力和變形的控制因素是什么？從而提出“控制界面”的概念。類似的可以開設(shè)剛度問(wèn)題、等強(qiáng)度問(wèn)題、穩(wěn)定性問(wèn)題等專題。這種深入淺出、總結(jié)歸納的教學(xué)方法能夠引發(fā)學(xué)生思考，幫助學(xué)生建立完整系統(tǒng)的知識(shí)體系。

工程力學(xué)是各工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，由于專業(yè)性質(zhì)及人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位不同，所講授的內(nèi)容及側(cè)重點(diǎn)也相應(yīng)地有不同要求，為此根據(jù)專業(yè)需求引入專題介紹。例如針對(duì)金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料等專業(yè)開設(shè)復(fù)合材料的力學(xué)基礎(chǔ)、力學(xué)模型及失效準(zhǔn)則等專題；針對(duì)采礦工程、礦物加工等專業(yè)開設(shè)巖石力學(xué)的基本理論、支護(hù)與加固中的力學(xué)分析等專題。通過(guò)課程內(nèi)容的充實(shí)與創(chuàng)新，能夠充分滿足各專業(yè)人才培養(yǎng)模式的需要，切實(shí)起到加強(qiáng)基礎(chǔ)、鍛煉能力、開發(fā)思維、提高素質(zhì)的作用。

三、合理設(shè)置實(shí)踐環(huán)節(jié)，構(gòu)建教學(xué)新模式

經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，工程力學(xué)課程教學(xué)體系、課程內(nèi)容、教學(xué)方法與手段均已形成一定的模式。隨著教育、教學(xué)改革的不斷深入，傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革勢(shì)在必行。學(xué)生能力的培養(yǎng)，以及知識(shí)的內(nèi)化僅靠課堂講授是不夠的，需要搭建一個(gè)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的平臺(tái)，在保證基礎(chǔ)知識(shí)體系完整的情況下，在教學(xué)過(guò)程中，增加力學(xué)建模課，布置綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目，把實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)和案例引入課堂，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。例如在課程中開展素質(zhì)教育活動(dòng)，組織學(xué)生參加紙橋設(shè)計(jì)競(jìng)賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽等。參賽同學(xué)按照規(guī)定人數(shù)范圍自行組隊(duì)，撰寫設(shè)計(jì)論文和設(shè)計(jì)制作實(shí)際作品，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型與力學(xué)分析過(guò)程的正確性，這些實(shí)踐活動(dòng)充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，加深學(xué)生對(duì)力學(xué)課程內(nèi)容的理解，提高自學(xué)能力、寫作能力、動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神及知識(shí)應(yīng)用能力，從而鍛煉學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

四、教學(xué)方法和教學(xué)手段多樣化

教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革是實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的一個(gè)重要的決定性的因素。以往的教學(xué)方法和教學(xué)手段比較單一，例如我國(guó)高等學(xué)校長(zhǎng)期采用傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)法、教師備課只備教材、輕視實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)、現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備運(yùn)用不廣泛等。這樣的教學(xué)絕大部分時(shí)間都是對(duì)學(xué)生進(jìn)行書本知識(shí)的灌輸，明顯缺少對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，造成學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)好，但不能將知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際工作。隨著教育目標(biāo)的重新定位，人才培養(yǎng)模式改革的逐步展開，改革高等學(xué)校教學(xué)方法和教學(xué)手段，使之適應(yīng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)已迫在眉睫。

（一）注重應(yīng)用多種教學(xué)方法

針對(duì)工程力學(xué)課程的特點(diǎn)和學(xué)生的接受能力，從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，探索形式新、效果好的教學(xué)方法。教師在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)貫徹以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，教學(xué)相長(zhǎng)的教學(xué)理念，摒棄傳統(tǒng)的注入式、填鴨式教學(xué)方法，力求啟發(fā)式、討論式的研究性教學(xué)方法，以學(xué)生為中心，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性。在授課過(guò)程中注重內(nèi)容的啟發(fā)性，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題，考慮學(xué)生的反映，有針對(duì)性地按課程重點(diǎn)、難點(diǎn)分層次設(shè)問(wèn)、引導(dǎo)，讓學(xué)生通過(guò)思考得出結(jié)論，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

