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“工程力學(xué)”課程教學(xué)的探討
論文關(guān)鍵詞：工程力學(xué) 教學(xué) 創(chuàng)新
論文摘要：文中指出了工程力學(xué)課程教學(xué)過程中存在的問題，結(jié)合工程力學(xué)課程特點(diǎn)，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段及學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)進(jìn)行了探討與實(shí)踐。
工程力學(xué)課程是面向近機(jī)類和非機(jī)類各專業(yè)研究工程構(gòu)件共性問題的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，其目的在于使學(xué)生掌握變形體力學(xué)分析中最基本的概念、原理和方法及其在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。通過課堂教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，使學(xué)生掌握構(gòu)件的受力、變形的基礎(chǔ)理論，培養(yǎng)學(xué)生判斷工程中強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題的能力。在全校的基礎(chǔ)課程體系中，工程力學(xué)占有重要地位，是構(gòu)成諸多后續(xù)課程的基礎(chǔ)性支撐平臺之一。與大學(xué)物理學(xué)或理論力學(xué)不同，它并不是以質(zhì)點(diǎn)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(yīng)變、應(yīng)力等貫穿后續(xù)力學(xué)課程的基本概念。同時(shí)，它還涉及對學(xué)生基本研究素質(zhì)和能力的訓(xùn)練，如：將具體的、復(fù)雜的研究對象抽象化、理想化，并建立正確的物理模型和數(shù)學(xué)模型的能力等。它是眾多力學(xué)課程中的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，對學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和知識結(jié)構(gòu)的完善影響很大。
一、存在的問題
在工程力學(xué)的發(fā)展過程中，由于自身的特點(diǎn)，具有一些對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才不利的因素。由于力學(xué)學(xué)科的歷史悠久，傳統(tǒng)知識占的比重較大，課程的內(nèi)容大多幾代沿襲，知識陳舊、內(nèi)容重復(fù)的問題更為突出，特別是計(jì)算技術(shù)已經(jīng)對工程對象性態(tài)分析的方法產(chǎn)生巨大沖擊，近年來雖對部分課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了不同層次的改革，且增添了一些現(xiàn)代內(nèi)容，但并不完善。因此，進(jìn)行力學(xué)課程的綜合改革勢在必行。其二，力學(xué)學(xué)科既是基礎(chǔ)學(xué)科又是技術(shù)學(xué)科，但由于長期以來受中國傳統(tǒng)的重基礎(chǔ)理論輕技術(shù)的思想支配，在力學(xué)的學(xué)習(xí)中重視的是對理論知識的掌握，學(xué)生的廣義的工程素質(zhì)培養(yǎng)不夠。其三，現(xiàn)代力學(xué)的一般研究方法多為演繹法，反映在工程力學(xué)的教材與教學(xué)中，均是從已知的基本定律出發(fā)，進(jìn)行理論分析，導(dǎo)出一些定理和推論，由此來對力學(xué)系統(tǒng)作出預(yù)示。這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)中很少接觸歸納法和發(fā)散性思維的訓(xùn)練，對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)極為不利。為此，必須改革現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容和方法。
二、改革的探討
1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
課程內(nèi)容的體系結(jié)構(gòu)與組織方式，是課程建設(shè)的重要組成部分。一個(gè)符合學(xué)生認(rèn)識發(fā)展規(guī)律的課程體系和高效率的內(nèi)容組織方式，對教師而言，是高水平教學(xué)效果的必要條件，對學(xué)生而言，是學(xué)生學(xué)習(xí)收益最大化的基本保證。本課程在教學(xué)內(nèi)容方面著重于基本知識、基本理論和基本方法，在培養(yǎng)能力方面著重設(shè)計(jì)構(gòu)思和設(shè)計(jì)技能的基本訓(xùn)練，在教學(xué)內(nèi)容安排上，要突出一條主線，即以力的平衡、變形的幾何協(xié)調(diào)、力與變形間的物理關(guān)系的研究為分析研究工程力學(xué)問題的主線，貫穿全書，以利建立對力學(xué)的整體認(rèn)識。在教學(xué)內(nèi)容選取上，對傳統(tǒng)的經(jīng)典內(nèi)容加以精選，刪去傳統(tǒng)教材中一些陳舊的和重復(fù)的內(nèi)容，重新組織課程的教學(xué)內(nèi)容。如靜力學(xué)中傳統(tǒng)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(fù)簡化、合成、平衡的過程很浪費(fèi)學(xué)時(shí)。改革后我們可以直接從空間匯交力系、空間力偶系講起，當(dāng)把空間任意力系的平衡方程推導(dǎo)出后，其它力系的簡化結(jié)果、平衡方程就迎刃而解了。在運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)中減少質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容，通過貫通、融合和相互滲透，消除課程中的羅列現(xiàn)象，減少大學(xué)物理和工程力學(xué)兩門課程之間的重疊內(nèi)容，強(qiáng)化兩門課程之間的有機(jī)銜接。在材料力學(xué)中按照構(gòu)件變形的內(nèi)力、應(yīng)力、變形來講既節(jié)省學(xué)時(shí)，又便于各種變形的同異處的比較。教學(xué)實(shí)踐證明，新的教學(xué)內(nèi)容和新的組織方式，不僅有利于提高課程的教學(xué)效率，而且有利于使學(xué)生學(xué)會(huì)如何尋找事物的內(nèi)在聯(lián)系，掌握工程力學(xué)課程的精華。
