工科專業基礎力學課程的教學改革研究

宋有碩

【摘 要】目前，力學課程主要以單純傳授知識為主，引入了現代化的教學手段，從教學內容、教學方式、考核方式三方面入手，提高了課堂教課的效率，改變了傳統的考核方式，靈活地采用半開卷的方式作為考核方式，結合實驗講解課本上的知識，做到了書本知識與實踐相結合。實踐表明，這些方法有利于提高學生的綜合素質。

【關鍵詞】力學課程;考核方式;實踐

材料力學和理論力學作為基礎性的工科專業課程，是機械、土木等工科專業必修的。其在以后的專業課學習中至關重要，是連接基礎知識和專業課程的橋梁，因此，學好這門課對今后的學習具有很大幫助。在教學過程中，如果只是進行傳統的書本知識教學，學生以后面對實際問題時將會無從下手。因此，如何將課堂教學與實踐相結合是目前亟需解決的問題。

針對以上情況，充分利用學校教學資源和實驗室資源，將傳統的單純傳授書本知識變為課本知識結合實踐環節的方式，從教學內容、教學方式、考核方式三個方面進行了改革，提高了教學質量。

1.基礎力學教學內容的改革

1.1優化內容結構，調整教學體系

在課程教學安排中，主要是以材料拉壓與剪切、扭轉、彎曲應力、彎曲變形、應力應變分析、強度理論、組合變形、壓桿穩定為主要脈絡進行講解，不利于學生將所學知識融會貫通，花費了大量時間。因此，在原有的教學體系上進行課程結構的改革顯得尤為重要。

在課程設置上應該充分考慮到當前國家的科技水平，與時俱進，將一些國際前沿的理論和創新帶入課堂，提高學生的眼界，適應時代的發展。

1.2拓展基本內容，增設新教學內容模塊

傳統力學大都是給出模型，然后對其進行彎曲強度等理論校核，但是，在實際生產生活中，產品的類別有很多，需要在理論的基礎上，通過三維建模軟件手動建模，進而再對其進行理論計算。因此，在教授學生理論力學知識的同時，也要鍛煉學生建模的能力。

通常在力學教學中沒有涉及軟件的使用方面，比如，在模型建立完成之后，手算出來的結果很難直觀看出問題所在，而目前很多有限元軟件都可以直觀的應力和位移云圖，方便將結果在計算機上表示出來。通過這種方式，可以鍛煉學生對軟件的使用，大大提高了學生的自主學習能力，提高了課堂的效率及學生的積極性，同時也對學生往后的畢業設計和工作就業產生了積極效果，能夠擴展學生的知識面。

2.基礎力學教學方法的改革

2.1從身邊的力學著手，提高學生的學習興趣

通常在教學中，直接寫出公式會導致學生不理解或者理解不到位，所以在教學中，將日常生活中的例子作為引子，引出本章要講的內容很有必要。

比如，材料力學中的彎曲變形，可以在生活中找到類比的東西，比如竹子：等強度梁;板簧：等強度梁;雙杠：外伸梁減小彎矩，較小變形量;主梁，次梁：減小力對主梁產生的彎矩;還有就是應力集中的例子，比如掰黃瓜時，在某一部位用手指甲一剝就開了，這些都體現了應力集中。

2.2多媒體教學與傳統教學手段結合，提高課堂效率

信息技術與材料力學相結合，有利于優化認知過程，提高教學效率。利用現代化的教育手段將復雜、抽象的內容，通過形、聲、情、意形象化，可讓學生直接感知和理解教學內容，有利于突出重點、化解難點，優化學生的認知過程，培養學生的學習能力。

隨著科技的進步與發展，現在越來越多老師開始嘗試在軟件上布置作業，在網站上投放大量的學習資料，包括教學介紹、教學大綱、課堂復習、課后作業等一系列豐富多彩的學習內容。上課沒有講清楚的內容在課后可以通過在線的方式解答，學生有不懂的可以在網站上提問，老師看到之后第一時間進行解答，大大擴寬了學生與老師之間溝通的渠道。

3.基礎力學課程考核的改革

作為教學最關鍵的一環，考核是檢查學生上課聽講情況的有效手段。但是，傳統的考核方式主要以閉卷考試為主，考慮到學生沒有大量時間準備考試，所以知識點不會覆蓋得很廣，只是側重于某幾章節，不能全方位地考察，學生在準備考試的過程中，也會為了考試的重點而不去看其他章節，考前突擊現象導致考試之后遺忘得很快，現提出一種半開卷的形式進行考核。

以下舉幾個例子：例如均質圓盤O放置在光滑的水平面上，質量為m，半徑為R，均質細桿OA長為l，質量為m。開始時桿的鉛錘位置，且系統靜止。求桿運動到距水平線30度位置時的角速度。對于這類問題，首先討論系統自由度、約束和廣義坐標的選擇。通常學生求解這類問題時需要列出動能方程、動量守恒定律等公式。而采用半開卷的形式，則可在黑板上寫出動能定理公式。

又如，質量為m和2m，長度分別為l和2l的勻質細桿OA和AB在點光滑鉸接，OA桿的A端為光滑固定鉸鏈，AB桿的B端放在光滑水平面上。初瞬時，OA桿水平，AB桿鉛直。由于初位移的微小擾動，AB桿的B端無初速地向右滑動，試求當桿運動到鉛垂位置時，A點處的約束反力。通常的解法是先取系統為研究對象，由動能定理和運動分析，可以得到各個節點的支反力，從而得到B點約束反力。學生對于此類問題通常會死記硬背動能定理，不能全面復習所有知識，而是將動能公式和靜力學方程寫在黑板上，讓學生運用公式解決一些復雜的問題，便于更好地理解問題、解決問題，為以后的學習奠定了基礎。

這樣考生就可以全面復習知識，包括一些平常不太涉及的概念和擴展的知識，有利于避免學生花費過多時間死記硬背公式，而將注意力集中在理解知識本身，從而將整本書理解透徹。

【參考文獻】

[1]王玉山，王銳.關于材料力學教學方法的思考[J].山西建筑，2008，34（1）：212-213

[2]宋曦，楊靜寧.工科專業材料力學教學創新的探索與實踐[J].力學與實踐，2010，32（2）：142-143，146

[3]韋成龍，李學呈，徐飛鴻.材料力學教學內容改革的研究與實踐[J].力學與實踐，2002，24（3）：53-54