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由于工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)是一個(gè)偏向產(chǎn)品和外觀設(shè)計(jì)的專業(yè),對(duì)于學(xué)生的培養(yǎng)更多的是美術(shù)、色彩、人機(jī)工程等相關(guān)的設(shè)計(jì)類課程?!?a href="http://articshipping.com/haowen/167333.html" target="_blank">工程力學(xué)》作為為數(shù)不多的理工課程存在于教學(xué)大綱中。錢學(xué)森先生曾說:“力學(xué)+計(jì)算機(jī)將成為21世紀(jì)工業(yè)設(shè)計(jì)的主要手段?!边@句話從根本上說出了力學(xué)在工業(yè)設(shè)計(jì)的地位。設(shè)計(jì)產(chǎn)品的外觀,從某種意義來講屬于藝術(shù)設(shè)計(jì)范疇,工業(yè)設(shè)計(jì)指通過合理規(guī)劃(外形、功能、色彩、裝飾等)設(shè)計(jì)符合人們生活和生產(chǎn)需要的工業(yè)產(chǎn)品的過程。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的目標(biāo),從業(yè)者需要憑借訓(xùn)練、技術(shù)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、對(duì)材料和結(jié)構(gòu)的掌握程度進(jìn)行設(shè)計(jì)而不是憑空想象。
2.《工程力學(xué)》課程教學(xué)思考
2.1鼓勵(lì)為主,盡量用通俗易懂的方法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性
根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn),創(chuàng)設(shè)學(xué)生感到親切的情境。由于工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的特殊性,教師可以盡量在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中引入力學(xué)概念,如自行車設(shè)計(jì)中的車輪設(shè)計(jì)引入運(yùn)動(dòng)、座椅的設(shè)計(jì)中引入拉壓彎扭等材料力學(xué)概念,等等。將工業(yè)設(shè)計(jì)中的某個(gè)細(xì)節(jié)放大化,從力學(xué)角度進(jìn)行講述。讓學(xué)生覺得產(chǎn)品設(shè)計(jì)和力學(xué)息息相關(guān),對(duì)力學(xué)產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣和探索欲望。2.2合理調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容,適當(dāng)降低學(xué)習(xí)難度
2.2合理調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容,適當(dāng)降低學(xué)習(xí)難度
由于力學(xué)課程的學(xué)習(xí)需要一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),并且課程內(nèi)容比較抽象,多數(shù)是在力學(xué)模型基礎(chǔ)之上的,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在一定的困難。在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。
2.2.1調(diào)整學(xué)綱,減少對(duì)理論性研究性內(nèi)容的學(xué)習(xí)。從課程設(shè)置來講這些屬于必須要求掌握的內(nèi)容,但是對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生而言,部分內(nèi)容是多余的。工業(yè)設(shè)計(jì)主要是培養(yǎng)一部分產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員,產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員大多指產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì),而具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將交付給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員只需要在對(duì)產(chǎn)品整體功能和人體工程學(xué)很好地把握的基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)和產(chǎn)品材料選擇即可。對(duì)材料力學(xué)部分的強(qiáng)度理論、能量法等研究性內(nèi)容的學(xué)習(xí)進(jìn)行簡單地講解即可,重點(diǎn)強(qiáng)化拉伸壓縮彎曲扭轉(zhuǎn)和壓桿穩(wěn)定的內(nèi)容學(xué)習(xí)。2.2.2強(qiáng)化概念的理解和掌握,適當(dāng)減少計(jì)算作業(yè)量。
3.針對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)《工程力學(xué)》教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整
包含剛體靜力學(xué)(受力分析、力系簡化、平衡方程、摩擦)、材料力學(xué)中的拉壓彎剪扭及組合變性條件下的內(nèi)力計(jì)算及強(qiáng)度校核的方法、一般內(nèi)力圖的繪制、穩(wěn)定分析即可。因?yàn)樵谡莆者@些基本知識(shí)的條件下即可進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì),并且在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí),需要增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。在學(xué)校課程設(shè)置合理的前提下,可以適當(dāng)介紹一些和工業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的力學(xué)計(jì)算軟件,盡管軟件學(xué)習(xí)增加了學(xué)習(xí)難度,但是學(xué)好這些軟件對(duì)于加深對(duì)課程的理解及今后產(chǎn)品設(shè)計(jì)都將是一種助力。
4.結(jié)語
關(guān)鍵詞:工程力學(xué);學(xué)習(xí)興趣;教學(xué)
中圖分類號(hào):G42文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3198(2008)11-0276-01
1 針對(duì)學(xué)生的實(shí)際,采用直觀教學(xué)
在講授該課程時(shí)注意深入淺出,對(duì)有聯(lián)系的內(nèi)容重點(diǎn)加以強(qiáng)調(diào),如“約束與約束力”一節(jié)是學(xué)習(xí)“受力分析”的基
礎(chǔ),它貫穿于整個(gè)《工程力學(xué)》之中,我在講授之前,先進(jìn)行實(shí)例(實(shí)物)演示,讓學(xué)生觀看,有意地向?qū)W生展示各種約束(比如柔性約束及光滑面約束等)的實(shí)物形狀,并且向?qū)W生提及一些物體間相互作用的實(shí)際例子,這樣為講授“約束與約束力”提供了感性的材料,然后再充實(shí)教學(xué)手段(如模型、多媒體動(dòng)畫等)進(jìn)行分析,這樣學(xué)生就容易領(lǐng)會(huì)授課內(nèi)容,使感性認(rèn)識(shí)上升到理性知識(shí),使抽象的內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^性內(nèi)容,促進(jìn)了對(duì)“約束與約束力”一節(jié)內(nèi)容的理解。
2 舉一反三,注重學(xué)生的能力培養(yǎng)
受力分析是《工程力學(xué)》課程的難點(diǎn),但它又是學(xué)好這門課的關(guān)鍵。我認(rèn)為:學(xué)生對(duì)物體進(jìn)行受力分析都不會(huì)的話,就談不上對(duì)物體進(jìn)行力的計(jì)算,更談不上對(duì)后續(xù)專業(yè)課(如零件設(shè)計(jì))的學(xué)習(xí)和掌握。特別是有些高職學(xué)生,由于對(duì)受力分析問題掌握不好,在畫受力圖時(shí)漏洞百出,嚴(yán)重影響了對(duì)《工程力學(xué)》其它內(nèi)容和對(duì)機(jī)械工程專業(yè)其它專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的學(xué)習(xí)。那么,怎樣才能使學(xué)生易于掌握呢?我采用了舉一反三的方法。
3 巧設(shè)疑問,啟發(fā)學(xué)生的思維
巧設(shè)疑問,啟發(fā)學(xué)生的思維,有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)感興趣,就會(huì)激發(fā)強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),從而積極主動(dòng)且心情愉悅地投入到學(xué)習(xí)中去;反之,如果失去興趣,將會(huì)影響學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)?!豆こ塘W(xué)》課程的內(nèi)容涉及大量生產(chǎn)實(shí)際中的力學(xué)問題,而且其中一些內(nèi)容較為抽象、單調(diào)和枯燥,高職學(xué)生比較陌生,如果我們?cè)诮虒W(xué)過程中一味地墨守成規(guī),僅靠幾只粉筆和一塊黑板照本宣科,學(xué)生必然會(huì)感覺到索然無味,難于集中精力,久而久之就極容易失去學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)習(xí)處于被動(dòng)狀態(tài)。在教學(xué)過程中,我對(duì)有些課程內(nèi)容巧妙地引入“提問”等方式教學(xué),較好地解決了上述問題。比如講到“力偶”一節(jié)時(shí),筆者就先提出問題:生產(chǎn)車間鉗工攻螺紋時(shí)為什么要用雙手,單手操作為什么不行?學(xué)生回答不知道,筆者要求學(xué)生帶著這個(gè)問題認(rèn)真聽課。于是筆者結(jié)合課本內(nèi)容,首先播放多媒體動(dòng)畫,讓學(xué)生有親臨其境的感受,然后由淺入深,解釋攻螺紋要用雙手,主要因?yàn)殡p手分別握絞杠兩端,推力和拉力相等,用力平衡,這是力偶矩m=Fd作用的效果,如圖4所示。若單手握絞杠一端,則形成力矩m0(F)=pd2作用的效果,如圖5所示。雖然能照常轉(zhuǎn)動(dòng),但相當(dāng)于在0點(diǎn)作用了一個(gè)對(duì)等值(p)、反向、共線的平衡力,其中p和p'形成力偶矩m'=p'd2=pd2(與圖4中的等效),p''作用于0點(diǎn),絲錐受此橫向力作用,容易折斷,所以不能單手操作,如圖6所示。這樣學(xué)生聽課時(shí)便全神貫注,且開動(dòng)腦筋,聽完課后既知道了問題的答案,又對(duì)“力偶只能用力偶來平衡”、“力的平移定理”有了深刻的理解。
