工程力学教学改革初探

崔永广

摘要：《工程力学》是一门与工程技术联系极为广泛的技术基础学科，它是工程技术的重要理论基础之一，本文根据工程力学概念、知识、计算原理都比较复杂且抽象等特点，结合教学中发现学生难理解和缺乏学习兴趣等问题出发，剖析其存在的原因，并结合自身教学实践提出教学改革的思路。

关键词：工程力学；教学改革；存在问题；应对方案

由于历史的原因，我国的工程力学教育自建国后近半个世纪一直沿袭前苏联的教学体系，存在着严重的学科化倾向，过于强调课程自身的系统性和完整性，与相关课程的联系与配合较差，并且联系工程实际不够，使学生缺乏必要的工程教育和训练，这显然是与高等职业教育的人才培养目标相悖的。另外，随着科学技术的发展，力学的新知识不断涌现，工程技术对力学的要求越来越高，而各院校的专业教学计划给予力学课程的教学时数却越来越少。

《工程力学》是一门专业基础课，通过学习本课程培养了学生的分析问题及解决问题的能力，为今后解决生产实际问题，及从事科学研究打下基础。从课堂教学的效果来总结，大部分学生感觉本课程抽象，与实际接触太少，不好理解。通过教学总结以及与学生的交流来看，学生在给课程的学习方面、老师在教学方面都存在着一些问题，需要解决。现将工程力学教学体系存在的主要问题总结如下：

一、存在的问题

（一）教学过程中常出现如下问题：1、传统的工程力学教学主要是教师讲授为主，更注重自身的理论体系，以加减平衡力系原理为例，先讲它的定义，接着讲证明，再讲推论，最后再讲在习题中的应用。通常情况下就采取了这种“定义——定理——习题”这样的教学模式，授课内容缺乏生动性，学生只能是被动的接受，而不能主动的参与，长而久之，学生对这门课程的兴趣和爱好渐渐消失，剩下的只是枯燥的内容。2、教学内容过分追求系统性与完整性，与前期和后续课程脱节，未能针对具体专业的培养日标和学生毕业后可能从事的工作而进行相应的调整。过分强调力学作为一门独立学科的系统性和完整性，而忽视力学作为应用学科的实用价值。力学作为工程分析不可缺少的工具的重要性，未能充分显示出来。使学生的学习缺乏明确的目标，难以理解学习的目的和意义，不利于培养学生分析和解决实际问题的能力。3、逻辑推理过程和论证方法过于烦琐。当然，必要的数学推导是不可缺少的，但是烦琐的数学推导，不仅枯燥无味，浪费有限的课堂教学时间，更重要的是冲淡了分析思路与分析方法，使学生“捡了芝麻，丢了西瓜”。比如，在材料力学中，各种基本变形的应力公式都是采用“平截面假设→变形几何关系→物理关系→静力学关系→应力公式”这一相同的推导过程，既费时，又烦琐，且不利于学生对分析思路和分析方法的掌握以及对知识的融会贯通，触类旁通。4、学生学习定理及推论时，不能够很快的被其所运用，与现实脱节，没有得到学习带来的成就感，这样就容易是学生失去兴趣，从而使学生产生消极的学习心理。5、长期以来，工程力学课程的教学仍采用传统模式，依旧是老师讲，学生听，“讲三学二考一”。考试内容主要是对构件的受力、运动及变形特征的辩识和分析计算以及有关的名词、术语、概念的记忆；考试方式多采用闭卷笔试，以一份试卷定学生的优劣。学生为了应付考试，把主要精力放在了怎样死记硬背课本和笔记内容上，甚至形成了“上课记笔记，下课对笔记，考试背笔记，考完忘笔记”的怪圈。这样不利于学生对知识的全面掌握，难于衡量学生的真正水平，体现了小学生对知识的运用能力和实践动手能力，还容易出现作弊等违纪现象，也不利于教师教学水平的提高，没有充分发挥考试的导向和反馈作用。

