“工程力學”課程教學的探討
論文關鍵詞：工程力學 教學 創新
論文摘要：文中指出了工程力學課程教學過程中存在的問題，結合工程力學課程特點，對教學內容、教學方法、教學手段及學生創新能力的培養進行了探討與實踐。
工程力學課程是面向近機類和非機類各專業研究工程構件共性問題的專業技術基礎課，其目的在于使學生掌握變形體力學分析中最基本的概念、原理和方法及其在工程設計中的應用。通過課堂教學和實踐環節訓練，使學生掌握構件的受力、變形的基礎理論，培養學生判斷工程中強度、剛度和穩定性問題的能力。在全校的基礎課程體系中，工程力學占有重要地位，是構成諸多后續課程的基礎性支撐平臺之一。與大學物理學或理論力學不同，它并不是以質點和剛體為研究對象，而是引入了變形體的概念，并引入了諸如微元體、應變、應力等貫穿后續力學課程的基本概念。同時，它還涉及對學生基本研究素質和能力的訓練，如：將具體的、復雜的研究對象抽象化、理想化，并建立正確的物理模型和數學模型的能力等。它是眾多力學課程中的一個轉折點，對學生后續課程的學習和知識結構的完善影響很大。
一、存在的問題
在工程力學的發展過程中，由于自身的特點，具有一些對培養創新型人才不利的因素。由于力學學科的歷史悠久，傳統知識占的比重較大，課程的內容大多幾代沿襲，知識陳舊、內容重復的問題更為突出，特別是計算技術已經對工程對象性態分析的方法產生巨大沖擊，近年來雖對部分課程的教學內容進行了不同層次的改革，且增添了一些現代內容，但并不完善。因此，進行力學課程的綜合改革勢在必行。其二，力學學科既是基礎學科又是技術學科，但由于長期以來受中國傳統的重基礎理論輕技術的思想支配，在力學的學習中重視的是對理論知識的掌握，學生的廣義的工程素質培養不夠。其三，現代力學的一般研究方法多為演繹法，反映在工程力學的教材與教學中，均是從已知的基本定律出發，進行理論分析，導出一些定理和推論，由此來對力學系統作出預示。這樣，學生在學習中很少接觸歸納法和發散性思維的訓練，對學生創新思維的培養極為不利。為此，必須改革現有的教學內容和方法。
二、改革的探討
1.優化教學內容
課程內容的體系結構與組織方式，是課程建設的重要組成部分。一個符合學生認識發展規律的課程體系和高效率的內容組織方式，對教師而言，是高水平教學效果的必要條件，對學生而言，是學生學習收益最大化的基本保證。本課程在教學內容方面著重于基本知識、基本理論和基本方法，在培養能力方面著重設計構思和設計技能的基本訓練，在教學內容安排上，要突出一條主線，即以力的平衡、變形的幾何協調、力與變形間的物理關系的研究為分析研究工程力學問題的主線，貫穿全書，以利建立對力學的整體認識。在教學內容選取上，對傳統的經典內容加以精選，刪去傳統教材中一些陳舊的和重復的內容，重新組織課程的教學內容。如靜力學中傳統教材中都是從平面匯交力系、平面力偶系到平面任意力系，最后到空間力系。每一種力系都反復簡化、合成、平衡的過程很浪費學時。改革后我們可以直接從空間匯交力系、空間力偶系講起，當把空間任意力系的平衡方程推導出后，其它力系的簡化結果、平衡方程就迎刃而解了。在運動學、動力學中減少質點運動學和動力學的內容，通過貫通、融合和相互滲透，消除課程中的羅列現象，減少大學物理和工程力學兩門課程之間的重疊內容，強化兩門課程之間的有機銜接。在材料力學中按照構件變形的內力、應力、變形來講既節省學時，又便于各種變形的同異處的比較。教學實踐證明，新的教學內容和新的組織方式，不僅有利于提高課程的教學效率，而且有利于使學生學會如何尋找事物的內在聯系，掌握工程力學課程的精華。
