工程力學教學改革探討

郎風超 劉佳偉 姜愛峰

摘要：工程力學是一門研究物體機械運動以及物體承載能力的基礎科學，為工科類院校重要的技術基礎課之一，其理論性系統性強、邏輯嚴密、比較抽象，但與工程實際具有密切的聯系。目前教學過程中，存在著學生實踐經驗缺乏、綜合分析實際問題能力差，以及學習差異性大等問題。本文以內蒙古工業大學為例，分析了不同年級、不同專業學生的成績分布情況、差異性以及學習過程中存在的問題，針對具體問題提出了相應的改進措施，為工程力學的學習和教學提供一些可借鑒的方法。

關鍵詞：工程力學;教學改革;探討

一、緒論

工程力學是工科專業的技術基礎課之一，其介于基礎課和專業課之間，既有較強的理論性，又與工程實踐密切聯系，該課程是機電、建筑、橋梁、交通、能動等工科專業的必修課[1]。通過理論力學學習掌握質點、質點系以及剛體機械運動的基本規律和研究方法，能夠分析多剛體運動機構，求解系統動力學問題。通過材料力學學習掌握構件的強度、剛度以及穩定性問題的計算方法，掌握材料力學的基本理論和概念，能夠分析變形體在載荷作用下的相關力學性能。

針對工程力學課程改革措施，文獻[2]通過引入多媒體現代教育手段，采用案例教學、討論對比教學以及歸納習題、強化實踐環節調動學生的學習積極性和主觀能動性，激發學生的創新能力。文獻[3]針對應用型普通本科高校主要培養面向市場和生產一線的應用型人才的目標，從工程力學教學的現狀出發，對工程力學理論和實驗教學模式、教學內容和教學方法等開展了研究。教學改革中，將最新的學習方法如思維導圖等引入到具體的教學過程中，結合教學存在的問題提出建立、解析思維導圖的解決辦法[4]。文獻[5]分析了工程力學教學特點，提出實踐與創新能力培養相結合的工程力學教學方法。

各種改革方法在教學實踐中起到了一定積極作用，但是各種改革都是面向所有高校學生，而缺少針對性以及具體的學習效果評價。因此本文對作者所在的高校近十年來的工程力學學習情況進行統計并分析對應的教學效果以及差異性原因，并針對上述問題進行工程力學改革嘗試，為其他課程的教學提供一些可借鑒的方法。

二、工程力學教學效果統計及原因分析

作者所在高校是以理工類為主的綜合性大學，工程力學主要面向機械、化工、能源、材料、土木、輕工與紡織等學生。針對近十年來所教授學生的工程力學試卷成績進行統計，按照不同年份以及2018學年的不同專業的學生的平均成績進行統計，其統計結果如圖1，2所示。

圖1反映了近十年工程力學平均成績呈現明顯下降趨勢，其中18年平均成績僅為50分，較13年下降了32%。不同專業在2018年度內的平均成績也存在著較大差異，如圖2所示，其中工設專業成績較高為60分，而服裝設計平均成績僅為46分。上述成績的差異性主要體現在以下方面：（1）近年學生的整體水平下降嚴重，其中數學基礎不扎實。（2）不同專業的入學層次不同導致成績差異性大。（3）考試過程中有相當多的學生存在考試作弊的傾向。（4）沉迷于網絡游戲和短視頻等。

三、工程力學教學改革相關措施

針對上述出現的具體問題，作者提出了相應的改革措施，以提高工程力學學習成績并可推廣到其他課程如理論力學、材料力學等教學和學習中。

（一）強化基礎知識教學，啟發學生積極思考

針對學生數學基礎整體不高的問題，可在教學內容的設計加大基礎知識的講解。工程力學中用到的數學知識主要集中于向量、微積分這兩部分內容，在涉及到該部分內容時可適當將其基本的數學知識重新與力學中具體事例相結合，并且賦予相應抽象的數學量以具體的力學含義，如矢量可賦予力、速度、加速度等物理含義，其相關的數學理論運算就具有可視化的效果。

在加強基礎知識掌握的同時對講課的內容組織和安排進行構思和設計，遵循認知規律，注重創新意識的培養，增強與學生的互動，進行啟發式教學[7]。不要把教學內容填鴨式地向學生灌輸，而是有目的和針對性地將所要講授的內容作為一個問題向學生提出，如在講授摩擦之前，可以引導學生去感知自己周圍所能接觸的物體表面的光滑程度，并提出如何測量其表面的摩擦系數的問題，并請同學設計相關的實驗方法，最后通過摩擦角的概念確定測量摩擦系數的一種方法。

（二）注重實踐教學，優化課程內容

針對不同專業學生的基礎以及今后的專業學習內容不同，可將相關專業的工程實踐滲透到課堂教學，結合具體專業優化課程內容。工程力學的理論部分比較抽象，同時學生缺少對應的工程實際認識，因此在教學過程中應傾向于直觀性，充分利用相關專業的實例增強學生的感性認識，同時優化與專業相結合的講授內容。