（二）学生方面：1、学生刚刚从高中阶段进入到大学阶段，在学习方面还停留在高中式的命令式学习中，学习过程中没有发挥自身的特点，没有把学习由被动变主动。2、学生在学习这么课程中，由于该门课程相对于其他专业课程较为抽象，从而让学生觉得这么课程没有什么实际意义，同时部分学生觉得课程较难，从而失去学习动力和兴趣。3、学生不能明确工程力学的学习目的、意义。虽然在绪论当中对工程力学的学习目的，意义通过 一些举例进行了说明，但是学生还是懵懵懂懂。4、因为学生觉得该门课程较难，内容较多，很多学生不能从一而终，坚持到课程结束，而这门课程大多数内容都是环环相扣，其中一个环节若出现不解，就会对后续内容的理解造成障碍，再加上大家的自控意识薄弱，渐渐地大家会在该课程中迷失。5、部分學生缺乏自信心，由于部分学生在高中是文科生，认为自己中学数学基础差，跟别的同学之间存在很大的差异，存在抵触心理。学生的学习没有目的性，不注重培养自己的学习兴趣，不善于总结学习方法。

二、应对方案

1、对传统的课程体系、教学内容及结构进行重新整合，解决好与物理课中有关力的基本概念和原理（如力矩、摩擦及牛顿三定律、质点的动能定理等）的重复问题；还应根据学生的知识程度，避免简单重复，适当提高教学起点，培养学生的综合归纳能力和知识的融会贯通能力，减少教学时数。整合后的课程体系分为刚体静力学、材料力学和工程运动力学三个模块，并将各模块教学内容体系优化成同类型知识单元串联系统，充分发挥学习迁移的作用。比如，在材料力学中，将根据常规工程的设计思路优化成以“杆件的内力分析→应力分析→应力状态分析→变形分析→失效分析与静力计算”为主线的教学内容新体系。将各种变形的共性问题（如内力、应力、变形等）集中起来研究，可以省去类似的分析推导过程，避免了按每一种基本变形小循环的重复，以便重点讲授理论和公式的应用方法及条件。这样不仅能解决重复、烦琐的问题，还能够集中和强化概念，做到削枝强干，突㈩重点。更重要的是能够培养学生分析和解决工程实际问题的能力。

2、传统的教学手法越来越不适应当前教育，只有不断引入新的教学方法，才能适应新时代的要求，才能有效调动学生的学习兴趣和主观能动性。（1）采用问题驱动式教学，就是教师根据内容课前给学生提出一些问题，下一课时进性提问这样的方式。这样可以培养学生养成预习的好习惯。（2）采用多媒体为主的讲课方式，因为工程力学多以力学模型为主，通过多媒体展示让学生能够更清晰更透彻的理解；同时多媒体增加了演示，营造了工程氛围，可以弥补由于各方面原因学生实习、实践不足的现象。还可以使老师在课堂中更能节省时间，充分展示教学内容，提高教学效率，有利于讲授的连贯性和逻辑性的发挥，大大增强了课程的吸引力。在工程力学教学改革过程中，老师可以把理念与方法作为教学改革的突破口，在课程教学内容与体系中那口现代素质理念，形成自己一套科学、独特的教学方法， 使课堂教学具有生动性、形象性、趣味性及高效性。endprint

3、以学生思维为主，应用精讲、精练教学模式。根据学生的实际情况精讲就是指要將教学的深度与广度进行有机的结合，给学生以充分的思维时间和空间，充分利用现代化教学手段细讲课程的基本理论与方法，有一定的深度，并且与精练相结合，使得学生对工程力学的基本理论与方法在工程实际中的应用有了初步的了解，并能分析在具体生活中的应用。例如在讲授剪切变形时，要学生理解如何运用剪切的强度条件来分析计算在电焊钢板时，钢板的许用载荷。这个问题既联系了实际又有了一定的深度，而精练即是精选教材中工程力学在实践中要解决的问题的习题，要求学生应用力学基本理论知识与方法进行解答，并能进一步推广。