4 拓寬視野,增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)
大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)目的明確,科學(xué)探索積極性較高。我在講授《工程力學(xué)》理論基礎(chǔ)知識(shí)的前提下,適當(dāng)安排一些講座,讓他們了解更多的與力學(xué)有關(guān)的知識(shí),這樣拓寬了學(xué)生的視野,增強(qiáng)了學(xué)生的科學(xué)探索精神和學(xué)習(xí)責(zé)任意識(shí)等。比如,在課堂上向他們傳授一些與力學(xué)有關(guān)的科學(xué)發(fā)展動(dòng)態(tài),適當(dāng)?shù)亟o他們灌輸一些工程CAE的知識(shí),并利用多媒體技術(shù)進(jìn)行演示,從而激發(fā)他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)的熱情,增強(qiáng)他們的科學(xué)探索精神,同時(shí)也為他們后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。又比如向?qū)W生講述一些在力學(xué)學(xué)科發(fā)展中獻(xiàn)身真理的優(yōu)秀科學(xué)家的感人事跡,可激發(fā)學(xué)生崇尚科學(xué),熱愛所學(xué)專業(yè),造福人類的熱情;同時(shí)將工程上一些重大事故用多媒體呈現(xiàn)給學(xué)生,讓學(xué)生在觸目驚心的事故中感受到學(xué)好《工程力學(xué)》知識(shí)的重要性,增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)責(zé)任意識(shí)。
總之,在教學(xué)過程中,教師起主導(dǎo)作用,學(xué)生處于主體地位。教師要多探索、多實(shí)踐高效的教學(xué)方法,要始終本著引導(dǎo)、激勵(lì)的原則盡一切可能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升學(xué)生實(shí)際應(yīng)用知識(shí)的能力。
作者:鄧在京,張居敏
關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)工程專業(yè);《工程力學(xué)》;教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1674-9324(2017)04-0139-02
一、引言
《工程力學(xué)》這門課的教學(xué)由我校工學(xué)院力學(xué)教研室承擔(dān),開設(shè)專業(yè)有環(huán)境工程、設(shè)施農(nóng)業(yè)、食品工程和工程管理等,其中僅環(huán)境工程專業(yè)為必修課,其他專業(yè)均為選修課,總共56學(xué)時(shí)。課程體系包括靜力學(xué)和材料力學(xué)兩部分,是一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程??陀^地說,《工程力學(xué)》這門課對(duì)非機(jī)械類學(xué)生,尤其對(duì)缺少必要的先修課程的學(xué)生來說比較抽象,難以理解。由于這門課理論性強(qiáng)、概念多,教師要講清講透問題本質(zhì),需要聯(lián)系眾多工程實(shí)例來建立概念,通過力學(xué)公理、法則及規(guī)律,經(jīng)數(shù)學(xué)邏輯推理建立得出理論,然后應(yīng)用于解決工程中的實(shí)際問題。生產(chǎn)實(shí)際中,物體的受力、變形、失效、破壞等現(xiàn)象隨處可見;工程設(shè)計(jì)中,力學(xué)分析方法有著十分重要的引領(lǐng)指導(dǎo)作用。多年的教學(xué)實(shí)踐,我們發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)工程專業(yè)《工程力學(xué)》教學(xué)中存在著一些不容忽視的問題,一部分學(xué)生對(duì)《工程力學(xué)》課程不夠重視,存在認(rèn)識(shí)誤區(qū),認(rèn)為與自己所學(xué)專業(yè)關(guān)系不大,學(xué)習(xí)時(shí)所花的精力和時(shí)間不夠;甚至還有學(xué)生覺得公式定理太多,理論抽象,不易理解,存在畏難情緒,缺乏興趣,這樣導(dǎo)致學(xué)習(xí)這門課的效果不佳。經(jīng)典力學(xué)包括工程力學(xué),理論體系嚴(yán)密,邏輯性很強(qiáng),我們學(xué)習(xí)《工程力學(xué)》,最重要的是學(xué)習(xí)它的思想方法和研究方法。學(xué)好力學(xué),對(duì)我們今后走上工作崗位,從事生產(chǎn)科研具有指導(dǎo)作用。我們?cè)诮ㄔO(shè)《工程力學(xué)》優(yōu)質(zhì)課程中,應(yīng)充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的特點(diǎn),教師在轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、改進(jìn)教學(xué)方法的同時(shí),要有針對(duì)性地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。
二、指導(dǎo)思想與基本要求
我校農(nóng)業(yè)工程類專業(yè)《工程力學(xué)》課程已開設(shè)多年,學(xué)生反映良好,教師在多年教學(xué)實(shí)踐中積累了不少經(jīng)驗(yàn),建設(shè)《工程力學(xué)》優(yōu)質(zhì)課程,可以作如下概括和總結(jié)。首先,凝聚共識(shí),通過對(duì)《工程力學(xué)》進(jìn)行改革,把基礎(chǔ)公共工程教育和因材施教有機(jī)結(jié)合起來,著力提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng),提高學(xué)生通過自學(xué)獲取和更新知識(shí)的能力、獨(dú)立解決實(shí)際工程問題的能力以及創(chuàng)新能力;其次,改革著眼于我校農(nóng)業(yè)工程類各專業(yè)本科教學(xué)的實(shí)際,把“因材施教和分層教學(xué)”的教育思想理念付諸具體實(shí)踐;第三,力學(xué)教學(xué)的改革同樣要適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的迅速發(fā)展要求,適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)對(duì)新時(shí)代大學(xué)生基本素質(zhì)和能力培養(yǎng)的需要,適應(yīng)面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的總體要求,這是我們進(jìn)行《工程力學(xué)》教學(xué)改革的指導(dǎo)思想和要求。我校農(nóng)業(yè)工程類專業(yè)學(xué)生(環(huán)境工程、食品工程、設(shè)施農(nóng)業(yè)和工程管理等)與力學(xué)教研室所在的工學(xué)院(機(jī)電、能源和自動(dòng)化類)學(xué)生在基本素質(zhì)、基礎(chǔ)知識(shí)的掌握等方面,客觀上存在一定差距,實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求不一樣,教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)不一樣,學(xué)生今后的去向更是不同。機(jī)電、能源和自動(dòng)化類學(xué)生有前修課程如機(jī)械制圖、大學(xué)物理、金工實(shí)習(xí)、機(jī)械原理等知識(shí)做基礎(chǔ),在講授材料力學(xué)內(nèi)容時(shí),學(xué)生較容易接受。農(nóng)業(yè)工程類專業(yè)學(xué)生不同,有些專業(yè)學(xué)生學(xué)過大學(xué)物理、畫法幾何,有些專業(yè)甚至連這樣的前修課程也沒開設(shè),如果不區(qū)別對(duì)待,采用同樣的講課模式,同樣的語速,同樣的互動(dòng)方式,不少學(xué)生要即刻消化吸收教師講授的內(nèi)容就比較困難。因此,在《工程力學(xué)》教學(xué)實(shí)踐中,教師應(yīng)循序漸進(jìn)地引入《工程力學(xué)》的實(shí)例和概念,讓學(xué)生深入理解基本理論、基本概念和基本方法,重點(diǎn)突出農(nóng)業(yè)工程類專業(yè)實(shí)際應(yīng)用的特色,注重能力的培養(yǎng),滿足并保證教育部提出的課程教學(xué)基本要求。針對(duì)農(nóng)業(yè)工程類專業(yè)的學(xué)生,教師授課的著力點(diǎn)應(yīng)側(cè)重工程應(yīng)用和拓寬拓展知識(shí)面,培養(yǎng)工程意識(shí)和分析解決問題的能力。
三、內(nèi)容編排與創(chuàng)新
針對(duì)農(nóng)業(yè)工程類學(xué)生的特點(diǎn)、接受能力和教學(xué)大綱要求,在課程的內(nèi)容編排上,力求做到循序漸進(jìn),由易到難。靜力學(xué)部分包括靜力學(xué)基本概念、匯交力系、力偶系、平面任意力系、空間任意力系與靜力學(xué)專題等六章。如果以研究的問題進(jìn)行重新整合,可以簡單地劃分為兩部分,即力系的簡化與等效替換一部分,力系的平衡條件與應(yīng)用一部分。組織教學(xué)通常按照由一般到特殊的順序,注意前后內(nèi)容的銜接,可以很好地避免內(nèi)容上的重復(fù),使得力系的合力矩定理以及力的平衡方程的證明與推導(dǎo)等的解題思路和方法能夠做到條理清晰、重點(diǎn)突出,既減輕了學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),又提高了效率。實(shí)踐證明這樣編排和講授學(xué)生易于接受,是可行的,可以推廣。材料力學(xué)部分主要講授四種基本變形,即軸向拉伸與壓縮、扭轉(zhuǎn)、剪切和彎曲;另外還介紹組合變形、應(yīng)力狀態(tài)、強(qiáng)度理論和壓桿穩(wěn)定等問題。先講解基本變形,后介紹組合變形,甚至可以把組合變形安排在應(yīng)力狀態(tài)之后講解。四種基本變形其內(nèi)力、應(yīng)力公式是不一樣的,但其研究方法和思路其實(shí)都是相通的。先作外力分析和內(nèi)力分析,再作應(yīng)力分析,建立強(qiáng)度條件及應(yīng)用,最后作變形分析,建立剛度條件及應(yīng)用。在初步理解的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)對(duì)比各部分內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn),可以讓學(xué)生課后列一張基本內(nèi)容一覽表,表示四種基本變形的內(nèi)力、應(yīng)力、強(qiáng)度及剛度的計(jì)算式。這樣,學(xué)生會(huì)加深對(duì)各種基本變形公式的理解和記憶。
