工程力學(xué)教學(xué)模式和方法的改善

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摘要:《工程力學(xué)》是工科類專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課。但因本課邏輯性強(qiáng)，公式繁多，抽象難懂，從而使許多學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。針對此問題，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)方法等方面給出一些建議，以提高教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

關(guān)鍵詞:工程力學(xué);教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)環(huán)境;教學(xué)方法

工程專業(yè)的教學(xué)，是進(jìn)行高端技能型工程師培養(yǎng)的重要途徑。而《工程力學(xué)》是一門與工程實(shí)際聯(lián)系極為緊密的課程，它主要培養(yǎng)學(xué)生如何運(yùn)用力學(xué)知識解決工程實(shí)際問題的能力。所以工科類專業(yè)，例如石油工程、油氣儲運(yùn)、土木工程等專業(yè)，都把《工程力學(xué)》視為本專業(yè)重要基礎(chǔ)課程之一。該課程理論性較強(qiáng)，概念公式繁多。在脫離工程實(shí)際的情況下，課本中的許多概念對于學(xué)生而言，比較艱澀難懂，從而使許多學(xué)生對本科產(chǎn)生抵觸情緒。所以積極探索新的教學(xué)模式和教學(xué)方法，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)他們的工程應(yīng)用能力，是教師迫在眉睫的研究任務(wù)。

1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)結(jié)構(gòu)

目前，工程力學(xué)主要由靜力學(xué)和材料力學(xué)兩部分構(gòu)成。靜力學(xué)主要是研究剛體在力系作用下的平衡規(guī)律，涉及:物體的受力分析、力系的等效與簡化以及力系的平衡條件。而材料力學(xué)主要是研究變形體的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等問題，涉及的變形主要有:拉伸(壓縮)、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲。在大多數(shù)的教材中，材料力學(xué)這部分內(nèi)容是以“拉伸(壓縮)→剪切→扭轉(zhuǎn)→彎曲”四種基本變形為主線進(jìn)行排布的。若按照“以四種基本變形為主線”的思路進(jìn)行授課，會出現(xiàn)各章節(jié)相對獨(dú)立、相同概念重復(fù)講解、易出現(xiàn)概念混淆、學(xué)時不夠等缺點(diǎn)。通過授課，筆者認(rèn)為，材料力學(xué)這部分內(nèi)容的授課應(yīng)按照“外力分析→變形分析→內(nèi)力分析→應(yīng)力分析→強(qiáng)度和剛度校核”這一思路。它彌補(bǔ)了“以四種基本變形為主線”授課思路的不足，具有知識體系緊湊、知識點(diǎn)銜接自然、避免相同概念被重復(fù)講解以及合理利用學(xué)時等優(yōu)點(diǎn)。此外，可以運(yùn)用“類比”的思想讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。例如給學(xué)生講授完拉伸(壓縮)變形的強(qiáng)度校核，那么再進(jìn)行其他變形強(qiáng)度校核的學(xué)習(xí)時，可以讓學(xué)生類比拉伸(壓縮)變形，先自己猜想如何去校核，然后再由老師講解。讓學(xué)生對比尋找到四種基本變形的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，可讓學(xué)生真正的參與到課堂中來，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。靜力學(xué)和材料力學(xué)既相互區(qū)別，又有聯(lián)系。兩者的研究對象和研究內(nèi)容不同，但研究變形時，變形體要先視為剛體進(jìn)行外力分析后才能進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核，可見靜力學(xué)又是材料力學(xué)的基礎(chǔ)。所以對于《工程力學(xué)》這門課的講授，前后章節(jié)要相互貫通，形成一個統(tǒng)一的知識框架體系，便于學(xué)生對知識的理解和記憶，不能獨(dú)立講解，否則易造成知識點(diǎn)的割裂和混亂。