4、创新教学模式。通过带领学生到实训车间或工地认识一些结构物及其制造工艺，向他们简略介绍工程力学知识在其中的运用。在教学中还可以借助与工程实践、日常生活密切相关的力学实例，引导学生去发现、思考、分析、归纳和解决问题。例如：在讲解“平面一般力系平衡”问题求解前可给出这样的思考题：建筑工地上的起重吊车在悬臂上有一个平衡块，它起什么作用？设计师是如何确定这个平衡块的重量以达到工程实际要求的？在讲解“脆性材料扭转破坏”时，用粉笔让大家实验一下，很快就可以看到断面破坏情况；在讲解“力的平移定理”时，可拿打乒乓球为例说明。教师还可以将那些由于构件强度不够而导致工程结构或设备破坏所造成的重大经济损失、刚度不够所生产出的废品、稳定性不够而导致的重大人身伤亡事故等等制成电视片安排学生观看，在培养学生的安全意识和责任意识的同时也必然会提高学生分析问题和解决问题的能力。

5、将人文精神与教学内容有机地融合在一起，即将人文精神渗透到力学课程教学中去。首先，教师在授课的同时，要注意介绍力学学科中所蕴涵的丰富的人文知识和人文精神，如介绍力学学科发展中优秀科学家献身真理的感人事迹，以激发学生产生崇高的正义感与社会责任感；介绍力学学科中与当前国计民生密切相关的知识，以激发学生献身于造福人类与社会的热情。其次，在教学过程中，要注意营造一种平等、和谐、民主、宽容的课堂气氛，使学生感受和体验直至接受这种蕴涵人文精神的科学知识教育。要鼓励学生勇于质疑，大胆发表意见，自由进行争辩，既勇于放弃自己不成熟的想法，又敢于坚持自己合理的见解。把教学过程看成是与学生共同重新“发现”科学真理的过程。在这样的过程中，学生就自然会感受并学到坚持真理、修正错误、实事求是的科学精神，以及谦虚谨慎、和而不同、相互尊重的人文精神。再次，要注意引导学生建立正确科学的道德观与思维方法。爱因斯坦说过，科学技术只能告诉我们“是什么”，却不能解决“应当怎样”。也就是说，科技只能解决是非而不能给人以“价值”判断。科学精神是求真的精神，科学和道德的最大关联，在于实事求是。要严肃对待学生在作业、实验和考试小小现的弄虚作假现象和事例，及时给予批评教育和处理，决不能姑息迁就。正确的科学思维方法一般包括形象思维、抽象思维和辨证思维，以及直觉和灵感等等。教师在传授科技知识时，应把科学家是如何提出问题、思考问题和解决问题的过程，提纲挈领地加以介绍。并在实践过程中给予指导和帮助，及时纠正学生在思想方法上出现的问题和错误。

6、鼓励学生，激发学生的学习热情，帮助学生建立明确的学习目的。根据以上内容让学生意识到该门课程的主要内容，重点内容清晰化条理化，同时让学生意识到学习该内容在实际应用中的作用和意义，从而达到提高大家学习的兴趣和目的，并且要鼓励学生坚定信心，因为该门课程内容已经清晰化条例化，学生就会意识到该内容是环环相扣并且内容并不多，从而增强大家学习工程力学的信心和激情，在无形中也坚定了大家学习该门课程的毅力。再次达到了提高大家学习兴趣的目的。

总而言之，由于《工程力学》这门课程对工科专业学习起到承前启后的作用，作为教师要引起足够的重视。结合学生实际水平情况，通过不断努力，运用各种灵活的教学手段，以激发学生学习兴趣为目的，充分调动学生自主学习的积极性，从而使学生解决实际问题问题和分析问题能力得到很好的提高，从而做到全面提高职院校学生综合素质的目的。。

参考文献：

[1]邱家骏，工程力学.2012-07

[2]徐广民，高职工程力学课程改革的研究与实践endprint