工程力學教學方法的創新探索與實踐

段潔利 盧玉華 嚴慕容 陳海波

華南農業大學 廣東廣州 510642

工程力學教學方法的創新探索與實踐

段潔利 盧玉華 嚴慕容 陳海波

華南農業大學 廣東廣州 510642

在教學過程中，教學方法適當與否，直接關系到教學的效果。通過引入多媒體現代教學手段,采用案例教學、討論對比教學、總結歸納習題和強化實踐環節等方法調動學生的學習積極性和主觀能動性，變被動學習為主動學習，激發學生的創新思維和創新能力，不但能夠提高教學效果，而且有利于創新人才的培養。

工程力學；教學方法；創新；實踐

教學方法包括教師教的方法（教授法）和學生學的方法（學習方法）兩大方面，是教與學的統一。其合理與否，適當與否，直接關系到教與學的效果。不同的對象，不同的教學內容，就要有與之相應的教學方法。工程力學作為工科眾多專業的重要專業基礎課，起著承上啟下的橋梁作用。它既具有廣泛的通用性和較強的理論性，又具有鮮明的實踐性與工程性。課程的教學內容不同，其教學方法就要適當的調整。如果教師的教學方法不當，仍采用傳統的教學方法，再好的教學內容也調動不起學生的積極性，激活不起思維的活躍性，必然會導致事倍功半，教學效果不理想，教學質量下降，最終影響后續課程的深入學習和綜合能力的培養。教學作為一門藝術，如何讓學生感到上課就是一種藝術享受，如何有意識地引導學生去體悟和欣賞本學科領域的科學之美，激發學生不懈追求和勇于探索科學真理的激情，實現創新人才培養的創新教學，如何實現從注重知識傳授向更加重視能力和素質培養的轉變，適應新的形勢大力推進教學方法的改革，是工程力學任課教師面臨的主要問題。

1 教學方法的創新探索與實踐

1.1 理論聯系實際，注重生活實例，采用案例教學法

工程力學是一門理論性和實踐性較強的科學，純粹的理論講解會引起學生的枯燥乏味，采用案例教學，選取身邊的實例，將深奧枯燥的理論知識融入到實例中展現給學生，讓學生既容易接受又可直觀感受到知識的重要性和實用性，從而提高學習的趣味性，激發他們的學習動力。比如在講力的平移定理時，筆者先播放了一段世乒賽王勵勤和馬琳的冠亞軍比賽錄像，特別引出為什么他們打得球很精彩，且都會旋轉？看完錄像同學們不由自主地討論開來。通過幾分鐘的討論，課堂氣氛非常活躍，最后筆者引導學生先畫出球的受力簡圖，忽略球拍海綿或膠粒與球接觸產生的彈力和球拍底板的作用力，球主要受到拍面與球之間的切向摩擦力F作用，如圖1所示。

圖1

從應用力的平移定理分析力對球的作用效果，作用在球邊的摩擦力F如果將其平移到球心則會得到一個等值等向的力F和一個力偶M，力偶M使球產生旋轉，力F使球前進。同時通過改變摩擦力的大小還可以改變旋轉和前進的強弱，從而控制和調整打球的局面，打出精彩的球。學生頓時茅塞頓開。并且可以因勢利導,讓學生來解釋足球中如何踢出“香蕉球”,籃球投籃時為什么要撥指,弧圈球的力學原理等等。又如再講穩定平衡與不穩定平衡的概念時，引入貼近生活的高跟鞋。發出為什么女士穿上高跟鞋走路時會婀娜多姿，富有韻致？其實高跟鞋就包含諸多工程力學原理。首先,由于高跟鞋的跟很尖,這是一個不穩定的平衡，路面的不平，鞋上壓力方向的傾斜等等因素難以避免，從而易于失穩，所以在走路的時候,必須通過擺胯來調整重心,從而保持平衡,婀娜的韻致應運而生，使女性平添許多魅力。其次,高跟鞋的鞋跟可以看作懸臂梁,地面的摩擦力是橫向力,其引起的彎矩分布是越往上越大,所以為提高強度,鞋跟要做的上粗下細。這樣通過高跟鞋這個例子,學生既能掌握穩定平衡與不穩定平衡的概念,也可以理解工程中的變截面梁。生活實際中的工程力學的例子非常多,這就要求教師掌握廣泛的專業知識,多觀察多搜集工程實例,做好課前準備。

1.2 針對易錯、易混淆的知識點，采用討論對比教學法

通過對比法,總結不同知識點的異同點,突出各自的本質特征,以便更好地幫助學生理解和掌握,避免出差錯。比如在講力矩與力偶矩的概念時,一些學生往往對二者的概念不清,在做題中總是在表達式的書寫和具體應用上出差錯。筆者在課堂教學中將二者分別按照定義、符號表示、公式書寫、意義等項內容一一讓學生思考、回答、討論、對比,最后用一個表格總結羅列出來，使學生在對比中認識到力矩與力偶矩的相同和不同。為了鞏固對這兩個概念的理解，同時通過例題解析，得以靈活應用。又如在講授桿件的變形情況時，可將軸向拉壓、剪切與擠壓、扭轉、彎曲、組合變形等變形，通過受外力特點、變性特點、力學模型等各項內容對比展開講解，通過學生的討論和總結，最終歸納出各自的異同點，便于學生掌握，進而培養學生的細致入微精神和學會相互比較的學習方法。