四、多媒體運(yùn)用與模擬實(shí)驗(yàn)
《工程力學(xué)》優(yōu)質(zhì)課程的建設(shè),離不開先進(jìn)的多媒體技術(shù)支持?!豆こ塘W(xué)》這門課工程背景很強(qiáng),一些工程實(shí)例,如工程結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)的動(dòng)作及機(jī)器設(shè)備的工作狀況可以通過屏幕活靈活現(xiàn)地展現(xiàn),使學(xué)生能夠?qū)⒃撜n程與實(shí)際工程背景聯(lián)系起來,增加感性認(rèn)識(shí),理解基本的概念和理論。多媒體圖文并茂,動(dòng)靜結(jié)合,新穎有趣,生動(dòng)形象,不僅吸引學(xué)生的注意力,更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。同時(shí),多媒體技術(shù)的應(yīng)用使教師的教學(xué)過程得到充分展示,尤其充分展現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)的全過程。就拿“靜力學(xué)基本概念”、“約束與約束力”、“材料在拉伸與壓縮時(shí)的力學(xué)性能”這些單元來說,因?yàn)槌橄蟾拍钶^多,需要的圖形和圖片數(shù)量較多,以往教師課堂上板書的工作量很大。而利用先進(jìn)的多媒體課件輔助教學(xué),絕大多數(shù)學(xué)生基本上能夠當(dāng)堂消化課程的內(nèi)容,而且隨著多媒體技術(shù)的不斷成熟和完善,課堂教學(xué)的效率和效果不斷在提高。采用現(xiàn)代化的先進(jìn)的教學(xué)手段并不意味著完全離開黑板粉筆。農(nóng)業(yè)工程類專業(yè)開設(shè)《工程力學(xué)》課程的主要目的是培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力和分析問題、解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”教學(xué),有些時(shí)候更能將這一分析思考的過程直接地再現(xiàn),尤其是在推導(dǎo)力學(xué)公式時(shí),有其他媒體不可替代的作用。授課教師應(yīng)根據(jù)各教學(xué)環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容適時(shí)采用最恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)形式。引入力學(xué)概念時(shí),利用多媒體技術(shù)給出直觀生動(dòng)形象的例子,便于學(xué)生理解消化;分析求解問題時(shí),可借助粉筆黑板逐步展開,進(jìn)行嚴(yán)密的邏輯推理,讓學(xué)生真正體驗(yàn)到力學(xué)的美、邏輯的美。從當(dāng)前的教學(xué)形式來看,《工程力學(xué)》實(shí)驗(yàn)課依然是理論課的補(bǔ)充,基本任務(wù)是驗(yàn)證定理和公式,所以一般為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容看,教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示,學(xué)生用已經(jīng)制作好的試件進(jìn)行加載,測取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)分析、歸納和討論工程實(shí)際問題,有所收獲,但這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。我校目前的現(xiàn)狀是,由于授課班級(jí)較多,軟硬件跟不上,把《工程力學(xué)》作為必修課的相關(guān)專業(yè)的學(xué)生才能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,選修課的學(xué)生甚至連實(shí)驗(yàn)室也進(jìn)不了。為彌補(bǔ)這一缺憾,教師只能通過多媒體技術(shù)演示力學(xué)實(shí)驗(yàn)過程。目前國內(nèi)不少大學(xué)網(wǎng)上模擬實(shí)驗(yàn)做得比較成功,可以有效利用網(wǎng)上資源,這有利于學(xué)生加深對(duì)課堂知識(shí)的認(rèn)識(shí)理解。
關(guān)鍵詞:工程力學(xué) 教學(xué)改革 多媒體教學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
引言
工程力學(xué)是土木工程中一門重要的基礎(chǔ)課,是后續(xù)專業(yè)課的必備知識(shí),課程主要包括理論力學(xué)(靜力學(xué))和材料力學(xué)兩部分內(nèi)容,具有理論性強(qiáng)、概念多、內(nèi)容抽象、教學(xué)內(nèi)容繁雜的特點(diǎn),學(xué)生感到枯燥無味月.很難與工程實(shí)際聯(lián)系起來,容易產(chǎn)生厭學(xué)的情緒,對(duì)教學(xué)效果產(chǎn)生不利影響。而本課程又與很多后續(xù)課程密切相關(guān),學(xué)習(xí)的好壞直接影響學(xué)生以后對(duì)專業(yè)課的學(xué)習(xí),所以有必要對(duì)以往的教學(xué)進(jìn)行適當(dāng)改革,從而使學(xué)生由“厭學(xué)”變?yōu)椤皭蹖W(xué)”,進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)高等教育從傳授型向應(yīng)用型的培養(yǎng)目標(biāo)轉(zhuǎn)變,教學(xué)改革勢(shì)在必行。
1教學(xué)內(nèi)容方面
在工程力學(xué)的授課內(nèi)容上,要善于抓主干、放枝葉,重要的重點(diǎn)講,不重要的少講或不講,在講授知識(shí)時(shí),間斷的插入力學(xué)在工程中的實(shí)際應(yīng)用情況,以豐富理論,加深理解,學(xué)以致用。課前充分利用多媒體手段把復(fù)雜的圖形用多媒體表現(xiàn)出來,能使學(xué)生更加直觀的看到這些抽象東西,同時(shí)利用多媒體把教學(xué)內(nèi)容更好地與工程相結(jié)合,這樣能充分說明工程力學(xué)在現(xiàn)代工程中的應(yīng)用情況,說明該課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)以引起學(xué)生的重視,調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。突出理論聯(lián)系實(shí)際,講課時(shí)要注意把工程實(shí)際和教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合,要善于引導(dǎo)學(xué)生把學(xué)到的知識(shí)用于解決工程上的實(shí)際問題。對(duì)于力學(xué)課程來說,大多數(shù)例題都來自工程,對(duì)某些例題的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行必要的分析,有利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。如關(guān)于混凝土的講解,混凝土是典型的脆性材料,脆性材料在力學(xué)上是抗壓不抗拉,但卻因?yàn)槭窃县S富,價(jià)格便宜,那么在想辦法提高其抗拉性的同時(shí)又要考慮工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性,這些生動(dòng)的例子不僅能培養(yǎng)學(xué)生思考問題的能力,還能培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)處理問題的能力。
2提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性
改革教學(xué)內(nèi)容的同時(shí),也要注意教學(xué)方法的改革,傳統(tǒng)的教學(xué)方式是老師一人的獨(dú)角戲,形式單調(diào),內(nèi)容枯燥,特別是力學(xué)這種理論性很強(qiáng)的學(xué)科,教授的結(jié)果往往是學(xué)生只會(huì)死記硬背,缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與創(chuàng)新精神,要想辦法提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性,發(fā)揮學(xué)生的內(nèi)在潛力,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)事物的綜合認(rèn)知能力。首先教師要依據(jù)教學(xué)計(jì)劃,讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí),在課堂上隨機(jī)抽查學(xué)生對(duì)知識(shí)預(yù)習(xí)的情況,并在講授本部分內(nèi)容過程中對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行糾正,這樣不僅活躍了課堂的氣氛,還激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,這種對(duì)話式的教學(xué),能讓師生形成互動(dòng)關(guān)系,有利于學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主動(dòng)者,讓學(xué)生從知識(shí)的接受者變成學(xué)習(xí)的研究者,教師不但要教給學(xué)生知識(shí),還應(yīng)該教給學(xué)生獲取新知識(shí)、創(chuàng)造新成果的思維方式和思想方式,要使學(xué)生的思維活躍起來,求知欲強(qiáng)烈起來。
3合理運(yùn)用多媒體技術(shù)
