彈性力學(xué)教學(xué)改革研究

郝剛立 王維早 張書(shū)建

0 引言

彈性力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)重要分支,是高等學(xué)校機(jī)械、土木、水利等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)理論性與應(yīng)用性都很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)院校的上述專(zhuān)業(yè)均將彈性力學(xué)課程作為本科學(xué)生的必修課,是一門(mén)既重要又難學(xué)的課程。近年來(lái),隨著高校的改革和專(zhuān)業(yè)調(diào)整,很多學(xué)科根據(jù)本專(zhuān)業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)、專(zhuān)業(yè)教育的基本模式和課程框架,實(shí)現(xiàn)寬口徑、厚基礎(chǔ)的教學(xué)基本要求,減少課時(shí)和精簡(jiǎn)內(nèi)容已是必然結(jié)果。在現(xiàn)有有限學(xué)時(shí)下如何保證教學(xué)的基本要求和基本內(nèi)容,對(duì)教學(xué)內(nèi)容和形式作相應(yīng)的探索,研究用什么教學(xué)方法和手段達(dá)到既減少教學(xué)學(xué)時(shí),同時(shí)又強(qiáng)化能力培養(yǎng),一直是彈性力學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中的重要任務(wù)和認(rèn)真思考的問(wèn)題。

“彈性力學(xué)”課程目前由我校工程學(xué)院開(kāi)設(shè),是土木工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,學(xué)習(xí)彈性力學(xué)需具有高等數(shù)學(xué)、物理、工程數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等知識(shí)[1],它為解決專(zhuān)業(yè)問(wèn)題提供直接的基礎(chǔ)理論依據(jù),并培養(yǎng)學(xué)生基本的計(jì)算分析能力,使學(xué)生初步學(xué)會(huì)運(yùn)用彈性力學(xué)的基本方法分析復(fù)雜工程實(shí)踐中的力學(xué)問(wèn)題。

作為固體力學(xué)的一個(gè)分支,彈性力學(xué)的任務(wù)是研究彈性體在外力等因素作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和位移,從而解決各類(lèi)工程中所提出的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定問(wèn)題[2]。

1 彈性力學(xué)課程的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

很多學(xué)生反映在學(xué)習(xí)彈性力學(xué)的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)書(shū)中很多語(yǔ)句不能真正讀懂,閱讀教材內(nèi)容覺(jué)得困難吃力。其實(shí)這是因?yàn)閺椥粤W(xué)在內(nèi)容的表述方面具有很強(qiáng)的理論性、抽象性和高度概括性的特點(diǎn),另外,其求解過(guò)程對(duì)數(shù)學(xué)運(yùn)算依賴(lài)性大,所以加大了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度,大都認(rèn)為彈性力學(xué)是一門(mén)既抽象、枯燥又難懂的課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)彈性力學(xué)的過(guò)程中找不到一個(gè)清晰的思路,完成作業(yè)時(shí)也只是套用例題。其實(shí)問(wèn)題的根本在于學(xué)生在學(xué)習(xí)中沒(méi)有充分理解彈性力學(xué)的基本概念,加上對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的遺忘等原因造成的。因此,我們必須對(duì)彈性力學(xué)教學(xué)進(jìn)行一些改革,把學(xué)生對(duì)彈性力學(xué)的“恐懼”抹殺掉。

2 教學(xué)內(nèi)容上的改革

在講授彈性力學(xué)時(shí),要采用循序漸進(jìn)、先易后難的教學(xué)方式。講授重點(diǎn)放在對(duì)平面問(wèn)題的研究,而對(duì)于空間問(wèn)題,可以采取和平面問(wèn)題相對(duì)比方法進(jìn)行講解,這樣由二維問(wèn)題轉(zhuǎn)向三維問(wèn)題,學(xué)生接受起來(lái)比較容易。重視彈性力學(xué)基本概念的講解,力學(xué)概念清晰給學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。適當(dāng)介紹彈性力學(xué)在實(shí)際工程應(yīng)用方面的內(nèi)容,這樣可以明確學(xué)習(xí)目的,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生在實(shí)際工作中需要學(xué)會(huì)運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),因此設(shè)計(jì)規(guī)范的學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)是十分重要的,是土木工程專(zhuān)業(yè)人員的主要技術(shù)依據(jù)。

對(duì)于一些重要的知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)難點(diǎn),除了課本上的例題外,教學(xué)中還適當(dāng)補(bǔ)充典型例題,以加深對(duì)理論的理解和消化。

