項目教學(xué)法在《工程力學(xué)》課程教學(xué)中的應(yīng)用

張玉梅

（赤峰學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

1 前言

項目教學(xué)法，是師生通過共同實施一個完整的“項目”工作而進(jìn)行的教學(xué)活動.所謂項目，是指以設(shè)計或生產(chǎn)一件具體的、具有實際應(yīng)用價值的產(chǎn)品為目的任務(wù)[1-3].采用項目教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，就是讓學(xué)生在教師的組織和指導(dǎo)下自主完成項目，在此過程中，學(xué)生通過各種方法和渠道學(xué)習(xí)相關(guān)的課程知識并用于指導(dǎo)項目實施，學(xué)中做，做中學(xué)，既完成了課程的具體教學(xué)任務(wù)，又鍛煉培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動手能力、溝通協(xié)作能力等綜合能力.

《工程力學(xué)》中材料力學(xué)部分與工程實際聯(lián)系緊密[4,5]，主要研究桿件的強度、剛度和穩(wěn)定性等承載力的分析和計算，是本門課程的重點.其中涉及的原理難度不是很高，但內(nèi)容龐雜，概念抽象、生澀.使用傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)的講授式教學(xué)方法，即使引入大量的例題和圖片，學(xué)生也很難將所學(xué)內(nèi)容融會貫通、用所學(xué)理論指導(dǎo)工程實踐，少部分基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生甚至因此失去了學(xué)習(xí)興趣而放棄學(xué)習(xí)《工程力學(xué)》，致使教學(xué)很難達(dá)到預(yù)期效果.

針對上述情況，嘗試將項目教學(xué)法引入《工程力學(xué)》課程教學(xué)實踐中.

2 項目教學(xué)法在《工程力學(xué)》課程教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 設(shè)計和確定項目

項目的設(shè)計和確定，對項目的實施至關(guān)重要.合適的項目，既能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而保證課程教學(xué)任務(wù)的順利完成，又能使學(xué)生各方面能力得到培養(yǎng)和鍛煉，綜合素質(zhì)得到提高.為此，在項目的設(shè)計和確定中，要遵循下列原則：

（1）以培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，體現(xiàn)一定的教學(xué)內(nèi)容，并具有一定的實用價值；

（2）能將理論知識與實踐技能有機結(jié)合；

（3）難度適合，讓一半以上的學(xué)生通過一定的努力可以完成項目.

根據(jù)上述原則，在材料力學(xué)部分初學(xué)階段，確定用比較簡單、有一定綜合程度的結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計作為項目，比如簡易回轉(zhuǎn)懸壁吊車的構(gòu)件設(shè)計作，如圖1所示.

圖1

2.2 制定項目評價標(biāo)準(zhǔn)

合理的評價標(biāo)準(zhǔn)，既要反應(yīng)學(xué)生對課程相關(guān)內(nèi)容的掌握程度，又能體現(xiàn)學(xué)生在項目完成過程中所表現(xiàn)的綜合能力水平.根據(jù)這一原則和上述簡易懸臂吊車具體項目，分別制定學(xué)生自評、學(xué)生互評和教師評價等標(biāo)準(zhǔn)，不同標(biāo)準(zhǔn)的主體內(nèi)容基本一致，評價側(cè)重點有所不同，如表1所示為教師評價標(biāo)準(zhǔn).

表1 教師評價標(biāo)準(zhǔn)

2.3 設(shè)計項目任務(wù)書

根據(jù)大綱要求、教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的基本情況，結(jié)合具體項目來設(shè)計任務(wù)書.針對上述簡易懸臂吊車項目，為使學(xué)生有明確的設(shè)計和學(xué)習(xí)思路，給出部分設(shè)計條件和明確的設(shè)計任務(wù)，主要內(nèi)容如下.

參考條件：

（1）結(jié)構(gòu)，如圖1所示；

（2）所有構(gòu)件使用Q235鋼；

（3）起吊重物W最大值為200kN.

項目任務(wù)：

（1）設(shè)計AB、AC桿的截面形狀

提示：截面形狀要根據(jù)桿件的變形特點和應(yīng)力分布規(guī)律等合理確定.

（2）設(shè)計桿件截面尺寸

提示：以強度條件為主，需要學(xué)習(xí)和參考桿件受力、變形、內(nèi)力、應(yīng)力和強度分析等課程內(nèi)容來進(jìn)行設(shè)計.

（3）學(xué)習(xí)任務(wù)

掌握桿件的軸向拉伸和壓縮變形、材料在軸向拉伸和壓縮時的力學(xué)性能、平面彎曲變形、組合變形等強度分析與計算等課程內(nèi)容.