當(dāng)前,在課堂講授中應(yīng)用多媒體教學(xué)已成為大家的共識(shí)。多媒體教學(xué)可以將工程結(jié)構(gòu)直觀、形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前,增加感性認(rèn)識(shí),使學(xué)生將課堂與工程背景聯(lián)系起來,有助于學(xué)生掌握如何建立力學(xué)模型的問題,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高課堂節(jié)奏和教學(xué)效率,也提高了課程的教學(xué)質(zhì)量。多媒體教學(xué)具有交互界面豐實(shí)、生動(dòng)、逼真、信息量大的特點(diǎn),可使學(xué)生將主要精力集中于理解方面,極大地減少用于繁雜計(jì)算上的時(shí)間,教師就可以有更多的時(shí)間進(jìn)行啟發(fā)、誘導(dǎo);課件在實(shí)施過程中可進(jìn)可退,速度可快可慢,有利于講授的連貫性和邏輯性的發(fā)揮;利用多媒體技術(shù)通過三維動(dòng)畫、虛擬現(xiàn)實(shí)等多種手段使學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容,充分激發(fā)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力,為學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)創(chuàng)造了條件,具有傳統(tǒng)教學(xué)模式無法比擬的優(yōu)勢(shì)。
4實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),首先讓學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí),根據(jù)每次實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)、難點(diǎn)以及容易忽視的問題,課程主講教師要以任務(wù)書的形式下達(dá)給學(xué)生,引導(dǎo)學(xué)生去閱讀教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。在實(shí)驗(yàn)課中采用提問的方式,由主講教師和學(xué)生共同分析、討論,最后經(jīng)過學(xué)生自己動(dòng)手操作,完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生積極、主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作使用,愿動(dòng)腦、動(dòng)手的學(xué)生大大增加,在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不斷提高的同時(shí),實(shí)驗(yàn)技能也得到了很大的提高。對(duì)提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力、動(dòng)手能力、實(shí)踐能力都是大有幫助的。讓學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn),主講教師對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的可行性進(jìn)行審查,必要時(shí)給予一定的指導(dǎo)。同時(shí),由于每位學(xué)生親自操作實(shí)驗(yàn),自然涉及的問題就多,向老師提出的問題的次數(shù)及問題的多樣性顯著增大,對(duì)老師的知識(shí)面要求增加,使老師主動(dòng)加強(qiáng)知識(shí)的更新。
關(guān)鍵詞:物體的平衡 主動(dòng)力與約束反力 受力分析 受力圖
在工程力學(xué)教學(xué)中,對(duì)物體進(jìn)行受力分析并畫出物體的受力圖,是學(xué)生學(xué)好工程力學(xué)的基礎(chǔ)。受力圖的繪制一旦有誤,不僅得出錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果,還有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),甚至有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的失誤。因此,對(duì)構(gòu)件進(jìn)行正確的受力分析并準(zhǔn)確無誤地畫出物體的受力圖,是學(xué)好工程力學(xué)這門課的關(guān)鍵。
一、確定主動(dòng)力與約束反力
力是物體之間的相互機(jī)械作用。物體上受到的各種力,如重力、風(fēng)力、切削力等,它們是使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力,屬于主動(dòng)力。工程上常稱為載荷,其大小與方向預(yù)先確定,故稱為主動(dòng)力。約束反力是阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力,隨主動(dòng)力的變化而變化,是一種被動(dòng)力,其大小取決于約束本身的性質(zhì),與主動(dòng)力的大小有關(guān),可由平衡條件求出。約束反力的作用點(diǎn)在約束與被約束的接觸處,約束反力的方向與約束所能限制物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。我們?cè)诮虒W(xué)中反復(fù)強(qiáng)調(diào)力的相互作用,揭示約束與約束反力的內(nèi)在聯(lián)系,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)約束與約束反力之間關(guān)系的理解,突出物體和約束之間的限制是相互的、對(duì)等的。而約束反力的大小和方向,可通過約束類型來設(shè)定。工程中常見的幾種約束類型有:柔索約束、光滑面約束、光滑圓珠鉸鏈約束、鉸鏈支柱約束、固定端約束。在課堂上對(duì)每一種約束類型都要舉例剖析,老師一邊講解,一邊在黑板上畫圖,學(xué)生跟著老師一起畫,這樣給學(xué)生留下的印象深刻,其效果遠(yuǎn)比事先用做好的PPT投影在課堂上要好。
二、明析二力構(gòu)件與二力平衡公理
二力構(gòu)件是指某一構(gòu)件只有兩個(gè)作力點(diǎn)而處于平衡狀態(tài)的構(gòu)件。當(dāng)構(gòu)件成桿狀時(shí),若略去桿的自重和伸縮,則此構(gòu)件稱為二力桿。二力構(gòu)件的受力特點(diǎn)是:所受二力方向必沿其兩作用點(diǎn)的連線。而二力平衡公理是指作用于同一剛體上的兩個(gè)力,使剛體平衡的必要且充分條件是這兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。需要指出的是二力平衡條件只適用于剛體。二力等值、反向、共線是剛體平衡的必要且充分條件。對(duì)于變形體,二力平衡條件只是必要的,而非充分的。如繩索受等值反向共線的兩個(gè)壓力作用就不能保持平衡,只有在受到兩個(gè)等值、反向、共線的拉力作用下才能平衡。
三、運(yùn)用作用力與反作用力公理
作用力與反作用力公理概括了自然界中物體間相互作用的關(guān)系。表明作用力與反作用力永遠(yuǎn)是成對(duì)出現(xiàn)的,已知作用力就可以知道反作用力,兩者總是同時(shí)存在又同時(shí)消失,且兩個(gè)力的大小相等、方向相反、作用在同一條直線上,分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上。對(duì)物體進(jìn)行受力分析的過程中,靈活運(yùn)用作用力與反作用力公理,不僅可以提高畫受力圖的效率,而且還可以用來檢驗(yàn)受力圖的準(zhǔn)確性。當(dāng)相互作用的兩個(gè)物體中,已畫出一個(gè)物體的受力圖后,利用該公理就可以畫出另一個(gè)物體的受力圖,無需根據(jù)約束類型再判斷受力方向來畫受力圖。
將重力為G的球放在桌面上,球?qū)ψ烂嬗幸淮怪毕蛏系淖饔昧N,桌面對(duì)球即有一向下垂直的反作用力FN',F(xiàn)N和FN'總是等值、反向、共線,分別作用于桌面和球上,此二力為作用力與反作用力,不是二力平衡。一般情況下我們約定,把其中的一個(gè)物體稱為施力物,另一個(gè)物體則稱為受力物。
四、正確應(yīng)用三力平衡匯交原理
三力平衡匯交原理是指作用在物體同一平面上的三個(gè)互不平行的力使物體平衡,則它們的作用線必匯交于一點(diǎn)。三力平衡匯交定理是共面且不平行的三個(gè)力平衡的必要條件,但不是充分條件,即同一平面的作用線匯交一點(diǎn)的三個(gè)力不一定使物體平衡。物體只受三個(gè)力作用而平衡,此物體稱為三力構(gòu)件。若三個(gè)力中已知兩個(gè)力的交點(diǎn)及第三個(gè)力的作用點(diǎn),就可以按三力平衡匯交定理來確定第三個(gè)作用力的方位。
我們?cè)诮虒W(xué)中發(fā)現(xiàn),學(xué)生在應(yīng)用三力平衡匯交原理作圖時(shí),存在概念混淆現(xiàn)象,特別是物體受四個(gè)力作用平衡時(shí),有些學(xué)生會(huì)錯(cuò)誤地將四個(gè)力匯交于一點(diǎn)繪圖,自認(rèn)為這也是在應(yīng)用三力平衡匯交原理。在課堂上教師一再強(qiáng)調(diào),物體只有在受三個(gè)力的作用下平衡才存在平衡匯交原理,四個(gè)力或四個(gè)以上的力作用時(shí),不存在平衡匯交原理。在這種情況下,求固定鉸鏈約束的約束反力時(shí),必須用兩個(gè)相互垂直的分力來表示。
【關(guān)鍵詞】工程力學(xué) 形象化 改革 直觀化 過程化
【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2014)01-0239-01
工程力學(xué)是工科專業(yè)尤其是機(jī)械專業(yè)重要的基礎(chǔ)課,不僅是工科專業(yè)的先行課和基礎(chǔ)課,更有著很強(qiáng)的工程背景和工程應(yīng)用性。工程力學(xué)的學(xué)好與否直接關(guān)系著學(xué)生對(duì)整個(gè)專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。然而,由于這門課程的概念公式多,理論復(fù)雜、思維抽象,教學(xué)實(shí)踐中普遍存在著“學(xué)生難學(xué)、老師難教”的現(xiàn)象。
鑒于工程力學(xué)的教學(xué)特點(diǎn),教師有必要不斷提高自身教學(xué)水平,在教學(xué)中采用形象化的教學(xué)手段和方法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,端正學(xué)習(xí)態(tài)度,增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信心。為解決教學(xué)中存在的困難,提高教學(xué)質(zhì)量,本文進(jìn)行了積極的探索,提出以下幾方面內(nèi)容:
1.將基本概念和知識(shí)點(diǎn)形象化