2改善教學(xué)環(huán)境，提高教學(xué)效率

“黑板+粉筆”的傳統(tǒng)教學(xué)方法雖然比較單調(diào)、枯燥，但有利于促進(jìn)師生感情的交流和學(xué)生思維能力的培養(yǎng)?！岸嗝襟w+PPT課件”的現(xiàn)代教學(xué)方法，課堂信息量大，形象生動，但講課速度快，處理不當(dāng)，會讓學(xué)生處于被動狀態(tài)。《工程力學(xué)》的概念多且抽象，若僅采用傳統(tǒng)模式授課，滿足不了教學(xué)需求;若僅采用現(xiàn)代模式教學(xué)，雖然授課內(nèi)容豐富了，但師生缺乏交流，有時授課效果也不理想。所以在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)該將兩者有機(jī)結(jié)合起來，取長補(bǔ)短。對于一些定理證明、公式推導(dǎo)、以及解題過程等，應(yīng)采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，老師邊板書邊解講，學(xué)生邊聽課邊思考，師生不斷有交流，有助于學(xué)生對所學(xué)知識的理解吸收。對于與工程實(shí)例聯(lián)系緊密的知識點(diǎn)，教師難以口頭表達(dá)清楚，學(xué)生也感覺抽象難懂，此時，就需要采用現(xiàn)代教學(xué)方法，引入一些典型的工程實(shí)例，并結(jié)合3D動畫，形象生動，不僅可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也有利于縮短學(xué)生與工程實(shí)際的距離，達(dá)到學(xué)以致用的目的。不論哪種教學(xué)方法，都要時刻注意與學(xué)生進(jìn)行知識的互動，這樣才能達(dá)到良好的教學(xué)效果。

3施行多種教法，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

孔子曾說過:“知之者不如好知者，好知者不如樂知者。”也就是說對知識的學(xué)習(xí)感興趣，就會變被動為主動，不僅可提高學(xué)習(xí)效率，還能加深對知識的理解，這樣才能活學(xué)活用。所以在教學(xué)過程中，應(yīng)采用多種教學(xué)法，例如案例法、設(shè)問法、討論法等，激發(fā)學(xué)生的好奇心，使他們不斷處于“生疑、質(zhì)疑、解疑”的過程。通過這一系列的過程，不僅可激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的積極性，還可培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。例如對于“應(yīng)力”概念的引出，可以先用“案例法”引出教學(xué)內(nèi)容，例如給學(xué)生展示兩個桿件A桿和B桿，兩桿件的材質(zhì)和長度都相等，A桿為細(xì)桿，B桿為粗桿，在A、B桿件兩端施加同樣大小的力。然后再運(yùn)用“討論法”，分組討論，比較兩桿的伸長量。最后采用“設(shè)問法”，引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考:細(xì)桿和粗桿的伸長量。而此時會發(fā)現(xiàn)，A、B桿件的軸力都是F，即兩桿件的內(nèi)力相同，但是它們的變形是不同的。如果這兩個桿件受到破壞的話，那一定是哪個先破壞啊?對了，細(xì)桿先發(fā)生破壞。這樣我們就可以確定，桿的破壞和變形與桿件的橫截面積大小有關(guān)，所以我們發(fā)現(xiàn)內(nèi)力不能直接反映構(gòu)件抵抗變形和破壞的能力。那我們就要來考慮，既然橫截面積不一樣，那在單位面積所受內(nèi)力是否一樣呢?這樣一來，就引入了應(yīng)力的概念。

4總結(jié)

總之，《工程力學(xué)》是一門偏理論性的課程，許多概念抽象難懂，所以要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改善教學(xué)環(huán)境，提高授課水平，采用靈活多變的授課方式，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實(shí)際，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為培養(yǎng)適于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的應(yīng)用技術(shù)型人才打下良好的基礎(chǔ)。

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作者:張瀟華 郭麗娟 曹惠 周揚(yáng)理 單位:中國石油大學(xué)勝利學(xué)院機(jī)械與控制工程學(xué)院