淺談項目教學法在工程力學課程教學中的應用

李朱鋒　顧海　孫健華

【摘要】根據工程力學學習現狀，指出了項目教學法在工程力學課程教學中的必要性，進而闡述了項目教學法在工程力學課程教學中的教學實踐，本文以“承受彎扭組合變形傳動軸的設計”項目為例，實施項目教學法得到了良好的教學效果，總結了項目教學法與學生、教師和工程實際的重要關系。

【關鍵詞】項目教學法 工程力學 教學改革

【基金項目】江蘇高校品牌專業建設項目（PPZY2015C251）；南通理工學院教研課題（2014008）：應用型本科機制專業基礎課程教學研究與實踐；南通市重點實驗室項目（CP12014002）、南通理工學院科研項目（2015042）、江蘇省“青藍工程”資助。

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）02-0204-02

1.前言

1.1工程力學概述

工程力學是工科類專業重要的專業基礎課程之一，也是學習后繼專業課的基礎。工程力學與很多領域的工程密切相關，通過工程力學課程的教學，不僅可以培養學生學習力學的能力，而且可以加強學生的工程概念。[1]

1.2項目教學法概念

項目教學方法是指實施一個完整的項目工作所進行的教學活動，在教學過程中以一個系列項目作為載體，相關的知識點都納入到項目的各個細節中，隨著課程的開展，逐步推進項目各環節的進程，深化和擴充課程各個知識點，在課程結束時完成一個完整的項目實施方案和技術文件，從而達到學習知識和培養能力的目的。[2-5]

采用項目教學法進行教學就是讓學生在教師的組織和指導下自主完成一個選定的項目，在此過程中不是簡單地推導、驗證已有的公式與原理，是而應該為完成項目所經歷的探求過程中，逐步理解和掌握課程要求的知識點和技能，體驗發現問題、解決問題的樂趣，培養分析問題和解決問題的思想和方法。

1.3工程力學學習現狀與困難

《工程力學》中材料力學部分與工程實際聯系緊密，通過分析計算桿件內部的承載力來研究桿件的強度、剛度和穩定性問題。[1]其中涉及的理論知識難度不大，但公式繁多，概念抽象且不易理解。使用傳統的以教師為主導的講授式教學方法，即使引入大量的例題和圖片，學生也很難將所學內容融會貫通、用所學理論指導工程實踐，少部分基礎薄弱的學生甚至因此失去了學習興趣而放棄學習《工程力學》，致使教學很難達到預期效果。

2.項目教學法在工程力學課程教學的必要性

項目教學法以典型的工程項目為依托，將知識要點的講解與解決工程實際問題融為一體，使學生在求解基礎力學問題中充分感受力學與工程的重要性。[2]項目教學法可以改變傳統的教學方式，更好地將力學基礎知識與工程實踐結合，同時可以培養學生思考問題與團結協作的能力，因此在工程力學的教學中采用項目教學法很有必要。

3.項目教學法在工程力學課程教學的教學實踐

3.1項目的設計與確定

項目設計與確定是項目教學法能否順利實施的重要前提。工程力學作為機械類專業的專業基礎課，要為工程實踐提供相應的理論基礎，培養學生的解決工程實踐問題的能力。課程的主要內容是構件的拉壓、剪切、扭轉和彎曲四種基本變形及組合變形的強度、剛度和穩定性的分析計算。傳動軸是最為簡單的彎扭組合的模型，對承受彎曲與扭轉共同作用下的傳動軸進行強度設計是一個典型的工程項目。

3.2項目實施與教學

根據教學大綱和教學目標的要求，通過小組討論、自學、咨詢和查閱資料等方法手段分工協作完成結合圓軸彎扭組合變形的特點，具體的步驟如下：

第一步，師生共同討論工程項目的題目：承受彎扭組合變形傳動軸的設計，分析本項目所需要用到的知識點。在討論過程中學生對此項目的興趣不斷增加并能在教師的幫助下逐步設計自己的活動，教師啟發和幫助學生設計項目活動中要調查和解決的問題。

