基于工程力學(xué)課程改革的探索及實(shí)踐

宋偉?杜海彬?王玉?張長(zhǎng)軍?張華瑾

摘要：工程力學(xué)是高等工科院校的一門核心基礎(chǔ)課。怎樣讓此門古老的學(xué)科順應(yīng)新世紀(jì)科技發(fā)展和教育進(jìn)步之需，符合現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外高等工科教育進(jìn)步的總形勢(shì)，是所有力學(xué)老師需要進(jìn)一步研究的課題。我院根據(jù)教育部針對(duì)工科力學(xué)系列課程革新試點(diǎn)的精神，聯(lián)系我院的真實(shí)狀況，基于變革教育思想觀念，開展了工程力學(xué)課程的全面革新。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué)：課程改革；探索：實(shí)踐

1、改革課程體系與內(nèi)容，符合新的教學(xué)目標(biāo)的要求

工程力學(xué)是經(jīng)典力學(xué)的關(guān)鍵分支之一，傳統(tǒng)體系把它劃分成理論力學(xué)與材料力學(xué)，并且遵循人們的普遍認(rèn)知規(guī)律，即從簡(jiǎn)單至復(fù)雜、從特殊至一般來探究力系對(duì)物體的外部作用于內(nèi)部作用。此類按部就班、從淺至深、從簡(jiǎn)到繁的系統(tǒng)，即便對(duì)老師的傳授與學(xué)生的認(rèn)識(shí)有利，卻由于它的起點(diǎn)太低、內(nèi)容與方式繁復(fù)冗余，深受物理學(xué)的世襲作用，以至于學(xué)生的缺乏學(xué)習(xí)的熱情、缺少工程意識(shí)、構(gòu)設(shè)流程模糊等缺陷，無法實(shí)現(xiàn)當(dāng)下局勢(shì)所需要的“學(xué)時(shí)要少、內(nèi)容要新、水平要高、效果要好”這一整體目的。所以，勢(shì)必要對(duì)以前的工程力學(xué)系統(tǒng)加以革新。歷經(jīng)一年的教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，我們感知到試點(diǎn)教材把工程力學(xué)劃分成剛體靜力學(xué)、分析靜力學(xué)、彈性靜力學(xué)和工程運(yùn)動(dòng)力學(xué)等幾大模塊是有效的。例如，在當(dāng)前學(xué)生已具備的數(shù)學(xué)、物理知識(shí)的基礎(chǔ)上，剛體靜力學(xué)的當(dāng)前教學(xué)程序徹底革新以前從平面到空間的研究方法，以空間力系為切入點(diǎn)，通過矢量運(yùn)算的途徑探究力系的簡(jiǎn)化和均衡，它的起點(diǎn)很高，學(xué)習(xí)起來很困難，進(jìn)而引起了學(xué)生的學(xué)習(xí)好奇心，同時(shí)也規(guī)避了和物理課內(nèi)容的重疊，增強(qiáng)了學(xué)生的建模意識(shí)，加強(qiáng)了工程概念。彈性靜力學(xué)則明顯表現(xiàn)出工程工藝的特征，以構(gòu)件的“內(nèi)力——變形——應(yīng)力——失效——設(shè)計(jì)”作為靜力學(xué)分析和構(gòu)設(shè)的主干線，創(chuàng)建材料從變形至破壞這一基礎(chǔ)的力學(xué)過程中的力學(xué)模型和相關(guān)的力學(xué)概念，進(jìn)而在較高層面上突出了工程力學(xué)課程的總體性與進(jìn)步形勢(shì)。工程運(yùn)動(dòng)力學(xué)則密切聯(lián)系動(dòng)量、動(dòng)量矩這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)基本特征量和主矢、主矩兩個(gè)力系基本特征量之間的關(guān)系，綜合闡明了工程力學(xué)的研究主題和內(nèi)容，利用工程實(shí)例的進(jìn)一步探析，把剛體靜力學(xué)、彈性靜力學(xué)和工程運(yùn)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容前呼后應(yīng)，有效結(jié)合，不僅實(shí)現(xiàn)了不謀而合的景象，又益于學(xué)生深度了解力學(xué)知識(shí)在工程中的運(yùn)用，已開闊其探究知識(shí)的眼界，也增強(qiáng)了工程意識(shí)與基本訓(xùn)練。

2、革新課堂教學(xué)手段，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成效

關(guān)于我院土建專業(yè)特征與學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，當(dāng)變革、落實(shí)工程力學(xué)課程體系與內(nèi)容時(shí)，不僅要主動(dòng)引用“面向世紀(jì)力學(xué)系列課程改革教材”，還要交學(xué)生運(yùn)用參考書，并聯(lián)系專業(yè)特征開拓有關(guān)內(nèi)容，以順應(yīng)今后課程之需。課堂教學(xué)則體現(xiàn)了工程工藝的特征，讓剛體靜力學(xué)同彈性靜力學(xué)彼此融合，基礎(chǔ)力學(xué)知識(shí)通工程實(shí)際有效結(jié)合，構(gòu)建獨(dú)一無二的教學(xué)程序：提出問題——誘發(fā)思考——建模構(gòu)設(shè)——處理問題。

