工程力學教學中工程能力的素質培養之探討

陳芝

摘 要： 現代工科院校更加注重培養應用型人才，它是以提高學生的工程意識、工程能力及開拓創新為目的的教育，即工程能力的素質培養。作者從兩個方面探討了怎樣加強對學生工程能力的素質培養，一方面是培養學生掌握解決工程實際問題最一般的方法，例如研究小變形構件的一般方法、疊加法計算彎曲梁的位移和組合梁的應力。另一方面在工程力學研究問題的過程中，培養學生科學推理、訓練邏輯思維方法及正確表達工程問題的能力，例如分析小變形、彈性構件是否安全的過程、“發展想象能力”的形象思維的培養過程。

關鍵詞： 工程力學教學 工程能力 素質培養

社會的不斷進步，科學技術的不斷發展，使現代工科院校的高等教育觀念發生了巨大變化，過去注重培養專門型人才、而今更注重培養應用型人才，它是以提高學生的工程意識和工程能力及開拓創新能力為目的的教育，即工程能力的素質培養。具體到工程應用技術類課程，在要求學生掌握基本理論知識的同時，盡可能增強學生工程意識、工程能力及開拓創新的精神。這些改革適應當前社會和科學技術發展的需要。

工程力學既是一門基礎課，又是眾多工程科學和技術科學的基礎。它要求學生在掌握基本理論的基礎上，具備借助數學工具解決一定的工程實際問題的能力，為后續專業基礎課、專業課的學習奠定基礎。本課程可讓學生學到一些在將來與工程技術人員協作和交流中必要的語言及解決工程實際問題時所需的最基本的能力。同時，通過材料力學的學習，了解固體力學的基本概念和解決工程實際問題的一般研究方法。所以在材料力學課程教學中，不僅要培養學生的工程技術基本知識和基本技能，而且要培養其思維能力、實踐能力及工程技術的行為習慣，即工程能力的素質培養。

那么，在工程力學教學中怎樣加強對學生的工程能力的素質培養呢？這下面將從兩個方面探討。

一、培養學生掌握解決工程實際問題的一般方法。

工程力學的基本理論是力學先輩在多年反復實踐論證的基礎上得到的知識的結晶。工程力學實驗是工程力學課程教學中的重要環節，工程力學實驗既培養學生掌握基本的實驗方法，又培養學生理論聯系實際、獨立思考和創新的能力。

工程力學對小變形構件的研究方法在解決工程實際問題中具有普遍意義。例如在分析四大變形的橫截面應力計算公式時，都采用了同一種分析方法：首先建立研究對象的簡化模型，根據實驗觀察變形現象得出基本假設，然后在基本假設的前提下，運用數學演繹法找出變形幾何關系和力與變形之間的關系，推導出有關定理或方程，最后經過工程應用與實踐檢驗。實踐證明，用這種研究方法得到的結論在條件允許的范圍內，一般接近工程實際結果或者與其基本一致。盡管這種研究方法有一定的局限性，然而工程實際中的很多問題沒有現成的公式套用，因此，這種研究方法的思路對工程問題的分析研究起指導作用，在解決工程問題中具有普遍意義。

除此以外，疊加法也是材料力學研究中的一個重要方法，在彎曲梁的位移計算和組合梁的應力計算中，當載荷與位移或應力之間是線性奇次關系，按數學理論可以得到：同時作用的幾個載荷使梁發生的變形或產生的應力與這些載荷單獨作用的疊加結果完全相同。在處理工程實際問題的同時，也為相似問題的研究提供了一種簡單又方便的分析方法。

因此在工程力學教學中，不僅要教授課程的理論知識，還應注重引導學生掌握解決工程實際問題的一般方法。

二、工程力學研究問題的過程，即培養學生科學推理、訓練邏輯思維方法及正確表達工程問題的過程。

工程問題，即實實在在的東西，不能隨意對其假設或猜測。處理工程問題，必須在一定方法的指導下，依照前人的實踐經驗、相關的理論展開分析。工程力學的基本理論是力學先輩在多年反復實踐論證后得到的知識的結晶，其內容由簡單到復雜，知識結構詳盡且系統。其中從研究變形計算公式到材料的破壞原因分析都是在科學的推理、計算和實驗驗證下得出的結果。

例如在材料力學的研究范圍內分析小變形、彈性構件是否安全。由受力分析開始，根據材料力學相關內容一步步地推理與計算，由變形分析到變形計算及應力計算，再進行剛度和強度校核，對壓桿進行穩定性分析，最后得出結論。這一分析過程，既培養學生的邏輯推理能力，又訓練其用圖形表述問題的能力和數學運算能力，使學生養成良好的工程語言表達習慣，并掌握構件安全分析的步驟和方法。這些最普通、最基本的訓練，是工程能力最基本、最重要的體現。

另外“發展想象能力”的形象思維的培養過程，也是教師對學生進行嚴密的邏輯思維能力的訓練過程。例如：在例題講解的基礎上改變相應的已知條件，在教師的引導下，提出問題，由學生分析并得到結果。如果不能順利得到結果，就找出原因。這種在教師的引導下，對學生進行以邏輯思維內容為主的教學是以“發展想象能力”的形象思維為目的的，能夠大大增強學生的邏輯思維能力。這種訓練方法對學生解決實際問題的能力將是很好的鍛煉。

力學是一種文化，力學教育是一種素質教育。學生對工程力學學習的過程，也是對知識掌握、能力應用、工程分析、工程表達習慣養成的過程。在教學中既要注重知識的傳授，又要加強工程能力的素質培養，還要注重好的習慣的培養。然而，教育是潛移默化、日積月累的事情，工程能力的素質教育的好壞不能簡單用表面東西或短期的某個指標進行衡量。素質的培養是一個長期的、漸進的過程，不能急功近利。只有在學習中養成良好的長期行為習慣，才能獲得提高工程素質能力最基本的、最重要的保障。

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