第二步，按照隨機的原則進行分組，充分發揮所有學生的主動參與意識，培養團隊協作精神，每組5-6人，實行組長負責制。

第三步，結合設計任務書的要求，明確已知條件和設計內容。

已知條件：

圖1為一常見的傳動軸，軸上齒輪C上作用有鉛垂切向力5kN，水平徑向力1.82kN，齒輪D上作用有水平切向力10kN，鉛錘徑向力3.64kN。齒輪C節圓直徑dc=400mm，齒輪D節圓直徑dD=200mm。許用應力[σ]=100MPa。

設計內容：

傳動軸受力分析，傳動軸的尺寸設計和傳動軸的強度校核等。

第四步，分工協作完成項目。

根據設計的內容把綜合性的問題分解為三個簡單獨立的子項目，要求學生分工協作完成：首先外力分析，繪制傳動軸的受力分析圖；其次內力分析，應用材料力學的扭轉變形、彎曲變形、應力狀態和強度理論知識，完成傳動軸尺寸設計；最后進行彎扭強度校核的計算，完成傳動軸的強度校核。

第五步，整理數據，給出設計步驟，完成項目報告。

第六步，集體匯報交流，分析總結。最后安排集體討論、答辯等形式，讓每一組分享其研究的成果，總結完成本次項目的經驗。在分析總結的同時，教師還可以引導學生的想法和他們的新興趣轉向下一個新的項目活動。

3.3教學體會

在我校機械設計制造及其自動化專業機械A1405班和機械A1407班的教學過程中，我初步嘗試采用項目教學法，在學生分工協作、自主完成項目的過程中，運用所學的理論知識來指導項目的實施，真正做到了理論與實踐相結合，學生的學習興趣被充分地激發出來，課堂教學氣氛活躍，學生學習能力、分析問題和解決問題的能力以及創新能力都得到了相應的鍛煉，總體教學效果有了明顯的提升。

4.總結

4.1項目教學法與學生

項目教學法與傳統的演繹教學法相比，它能夠能有效地提高學生解決實際工程問題的能力，培養其創新思維。采用項目教學法，學生的自主學習能力有了明顯的提升，查閱與項目相關的資料和信息，并且以小組的形式進行討論，培養鍛煉了學生分析問題和解決問題的能力，使學生的綜合素質得到全面的提升。

4.2項目教學法與教師

實施項目教學法對教師提出了更高的要求，教師必須具備完成一個項目所涉及的所有專業理論知識和專業技能。在項目的選擇上必須充分考慮學生掌握知識的情況、項目覆蓋教學大綱的主要章節內容以及項目完成的難易程度。項目教學法對教師的應變能力和創造能力也有是積極的促進作用，學生實踐的過程也同樣是教師的知識和能力的學習過程，這在一定程度上激發了教師在課后深入鉆研教學方法和搞好科研的熱情。

4.3項目教學法與工程實際

項目教學法選取的項目必須與工程實際相結合。在教學過程中，用工程實際的項目來代替傳統教學中枯燥無味的理論知識，為學生畢業后走上工作崗位適應企業工作能力具有良好的幫助作用，學生能夠方便快捷地運用所學理論知識直接解決工程中的實際問題。

參考文獻：

[1]范欽珊主編.工程力學（第2版）[M].北京：清華大學出版社，2012.9.

[2]朱麗梅.項目教學活動的基本特征[J].教育導刊，2002，10：13-16.

[3]李慶武.項目教學法在課程教學中的運用探討[J].教育探索，2008，04：32-33.

[4]張小芹，劉長榮，呂亞輝.項目教學法在實踐教學中的應用探討[J].廊坊師范學院學報（自然科學版），2008，05：50-51.

[5]林朝斌.項目教學法在材料力學課程教學中的應用研究[J].中國教育技術裝備，2014，04：75-76.

作者簡介：

李朱鋒（1989-），男，江蘇南通人，碩士，南通理工學院機電工程學院講師，主要從事工程力學教學與高速加工具系統研究。