例如在講解軸向拉伸與壓縮的強(qiáng)度條件后，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)推導(dǎo)扭轉(zhuǎn)、彎曲變形下的強(qiáng)度條件公式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)理論公式的理解。教師在課堂講授中也可以充分利用教具或手邊的一些實(shí)物進(jìn)行演示，如講授力對(duì)軸之矩時(shí)，用教室的門進(jìn)行演示，與門軸平行的力和與門軸相交的力均不能使門發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；講授扭轉(zhuǎn)失效問(wèn)題時(shí)，由粉筆的扭斷實(shí)例，觀察脆性材料扭轉(zhuǎn)破壞的斷口形貌，引導(dǎo)學(xué)生分析脆性材料的力學(xué)性能；講授壓桿穩(wěn)定時(shí)，以直尺為例，演示失穩(wěn)過(guò)程，啟發(fā)學(xué)生確定歐拉公式中的截面慣性矩，運(yùn)用直觀教學(xué)法，能有效提高講課效果，引起學(xué)生的興趣，鼓勵(lì)學(xué)生不斷探索和掌握新知識(shí)、新內(nèi)容。

(二)教學(xué)手段多樣化

傳統(tǒng)的“粉筆加黑板”教學(xué)方法便于師生之間感情交流與課堂節(jié)奏的把握，使師生的思維同步，達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。但承載信息少并且過(guò)于單一，難以適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的要求；教學(xué)模式枯燥單調(diào)，重復(fù)性工作較多，效率低下。隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)、多媒體等信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)革新教學(xué)手段提出了新要求，也提供了可能。現(xiàn)代教育手段具有傳統(tǒng)教學(xué)方法所不具備的優(yōu)點(diǎn)：可以將網(wǎng)絡(luò)、課件、錄音、錄像和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化信息傳輸媒體用于教學(xué)活動(dòng)，不但可以大大增加講授效率，而且圖、文、聲、像并茂、動(dòng)靜結(jié)合，形象生動(dòng)，使抽象枯燥的教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)化、具體化、形象化，有助于學(xué)生掌握基本概念、理解規(guī)律，從而提高教學(xué)效率和效果。

應(yīng)用型人才培養(yǎng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，工程力學(xué)課程的改革也是是隨著科技發(fā)展與社會(huì)需要在不斷變化的。如何轉(zhuǎn)變思想、完善教學(xué)內(nèi)容、強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)等問(wèn)題，都需要教師在今后教學(xué)中不斷探索和實(shí)踐，根據(jù)學(xué)生專業(yè)及學(xué)習(xí)特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際需要，更新教學(xué)方法，將應(yīng)用型人才培養(yǎng)教育理念融入到各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，達(dá)到應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

[1]張燦輝.論新形勢(shì)下如何轉(zhuǎn)變高等教育思想[J].大眾科技,2006(4)

[2]李永明.高校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵在于更新教學(xué)觀念與方式方法[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)2000(2)

[3]于月民,孫立紅,閆龍海.力學(xué)基礎(chǔ)課中培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的探索與實(shí)踐[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2013(5)

[4]楊惠芳.從中西對(duì)比看我國(guó)高校教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革[J].教育探索,2003(8)

（作者單位：黑龍江科技大學(xué) 黑龍江哈爾濱 150022）

（責(zé)編：賈偉）

F240

A

1004-4914(2014)11-247-02

黑龍江省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題“特色應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)體系下力學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)改革探索與實(shí)踐”（GBC1212082）；黑龍江省教育廳規(guī)劃課題“以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為平臺(tái)的工程力學(xué)教學(xué)中創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究”（GBC1213109）；黑龍江科技大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目“《工程力學(xué)》課程中應(yīng)用型人才培養(yǎng)的研究與實(shí)踐”（JY14-136）；黑龍江科技學(xué)院教學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“構(gòu)建力學(xué)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系培養(yǎng)應(yīng)用型人才的研究”（JY13-165）]