1.3 加強實驗教學環節，培養學生動手能力和創新能力

實驗是工程力學教學的一個重要環節,是理論聯系實際的重要手段。實驗前先指導學生進行認真的準備,自己動手設計實驗方案；實驗過程中,讓學生認真觀察實驗現象,分析總結實驗結果,重點培養學生科學的工作方法,嚴謹的工作態度及踏實的工作作風；實驗完成后,由學生通過思考,按實驗規范自行設計、完成一份科學合理的實驗報告。通過實驗全過程的實施，讓學生清楚地知道實驗是科學研究的重要手段，使學生對工程力學知識有更加深入地了解。保證對學生進行基本技能訓練的同時，針對提高學生的動手能力和創新能力筆者特編寫了含有認知性、驗證性；綜合性、設計性和研究性、創新性3大版塊內容的實驗指導書。

1.4 重視習題課和課后作業的不可替代性，采用歸納總結法，培養學生綜合應用能力

課表中并沒有專門規定要上習題課。但是，多年的教學實踐證明，學生學習的反饋方式多種多樣，習題課和指導學生課后作業是培養學生靈活運用所學知識、對概念加深理解的重要環節，它提供了課堂討論的機會，能綜合的反映出學生在學習過程中出現的問題，調動了學生的積極性和靈活運用知識的能力，同時也是學以致用，理論聯系實際對所學理論知識加深理解、鞏固和熟練的學習過程，對學生的綜合能力培養起著重要的作用。要使學生把聽來的、看來的知識變成自己的，不經過他們親自在實踐中消化、運用甚至犯錯誤的過程是無法實現的，同時也更好地遏制和扭轉了眼高手低、理論易懂、習題難做的局面。學生必須通過多練通過評語法或修正法使每個上交作業的同學能看到自己作業當中的問題和不足。對每次的作業批改進行總結歸納，共性的問題寫在備課本上，反思自己的教學方式并及時調整，個別的問題批注在學生的作業本上，方便上課時及時提醒學生。同時針對學生作業中的共性問題還要在習題課上統一糾正，進行“精講”和“一題多解”，并教會學生從不同的習題解析中總結歸納各種解法。學生的作業反饋必須及時的構成閉環才能更有利于教學的開展，得到學生的認可。學生的課堂評教足以說明此點。因此學會習題課和課后作業的總結對于學生進一步掌握所學知識，明確解決問題的要點和思路，糾正習題演練中的錯誤，熟悉處理同類問題的一般方法，讓知識得以升華等都有著十分重要的作用。

1.5 采用現代化教學手段，靈活引入多媒體，提高教學的效率與效果

現在的課室里面都配備有先進的多媒體,可利用多媒體技術將工程力學課程中深奧抽象的理論知識形象化、可視化、動態化。制作和收集大量的機械運動動畫和工程實例圖片，用形象、生動、逼真的畫面展現用言語無法表達清楚的大量教學信息，大大增加課堂教學的信息量和趣味性，以吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣，化解教學難點、縮短學生的認知過程。比如在講授約束類型時，大部分學生缺乏工程實踐，對于各種支座形式毫無任何印象，通過多媒體播放動畫和顯示各種不同的支座形式，非常直觀的讓學生了解到約束的結構和類型，以便清晰地畫出其約束力。在講壓桿的穩定性時，先直接播放一段錄像，然后再分析講解。不需太多的語言表達學生已直觀地了解了壓桿失穩的概念，達到此處無聲勝有聲的效果。

1.6 通過QQ群和網絡教學平臺，實現教學方式的多樣性和資源的共享

材料力學課程作為2007年校級精品課程,已有豐富的資源掛在校園網上,學生可隨時鏈接進行學習和資源共享。同時針對學生的喜好和方便與學生的信息溝通建立工程力學QQ群,實現及時的教學信息反饋,及時溝通并調整相應方法,探索一套行之有效的具有工程實踐性的好的教學方法，激發學生的學習興趣，提高教學效果。

2 結束語

興趣是最好的老師，教學方法必須圍繞教學內容和學生的興趣來展開，才能激發學生學習的主動性、積極性和創新性，你所實施的各種教法才能與學生的學法相得益彰，才能被學生理解采納并得以消化吸收和應用，從而達到預期的目的。通過教學方法的創新和實踐，學生的曠課率顯著下降，不及格人數比例明顯降低，考試成績平均分則得到提高，學生對教師的教學評價分數也明顯提高，達到了相互促進的良好狀態。教學方法還根據學生的特點和專業的不同常抓不放，不斷地改進和完善，讓學生變被動學習為主動學習，從而更有利于激發學生的思維和創新能力，更好地適應創新人才培養的目標，提高教學效果。

[1] 哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學[M].北京：高等教育出版社，2009

[2] 劉鴻文.材料力學(Ⅰ)[M].北京：高等教育出版社，2004

[3] 王建立,張嵐.聯系其他領域 搞好《工程力學》教學[J].中國科教創新導刊，2009，25：201～202

[4] 段潔利.在工程力學教學中加強習題課和課后作業的體會[C].第五屆力學課程會議論文集，2010，12

Innovation and practice of teaching methods of engineering mechanics

Duan Jieli, Lu Yuhua, Yan Murong, Chen Haibo
South China agricultural university, Guangzhou, 510642, China

In the teaching process, teaching methods is appropriate or not, the teaching effect is directly affected. This paper was briefl y introduced and practiced some teaching methods with the use of multimedia.such as specifi c examples teaching, discussion and comparing teaching, summary and inductive teaching, strengthening experimental practice teaching, and so on. It can play a role in promoting teachers and students teach other. It is not only conducive to active classroom atmosphere, but also make students change from passive learning to active learning and improve the teaching effect .The students’ subjective learning initiative is excited fully, and students’ creative thinking and innovation capability are enlightened adequately.

engineering mechanics; teaching methods; exploration; practice

2010-11-25 稿件編號：1011131

段潔利，碩士，副教授。

華南農業大學2009年教學教改項目。