密切聯(lián)系課堂講授的內(nèi)容的重難點(diǎn)，集中地搭建課堂發(fā)問和議論，主動(dòng)誘發(fā)學(xué)生自行利用已獲的力學(xué)知識(shí)總結(jié)、分析和歸納，進(jìn)而獲得處理問題的線索、途徑、流程和方法，讓師生間的問答更加密切，點(diǎn)燃了課堂氛圍，教學(xué)方式變得更好。而多媒體教學(xué)軟件與自編電子教案的融合使用，讓工程力學(xué)課的教學(xué)同工程具體的關(guān)聯(lián)更貼切、形象，使學(xué)生更具學(xué)習(xí)熱情，加強(qiáng)了基本訓(xùn)練，推動(dòng)了工程素質(zhì)的養(yǎng)成，極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。

3、開展課外研究活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力

為和課堂教學(xué)相適應(yīng)，強(qiáng)化學(xué)生的全面素質(zhì)鍛造，培育學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力，達(dá)到教學(xué)基礎(chǔ)需求之外，我們也構(gòu)建以及構(gòu)設(shè)了某些課外學(xué)習(xí)、實(shí)踐和探究活動(dòng)。譬如，集中學(xué)生去工廠參觀實(shí)踐，使他們于生產(chǎn)生活中觀察問題、察覺問題和探析問題，并應(yīng)用所學(xué)的力學(xué)知識(shí)處理問題。此活動(dòng)備受學(xué)生們青睞，他們于實(shí)踐報(bào)告中寫到“在身臨其境觀察和認(rèn)識(shí)機(jī)器所有零件的運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們腦海中固有的抽象化圖形被具象化了，這給我們將來更好地學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)知識(shí)作了鋪墊，理論聯(lián)系實(shí)際是不可或缺的。”

除此，把以往依賴練習(xí)許多習(xí)題來強(qiáng)化基本訓(xùn)練的方式革新成老師制定課外學(xué)習(xí)、探究的小問題，運(yùn)用這種方式養(yǎng)成學(xué)生翻閱各類文獻(xiàn)材料、做科研的技能。學(xué)生所書寫的讀后感、小論文或翻作的學(xué)習(xí)軟件，即便概念較為不成熟，而他們呈現(xiàn)出來的對(duì)追尋新知識(shí)的熱情以及弦外之音透露的思想火花讓我們倍感安慰，也獲得很大的激勵(lì)。

4、革新考試形式，全面評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)質(zhì)量

學(xué)生績(jī)效考核方法的革新是課程變革的最終環(huán)節(jié)。我們不再用期末考試的考卷分?jǐn)?shù)決定成績(jī)，而是全面評(píng)定學(xué)生。期末的書面考試開卷、閉卷兩類占總成績(jī)的70%，日常提問、作業(yè)占10%，課外研究占10%，力學(xué)實(shí)驗(yàn)占10%，以總評(píng)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。如此革新后，學(xué)生抄襲作業(yè)情況比之前少了。因?yàn)榭荚噧?nèi)容開設(shè)了開卷部分，緩解了學(xué)生死記硬背的壓力，增強(qiáng)了知識(shí)的活學(xué)活用和基本培養(yǎng)，增強(qiáng)了對(duì)學(xué)生全面技能的考核，在某種程度上提升了工程力學(xué)的學(xué)習(xí)品質(zhì)。

借助工程力學(xué)課程系統(tǒng)的革新，改進(jìn)了基礎(chǔ)內(nèi)容的組建，體現(xiàn)出學(xué)生的建模意識(shí)，增強(qiáng)了工程理論，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。多數(shù)學(xué)生表示，因?yàn)楦镄陆滩木哂幸欢ǖ纳疃扔陔y度，故要具體弄明白，光是聽課、做筆記、練習(xí)題遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，自己還不得不去翻閱資料，去思索與探究。利用這種方式進(jìn)行訓(xùn)練，學(xué)生處理問題的技能獲得練就和提升。然而也存在少數(shù)基礎(chǔ)不好的學(xué)生適應(yīng)不了新的教學(xué)方法，有挫敗感，思想負(fù)擔(dān)重，諸如此類的不適應(yīng)是長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)試教育下所構(gòu)成的學(xué)習(xí)習(xí)性與思維方式導(dǎo)致的。于教學(xué)之中，我們也重視指引學(xué)生更新學(xué)習(xí)思想，主動(dòng)加入到教學(xué)活動(dòng)中，慢慢提升自身的綜合素養(yǎng)。

結(jié)語

革新教學(xué)的目標(biāo)，除了要提升學(xué)生的能力與素質(zhì)，最核心的是探究與構(gòu)建一類可以鼓勵(lì)具備創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力的人才源源不斷的極佳機(jī)制，這亟需所有的教育工作者長(zhǎng)時(shí)間地、不斷地奮斗。

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作者簡(jiǎn)介：宋偉，1983.4，男，漢族，陜西澄城縣人，講師，學(xué)士，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)，工程力學(xué)等方面研究