工程力學課程教學創新與實踐

周平

摘 要 根據工程力學課程的特點，為更好地培養職業院校學生的應用創新能力，改善教學效果，提出工程力學教學改革應用實踐及教學方法、評價手段的改進，使教學的效率和質量得到提高。

關鍵詞 工程力學 教學改革 實踐

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Engineering Mechanics Course Teaching Innovation and Practice

ZHOU Ping

（Jiangxi Yuzhou Institute of Science and Technology， Xinyu， Jiangxi 338000）

Abstract According to the characteristics of the engineering mechanics course for better application of cultivating vocational college student ability to innovate， improve the teaching effect， put forward the application of engineering mechanics teaching reform practice and improvement of teaching methods， evaluation means， make the teaching efficiency and quality was improved.

Key words Engineering mechanics； teaching reform； practice

0 引言

工程力學課程是機電、土木工程等工科專業的一門重要專業基礎課，課程主要是研究物體在力的作用下平衡的規律和材料在外力作用下應變、應力、剛度、強度、穩定性及結構受力、傳力的規律。課程由靜力學、材料力學、結構力學三部分組成，以靜力學和材料力學為主。該課程理論知識比較抽象，和高中物理聯系較多，而職業院校學生普遍高考分數較低，基礎薄弱，因而工程力學被普遍認為是難度很大的一門課程。因此研究教學方法、探索教育創新，在有限的學時內提高教學質量，激發學生的興趣，增強學生解決工程實際問題的能力，有重要意義。

1 教學改革與實踐

1.1 理論教學和工程實例相結合

工程力學的理論知識相對普遍缺乏工程應用實踐的職業院校學生比較抽象，在教學基本知識和內容的要求基礎上，選擇適當的工程實例及生活中的力學問題，通過對這些實例的觀察、分析、建模，提出解決問題的方法，提高學生的學習興趣，加深學生對理論知識的理解，培養其應用能力。

在材料力學部分的教學中，以帶式輸送機皮帶滾筒的力學分析為教學實例，首先利用有限元仿真軟件ANSYS建立滾筒三維模型，如圖1所示。

圖1 滾筒三維模型

然后對滾筒模型施加邊界條件即力的約束和位移約束，調用ANSYS軟件中的通用后處理模塊計算分析得到滾筒的應力云圖，如圖2所示。利用軟件的三維可視性直觀形象顯示滾筒在不同的外力及約束反力條件下，不同位置的應變、應力、變形情況。學生通過思考和研究實例中的圖像，總結出了傳動滾筒的應力主要是集中在滾筒軸兩端與軸承連接處，進而激發學生的興趣，加深對理論知識的掌握和理解。

圖2 滾筒力學仿真云圖

1.2 力學思維的培養

在課程教學的過程中，注重引導學生分析各種力學問題，掌握力學計算的方法和技巧。如在講授壓桿穩定時，首先介紹壓桿穩定的概念，了解細長壓桿的臨界載荷，進行穩定安全校核，使學生掌握提高壓桿承載能力的主要途徑。在教學過程中重點講授力學問題研究方法，如靜定平面桁架結構內力分析方法的節點法、截面法、聯合法；靜定組合結構內力計算的截面法、節點法；超靜定結構分析的位移法及連續梁的力矩分配法等。

1.3 教學內容優化

根據職業教育專業培養方案和主干課程教學大綱要求，本著必需、夠用的原則，合理安排教學內容，教學重點放在對基本原理和基本公式應用上，加強基本力學定理在工程實踐中的應用教學。教學內容經有機組合，分為上下兩個模塊。上篇包括力學基本概念、受力分析與結構計算簡圖、力系合成與分解、桿件變形形式、組合變形等內容。下篇包括靜定結構內力分析、結構位移計算、影響線、壓桿穩定等內容。通過學習，學生能熟練對物體進行受力分析，掌握桿件強度計算，了解結構設計方法，能處理工程中的一般問題。

1.4 課程考核方式的改革

工程力學課程的考核采用理論考核、項目任務考核、平時考核相結合的考核模式。（1）理論考核：采用閉卷方式對工程力學理論知識進行考核，考核的內容主要是測試學生對力學重點公式及基本定理的理解和記憶，選取典型試題，考重點、基本原理和基礎知識，更深入地了解學生對理論知識的掌握情況。（2）項目和任務考核：主要考核學生對工程項目力學實例項目解決理解過程中的團隊意識、敬業精神、開拓創新能力等社會能力和專業能力以及完成情況。（3）平時考核：采用作業、課程設計、力學實驗操作相結合，考核學生平時在各個方面的綜合素質和能力。

2 教學方法革新

2.1 研討式教學

通過工程力學專題研討的形式讓學生參與教學，使學生主動吸收和拓展理論知識，培養學生的跳躍思維和創新能力。教師通過設置適當的討論題目，讓學生查找文獻，提出解決思路，分析和解答。研討課上學生通過圖片、多媒體等多種形式展示問題的解決方法，期間教師與其他同學對相關疑點提問討論，最后教師進行總結和點評。研討式教學設計如圖3所示。

圖3 研討式教學設計

2.2 項目驅動式教學

選擇貼近當前企業實際且能夠包含工程力學課程教學目標所確定的絕大部分知識、能力和素質的要求的力學設計課題作為課程的教學項目，學生在完成設計項目的過程中，逐步掌握工程結構的設計方法，具備利用工程力學知識解決實際問題的能力。教學的重點是要制定詳細的項目設計指導書，其中包括：確定完成項目操作的步驟，制定具體的、對學生有指導作用的項目實施流程，配以必要的工程圖紙及說明；提出實施項目的要求；給出符合企業標準的項目考核標準和考核辦法等。具體項目教學流程如圖4所示。

2.3 啟發式教學

利用學術講座、多媒體等多種形式結合專業背景介紹工程力學的最新前沿知識和發展史中一些創新案例，讓學生了解到工程力學是推動科技進步的基礎學科，從而激發學生的學習興趣。在教學過程中結合講授工程實例，啟發學生提出自己的見解，打開學生的想象空間，鍛煉學生自主學習。

圖4 項目驅動式教學流程

3 結語

通過分析工程力學課程教學的特點，提出通過創新教學方法，應用先進的教學手段并付諸教學實踐，使學生積極主動學習，掌握理解工程力學課程知識，培養學生的實踐應用能力和動手能力，取得較好的教學效果。

基金項目：江西省新余市社科課題“依托項目的工程力學課程高職教育模式”階段性成果。課題編號：13YGY024

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