工程力學教學改革初探

崔永廣

摘要：《工程力學》是一門與工程技術聯系極為廣泛的技術基礎學科，它是工程技術的重要理論基礎之一，本文根據工程力學概念、知識、計算原理都比較復雜且抽象等特點，結合教學中發現學生難理解和缺乏學習興趣等問題出發，剖析其存在的原因，并結合自身教學實踐提出教學改革的思路。

關鍵詞：工程力學；教學改革；存在問題；應對方案

由于歷史的原因，我國的工程力學教育自建國后近半個世紀一直沿襲前蘇聯的教學體系，存在著嚴重的學科化傾向，過于強調課程自身的系統性和完整性，與相關課程的聯系與配合較差，并且聯系工程實際不夠，使學生缺乏必要的工程教育和訓練，這顯然是與高等職業教育的人才培養目標相悖的。另外，隨著科學技術的發展，力學的新知識不斷涌現，工程技術對力學的要求越來越高，而各院校的專業教學計劃給予力學課程的教學時數卻越來越少。

《工程力學》是一門專業基礎課，通過學習本課程培養了學生的分析問題及解決問題的能力，為今后解決生產實際問題，及從事科學研究打下基礎。從課堂教學的效果來總結，大部分學生感覺本課程抽象，與實際接觸太少，不好理解。通過教學總結以及與學生的交流來看，學生在給課程的學習方面、老師在教學方面都存在著一些問題，需要解決。現將工程力學教學體系存在的主要問題總結如下：

一、存在的問題

（一）教學過程中常出現如下問題：1、傳統的工程力學教學主要是教師講授為主，更注重自身的理論體系，以加減平衡力系原理為例，先講它的定義，接著講證明，再講推論，最后再講在習題中的應用。通常情況下就采取了這種“定義——定理——習題”這樣的教學模式，授課內容缺乏生動性，學生只能是被動的接受，而不能主動的參與，長而久之，學生對這門課程的興趣和愛好漸漸消失，剩下的只是枯燥的內容。2、教學內容過分追求系統性與完整性，與前期和后續課程脫節，未能針對具體專業的培養日標和學生畢業后可能從事的工作而進行相應的調整。過分強調力學作為一門獨立學科的系統性和完整性，而忽視力學作為應用學科的實用價值。力學作為工程分析不可缺少的工具的重要性，未能充分顯示出來。使學生的學習缺乏明確的目標，難以理解學習的目的和意義，不利于培養學生分析和解決實際問題的能力。3、邏輯推理過程和論證方法過于煩瑣。當然，必要的數學推導是不可缺少的，但是煩瑣的數學推導，不僅枯燥無味，浪費有限的課堂教學時間，更重要的是沖淡了分析思路與分析方法，使學生“撿了芝麻，丟了西瓜”。比如，在材料力學中，各種基本變形的應力公式都是采用“平截面假設→變形幾何關系→物理關系→靜力學關系→應力公式”這一相同的推導過程，既費時，又煩瑣，且不利于學生對分析思路和分析方法的掌握以及對知識的融會貫通，觸類旁通。4、學生學習定理及推論時，不能夠很快的被其所運用，與現實脫節，沒有得到學習帶來的成就感，這樣就容易是學生失去興趣，從而使學生產生消極的學習心理。5、長期以來，工程力學課程的教學仍采用傳統模式，依舊是老師講，學生聽，“講三學二考一”。考試內容主要是對構件的受力、運動及變形特征的辯識和分析計算以及有關的名詞、術語、概念的記憶；考試方式多采用閉卷筆試，以一份試卷定學生的優劣。學生為了應付考試，把主要精力放在了怎樣死記硬背課本和筆記內容上，甚至形成了“上課記筆記，下課對筆記，考試背筆記，考完忘筆記”的怪圈。這樣不利于學生對知識的全面掌握，難于衡量學生的真正水平，體現了小學生對知識的運用能力和實踐動手能力，還容易出現作弊等違紀現象，也不利于教師教學水平的提高，沒有充分發揮考試的導向和反饋作用。