3 多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(Computer assistedinst ruction2CAI),即用計(jì)算機(jī)展示教育計(jì)劃給學(xué)習(xí)者,通過(guò)學(xué)習(xí)者與計(jì)算機(jī)之間的相互作用,完成各種實(shí)際的教學(xué)功能[3],多媒體作為現(xiàn)代科技成果進(jìn)入CAI領(lǐng)域后產(chǎn)生了一種新型的教學(xué)形態(tài),使其技術(shù)內(nèi)涵更加豐富。它可以充分發(fā)揮教師的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性;它將一些在傳統(tǒng)教學(xué)手段下很難表達(dá)的教學(xué)內(nèi)容形象、直觀、豐富、生動(dòng)地顯示出來(lái),實(shí)現(xiàn)有音響、有圖形、有動(dòng)畫(huà)演示的形象化教學(xué),比起黑板上的粉筆字要活潑有趣得多;它能做到信息集中、增加課堂信息量,提高教學(xué)效率,較好地解決學(xué)時(shí)矛盾,達(dá)到多講授教學(xué)內(nèi)容并提高教學(xué)質(zhì)量的目的;它能充分集中優(yōu)秀教育資源,可以加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí),加深學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解,并為他們提供了一條應(yīng)用計(jì)算機(jī)的新途徑,也為未來(lái)工程實(shí)踐創(chuàng)造必備條件。

雖然多媒體教學(xué)是現(xiàn)在高校教學(xué)普遍采用的教學(xué)方法,但是對(duì)于彈性力學(xué)這樣一門(mén)理論性較強(qiáng)的學(xué)科,筆者認(rèn)為完全采用多媒體教學(xué)是不適宜的。通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)如果完全采用多媒體教學(xué),即使將演算的每一步都切換一次,由于不能像板書(shū)那樣留給學(xué)生足夠的思考和消化時(shí)間,會(huì)給學(xué)生的理解帶來(lái)一定的困難。這樣對(duì)學(xué)生的要求會(huì)相應(yīng)提高,要跟上教學(xué)的進(jìn)度需要學(xué)生課前做好預(yù)習(xí),同時(shí)課后及時(shí)復(fù)習(xí)。對(duì)于學(xué)習(xí)中自覺(jué)性較強(qiáng)的學(xué)生是沒(méi)問(wèn)題的,但對(duì)要求自己不嚴(yán)格的學(xué)生,教學(xué)效果就不太理想。筆者在教學(xué)中采用多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)相結(jié)合的方法。對(duì)一些復(fù)雜的表達(dá)式采用多媒體的方法,但是在講解公式推導(dǎo)的個(gè)別步驟、例題演算的分析推演,特別是習(xí)題課和作業(yè)講解時(shí)完全采用板書(shū)方式講授,這樣有助于學(xué)生的理解和吸收,可取得較理想的教學(xué)效果。

4 提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

一門(mén)課程的緒論是新課的開(kāi)始,是教學(xué)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié),它關(guān)系著學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性的調(diào)動(dòng)。因此,在緒論課中,要針對(duì)所教學(xué)生的特點(diǎn),讓他們了解本課程與所學(xué)專(zhuān)業(yè)的關(guān)聯(lián)性,以及該課程對(duì)于本專(zhuān)業(yè)的重要性。在課程的講授過(guò)程中,要結(jié)合實(shí)際工程來(lái)引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生,激發(fā)學(xué)生的的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生對(duì)課程的求知欲。使用多媒體課件和板書(shū)相結(jié)合的教學(xué)方式,多媒體課件可以創(chuàng)造美好的教學(xué)情景,使學(xué)生的視野在短時(shí)間內(nèi)完成時(shí)空上的大跳躍,即提高了教學(xué)效率,對(duì)于一些與數(shù)學(xué)緊密相關(guān)的推導(dǎo),可以適當(dāng)采用板書(shū)的形式,使學(xué)生理解起來(lái)更加清晰。

5 結(jié)語(yǔ)

彈性力學(xué)是一門(mén)理論性、實(shí)用性均較強(qiáng)的課程,是土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生走上工作崗位后解決實(shí)際工程問(wèn)題的有力工具。本文通過(guò)對(duì)彈性力學(xué)課程教學(xué)改革的討論,對(duì)彈性力學(xué)課程教學(xué)提出了若干建議,希望彈性力學(xué)教學(xué)向更高更好的方向邁進(jìn)。

[1]徐芝綸.彈性力學(xué)簡(jiǎn)明教程[M].第 3版.北京:高等教育出版社,2002.

[2]吳家龍.彈性力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2001:1-4.

[3]張曉曄,莫淑華.理論力學(xué)CAI的引入、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)[J].黑龍江高教研究,1995(2):75-76.

[4]李曉蓮,時(shí)志軍,李靈君.材料力學(xué)課程教學(xué)方法探討[J].山西建筑,2009,35(30):194-195.