2.改進教學方法
轉變教育觀念，發展創新教育，就要建立教師起引導作用、學生起主導作用的啟發式教學模式，在教學的各個環節中對學生全方位地進行創新思維訓練，使學生具有觸類旁通、自我開發新知識以及發現和解決問題的能力。在求解方法訓練中，注重對學生應用與開發大型結構分析軟件能力的培養。這樣，以力學模型的建立和求解為核心，在向學生傳授知識的同時，有效地進行創新思維訓練，從同一力學模型出發，通過多角度、多形式、多層次的例題變換，構造點、線、面、體的立體思維網絡，從而使學生學習方向明確，思維空間增加，最大限度地激發學生的創造潛力。
在課堂教學中，要善于提出問題，揭示矛盾，加強學生的聯想能力、發散思維的能力，特別是培養學生發現問題的能力。結合工程力學課程的特點，可以這樣提出問題、揭示矛盾：從簡單問題引出復雜問題；從實驗現象引出重要概念；從工程背景引出理論問題；從正問題引出反問題。在課堂講授中淡化繁瑣的數學推導與數字運算、強化定性分析，強化基于基本概念的直觀判斷，突出分析思路與分析方法。同時注重歸納思維方法。在討論不同問題的個性（特點）時，突出共性的歸納。如不同基本變形應力分析方法的共性；靜定問題與超靜定問題的共性；不同材料物理模型下變形體力學分析的共性等。培養綜合與擴散、求同與辨異等歸納思維方法。
加強課堂討論，活躍課堂氣氛。促進學生對于問題、模型、假設、結論等物理與幾何意義及結論的正確性條件等的討論與探究。每次課均精選有思考、討論題，使學生參與互動，進一步深入理解并掌握基本概念、基本理論和基本方法，引導學生積極思維。
3．完善教學手段
傳統的教學手段是一支粉筆、一塊黑板，教師用這種方法講課易于掌握講課節奏，細節分析透徹，但也存在著明顯的不足：這門課程結構圖多，在傳統的教學中畫圖要占用很多的課堂時間，圖形效果也并不理想。多媒體教學輕易地就解決了這個教學問題。多媒體技術是當今現代教育技術有效的手段之一，它可以有效地增加課堂上的信息量，提高課堂信息傳遞的質量，所以多媒體教學是必不可少的。但又不能完全依賴多媒體教學。由于設備條件的限制，多媒體教學技術在提高教學效率的同時，也將教師局限在計算機附近，教師的神態、語調等不能充分展現，在一定程度上削弱了教學效果，既影響師生情感交流，又影響教學互動，不易達到最佳講課效果。而傳統的板書教學卻可以彌補多媒體教學的不足，讓教師充分展現授課的形體感染力，增強教學效果。因此應注重現代化教學手段與課程教學的整合，充分發揮多媒體形象具體直觀、圖文清晰規范、信息量大面寬的優勢，又保留板書教學節奏可控、交流自如等特點，這樣可發揮現代教育技術在提高教學效率、提高教學質量方面的重要作用，使課程教學廣泛采用多媒體技術，在主要教學環節全面實現多媒體化。教學實踐證明，利用電子教案進行課堂教學可提高教學效率，教師可以有更多的時間進行課堂討論，實現啟發式教學，從而提高效果。單獨的傳統教學手段很難做到這一點。多媒體教學有利于教師主觀能動性的發揮，不同的教師可以上出不同風格的課。
結束語
工程力學課程是后續課程的重要基礎課程之一，通過對本課程教學內容的整合、教學方法及教學手段的改革，大大提高了學生的理論水平和實踐創新能力，有利于培養具有一定工程背景知識、寬廣的力學知識、工程結構分析軟件的應用和開發能力，以及掌握現代力學實驗與測試技術的復合型人才。
參考文獻：
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