（二）學生方面：1、學生剛剛從高中階段進入到大學階段，在學習方面還停留在高中式的命令式學習中，學習過程中沒有發揮自身的特點，沒有把學習由被動變主動。2、學生在學習這么課程中，由于該門課程相對于其他專業課程較為抽象，從而讓學生覺得這么課程沒有什么實際意義，同時部分學生覺得課程較難，從而失去學習動力和興趣。3、學生不能明確工程力學的學習目的、意義。雖然在緒論當中對工程力學的學習目的，意義通過 一些舉例進行了說明，但是學生還是懵懵懂懂。4、因為學生覺得該門課程較難，內容較多，很多學生不能從一而終，堅持到課程結束，而這門課程大多數內容都是環環相扣，其中一個環節若出現不解，就會對后續內容的理解造成障礙，再加上大家的自控意識薄弱，漸漸地大家會在該課程中迷失。5、部分學生缺乏自信心，由于部分學生在高中是文科生，認為自己中學數學基礎差，跟別的同學之間存在很大的差異，存在抵觸心理。學生的學習沒有目的性，不注重培養自己的學習興趣，不善于總結學習方法。

二、應對方案

1、對傳統的課程體系、教學內容及結構進行重新整合，解決好與物理課中有關力的基本概念和原理（如力矩、摩擦及牛頓三定律、質點的動能定理等）的重復問題；還應根據學生的知識程度，避免簡單重復，適當提高教學起點，培養學生的綜合歸納能力和知識的融會貫通能力，減少教學時數。整合后的課程體系分為剛體靜力學、材料力學和工程運動力學三個模塊，并將各模塊教學內容體系優化成同類型知識單元串聯系統，充分發揮學習遷移的作用。比如，在材料力學中，將根據常規工程的設計思路優化成以“桿件的內力分析→應力分析→應力狀態分析→變形分析→失效分析與靜力計算”為主線的教學內容新體系。將各種變形的共性問題（如內力、應力、變形等）集中起來研究，可以省去類似的分析推導過程，避免了按每一種基本變形小循環的重復，以便重點講授理論和公式的應用方法及條件。這樣不僅能解決重復、煩瑣的問題，還能夠集中和強化概念，做到削枝強干，突㈩重點。更重要的是能夠培養學生分析和解決工程實際問題的能力。

2、傳統的教學手法越來越不適應當前教育，只有不斷引入新的教學方法，才能適應新時代的要求，才能有效調動學生的學習興趣和主觀能動性。（1）采用問題驅動式教學，就是教師根據內容課前給學生提出一些問題，下一課時進性提問這樣的方式。這樣可以培養學生養成預習的好習慣。（2）采用多媒體為主的講課方式，因為工程力學多以力學模型為主，通過多媒體展示讓學生能夠更清晰更透徹的理解；同時多媒體增加了演示，營造了工程氛圍，可以彌補由于各方面原因學生實習、實踐不足的現象。還可以使老師在課堂中更能節省時間，充分展示教學內容，提高教學效率，有利于講授的連貫性和邏輯性的發揮，大大增強了課程的吸引力。在工程力學教學改革過程中，老師可以把理念與方法作為教學改革的突破口，在課程教學內容與體系中那口現代素質理念，形成自己一套科學、獨特的教學方法， 使課堂教學具有生動性、形象性、趣味性及高效性。endprint

3、以學生思維為主，應用精講、精練教學模式。根據學生的實際情況精講就是指要將教學的深度與廣度進行有機的結合，給學生以充分的思維時間和空間，充分利用現代化教學手段細講課程的基本理論與方法，有一定的深度，并且與精練相結合，使得學生對工程力學的基本理論與方法在工程實際中的應用有了初步的了解，并能分析在具體生活中的應用。例如在講授剪切變形時，要學生理解如何運用剪切的強度條件來分析計算在電焊鋼板時，鋼板的許用載荷。這個問題既聯系了實際又有了一定的深度，而精練即是精選教材中工程力學在實踐中要解決的問題的習題，要求學生應用力學基本理論知識與方法進行解答，并能進一步推廣。