工程力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容中包括大量的概念,為了在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)將基本概念和知識(shí)點(diǎn)傳授給學(xué)生,就要提高授課效果,增強(qiáng)課堂趣味性。教師在講授時(shí)不僅要進(jìn)行科學(xué)分析,更要想辦法將抽象思維形象化、直觀化,縮短理論與生活的距離。如在課件中應(yīng)用flas、錄像、照片等影音資料,通過聲情并茂的課堂演示,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),促進(jìn)學(xué)生的求知欲望。
除了教學(xué)生理解記憶,還可采用形象記憶法幫助學(xué)生快速識(shí)記。如在講授彎矩的正負(fù)號(hào)規(guī)則時(shí),教材中給出這樣的規(guī)定:“作用在左側(cè)截面上使截開部分逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng);或者作用在右側(cè)截面上使截開部分順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)者為正;反之為負(fù)。”學(xué)生感覺拗口,容易混淆,筆者在課堂中提出下述形象記憶法:將自己的身體做為截?cái)嗟囊徊糠至海笥沂峙e過頭頂做大猩猩狀,手臂彎曲的方向即為相應(yīng)截面的彎矩正方向,要求學(xué)生以此形象識(shí)記知識(shí)點(diǎn),學(xué)生在老師形象展示時(shí)捧腹大笑,在活躍的課堂氣氛中掌握了知識(shí)點(diǎn),課堂反應(yīng)良好,提高了課堂學(xué)習(xí)的積極性。為了使基本概念形象化,提高課程的趣味性,這就要求教師多留心,不斷積累經(jīng)驗(yàn),幫助學(xué)生采用形象的方法理解和識(shí)記基本概念,為后續(xù)概念的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2.采用形象化案例式教學(xué)模式
工程力學(xué)有很強(qiáng)的應(yīng)用性,在課學(xué)中應(yīng)廣泛使用實(shí)際工程中的案例,引導(dǎo)學(xué)生想象工程實(shí)際場景,并用所學(xué)理論知識(shí)解決工程問題,培養(yǎng)學(xué)生的分析問題解決問題的能力,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。
教師在講解知識(shí)點(diǎn)之前,應(yīng)先提出有關(guān)的工程案例,并同時(shí)展示圖片,再展開講解有知識(shí)點(diǎn),之后先讓學(xué)生思考解決問題的方法,教師可給予思路的引導(dǎo),并不急于給出答案。如在講解物體的重心內(nèi)容時(shí),就可以給出轎車圖片,并提出問題:采取何種方法能夠確定小轎車的重心位置?由學(xué)生討論解決的方法,最后教師點(diǎn)評(píng)。這種生活實(shí)例不僅能吸引學(xué)生的注意力,又能啟發(fā)學(xué)生積極思考。這種以學(xué)生解決問題為主,教師引導(dǎo)為輔的教學(xué)模式更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心和求知欲。
3.力學(xué)模型直觀化、瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)過程化
隨著國內(nèi)高等教育體制的改革,許多工科院校減少了工程力學(xué)課內(nèi)學(xué)時(shí),就是為了給學(xué)生更多自主學(xué)習(xí)的空間,因此改進(jìn)教學(xué)方法,利用計(jì)算機(jī)作為輔助教學(xué)工具就成為現(xiàn)代教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。MATLAB作為一種集成度很高的語言,由于其功能強(qiáng)大、使用方便已經(jīng)在教學(xué)、科研和工程實(shí)際中廣泛使用。
在學(xué)習(xí)有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容時(shí),對(duì)典型機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng),手動(dòng)計(jì)算只能解出某些瞬時(shí)的力學(xué)參數(shù),對(duì)于機(jī)構(gòu)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程,手動(dòng)計(jì)算難度太高,且理解困難。利用仿真軟件對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)做過程分析,將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中各個(gè)參數(shù)變化的過程以曲線、圖表甚至動(dòng)畫的方式表現(xiàn)出來,將運(yùn)動(dòng)過程更加直觀的展現(xiàn)給學(xué)生,降低了學(xué)生對(duì)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的理解難度。目前已經(jīng)有很多這方面的研究,如王清等[1]利用MATLAB繪制了滾動(dòng)圓輪上一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡圖、速度變化圖等,把生硬的公式變成了二維圖形。張寧等[2]利用simmechanics建立了曲柄連桿機(jī)構(gòu)的仿真模型,對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真。敖文剛[3]利用matlab設(shè)計(jì)出友好的虛擬實(shí)驗(yàn)可視化用戶界面,將分析結(jié)果以曲線、動(dòng)畫和表格表達(dá)出來。王繁生等[4]以matlab為仿真平臺(tái)并以Visual C++為開發(fā)環(huán)境開發(fā)了材料力學(xué)輔助教學(xué)軟件,使學(xué)生在課堂上直觀地了解到工程實(shí)際問題的處理過程。
以上種種均說明了借助計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行形象化、直觀化教學(xué)的可能性。教師可利用已有成果或自行研發(fā)典型力學(xué)模型或機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的程序,應(yīng)用到學(xué)生課堂教學(xué)中和仿真實(shí)驗(yàn)課中,既可提高學(xué)習(xí)興趣又可增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí),還可提高力學(xué)建模和數(shù)學(xué)計(jì)算的能力,為將來更好地解決工程實(shí)際問題打下基礎(chǔ)。
總之,在工程力學(xué)的教學(xué)中,鑒于該門課程的理論性和抽象性,教師應(yīng)不斷提高教學(xué)水平,采用一切形象化教學(xué)手段使教學(xué)內(nèi)容更加直觀化、可視化,幫助學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)盡快掌握基本知識(shí)點(diǎn),增強(qiáng)學(xué)生對(duì)此門課程的感性認(rèn)識(shí),并培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì),也為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1]王清,龔長清. MATLAB在“理論力學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國電力教育, 2011,9:200-203
[2]張寧,田杰,陳奇. 基于simmechanics的曲柄壓力機(jī)機(jī)構(gòu)仿真分析[J].宜春學(xué)院學(xué)報(bào),2013,35(3):35-36,137
[3]敖文剛. 基于Matlab的可視化理論力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)(科然科學(xué)版), 2012,29(9):101-105
[4]王繁生,蔣紅旗. Matlab在材料力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].高等建筑教育,2009, 18(4):101-103
【關(guān)鍵字】大學(xué) 工程力學(xué) 教學(xué) 心得
1.前言
工程力學(xué)是一門在基礎(chǔ)和專業(yè)之間的課程,全國許多工科類高等院校都開設(shè)了工程力學(xué)課程,但這門課程對(duì)學(xué)生所掌握的力學(xué)知識(shí)的程度要求不一[1]。一些傳統(tǒng)的工程力學(xué)的教學(xué)大綱偏向系統(tǒng)的理論以及完備的公式推導(dǎo),但因?yàn)闆]有足夠的課時(shí),學(xué)習(xí)效果往往不佳。作者根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生反映工程力學(xué)難聽懂,在學(xué)習(xí)初期往往倍感壓力,導(dǎo)致了不少學(xué)生產(chǎn)生抵觸情緒,隨之而來的便是曠課。因此作者認(rèn)為要想提高工程力學(xué)教學(xué)質(zhì)量,就必須要提高學(xué)生的興趣,在學(xué)習(xí)中不斷結(jié)合實(shí)際培養(yǎng)學(xué)生的能力,讓學(xué)生意識(shí)到工程力學(xué)課程的實(shí)用性與重要性。
2.教學(xué)體會(huì)
2.1理論聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力
要想教好工程力學(xué),就必須要將工程力學(xué)的理論與實(shí)際情況結(jié)合起來,講授理論知識(shí)的同時(shí)要介紹所學(xué)理論在實(shí)際工程中是如何運(yùn)用的[2]。首先要重視講解教材中的緒論。許多教師不重視緒論的講解,殊不知緒論是工程力學(xué)的總綱,能讓學(xué)生能夠?qū)こ塘W(xué)有個(gè)總體認(rèn)識(shí),為以后的學(xué)習(xí)做好鋪墊。教師可以通過多媒體或是其他生動(dòng)的教學(xué)方式詳細(xì)介紹工程力學(xué)在現(xiàn)代化技術(shù)和生產(chǎn)中的應(yīng)用,讓學(xué)生充分了解工程力學(xué)的性質(zhì)、目的、任務(wù)。更能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第二要重視應(yīng)用性講解,突出工程力學(xué)的實(shí)用性。例如在講解梁的彎曲程度時(shí)可以結(jié)合混凝土的應(yīng)用來進(jìn)行講授,混凝土是典型的脆性材料,其力學(xué)特點(diǎn)是抗壓但不抗拉,且擁有價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。因此在實(shí)際的工程中,為了增加混凝土梁的抗拉性能和滿足經(jīng)濟(jì)要求通常只會(huì)在梁受拉的一側(cè)加上鋼筋。
