工程力學課程中探究型教學的實施

梁玉媚 肇慶市技師學院

工程力學課程中探究型教學的實施

梁玉媚 肇慶市技師學院

以工程力學中的課題“提高梁強度的主要措施”為案例，結合在教學的過程中進行的一系列的教學設計，闡述了探究型教學方法的理念、內容、方法與過程。

工程力學；探究型教學；教學方法；教學過程；科學素養的培養

engineering mech；apnriocsbe-based teac；hing teaching pro；ctehsse training of scientific accomplishment

孟子曾說：“受人以魚，只供一飯之需；授人以漁，則終生受益無窮?！睆慕虒W層面上講，教給學生學習和研究的方法，比教會他們定理、公式更為重要。教師在教學過程中應更注重對學生科學素養的培養，開展探究型教學。這些道理很多人都懂，但如何在課堂教學上實施呢？本文結合工程力學的教學實踐，以課題“提高梁強度的主要措施”為案例，對在工程力學探究型教學的實施作了一些探討。

一、教學內容問題化

傳統的課堂教學方法是以課堂講授為主，是一種單向的知識傳授，盡管傳遞的信息密度大，可控性強，但學生缺少自主思考的空間和時間。對講課內容的組織和安排，應遵循認知規律，注重創新意識和能力的培養。教師在教學過程中，根據教學的重點和難點精心設計問題，分階段、有目的和有技巧地將所要講授的內容作為一個問題向學生提出，以激發學生求知和探究的欲望，促進學生的思維。問題既是學習知識的關鍵，又是教師講課的關鍵。

對于“提高梁強度的主要措施”一節，筆者打算不按教材那樣直接講述提高梁強度的各個主要措施，而是要給學生留出充分的思維空間，讓學生創造性地學習知識和應用知識。首先，根據學生認知規律，設計能夠反映所要學的知識、又能夠與學生現有知識經驗相關聯的問題，引導學生對問題進行理論分析、討論和論證，并發現其中的關系，理解其中的新側面，從而解決問題。筆者設計的問題是：簡支梁在相同的荷載大小、不同的受力形式、不同橫截面形狀的五種情況下的受力計算（如表一）。把學生分成五組，請各組計算下表中數據。

通過計算表一，既讓學生復習、鞏固了舊知，也自然引出本節課要討論的問題：梁的承載能力與什么因素有關？怎樣提高梁的承載能力?這樣馬上激發學生的好奇心，學生的學習興趣就濃了。同時也給學生示范了一種運用基本理論進行定量分析的研究方法。達到讓學生自主學習，引導學生自己去發現問題的目的。至此學生對提高梁承載能力的方法有了些朦朧的認識，但還未深刻理解透砌，還要進一步精雕細刻，逐步探索研究。

二、教學過程探究化

當前，教學研究的重心正從知識傳授向能力培養轉變，從重視結果向重視過程轉變。教育家施瓦布指出，“如果要學生學習科學的方法，那么有什么學習比通過積極地投入到探究的過程中去更好呢?” 施瓦布認為教師應該用探究的方式展現科學知識，學生應該用探究的方式學習科學內容。

為了讓學生親身經歷以探究為主的學習活動，培養他們的好奇心和探究欲，發展他們對科學本質的理解，使他們學會探究解決問題的策略，為他們終身學習和生活打好基礎。緊接以上教學，筆者按照以知識點為驅動的邏輯順序，以問題解決為驅動的心理需要層層推進教學。引導學生分析問題，從抗彎強度條件出發，循序漸進，從簡單問題到復雜，讓學生自覺地、主動地探索，掌握認識和解決問題的方法和步驟，從中找出規律，形成自己的概念。

表一

第一步，學生分組對表一進行總結梳理，得出自己的結論和解釋，并將自己的結論清楚地表達出來，大家共同探討。一般來說，至少有一半的同學通過觀察表一的計算結果，就能知道答案。針對學生的回答，教師進行引導、點撥并總結：

彎曲正應力是控制梁彎曲強度的主要因素。提高梁的承載能力，是減少危險截面的最大彎曲應力。那么危險截面的最大彎曲應力與哪些因素有關呢？從抗彎強度條件結合表一可得出結論：