4、創新教學模式。通過帶領學生到實訓車間或工地認識一些結構物及其制造工藝，向他們簡略介紹工程力學知識在其中的運用。在教學中還可以借助與工程實踐、日常生活密切相關的力學實例，引導學生去發現、思考、分析、歸納和解決問題。例如：在講解“平面一般力系平衡”問題求解前可給出這樣的思考題：建筑工地上的起重吊車在懸臂上有一個平衡塊，它起什么作用？設計師是如何確定這個平衡塊的重量以達到工程實際要求的？在講解“脆性材料扭轉破壞”時，用粉筆讓大家實驗一下，很快就可以看到斷面破壞情況；在講解“力的平移定理”時，可拿打乒乓球為例說明。教師還可以將那些由于構件強度不夠而導致工程結構或設備破壞所造成的重大經濟損失、剛度不夠所生產出的廢品、穩定性不夠而導致的重大人身傷亡事故等等制成電視片安排學生觀看，在培養學生的安全意識和責任意識的同時也必然會提高學生分析問題和解決問題的能力。

5、將人文精神與教學內容有機地融合在一起，即將人文精神滲透到力學課程教學中去。首先，教師在授課的同時，要注意介紹力學學科中所蘊涵的豐富的人文知識和人文精神，如介紹力學學科發展中優秀科學家獻身真理的感人事跡，以激發學生產生崇高的正義感與社會責任感；介紹力學學科中與當前國計民生密切相關的知識，以激發學生獻身于造福人類與社會的熱情。其次，在教學過程中，要注意營造一種平等、和諧、民主、寬容的課堂氣氛，使學生感受和體驗直至接受這種蘊涵人文精神的科學知識教育。要鼓勵學生勇于質疑，大膽發表意見，自由進行爭辯，既勇于放棄自己不成熟的想法，又敢于堅持自己合理的見解。把教學過程看成是與學生共同重新“發現”科學真理的過程。在這樣的過程中，學生就自然會感受并學到堅持真理、修正錯誤、實事求是的科學精神，以及謙虛謹慎、和而不同、相互尊重的人文精神。再次，要注意引導學生建立正確科學的道德觀與思維方法。愛因斯坦說過，科學技術只能告訴我們“是什么”，卻不能解決“應當怎樣”。也就是說，科技只能解決是非而不能給人以“價值”判斷。科學精神是求真的精神，科學和道德的最大關聯，在于實事求是。要嚴肅對待學生在作業、實驗和考試小小現的弄虛作假現象和事例，及時給予批評教育和處理，決不能姑息遷就。正確的科學思維方法一般包括形象思維、抽象思維和辨證思維，以及直覺和靈感等等。教師在傳授科技知識時，應把科學家是如何提出問題、思考問題和解決問題的過程，提綱挈領地加以介紹。并在實踐過程中給予指導和幫助，及時糾正學生在思想方法上出現的問題和錯誤。

6、鼓勵學生，激發學生的學習熱情，幫助學生建立明確的學習目的。根據以上內容讓學生意識到該門課程的主要內容，重點內容清晰化條理化，同時讓學生意識到學習該內容在實際應用中的作用和意義，從而達到提高大家學習的興趣和目的，并且要鼓勵學生堅定信心，因為該門課程內容已經清晰化條例化，學生就會意識到該內容是環環相扣并且內容并不多，從而增強大家學習工程力學的信心和激情，在無形中也堅定了大家學習該門課程的毅力。再次達到了提高大家學習興趣的目的。

總而言之，由于《工程力學》這門課程對工科專業學習起到承前啟后的作用，作為教師要引起足夠的重視。結合學生實際水平情況，通過不斷努力，運用各種靈活的教學手段，以激發學生學習興趣為目的，充分調動學生自主學習的積極性，從而使學生解決實際問題問題和分析問題能力得到很好的提高，從而做到全面提高職院校學生綜合素質的目的。。

參考文獻：

[1]邱家駿，工程力學.2012-07

[2]徐廣民，高職工程力學課程改革的研究與實踐endprint