2.2結(jié)合生活實(shí)例,由淺入深,化難為易
在講授力學(xué)相關(guān)概念時(shí)可以盡可能地結(jié)合貼近生活的實(shí)例來講解,將概念簡化。例如在講解“靜定靜不定問題”的時(shí)候,就可以利用生活中隨處可見的四角凳來做例子。其實(shí)凳子只要有三條腿就能夠支撐,第四條腿實(shí)則為不必要的約束,也就是靜不定結(jié)構(gòu)。又比如在講解軸的合理截面形狀的問題時(shí),結(jié)合麥桿、動(dòng)物的骨骼等空心圓截面,它們的合理性是自然界長期進(jìn)化的結(jié)果。這些生動(dòng)且貼近生活的例子能夠讓學(xué)生更加容易理解力學(xué)中看似復(fù)雜的概念和理論。
對(duì)于一些微觀的抽象概念,教授在講解時(shí)最好由淺入深,化難為易。例如在講解點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài),可從學(xué)生熟悉的拉壓桿斜截面的應(yīng)力人手,強(qiáng)調(diào)應(yīng)力的點(diǎn)和面,進(jìn)而建立點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)的概念。這樣循序漸進(jìn)的教學(xué)方式更符合學(xué)生的接受習(xí)慣。
2.3靈活運(yùn)用教學(xué)方法,提高課堂教學(xué)效果
在教學(xué)時(shí),不要僅僅停留在單一的教學(xué)方式上,要想提高教學(xué)質(zhì)量必須根據(jù)教學(xué)內(nèi)容結(jié)合多種教學(xué)方式,并在課堂中靈活運(yùn)用。常用于力學(xué)中的教學(xué)方式有對(duì)比法、歸納法和圖標(biāo)法等。例如在講解材料力學(xué)中的內(nèi)力的概念時(shí),可以將內(nèi)力與靜力學(xué)剛體系中的內(nèi)力做對(duì)比,通過對(duì)比加深對(duì)概念的理解,也復(fù)習(xí)鞏固了體系中相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。
力學(xué)中許多理論都難以記憶,因此教師可以編制一些易于記憶的口訣,例如截面法求內(nèi)力的“截、取、代、平”;彎曲內(nèi)力符號(hào)規(guī)定的“左上右下,左順右逆”等。一些教師若能形成自己獨(dú)特的教學(xué)方式更能增加學(xué)生聽課的興致,例如在講授梁的內(nèi)力圖時(shí)將面積法語口訣法相結(jié)合。
2.4引入科技新成果,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
隨著信息技術(shù)地不斷發(fā)展,力學(xué)的研究對(duì)象也在變化,因此工程力學(xué)也應(yīng)當(dāng)適應(yīng)時(shí)代地發(fā)展,融入新的科技成果,不斷更新教學(xué)內(nèi)同。例如近年來復(fù)合材料以及人工合成材料等新型材料在各領(lǐng)域倍受歡迎,因此教師在講課時(shí)可加入復(fù)合材料力學(xué)等內(nèi)容,在滿足學(xué)生的好奇心與求知欲的同時(shí)也讓他們?cè)鲩L了新知識(shí)。2.5教學(xué)過程中的其他相關(guān)問題
作者在教授工程力學(xué)的過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題,例如在課堂上許多同學(xué)表示聽懂了課堂內(nèi)容,但從卷面成績看,學(xué)生學(xué)習(xí)的成果還是不夠理想。不少學(xué)生反映,在大學(xué)中已經(jīng)較少做練習(xí)題,加上工程力學(xué)不同于文科類課程,考試中較少出現(xiàn)定義類等需要背誦的題目,因此學(xué)生們認(rèn)為只要在課堂上聽懂了,考試前熟記幾個(gè)公式便能夠應(yīng)對(duì)考試[3]。然而這樣一來往往導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)概念不熟悉,在需要用到概念和原理的題目中無法熟練地運(yùn)用。作者還發(fā)現(xiàn)另外一樣種情況,便是一些喜愛鉆研的同學(xué)往往做很多題目,這些題目難度都較高。作者認(rèn)為,無論是前一種疏于做題還是后一種做題過多的情況都是不合適的。如果做題過少在考試中就無法熟練且準(zhǔn)確地應(yīng)用所學(xué)內(nèi)容,因?yàn)轭}目量少覆蓋面小,不能全面地鞏固所學(xué)知識(shí)。但若是做題過多過難又沒有實(shí)際意義,因?yàn)榻?jīng)過了中考高考等大型考試學(xué)生都應(yīng)該明白難度高的題目其實(shí)是少之又少,許多題目都是重點(diǎn)考察對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握能力與程度,只有把基礎(chǔ)知識(shí)掌握牢固才能夠在實(shí)際應(yīng)用中得心應(yīng)手。許多難度過高的題目只能是浪費(fèi)學(xué)生的精力,若是做不出題目更是打壓了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性導(dǎo)致收到相反效果。因此教師應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生課后做題的內(nèi)容,范圍與量做好指導(dǎo)工作,讓學(xué)生的反復(fù)地訓(xùn)練中達(dá)到熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)的地步。
3.結(jié)語
全文重點(diǎn)講述了作者的一些教學(xué)心得體會(huì),提出了一些有利于提高教學(xué)質(zhì)量的一些建議,闡述了教師應(yīng)當(dāng)理論聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力,將工程力學(xué)的理論知識(shí)與生活實(shí)例相結(jié)合起來,由淺入深,化難為易地講解力學(xué)知識(shí)。最后要注重靈活運(yùn)用教學(xué)方法,多多引入科技新成果,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。只有不斷地改進(jìn)教學(xué)方式并且根據(jù)學(xué)生的情況進(jìn)行調(diào)整才能找到最適中的教學(xué)方式,提高工程力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量與效果,讓學(xué)生們通過學(xué)習(xí)工程力學(xué)掌握到實(shí)際的知識(shí),為后續(xù)其他課程打下一定的基礎(chǔ)。
【參考文獻(xiàn)】
[1]劉紅巖,李冬梅."工程力學(xué)"教學(xué)方法探討[J].中國地質(zhì)教育
1.1以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式使學(xué)生接受和消化知識(shí)產(chǎn)生困難在應(yīng)用型本科院校,大部分學(xué)生基礎(chǔ)薄弱,學(xué)習(xí)能力和自我的控制能力差。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中,工程力學(xué)課程教學(xué)更看重課程的系統(tǒng)性和完整性,對(duì)于數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)的要求較高,使得整個(gè)教學(xué)過程較為復(fù)雜,學(xué)生在學(xué)習(xí)工程力學(xué)課程時(shí),產(chǎn)生畏難情緒,學(xué)習(xí)興趣不濃,對(duì)知識(shí)的接受和消化存在困難。
1.2學(xué)習(xí)過程枯燥,學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣由于工程力學(xué)課程所包含的理論力學(xué)部分和材料力學(xué)部分所涉及到的內(nèi)容本身就具有抽象性和復(fù)雜性,也包含一些難以理解的內(nèi)容。而且工程力學(xué)課程一般開設(shè)在第2、第3學(xué)期,這個(gè)階段學(xué)生很少接觸具體的工程問題,缺乏必要的感性認(rèn)識(shí),因此在學(xué)習(xí)中往往無法將理論與實(shí)際聯(lián)系起來,出現(xiàn)似乎能聽懂,但不知道怎么去用、用到何處的問題,這與學(xué)生所感興趣的實(shí)際工程向去甚遠(yuǎn),使得學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng),增加了學(xué)習(xí)難度。此外工程力學(xué)課程的概念多,理論性、邏輯性強(qiáng)。理論力學(xué)分析問題、解決問題的方法靈活多樣;材料力學(xué)內(nèi)容龐雜,實(shí)踐性強(qiáng)。如果教師不采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行教學(xué),則很難提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
1.3高校教師一職多能,教學(xué)過程無法形成有效的PDCA循環(huán)PDCA是英語單詞Plan(計(jì)劃)、Do(執(zhí)行)、Check(檢查)和Action(處理)的第一個(gè)字母,PDCA循環(huán)就是按照這樣的順序進(jìn)行質(zhì)量管理,并且循環(huán)不止地進(jìn)行下去的科學(xué)程序。教學(xué)質(zhì)量的提高和教學(xué)目標(biāo)的完成,貫穿于整個(gè)教學(xué)過程。教學(xué)過程包括教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)測量、教學(xué)評(píng)價(jià)等等。在教學(xué)過程中使用PDCA循環(huán):P-確定教學(xué)目標(biāo);D-在教學(xué)過程中所采用的教學(xué)手段和方法;C-教學(xué)效果評(píng)價(jià);A-對(duì)教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行改正,確保教學(xué)目標(biāo)的完成。教師是整個(gè)教學(xué)過程的組織者,每個(gè)部分的完成都離不開教師,但在整個(gè)教學(xué)過程中由于高校教師一職多能的特點(diǎn),導(dǎo)致無法有效對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行組織,在PDCA循環(huán)中缺失環(huán)節(jié),導(dǎo)致無法對(duì)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行有效控制,達(dá)不到預(yù)期效果。
2工程力學(xué)課程改革的研究
工程力學(xué)課程的定位,決定了課程的重要性,作為土木工程專業(yè)學(xué)生來說需要熟練掌握。所以針對(duì)所提出的問題,提出一些改革建議,以供參考。
