淺談工程力學的教學改革

丁皓 呂杰 丁立軍 楊戈爾 彭安民 郭世俊 劉楊 呂丹

[摘 要] 工程力學作為一門重要的專業基礎課，它擁有很強的理論性、系統性。文章從工程力學的基本概念和原理出發，結合工程力學比較復雜且抽象的特點和實際教學中一些心得體會，剖析工程力學這門課程教學中的重難點，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;問題;重難點;教學改革

[基金項目] 2017年度上海市自然科學基金項目“血液動力學對壁冠狀動脈粥樣硬化的作用機制研究”（17ZR1413500）

[作者簡介] 丁 皓（1964—），男，上海人，博士，上海健康醫學院醫療器械學院教授，研究方向為生物力學;呂 杰（1986—），男，浙江舟山人，博士，上海健康醫學院醫療器械學院副教授，研究方向為生物醫學工程;楊戈爾（1983—），男，福建省莆田人，博士，上海健康醫學院醫療器械學院講師（通信作者），研究方向為生物傳熱學。

[中圖分類號] Q66 ? ?[文獻標識碼] A ? ? [文章編號] 1674-9324（2020）39-0158-02 ? ?[收稿日期] 2019-10-24

一、引言

力學作為整個自然科學中研究中開展較早、并較早形成完備體系的學科，對問題的分析解決辦法對自然科學尤其是物理學的其它分支影響巨大。可以說力學既是一門重要的工科課程，也是科研工作者需要掌握的重要的理論工具。因此，對于理工科學生來講，無論將來走哪種道路，力學都是一門十分重要的基礎課程。工程力學是力學中作為基礎而先開設的一門重要學科，它包括了理論力學和材料力學兩個部分。大學工程力學課程主要是通過理論與實踐結合的方式，讓學生明白力學與物理的關系，并能夠應用到實際中。

二、課堂改革

1.采用新式教學方式，提高教學質量。基于工程力學理論性、系統性較強的特點，與作者多年的教學經驗發現，在學習工程力學的初期是一個決定性的關鍵階段，學生們在這一時期很容易覺得迷茫，因此，學生在學習工程力學課程的初期很容易產生抵觸情緒。要想提高工程力學課程的教學質量，教師就必須要上好第一課，激發學生的學習熱情，提高學生的學習主動性。采用靈活多變的教學方式，通過引導啟發來讓學生在工程力學的學習過程中找到興趣。啟發引導式教學首先要把學生作為學習過程中的主體，依據學習過程的客觀規律首先讓學生意識到工程力學課程的實用性與重要性，最大限度的調動學生的學習熱情。在教學過程中通過啟發引導式教學方法來引導學生主動學習，在這個過程中提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力[1]。在實際教學過程中可采用不同的方法來達到啟發引導的目的，如方法①在陳述中設疑，在設疑中留懸念，環環相扣，牢牢吸引住學生的注意力。通過設疑、留懸念的方式激發學生的學習興趣，培養學生思維獨特性。首先從問題入手，可以通過有趣的小故事引出課題，這樣既能吸引學生的興趣，又能活躍課堂氣氛，加深學生對課題的印象。之后再通過設置懸念，扣住學生的思緒，讓學生順著課題的方向思考并尋找答案，使學生的思維能夠隨著正確的邏輯得以發展。方法②化抽象為具體，從直觀具象的表象慢慢過渡到抽象系統的課堂知識，培養學生抽象思維、邏輯思維以及推理思維。方法③化難為易，化繁為簡，善用歸納總結。在教學過程中，精簡教學內容，善用歸納總結，使學生記憶起來更加容易。例如，在講解平衡計算的過程中，可以先通過實例引導學生體會核心方法，通過簡短的討論初步地做一個歸納總結，最后老師再進行精簡，將計算過程精簡歸納為三個簡單步驟：畫（受力圖）、列（平衡方程）、算（計算求解）。通過歸納總結，化繁為簡，增強學生的記憶。

2.激發學生的學習熱情，提高學生的自學能力。工程力學課程學習初期，學生普遍反應難度較大，這個過程極易產生厭倦情緒，為了保證課堂質量，學會自學是克服“厭學大魔王”的必要保障。教師應培養學生的自學能力，提前布置課題內容，讓學生逐漸養成自學的習慣。學生通過自學以后，教師在課堂講解過程中，能夠適當的增加師生之間的互動，形成“對話式課堂”。先由學生對課題內容發表自己的學習心得，并開展討論，之后由教師對學生的講解、陳述進行概括、總結，并根據課堂上學生們討論情況進行補充、糾正以及更深入地講解，將討論中學生出現的錯誤和疑難問題作為重點詳細講解。自學習慣的培養不僅能提高學生的學習能力和學習興趣，對課堂質量的提高也起著非常重要的作用。