例如在講解靜力學平衡相關內容時，可與土木專業中的學生十分熟悉的剛架結構相結合講解平衡方程的應用，不僅能給為今后結構力學學習奠定基礎，同時又助于學生對力學理論的掌握，還能夠幫助學生了解工程力學在土木工程專業中的應用狀況，提高學生的主動學習知識和分析問題的興趣，培養了學生的力學學習能力。

（三）加強考試紀律，規范相關成績評價制度

針對考試紀律不嚴格、考試過程中有相當多的學生存在考試作弊傾向的問題，老師要與相關職能部門如教務處等相聯合，共同將考試作弊遏制于萌芽狀態。考試是檢驗學生學習情況的重要手段，同時其成績與相關評獎以及就業直接相關。如果出現大面積考試作弊現象，則會導致平時不學習或者學習不好的同學考試成績反而高于真正學習的同學，對學生來說喪失了公平性，從而嚴重影響學生的學習積極性。因此學校要規范考場秩序、嚴肅考風考紀、凈化考試環境、倡導誠信考試，并且對相關監考老師進行責任認定，做到監考老師應盡的義務，確保不會出現作弊現象。目前作弊較為突出的是利用現代通信技術如微信群、QQ群等手段進行大規模作弊，因此相關部門應該借鑒全國性考試的相關措施，如采用探測器等嚴格限制學生攜帶通信設備進行考試。

在加強考試紀律的同時要規范相關測評工作，保證真正學習的學生能夠得到其應有的收獲，而不學習的同學要受到相應的警告以及處分。在評價過程中要嚴格按照學校規章制度執行，確保公平、公正的進行評價以保證學生學習的動力和積極性，讓考核更加科學、合理、貼近實際[8]。

（四）加強課堂質量，杜絕從事與學習無關事項

針對學生上課手機上癮以及沉迷于各種網絡游戲和短視頻等，導致在上課期間不能投入到課堂學習中的問題，應理論聯系實際，將生活中的實例引入課堂，采用案例教學法，將學生的注意力吸引到課堂。在教學活動中優化設計教學活動，使教學活動形式多樣化，同時依據確定的教學目標，根據不同的教學環節，依學生的認知規律，對知識結構進行合理安排，并采用循序漸進、因勢利導有效的教學方法[9]，以盡可能優化課堂的授課設計，使學生在有限的時間內到達學習目的，將學生的注意力吸引到教學內容中，而不至于使課堂教學變得沉悶、枯燥。同時可以靈活采用多媒體，適當地采用現代教學技術通過聲像并茂、知識趣味交融的學習環境，增強學生的感知認識、激發學生的學習興趣。可根據課程內容，合理和科學地選擇各種教學手段使課堂教學豐富多彩。

四、結語

工程力學是工科類專業重要的技術基礎課并且與現實生活息息相關，同時與工程技術的發展相輔相成。工程力學課程改革的關鍵在于要能夠精確定位教學中的問題，并針對具體的問題進行相應的改革，有效提高學生的學習積極性，從而培養學生的實踐感性認識，提高力學知識的綜合運用能力，為改進教學效果，促進教學改革，為新世紀新工科人才培養提供有效的途徑。

參考文獻：

[1]汪曉紅.《工程力學》教學改革探索[J].教育與職業，2006：107-118

[2]陳海波，段潔利，盧玉華，嚴慕容.工程力學教學方法的創新探索與實踐[J].中國現代教育裝備，2010：2009-2011

[3]夏平，毛文貴，卿上樂.應用型本科工程力學課程教學改革研究[J].湖南工程學院學報，2011：77-80

[4]劉廣君，董福元，李寧，秦春.思維導圖在工程力學教學中的應用研究[J].山東化工，2020：1-4

[5]汪中厚，劉靜，周曉玲.淺談工程力學教學中實踐與創新能力的培養[J].上海理工大學學報（社會科學版）

[6]林崔宇，王麗，劉鵬，孫林.基于OBE教學模式下“工程力學”課程教學方法的研究[J].科技與創新，2020，73-74

[7]唐靜靜，范欽珊.基礎力學課程研究型教學方法的探索[J].力學與實踐，2008：89-90

[8]胡麗娟.基于過程性項目式評價的高職院校工程力學課程考核方式研究[J].教育現代化，2017：319-320

[9]趙玉成，喻梅.工程力學課程內容體系及教學改革研究[J].力學與實踐，2009：69-71

基金項目：本文系內蒙古工業大學教改項目（2019233）的研究成果

作者簡介：郎風超（1978— ），男，蒙古族，河北圍場縣人，內蒙古工業大學理學院力學系，副教授;劉佳偉（1992— ），男，漢族，山東煙臺人，內蒙古工業大學碩士研究生;姜愛峰（1980— ），男，漢族，內蒙古工業大學理學院力學系，講師。