2.1教學(xué)內(nèi)容的改革工程力學(xué)課程是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的課程,是土木工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一,是連接高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理與結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、土力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等課程的橋梁,是土木工程專業(yè)學(xué)生教學(xué)由基礎(chǔ)教育向工程實(shí)踐教育的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn),其在實(shí)踐教學(xué)中的作用越來越明顯,但是教學(xué)內(nèi)容過分強(qiáng)調(diào)力學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性,而忽視力學(xué)作為應(yīng)用學(xué)科的實(shí)用價(jià)值。工程力學(xué)的任務(wù)是學(xué)會(huì)如何對(duì)力學(xué)問題建模、如何將模糊的問題和想法用數(shù)學(xué)來描述,并培養(yǎng)提出、分析、設(shè)計(jì)以及解決科學(xué)和工程問題的能力。為了能夠更好的培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力,拓寬學(xué)生運(yùn)用力學(xué)的方法解決實(shí)際的工程問題,應(yīng)從教學(xué)內(nèi)容上加以優(yōu)化。一是重視基本概念、原理和方法的更新,增加新的教學(xué)內(nèi)容,如工程力學(xué)領(lǐng)域的新技術(shù)、新進(jìn)展、新概念、新實(shí)驗(yàn)以及國內(nèi)外土木工程等領(lǐng)域的實(shí)際問題。二是為了使學(xué)生對(duì)力學(xué)課程產(chǎn)生興趣,在緒論課程中應(yīng)引入經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展史。目前,在教材編寫中,由于“少而精”的要求,緒論中更多的是介紹課程的研究內(nèi)容、研究任務(wù)、研究方法以及研究目的,而弱化了力學(xué)發(fā)展史的介紹。從古代墨子“力,形之所以奮也”到牛頓力學(xué)《自然哲學(xué)原理》的編寫,再到哈密頓《一個(gè)動(dòng)力學(xué)普遍方程》的發(fā)表,經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷的漫長的時(shí)間,期間出現(xiàn)了很多促使力學(xué)發(fā)展的科學(xué)家,如牛頓、麥克斯韋、達(dá)朗伯、拉格朗日、哈密頓等等。這些歷史及歷史人物的介紹,可以達(dá)到喚醒、激勵(lì)、鼓舞學(xué)生的目的。三是強(qiáng)調(diào)概念性和實(shí)踐性內(nèi)容的重要性,適當(dāng)減少計(jì)算性內(nèi)容。工程力學(xué)具有基礎(chǔ)性和應(yīng)用性的特點(diǎn),在教學(xué)內(nèi)容安排中,一方面弱化理論推導(dǎo)過程,另一方面應(yīng)適量增加一些具有實(shí)踐性或趣味性的教學(xué)素材;例題中,應(yīng)突出對(duì)實(shí)際問題的力學(xué)模型建立過程的描述,在課后習(xí)題中引入基于力學(xué)分析的工程實(shí)踐的綜合運(yùn)用實(shí)例,以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)學(xué)生用力學(xué)方法分析問題和解決問題的能力。
2.2教學(xué)方法的改革工程力學(xué)教學(xué)方法的改革,關(guān)鍵在于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。一方面可以通過制作精美的教學(xué)課件增加課堂的趣味性和直觀性?,F(xiàn)有的課件和通常意義上所說的板書并沒有多大區(qū)別,只是將原來用在黑板上推導(dǎo)完成的公式,放到了多媒體課件中加以展示。這樣的課件在教學(xué)過程中,達(dá)不到吸引學(xué)生的目的,自然無法引起學(xué)生的興趣??紤]到在工程力學(xué)課程教學(xué)中會(huì)用到大量的力學(xué)簡圖和實(shí)驗(yàn)結(jié)論,如果可以將這些力學(xué)簡圖和試驗(yàn)項(xiàng)目(如在理論力學(xué)課程運(yùn)動(dòng)學(xué)篇中出現(xiàn)的連桿機(jī)構(gòu),材料力學(xué)課程中桿件的各種變形等等)用類似flas的直觀方式表現(xiàn)出來,就可以豐富課件的內(nèi)容,增加學(xué)生的興趣。另一方面是引入課堂試驗(yàn)。力學(xué)課程中的基本原理都是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,但目前力學(xué)的教學(xué)中,由于條件所限,工程力學(xué)課程中的實(shí)驗(yàn)部分主要集中在材料力學(xué)的一些驗(yàn)證試驗(yàn)中,如金屬材料的拉伸壓縮試驗(yàn)、梁的彎曲正應(yīng)力試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)等等。這些試驗(yàn)的開設(shè),能在一定程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力,但要達(dá)到力學(xué)教學(xué)的目的,還有一定的距離。為了改變這一現(xiàn)狀,可以借鑒一些國外大學(xué)經(jīng)典力學(xué)的教學(xué)方法,在這些課程的教學(xué)中,教師在每堂課的教學(xué)中會(huì)會(huì)通過隨堂實(shí)驗(yàn)的方式,驗(yàn)證本堂課所涉及到的相關(guān)內(nèi)容和原理,盡管這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果大家都是非常熟悉的。此外還可以采用離開教室的現(xiàn)場教學(xué)。土木工程專業(yè)是應(yīng)用性較強(qiáng)的一門學(xué)科,作為土木工程專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程,應(yīng)該在在學(xué)期中,安排2-4個(gè)學(xué)時(shí)將教學(xué)從教室搬到現(xiàn)場,通過利用現(xiàn)場的工程實(shí)物,教會(huì)學(xué)生如何對(duì)實(shí)際工程問題模型化,并用所學(xué)的力學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析解答。
2.3教學(xué)模式的改革傳統(tǒng)教學(xué)模式是以教師為中心的“填鴨式”教學(xué),教師起主導(dǎo)作用。由于高校教師一職多能的特點(diǎn),使得教學(xué)過程質(zhì)量控制稍顯不足。鑒于這種情況,應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式加以改革,形成以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。在這一過程中,應(yīng)以班級(jí)為基礎(chǔ)建立4-6人為一組的學(xué)習(xí)小組進(jìn)行研討式教學(xué)。研討課教學(xué)是讓學(xué)生參與教學(xué),教學(xué)相長,師生互動(dòng),通過專題研討使學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)和拓展知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。教師可以針對(duì)課程重難點(diǎn)問題,設(shè)置相關(guān)專題討論課。教師通過引導(dǎo),教師與學(xué)生,學(xué)生與學(xué)生間通過互動(dòng)交流,對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行拓展。也可以設(shè)置一些與學(xué)科前沿相關(guān)的內(nèi)容及熱點(diǎn),學(xué)生通過課后查閱文獻(xiàn),以小組為單位,通過板書、圖片、多媒體、實(shí)物模型等靈活的形式展示,并由教師與其他同學(xué)進(jìn)行提問、討論,最后教師進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評(píng)。此外,在作業(yè)形式中也應(yīng)該改變傳統(tǒng)以課后習(xí)題為主的作業(yè)模式,為了能夠更好的培養(yǎng)學(xué)生的能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),可以布置一些研究型的題目,通過查閱文獻(xiàn),以論文的形式的完成。比如通過材料力學(xué)課程中梁的合理設(shè)計(jì)問題,可以提出鋼筋混凝土梁的合理設(shè)計(jì)問題、鋼梁的合理設(shè)計(jì)問題等等,然后將這些題目布置下去,讓學(xué)生查閱資料,并完成相關(guān)論文??傊?,要以這種教學(xué)形式改變傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué),實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)從“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)變。
3結(jié)論和總結(jié)
【關(guān)鍵詞】工程力學(xué);教學(xué)方法;工程實(shí)踐;創(chuàng)新能力