2.4 指導(dǎo)學(xué)生制定項目完成計劃書

在制定計劃書之前，先將學(xué)生按學(xué)習(xí)能力和性格特點等分組，每組4-5人，自選組長1人，以強帶弱，分工協(xié)作，共同完成項目，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo).這樣助有助于提高效率、激發(fā)興趣、取長補短、培養(yǎng)綜合能力.

合理的計劃書是保證學(xué)生如期順利完成項目和學(xué)習(xí)任務(wù)的基礎(chǔ)，主要包括人員分工與協(xié)作、項目進(jìn)度和時間分配等方面內(nèi)容，針對本文舉例項目，計劃主要內(nèi)容如下：

（1）對結(jié)構(gòu)中AB、AC桿進(jìn)行受力分析（2學(xué)時）.

（2）根據(jù)受力特點，判斷各桿件發(fā)生的變形類型（4學(xué)時）.

（3）根據(jù)不同變形的應(yīng)力分布特點設(shè)計各桿件合理的截面形狀（4學(xué)時）.

（4）根據(jù)各桿件的變形特點和相應(yīng)的強度條件，設(shè)計桿件截面尺寸（8學(xué)時）.

（5）校核（2學(xué)時）.

2.5 項目實施

學(xué)生在教師指導(dǎo)下，根據(jù)計劃書，通過小組討論、自學(xué)、咨詢及查閱資料等方法和手段，分工協(xié)作完成項目任務(wù)，具體步驟簡述如下（順序可以調(diào)整）.

（1）學(xué)習(xí)課程中材料在拉伸和壓縮時的力學(xué)性質(zhì)部分，理解判斷材料失效的強度指標(biāo)σs、σb等.

（2）學(xué)習(xí)各種變形的受力特點，分析兩根桿件所發(fā)生的變形.

（3）學(xué)習(xí)各種基本變形的內(nèi)力分析方法和強度計算方法，通過不同變形橫截面上的應(yīng)力分布規(guī)律，確定截面形狀，選擇原則是：應(yīng)力均勻分布，對截面形狀沒有特殊要求，應(yīng)力分布不均勻，材料布置隨應(yīng)力的增加而增多.

（4）根據(jù)各種變形的強度條件：最大工作應(yīng)力不能超過材料許用應(yīng)力的原則，確定桿件的截面尺寸.如果采用型鋼，根據(jù)截面的面積或彎曲截面系數(shù)等參數(shù)，查閱型鋼表來確定型鋼型號.

（5）校核 利用各種變形的受力特點和強度條件，檢查設(shè)計結(jié)果的合理性.

2.6 評價項目完成情況

項目的完成結(jié)果、完成形式不唯一，學(xué)生根據(jù)自己的理解和想法進(jìn)行分析、設(shè)計和計算，只要能做出合理解釋，項目就是合格的.

根據(jù)項目評價標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)真進(jìn)行評價.評價原則是：公正、合理、大膽，以鼓勵為主.評價順序是：學(xué)生自評，學(xué)生互評，教師評價.

老師評價最為重要，要指出項目整個完成過程中學(xué)生在各方面表現(xiàn)出來的優(yōu)點和有待提高或改進(jìn)的地方，給出合理化、建設(shè)性意見和建議，幫助學(xué)生對知識和技能的綜合掌握得到升華.

3 結(jié)論

在《工程力學(xué)》教學(xué)中引入項目教學(xué)法，給學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)和親自動手解決問題的機會，在學(xué)生分工協(xié)作、自主完成項目的過程中，用所學(xué)理論來指導(dǎo)項目的實施，真正做到了理論與實踐的有機結(jié)合，直觀深刻地理解了學(xué)習(xí)本課程的目的、意義和重要性，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)鍛煉了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動手解決問題能力、職業(yè)能力和創(chuàng)新能力等，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到全面提升.

〔1〕鐘展.項目教學(xué)法在CAD/CAM課程中教學(xué)設(shè)計與實踐[J].佳木斯教學(xué)學(xué)院學(xué)報，2012（8）．

〔2〕朱明星.項目教學(xué)法在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)中的實踐[J].銅陵學(xué)院學(xué)報，2008（1）．

〔3〕張小芹，劉長榮，呂亞輝.項目教學(xué)法在實踐教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].廊坊師范學(xué)院學(xué)報，2008（10）．

〔4〕陳位宮.工程力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2008.

〔5〕張定華.工程力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2000.