淺析高職院校“工程力學”課程的若干訓練問題

李國斌 鄺衛華

摘 要：“工程力學”是高職院校機類、近機類專業一門重要的技術基礎課，本文結合教學實踐體會，提出要在“工程力學”教學中加強科學思維的訓練、科學方法的訓練、標準化的訓練，并通過幾個具體的實例說明訓練的具體方法及重要性。

關鍵詞：工程力學；思考訓練；高職教學

作者簡介：李國斌，廣州番禺職業技術學院副教授，研究方向為機械學及機械基礎課程教學；鄺衛華，廣州番禺職業技術學院機電工程學院教授，研究方向為機械制造與自動化。（廣東 廣州 511483）

基金項目：本文系廣州市教育科學“十二五”規劃2015年度課題（編號：1201532993）、2018年廣州市高校創新創業教育項目（編號：201709K13）、廣東省教育科學規劃課題（編號：2017GGXJK048）、廣東大學生科技創新培育專項資金項目（編號：pdjha0824）和廣州市高等學校教育教學改革項目（編號：2017F14）的研究成果。

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2018）20-0053-02

日常生活中的用具設施，無論是住房、汽車還是剪刀、夾子等，無非二個基本要求：一是能用，即能承受一定的力并具有一定的功能；二是牢靠，就是有足夠的強度和剛度，前者是理論力學所研究的，后者是材料力學分析的。工業產品的研制和生產也是從這兩個方面展開的?！肮こ塘W”（包括理論力學和材料力學）是一門理論性較強的技術基礎課，機械類專業的許多課程都以“工程力學”為基礎，它就像工程技術的殿堂大門，學生正是從“工程力學”這個課程進入到專業課。所以，從“工程力學”開始有意識地加強對學生工程技術的訓練是十分重要的。筆者認為針對“工程力學”本身的特點，以及后續課程學習，直到進入工作崗位，有三方面的基本訓練亟須加強。

一、科學思維的訓練

教育的任務是轉變學生的思想，把學生的日常思考提升到科學的高度，也就是用科學思維代替他們習慣的想法。這就要求教師以身作則，運用科學分析和邏輯推理，其中不能有絲毫的含糊。教師要明確地從背景中提出問題，做出合理的猜想，并且運用論證的命題化格式列出條件和結論，以及邏輯上的可能聯系，一步步地充實兩者之間的空白。在這樣一次又一次的推演中，讓學生熟悉和掌握科學思維，在學習中不斷地探索以獲得某些準則，用這些準則去確定問題的結果。

要教會學生自己歸納總結，每一個內容、每一類問題、每一個章節都是這樣的，才能把書本的知識變為己有。這是通過科學的邏輯結構來健全自己的知識框架，有牢固的框架才有扎實的基礎。有些學生很看重考前突擊，但效果并不理想。其實每門學科都有自己的特點，通過總結，按科學的邏輯框圖列出概念、定理和公式，抓住它們的聯系，并不需要死記內容、硬背公式，解起題來也一樣得心應手。而所有這些不是天生就有的，而是通過不斷總結逐步積累起來的能力。教師要指導學生做好總結，提高他們的素質。比如理論力學是研究剛體受力和運動的因果關系，材料力學通過變形體的內力和變形來研究其強度和剛度，它們之間由剛化原理聯系，變形體要滿足剛體的平衡條件，而變形體平衡又要增加自己變形的特殊條件，所以理論力學是材料力學的基礎。

現在學校對在校生的管理很多，有入學教育、軍訓、行政和思想政治管理等等。但缺乏自始至終知道學生學習的導師，研究生是導師制，?？粕枰獙煛Ｒ驗楦鲗W科的教師只負責本身課程，專業的整體指導應從入學時就進行。作為力學教師，應盡量多做此項工作以彌補空缺。