3.理論結合實踐，培養學生分析和解決問題的能力。工程力學作為力學的一門基礎課程，理論與實踐有著緊密的結合。本課程對學生動手實踐能力培養起著重要作用，同時也對學生的應用能力有一定的要求[2]。工程力學的教學過程中，實驗教學也是一個關鍵的教學環節。實驗教學除了配合理論知識，鞏固課堂知識外，主要是培養學生實踐能力和科研能力。在實驗教學的過程中要注意的是，實踐不僅僅是對理論知識的驗證，更重要的是培養學生的實踐能力和自主創新能力。因此，在實驗課程的安排上，除了傳統的課本實驗項目之外，還應該增設一些能讓學生發揮主觀能動性和創新能力的綜合型的實驗項目。俗話說“眾人拾柴火焰高”，在實驗安排中，最好是將學生進行分組，讓學生在小組的討論、互助的環境中完成實驗。每組學生通過自主討論消化實驗項目，了解實驗目的，進行實驗設計，達到提前自學、預習的作用。在實驗過程中，學生從對課本知識的認識，上升到具體實物的認識，并將理論知識應用到實踐中，更好地促進學生對理論知識的掌握。實驗教學模式要逐漸形成以教師演示為輔，學生動手，共同參與、自主設計為主的互動式教育方式，這樣才能充分發揮學生的動手能力和應用能力，激發學生的創新意識。實驗結束后，要求學生撰寫實驗報告。過去的教學經驗中，學生的實驗報告容易出現千篇一律的情況，實驗數據和報告內容抄襲嚴重，因此，實驗教學效果比較不理想。通過分組實驗以后，要求學生進行多次試驗，并要求實驗數據不一樣，有效避免學生實驗報告的抄襲情況。在實驗課程教學開始前，教師要強調實驗報告的成績將作為學期末總成績的評定指標之一，讓學生意識到實踐課程的重要性。教師也應提高對實驗課程的重視程度，對學生實驗課的表現和實驗報告成績嚴格把關，量化評分。

4.針對不同學生，采用分層次教學。鑒于每個學生的基礎不同、接受能力和適應能力不同等原因，每個班上都不可避免會出現學習情況參差不齊的狀況。針對學生們不同的學習狀況，教師應對不同層次的學生采用分層次的教學方式。上課時以基礎型內容為主，遵循“必需、夠用”為原則，按照教學標準講清相關知識，讓學生增強記憶后，再在學生感興趣的情況下進行深一步擴展。擴展的內容和方向視工程力學的教學情況和學生的學習情況而定。擴展型課程內容應以培養動手能力、分析研究工程力學理論及應用為主要目的，培養學生的創新能力和研究探索能力。課后布置作業時，可分為必做題和選做題，必做題的難度以基礎題為主，鞏固學生的基礎知識;選做題則可適當的加大難度，留給掌握得較好的學生繼續深入探索的空間，同時也能激發學生的學習興趣。

三、考試改革

絕大多數高校傳統的考核方式都是以閉卷考試為主，加上一定比例的平時成績，而考題又多以課后習題和課堂例題為主體。這種較為機械化的考核方式不僅打擊了部分學習積極的學生的學習興趣，同時也讓部分學生鉆空子，通過臨時突擊做題來獲取高分。為了調動學生的積極性，基于工程力學課程的特點，考核方式在遵循公平、公正、公開的基礎上，還應該注重全過程考核，考核過程中要注重學生整體能力和整體素質。不光要注重學生的期末考試成績，還要將學生能力的表現和素質的體現作為較大的權重系數在考核時加以考慮。

四、結語

工程力學作為一門重要的理工科專業基礎課程，在后續的專業課學習中起著重要的奠基作用。本課程對于提高學生的理解能力、分析問題能力、邏輯能力、應用能力及科研能力都起著至關重要的作用。但是，目前工程力學的教學中還存在許多問題亟需解決，因此工程力學教學改革勢在必行。結合工程力學系統性、抽象性較強的特點，工程力學改革必須從課堂改革和考核改革兩方面入手，把工作重心放在課堂改革，采用新式教學方式，提高教學質量，激發學生的學習興趣，提高學生的自學能力，理論結合實踐，培養學生分析和解決問題的能力，采用分層次教學，多方面、多角度逐步完善工程力學的教學改革。

參考文獻

[1]韓素華.淺析一體化課程教學改革下教師角色的轉變[J].職業，2013（15）：26-27.

[2]李艷.關于工程力學課程的教改與探討[J].科技展望，2016（28）：348.