工程力學(xué)是高校工科專業(yè)中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,其理論性較強(qiáng)、與工程技術(shù)聯(lián)系極為密切,它的基礎(chǔ)性地位導(dǎo)致它在自然科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的地位,廣泛應(yīng)用于眾多工業(yè)領(lǐng)域如機(jī)械、土木建筑、航空航天中[1]。工程力學(xué)包括靜力學(xué)和材料力學(xué)兩部分的內(nèi)容,研究的是物體的受力分析、平衡條件以及桿件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題。通過對(duì)工程力學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí),一方面,可以為后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下必要的理論基礎(chǔ);另一方面,可以培養(yǎng)學(xué)生分析解決工程實(shí)際問題的能力以及鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力。但是,工程力學(xué)涉及的知識(shí)面較廣,研究對(duì)象從剛體到變形體,研究方法也各有不同,許多理論較為抽象,邏輯性強(qiáng),加上學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少,在學(xué)時(shí)不斷減少而要求不斷提高的條件下,初學(xué)者要較好地掌握工程力學(xué)的知識(shí)還是具有一定的難度,甚至有些學(xué)生在接觸工程力學(xué)的初期就感覺到其困難性,進(jìn)而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。本文筆者結(jié)合個(gè)人的教學(xué)實(shí)踐,對(duì)工程力學(xué)的課程教學(xué)方法進(jìn)行了相關(guān)探討,旨在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)工程力學(xué)的興趣,提高工程力學(xué)的教學(xué)效果。
1 傳統(tǒng)工程力學(xué)教學(xué)中存在的問題
傳統(tǒng)的工程力學(xué)教學(xué)中一般對(duì)各知識(shí)點(diǎn)講的過全和過細(xì),所以需要耗費(fèi)較多的學(xué)時(shí)。隨著教學(xué)改革的逐步推進(jìn),各工程專業(yè)對(duì)各自的課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容都做了相應(yīng)的調(diào)整,在縮短工程力學(xué)學(xué)時(shí)的情況下同時(shí)還提高了工程力學(xué)的教學(xué)要求,導(dǎo)致一些教師為了完成教學(xué)任務(wù)量而不得不追趕教學(xué)進(jìn)度,從而影響了教學(xué)質(zhì)量,一定程度上增大了課程學(xué)習(xí)難度。因此,需要教師結(jié)合各專業(yè)的應(yīng)用背景制定合適的教學(xué)計(jì)劃,對(duì)與專業(yè)結(jié)合相對(duì)緊密的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解,從而為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ),同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生解決一定的工程實(shí)際問題的能力。
另一方面,傳統(tǒng)的工程力學(xué)教學(xué)手段主要是“黑板”或者“黑板+PPT”的方式,教師在課堂上從概念引入到定理證明再到例題講解,整個(gè)講授過程顯得枯燥無味,導(dǎo)致學(xué)生在聽課時(shí)難以集中精力,其抽象思維能力也難以得到有效的提升。
2 啟發(fā)式教學(xué),調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性
工程力學(xué)中涉及到的概念較多,理論較為抽象,學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)難以理解,容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒,甚至?xí)缯n,所以在教學(xué)時(shí)要注重學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng),調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性[2-3]。緒論作為一門課程的入門向?qū)В侵v授這門課程質(zhì)量好壞的關(guān)鍵所在。教師講好緒論,可以使學(xué)生明確在工程力學(xué)中需要“學(xué)什么”、“為什么學(xué)”和“怎么學(xué)”,激發(fā)學(xué)生的求知欲。在講授緒論時(shí)最好能采用多媒體教學(xué)的方式,以工程實(shí)際、人們?nèi)粘I钪杏龅降牧W(xué)問題為切入點(diǎn)來講解力學(xué)在實(shí)際應(yīng)用情況。例如,比薩斜塔為何如此堅(jiān)固而不倒塌?千斤頂為何能承受千斤的重量而不下落?為何食品包裝袋上存在一個(gè)小缺口?汽車輪胎表面為何會(huì)有許多凹凸不平的花紋?這些生活實(shí)例的引入很容易使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)工程力學(xué)的濃厚興趣,促使他們努力學(xué)習(xí)工程力學(xué)知識(shí)去解決工程實(shí)際問題。與此同時(shí),講授一些與工程力學(xué)有關(guān)的故事以及中國和世界的力學(xué)史實(shí)故事,例如趙州橋的設(shè)計(jì)、竹子的力學(xué)性質(zhì)以及機(jī)械手與機(jī)器人的研制,進(jìn)一步闡明工程力學(xué)的發(fā)展前景和重要性。
同時(shí),在教學(xué)過程中教師應(yīng)善于提出問題,使學(xué)生進(jìn)入“生疑、質(zhì)疑、解疑”的學(xué)習(xí)情境中,通過不斷深入的思考,最后解決問題。例如在講解力的平移定理時(shí),可以引用學(xué)生在金工實(shí)習(xí)時(shí)采用絲錐攻絲的實(shí)例。鉗工在攻絲時(shí)為何要用兩手同時(shí)動(dòng)作,而采用單手握住絲錐絞手一端進(jìn)行攻絲則容易使絲錐折斷。與此同時(shí),在課堂上講解一些學(xué)生難以理解的問題時(shí),可以適當(dāng)?shù)匾胙菔緦?shí)驗(yàn),激發(fā)學(xué)生解決難題的動(dòng)力。比如,在講述鑄鐵一類材料的斷裂方式時(shí),可以采用粉筆這樣的脆性材料來替代,通過手施加拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷,觀察粉筆在不同載荷類型的作用下的斷裂路徑,通過這樣的方式可以使學(xué)生更好地理解有關(guān)的斷裂理論。總之,使學(xué)生在愉快的心情下深入思考問題和不斷探索,從而保證教學(xué)的順利開展并達(dá)到預(yù)期的效果。
3 循序漸進(jìn)地揭示力學(xué)理論
工程力學(xué)理論較為抽象,直接講述可能枯燥無味,如果結(jié)合生活實(shí)例循序漸進(jìn)地進(jìn)行解釋,教學(xué)效果會(huì)更好。例如,在講解平面任意力系的簡化時(shí),可以采用陽臺(tái)(懸臂梁)的固定端處的約束反力來說明,通過力的平移定理和向固定端一點(diǎn)進(jìn)行簡化可以解釋為何固定端的約束反力可以用兩個(gè)正交分力和一個(gè)力偶矩表示。再比如,在講述利用桿件彎矩、剪力和載荷集度之間的關(guān)系快速作出桿件內(nèi)力圖的方法時(shí),往往可以總結(jié)歸納出容易記憶的口訣來直接畫出。從左往右,在集中力作用處,剪力為上加下減,彎矩有尖角;在集中力偶作用處,剪力不變,彎矩為順加逆減。隨后教師有必要進(jìn)一步解釋其來由,該口訣的基本原理實(shí)質(zhì)上是對(duì)分段點(diǎn)(集中力或力偶作用處)左右兩部分分別建立平衡方程,再根據(jù)剪力和彎矩的正負(fù)號(hào)定義即可得到剪力和彎矩在分段點(diǎn)處的變化。通過這樣的講解,學(xué)生可以更好地理解口訣,而不容易產(chǎn)生混淆。
4 理論教學(xué)與工程實(shí)踐有機(jī)結(jié)合
長期以來工程力學(xué)教學(xué)側(cè)重于課程內(nèi)容的講解,而忽視了工程力學(xué)的主要目的之一,即解決實(shí)際工程中的力學(xué)問題,因而難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。所以,在教學(xué)過程中教師可以適當(dāng)?shù)丶尤胂嚓P(guān)的科研項(xiàng)目內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)二者的有機(jī)結(jié)合,不過這也要求教師具有深厚的力學(xué)知識(shí)和寬廣的知識(shí)體系結(jié)構(gòu),不斷提高自己的科研水平和積累工程經(jīng)驗(yàn),利用自己的知識(shí)對(duì)學(xué)生的知識(shí)創(chuàng)新性進(jìn)行引導(dǎo)和啟發(fā)。例如,在講述梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論時(shí),可以將火電廠主蒸汽管線結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析項(xiàng)目帶到課堂中,闡述彈簧支吊架和剛性吊架等的調(diào)整對(duì)整體管系結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)的影響。隨著計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展,在科學(xué)和工程領(lǐng)域中涌現(xiàn)出越來越多的數(shù)值計(jì)算軟件如MATLAB[4]和有限元計(jì)算軟件如ANSYS,科研工作者和工程師們借助數(shù)值分析軟件可以完成大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析計(jì)算,通過在課堂上介紹相關(guān)軟件及其項(xiàng)目研究,可以培養(yǎng)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)軟件解決實(shí)際工程力學(xué)問題的能力。
5 結(jié)束語
筆者結(jié)合教學(xué)過程中的經(jīng)驗(yàn)和感受對(duì)工程力學(xué)的教學(xué)方法做了幾點(diǎn)探討。工程力學(xué)是一門與實(shí)際工程技術(shù)緊密聯(lián)系的專業(yè)基礎(chǔ)性學(xué)科,概念和理論抽象,例題和習(xí)題大多對(duì)工程模型進(jìn)行了簡化,導(dǎo)致在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生難以產(chǎn)生濃厚的興趣,學(xué)生的創(chuàng)新和解決工程問題的能力難以得到有效的提高。因此,教師需要通過各種積極有效的教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)其科學(xué)思維能力,特別是通過一定的實(shí)際工程項(xiàng)目研究的講解,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際工程問題的能力。
【參考文獻(xiàn)】
[1]范欽珊.工程力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.
[2]左建平,左明.談大學(xué)工程力學(xué)課程的教學(xué)思想[J].高教論壇,2010,4:18-21.