二、科學方法的練習與掌握

“工程力學”作為工科學生的技術基礎課，著重研究工程中的機構和結構。比如解靜力學問題，首先要按原則選取研究對象；其次，畫主動力和約束力，當然也有規定準則；再次，按受力圖列出標準形式的平衡方程；最后通過解方程得到結果。這如同工業生產整個工藝流程，每一個環節要有條件和規范。課堂上教師要在黑板上一步一步演示，總結出一套方法，然后證實它的科學性和簡明特點，定下來在以后使用，熟練后可以按原則操作，這是規范方法的最大優越性。靜力學如此，運動學和動力學也如此，材料力學也有一套適合解題分析表達的方法。材料力學認為內力是由外力引起的，內力由截面法求出，并對構件畫出全部內力圖，一目了然地找出最大內力處作為危險截面，通過應力分析又可以找出危險點，根據危險點的應力狀態確定用強度條件或用強度理論進行強度核算，若是變形問題，對每段內力或某一位置的內力，通過公式直接計算變形，還可作剛度校核。穩定性問題也有一套方法，這種方法一直可以沿用到涉及的后續課，甚至工程工作中的某些環節。

對于如此重要的問題，教師要布置大量的習題加強學生的訓練，并在習題課中正面指導，及時糾正出現的錯誤。教師要一一改正所有點滴錯誤和不規范的表達形式，給予中肯的批語。

三、標準化的訓練

工業化大生產是大規模甚至全社會協同進行的，這就要統一標準。每一個行業都有其專門術語，應要求學生正確使用術語，這樣才能精確表達專業的問題和結果。在作業中，名稱、性質、矢量分析圖、方法、記號、標記形式都十分重要，是標志內行或外行的分水嶺。只有這樣嚴格要求，才能適應工作的需要。下面的一個例子很能說明問題：已知桿的內力[FN=25KN]，當桿的直徑為30mm2時，求桿截面的應力，正確的表達式為[σ=25×103×4π×302×10-6=35.4×106Pa=35.4MPa]。但有的學生常常寫成[δ=25000π×0.0152N/m2=35367765N/m2]。學過“工程力學”的人看了第二種表達顯然會皺眉頭。雖然答案沒有錯，但是太不標準化了：第一，每一個字母一般固定表示一個量，[FN]中的下標表示內力，[σ]表示應力，而[δ]表示延伸率；第二，算式過程中一律以牛頓、米作為單位，所以不需要量綱，數字以給定為準，數量級一般以[103]為一級選用合適的級別；第三，各種量有其特定單位，力用千牛，應力用兆帕；第四，工程問題都有精度要求，在力學中[±5%]是一般要求，在這范圍內是可以用等號而不必用近似號，更不必用過分精確的累計數字表示。再比如材料力學中內力的正負規定十分復雜，為了在求未知內力的過程中方便并少出錯誤而必須規定：未知內力一律假定為正，求出的內力值可以直接移到內力圖的坐標中，而不必第二次規定正負。力學中這種不起眼的小事比比皆是，但是如果串聯起來，互相協調，整體一致，在計算、表達、交流、發表、報告等等場合簡直是一種語言，而且超越國界。

綜上所述，教師的作用是傳授知識，但某些基礎性的方法和技能是必須不斷重復才能熟練掌握的，這就要求教師對訓練有足夠的認識，并貫穿整個教學過程中，使學生在學到知識的同時又學到學習方法?！肮こ塘W”是有關工程技術人員必修的技術基礎課程，通過這三方面的基本訓練，學生能學好工程力學，并提高自己的能力，為后續課程的學習和今后的工作打下基礎。

參考文獻：

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[2] 劉巍.關于工程力學課程教材建設的若干思考[J].力學與實踐，2010，（5）： 96-97.

[3] 李正峰.在工程力學教學中訓練學生的發散思維和收斂思維能力[J].無錫商業職業技術學院學報，2008，8（6）：58-59.

責任編輯 秦俊嫄