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工程力学教学模式和方法的改善

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发布日期:2019-01-15 16:01

摘要:《工程力学》是工科类专业的一门重要的基础课。但因本课逻辑性强,公式繁多,抽象难懂,从而使许多学生产生厌学情绪。针对此问题,本文从教学内容、教学环境和教学方法等方面给出一些建议,以提高教学效果和学生学习的自主性。

关键词:工程力学;教学内容;教学环境;教学方法

工程专业的教学,是进行高端技能型工程师培养的重要途径。而《工程力学》是一门与工程实际联系极为紧密的课程,它主要培养学生如何运用力学知识解决工程实际问题的能力。所以工科类专业,例如石油工程、油气储运、土木工程等专业,都把《工程力学》视为本专业重要基础课程之一。该课程理论性较强,概念公式繁多。在脱离工程实际的情况下,课本中的许多概念对于学生而言,比较艰涩难懂,从而使许多学生对本科产生抵触情绪。所以积极探索新的教学模式和教学方法,以增强学生的学习兴趣和培养他们的工程应用能力,是教师迫在眉睫的研究任务。

1优化教学内容,调整教学结构

目前,工程力学主要由静力学和材料力学两部分构成。静力学主要是研究刚体在力系作用下的平衡规律,涉及:物体的受力分析、力系的等效与简化以及力系的平衡条件。而材料力学主要是研究变形体的强度、刚度和稳定性等问题,涉及的变形主要有:拉伸(压缩)、剪切、扭转和弯曲。在大多数的教材中,材料力学这部分内容是以“拉伸(压缩)→剪切→扭转→弯曲”四种基本变形为主线进行排布的。若按照“以四种基本变形为主线”的思路进行授课,会出现各章节相对独立、相同概念重复讲解、易出现概念混淆、学时不够等缺点。通过授课,笔者认为,材料力学这部分内容的授课应按照“外力分析→变形分析→内力分析→应力分析→强度和刚度校核”这一思路。它弥补了“以四种基本变形为主线”授课思路的不足,具有知识体系紧凑、知识点衔接自然、避免相同概念被重复讲解以及合理利用学时等优点。此外,可以运用“类比”的思想让学生进行自主学习。例如给学生讲授完拉伸(压缩)变形的强度校核,那么再进行其他变形强度校核的学习时,可以让学生类比拉伸(压缩)变形,先自己猜想如何去校核,然后再由老师讲解。让学生对比寻找到四种基本变形的相同点和不同点,可让学生真正的参与到课堂中来,从而提高学生学习的主动性。静力学和材料力学既相互区别,又有联系。两者的研究对象和研究内容不同,但研究变形时,变形体要先视为刚体进行外力分析后才能进行强度和刚度校核,可见静力学又是材料力学的基础。所以对于《工程力学》这门课的讲授,前后章节要相互贯通,形成一个统一的知识框架体系,便于学生对知识的理解和记忆,不能独立讲解,否则易造成知识点的割裂和混乱。

2改善教学环境,提高教学效率

“黑板+粉笔”的传统教学方法虽然比较单调、枯燥,但有利于促进师生感情的交流和学生思维能力的培养。“多媒体+PPT课件”的现代教学方法,课堂信息量大,形象生动,但讲课速度快,处理不当,会让学生处于被动状态。《工程力学》的概念多且抽象,若仅采用传统模式授课,满足不了教学需求;若仅采用现代模式教学,虽然授课内容丰富了,但师生缺乏交流,有时授课效果也不理想。所以在实际教学中,应该将两者有机结合起来,取长补短。对于一些定理证明、公式推导、以及解题过程等,应采用传统教学方法,老师边板书边解讲,学生边听课边思考,师生不断有交流,有助于学生对所学知识的理解吸收。对于与工程实例联系紧密的知识点,教师难以口头表达清楚,学生也感觉抽象难懂,此时,就需要采用现代教学方法,引入一些典型的工程实例,并结合3D动画,形象生动,不仅可提高学生的学习兴趣,也有利于缩短学生与工程实际的距离,达到学以致用的目的。不论哪种教学方法,都要时刻注意与学生进行知识的互动,这样才能达到良好的教学效果。

3施行多种教法,激发学习兴趣

孔子曾说过:“知之者不如好知者,好知者不如乐知者。”也就是说对知识的学习感兴趣,就会变被动为主动,不仅可提高学习效率,还能加深对知识的理解,这样才能活学活用。所以在教学过程中,应采用多种教学法,例如案例法、设问法、讨论法等,激发学生的好奇心,使他们不断处于“生疑、质疑、解疑”的过程。通过这一系列的过程,不仅可激发他们的学习兴趣,提高学习的积极性,还可培养学生分析问题和解决问题的能力。例如对于“应力”概念的引出,可以先用“案例法”引出教学内容,例如给学生展示两个杆件A杆和B杆,两杆件的材质和长度都相等,A杆为细杆,B杆为粗杆,在A、B杆件两端施加同样大小的力。然后再运用“讨论法”,分组讨论,比较两杆的伸长量。最后采用“设问法”,引导学生观察并思考:细杆和粗杆的伸长量。而此时会发现,A、B杆件的轴力都是F,即两杆件的内力相同,但是它们的变形是不同的。如果这两个杆件受到破坏的话,那一定是哪个先破坏啊?对了,细杆先发生破坏。这样我们就可以确定,杆的破坏和变形与杆件的横截面积大小有关,所以我们发现内力不能直接反映构件抵抗变形和破坏的能力。那我们就要来考虑,既然横截面积不一样,那在单位面积所受内力是否一样呢?这样一来,就引入了应力的概念。

4总结

总之,《工程力学》是一门偏理论性的课程,许多概念抽象难懂,所以要优化教学内容,改善教学环境,提高授课水平,采用灵活多变的授课方式,从而提高学生学习的主观能动性,培养他们理论联系实际,发现问题、分析问题和解决问题的能力,为培养适于现代工业发展的应用技术型人才打下良好的基础。

参考文献:

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作者:张潇华 郭丽娟 曹惠 周扬理 单位:中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院

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