项目教学法在《工程力学》课程教学中的应用

张玉梅

（赤峰学院，内蒙古 赤峰 024000）

1 前言

项目教学法，是师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动.所谓项目，是指以设计或生产一件具体的、具有实际应用价值的产品为目的任务[1-3].采用项目教学法进行教学，就是让学生在教师的组织和指导下自主完成项目，在此过程中，学生通过各种方法和渠道学习相关的课程知识并用于指导项目实施，学中做，做中学，既完成了课程的具体教学任务，又锻炼培养了学生的学习能力、动手能力、沟通协作能力等综合能力.

《工程力学》中材料力学部分与工程实际联系紧密[4,5]，主要研究杆件的强度、刚度和稳定性等承载力的分析和计算，是本门课程的重点.其中涉及的原理难度不是很高，但内容庞杂，概念抽象、生涩.使用传统的以教师为主导的讲授式教学方法，即使引入大量的例题和图片，学生也很难将所学内容融会贯通、用所学理论指导工程实践，少部分基础薄弱的学生甚至因此失去了学习兴趣而放弃学习《工程力学》，致使教学很难达到预期效果.

针对上述情况，尝试将项目教学法引入《工程力学》课程教学实践中.

2 项目教学法在《工程力学》课程教学中的应用

2.1 设计和确定项目

项目的设计和确定，对项目的实施至关重要.合适的项目，既能调动学生的学习兴趣，从而保证课程教学任务的顺利完成，又能使学生各方面能力得到培养和锻炼，综合素质得到提高.为此，在项目的设计和确定中，要遵循下列原则：

（1）以培养目标为依据，体现一定的教学内容，并具有一定的实用价值；

（2）能将理论知识与实践技能有机结合；

（3）难度适合，让一半以上的学生通过一定的努力可以完成项目.

根据上述原则，在材料力学部分初学阶段，确定用比较简单、有一定综合程度的结构构件设计作为项目，比如简易回转悬壁吊车的构件设计作，如图1所示.

图1

2.2 制定项目评价标准

合理的评价标准，既要反应学生对课程相关内容的掌握程度，又能体现学生在项目完成过程中所表现的综合能力水平.根据这一原则和上述简易悬臂吊车具体项目，分别制定学生自评、学生互评和教师评价等标准，不同标准的主体内容基本一致，评价侧重点有所不同，如表1所示为教师评价标准.

表1 教师评价标准

2.3 设计项目任务书

根据大纲要求、教学目标和学生的基本情况，结合具体项目来设计任务书.针对上述简易悬臂吊车项目，为使学生有明确的设计和学习思路，给出部分设计条件和明确的设计任务，主要内容如下.

参考条件：

（1）结构，如图1所示；

（2）所有构件使用Q235钢；

（3）起吊重物W最大值为200kN.

项目任务：

（1）设计AB、AC杆的截面形状

提示：截面形状要根据杆件的变形特点和应力分布规律等合理确定.

（2）设计杆件截面尺寸

提示：以强度条件为主，需要学习和参考杆件受力、变形、内力、应力和强度分析等课程内容来进行设计.

（3）学习任务

掌握杆件的轴向拉伸和压缩变形、材料在轴向拉伸和压缩时的力学性能、平面弯曲变形、组合变形等强度分析与计算等课程内容.

2.4 指导学生制定项目完成计划书

在制定计划书之前，先将学生按学习能力和性格特点等分组，每组4-5人，自选组长1人，以强带弱，分工协作，共同完成项目，实现教学目标.这样助有助于提高效率、激发兴趣、取长补短、培养综合能力.

合理的计划书是保证学生如期顺利完成项目和学习任务的基础，主要包括人员分工与协作、项目进度和时间分配等方面内容，针对本文举例项目，计划主要内容如下：

（1）对结构中AB、AC杆进行受力分析（2学时）.

（2）根据受力特点，判断各杆件发生的变形类型（4学时）.

（3）根据不同变形的应力分布特点设计各杆件合理的截面形状（4学时）.

（4）根据各杆件的变形特点和相应的强度条件，设计杆件截面尺寸（8学时）.

（5）校核（2学时）.

2.5 项目实施

学生在教师指导下，根据计划书，通过小组讨论、自学、咨询及查阅资料等方法和手段，分工协作完成项目任务，具体步骤简述如下（顺序可以调整）.

（1）学习课程中材料在拉伸和压缩时的力学性质部分，理解判断材料失效的强度指标σs、σb等.

（2）学习各种变形的受力特点，分析两根杆件所发生的变形.

（3）学习各种基本变形的内力分析方法和强度计算方法，通过不同变形横截面上的应力分布规律，确定截面形状，选择原则是：应力均匀分布，对截面形状没有特殊要求，应力分布不均匀，材料布置随应力的增加而增多.

（4）根据各种变形的强度条件：最大工作应力不能超过材料许用应力的原则，确定杆件的截面尺寸.如果采用型钢，根据截面的面积或弯曲截面系数等参数，查阅型钢表来确定型钢型号.

（5）校核 利用各种变形的受力特点和强度条件，检查设计结果的合理性.

2.6 评价项目完成情况

项目的完成结果、完成形式不唯一，学生根据自己的理解和想法进行分析、设计和计算，只要能做出合理解释，项目就是合格的.

根据项目评价标准认真进行评价.评价原则是：公正、合理、大胆，以鼓励为主.评价顺序是：学生自评，学生互评，教师评价.

老师评价最为重要，要指出项目整个完成过程中学生在各方面表现出来的优点和有待提高或改进的地方，给出合理化、建设性意见和建议，帮助学生对知识和技能的综合掌握得到升华.

3 结论

在《工程力学》教学中引入项目教学法，给学生提供了自主学习和亲自动手解决问题的机会，在学生分工协作、自主完成项目的过程中，用所学理论来指导项目的实施，真正做到了理论与实践的有机结合，直观深刻地理解了学习本课程的目的、意义和重要性，激发了学习兴趣，培养锻炼了学生的学习能力、动手解决问题能力、职业能力和创新能力等，使学生的综合素质得到全面提升.

〔1〕钟展.项目教学法在CAD/CAM课程中教学设计与实践[J].佳木斯教学学院学报，2012（8）．

〔2〕朱明星.项目教学法在《机械设计基础》课程教学中的实践[J].铜陵学院学报，2008（1）．

〔3〕张小芹，刘长荣，吕亚辉.项目教学法在实践教学中的应用探讨[J].廊坊师范学院学报，2008（10）．

〔4〕陈位宫.工程力学[M].北京：高等教育出版社，2008.

〔5〕张定华.工程力学[M].北京：高等教育出版社，2000.