1.梁的正應力主要與彎矩有關，與抗彎截面模量有關；

2.要提高梁的承載承力，應從兩方面考慮：

（1）合理安排梁的受力情況，以降低Mmax的值；

（2）采用合理的截面形狀，以提高W的數值，充分利用材料的性能。

第二步，緊跟以上討論結果，學生自然就提出有待進一步探究的問題:如何合理安排梁的受力情況，以降低Mma x的值？如何選擇合理的截面形狀？

教師與學生共同擬定合理的研究計劃，學生自己觀察總結，教師要注意幫助學生選擇恰當的方法。并適時提供指導、點撥，得出結論：

1.合理安排梁的受力情況，以降低Mmax的值；

（1）合理布置梁的支座；

（2）合理布置梁的載荷；

2.采用合理的截面形狀，以提高W的數值，充分利用材料的性能：

（1）形狀和面積相同的截面，采用不同的放置方式，則Wz值可能不相同。

（2）面積相等而形狀不同的截面，其抗彎截面模量Wz值不相同。選擇梁的理想截面，可以從以下兩方面來考慮：

①用最小的截面面積得到大的抗彎截面模量，使梁的材料充分發揮作用。

②截面形狀應與材料特性相適應，使截面形狀符合經濟的原則。

第三步，引導學生從表一跳出來，擴展思路，從其他方面思考。比如在彎矩圖方面想想辦法，提高梁的強度。從而引出等強度梁。

第四步，從理論應用到實踐。通過圖片介紹工程上一些實際的例子，也可讓學生討論生活中見過的例子，引導學生運用理論知識去分析。按照問題解決中的推論路線邏輯地將新理解與基本原理及相關知識聯系起來，與實際例子聯系起來，實現知識經驗的整合。以此進一步激發學生探索的興趣,使學生產生強烈的學習愿望。在熱烈、愉快的氣氛中把一堂課的教學推向高潮,達到“課已盡,趣猶存”的效果。

至此，通過逐步深入地提出問題、分析問題和解決問題。學生已掌握了提高梁的強度的措施，達到了掌握與理解知識的目的。同時，在探究型教學的過程中，學生的主體地位、自主能力都得到了加強，學生需要思考怎么做甚至做什么，而不是讓學生接受書本上或者教師提供的現成的結論。在整個探究過程中，學生充滿了興趣，學得更生動、更有效。毋庸置疑，學生對通過這樣的途徑獲得的知識會理解得更透徹，掌握得更牢固。獲得的不僅是力學知識，更是科學素養的提高。在教學中也落實了知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三維目標的要求。

三、教學環境動態化，實現師生互動

在教學的實施過程中，動態化的課堂和有效的師生互動是探究型課堂教學成功的關鍵。

創建動態的課堂，基于充分的預設。正如本文的教學案例中設計的問題，涵蓋本課的重點和難點。這些具有啟發性和思考性問題把學生的思維調動起來，將他們已有的知識和剛接觸的新知識合理地構建起來，從而讓課堂的動態生成有了依托。而達成一個精彩的動態課堂，更需要教師要為學生創設和諧的學習環境，愉悅的學習氣氛，使學生敢想、敢說、敢問、敢做。教師在整個教學的過程中要避免“一言堂”，學生對老師提出的問題要有響應，允許了課堂上不同聲音的出現，老師與學生之間要有對話和交流。

實現師生互動，關鍵是學生的“動”。學生的“動”具有主動性和能動性，但基于自身知識和能力的局限，沒有教師的參與引導，很難動得自如、動得深刻、動出創新。因此教師必須把握教育時機，引導互動。只有當教師不失時機地把握教的機會，引導、點撥、質疑、啟發、調節，才能調動課堂氛圍，激發互動。把握什么樣的教學機會及時“出擊”，激發互動呢？在教學中，筆者認為應該從以下幾方面著手：

1.看書自學遇到難點、疑點時，組織學生討論，教師參與其中不斷點撥，拋磚引玉，適當提出一些“爬坡”性問題，引導、啟發、解惑。

2.求異、探新、延伸遇到困難時，提建議導向誘思，提供信息“鋪路架橋”，教給方法，開拓思路。 如在學習梁的承載能力與什么因素有關時，可向學生提出對梁的危險截面的思考。

3.學生遇挫感到氣餒時，提供通向成功的信息，幫助他們增強克服困難的信心。 如在第三步中，引導學生擴展思路，從其他方面思考時，可建議學生畫出懸臂梁的彎矩圖。

四、結語

探究型教學是教師引導學生從學科領域和現實生活中選擇研究主題，創設一種類似科學研究（學習）的情境，運用類似科學研究的方法，通過多維互動的教學關系，使學生主動探究問題，獲得知識、技能、情感和態度的發展，促進學生提高科學素養的教育模式。在教學實施過程中,它把教師的主導作用、學生的主體作用、將知識的傳授與能力的培養統一起來,能最大限度地調動學生的學習積極性，培養他們主動學習和創新學習的精神，形成自主學習的良好習慣，獲得終身受益的自學能力，成為適應新世紀需要的創造性人才。但同時，也對教師提出了更高的要求。在探究教學過程中，教師要起到“導演”的作用，其備課的內容加大，不僅要考慮教授的內容，還要考慮實施的細節。而且在操作的過程中，時間的掌控、課堂的組織也頗具挑戰性。其次，課堂的互動是否能有效地進行，學生個體差異是否都能照顧到，這些都是要考慮的問題。

[1]陳效蘭，張巖.師生互動式研究型教學對創新型人才培養的探索.教育探索. 2008年10期

[2]崔夢樓，徐軍.關于研究型教學的思考.教育探索.2007年9期

Implementation of Probe-based Teaching in the Course of Engineering Mechanics

LIANG Yu-mei Zhaoqing technical college

The topic in engineering mechanics"The main measures to improve beam strength"as a case, with a series of instructional design In the teaching process , elaborated the ，idceoantent, method and process of probe-based teaching methods.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.114