2.改進(jìn)教學(xué)方法
轉(zhuǎn)變教育觀念，發(fā)展創(chuàng)新教育，就要建立教師起引導(dǎo)作用、學(xué)生起主導(dǎo)作用的啟發(fā)式教學(xué)模式，在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中對學(xué)生全方位地進(jìn)行創(chuàng)新思維訓(xùn)練，使學(xué)生具有觸類旁通、自我開發(fā)新知識以及發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。在求解方法訓(xùn)練中，注重對學(xué)生應(yīng)用與開發(fā)大型結(jié)構(gòu)分析軟件能力的培養(yǎng)。這樣，以力學(xué)模型的建立和求解為核心，在向?qū)W生傳授知識的同時(shí)，有效地進(jìn)行創(chuàng)新思維訓(xùn)練，從同一力學(xué)模型出發(fā)，通過多角度、多形式、多層次的例題變換，構(gòu)造點(diǎn)、線、面、體的立體思維網(wǎng)絡(luò)，從而使學(xué)生學(xué)習(xí)方向明確，思維空間增加，最大限度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛力。
在課堂教學(xué)中，要善于提出問題，揭示矛盾，加強(qiáng)學(xué)生的聯(lián)想能力、發(fā)散思維的能力，特別是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力。結(jié)合工程力學(xué)課程的特點(diǎn)，可以這樣提出問題、揭示矛盾：從簡單問題引出復(fù)雜問題；從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)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(shù)學(xué)推導(dǎo)與數(shù)字運(yùn)算、強(qiáng)化定性分析，強(qiáng)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(shí)注重歸納思維方法。在討論不同問題的個(gè)性（特點(diǎn)）時(shí)，突出共性的歸納。如不同基本變形應(yīng)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(xué)分析的共性等。培養(yǎng)綜合與擴(kuò)散、求同與辨異等歸納思維方法。
加強(qiáng)課堂討論，活躍課堂氣氛。促進(jìn)學(xué)生對于問題、模型、假設(shè)、結(jié)論等物理與幾何意義及結(jié)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(xué)生參與互動(dòng)，進(jìn)一步深入理解并掌握基本概念、基本理論和基本方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思維。
3．完善教學(xué)手段
傳統(tǒng)的教學(xué)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(jié)奏，細(xì)節(jié)分析透徹，但也存在著明顯的不足：這門課程結(jié)構(gòu)圖多，在傳統(tǒng)的教學(xué)中畫圖要占用很多的課堂時(shí)間，圖形效果也并不理想。多媒體教學(xué)輕易地就解決了這個(gè)教學(xué)問題。多媒體技術(shù)是當(dāng)今現(xiàn)代教育技術(shù)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(zhì)量，所以多媒體教學(xué)是必不可少的。但又不能完全依賴多媒體教學(xué)。由于設(shè)備條件的限制，多媒體教學(xué)技術(shù)在提高教學(xué)效率的同時(shí)，也將教師局限在計(jì)算機(jī)附近，教師的神態(tài)、語調(diào)等不能充分展現(xiàn)，在一定程度上削弱了教學(xué)效果，既影響師生情感交流，又影響教學(xué)互動(dòng)，不易達(dá)到最佳講課效果。而傳統(tǒng)的板書教學(xué)卻可以彌補(bǔ)多媒體教學(xué)的不足，讓教師充分展現(xiàn)授課的形體感染力，增強(qiáng)教學(xué)效果。因此應(yīng)注重現(xiàn)代化教學(xué)手段與課程教學(xué)的整合，充分發(fā)揮多媒體形象具體直觀、圖文清晰規(guī)范、信息量大面寬的優(yōu)勢，又保留板書教學(xué)節(jié)奏可控、交流自如等特點(diǎn)，這樣可發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)在提高教學(xué)效率、提高教學(xué)質(zhì)量方面的重要作用，使課程教學(xué)廣泛采用多媒體技術(shù)，在主要教學(xué)環(huán)節(jié)全面實(shí)現(xiàn)多媒體化。教學(xué)實(shí)踐證明，利用電子教案進(jìn)行課堂教學(xué)可提高教學(xué)效率，教師可以有更多的時(shí)間進(jìn)行課堂討論，實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)，從而提高效果。單獨(dú)的傳統(tǒng)教學(xué)手段很難做到這一點(diǎn)。多媒體教學(xué)有利于教師主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，不同的教師可以上出不同風(fēng)格的課。
結(jié)束語
工程力學(xué)課程是后續(xù)課程的重要基礎(chǔ)課程之一，通過對本課程教學(xué)內(nèi)容的整合、教學(xué)方法及教學(xué)手段的改革，大大提高了學(xué)生的理論水平和實(shí)踐創(chuàng)新能力，有利于培養(yǎng)具有一定工程背景知識、寬廣的力學(xué)知識、工程結(jié)構(gòu)分析軟件的應(yīng)用和開發(fā)能力，以及掌握現(xiàn)代力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測試技術(shù)的復(fù)合型人才。
參考文獻(xiàn)：
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