工程力學課程中應用型人才培養的教學研究與實踐

●趙繼濤 于月民 于麗艷 蓋芳芳

工程力學課程中應用型人才培養的教學研究與實踐

●趙繼濤 于月民 于麗艷 蓋芳芳

工程力學是工科專業重要的技術基礎課，對工程力學課程進行教學方法改革，構建教學新模式對高等教育培養應用型人才尤為重要。更新教學觀念、完善教學內容、強化實踐環節、注重多種教學方法和手段的綜合運用，將應用型人才培養教育理念融入到各個教學環節中，重視工程力學與工程實踐的結合，培養學生綜合能力，達到應用型人才培養的目標。

工程力學 應用型人才 教學研究

發展應用型本科教育，培養應用型人才是社會發展的需要，在我國是大勢所趨。工程力學課程基礎性強，具有很強工程背景，在工程設計和實踐中的應用廣泛，工程力學不僅是培養學生工程意識的啟蒙課程，而且也是工科專業學生今后解決工程實際問題的必要工具。為此，對工程力學課程進行教學方法改革，構建教學新模式對高等教育培養應用型人才尤為重要。

一、更新教學觀念，深化教學改革

更新教學觀念是高校深化教學改革，培養學生能力的關鍵。更新教學觀念，需要廣大教師樹立教學改革意識，同時重視學生分析與運用知識的能力的培養，并且在教學過程中注意工程力學與工程實踐的結合。例如在講解提高梁彎曲強度措施時，教師在講授一種措施后可以啟發學生思考其他方法，以常見的工程結構為例讓學生分析設計中包含的力學原理，如建筑物門前雨篷下的懸臂梁結構（如圖1所示），設計成變截面的同時，往往在中性軸附近會適當減小截面尺寸，目的是什么？還有其他方法提高強度嗎？（設計的目的是為了在相同截面面積時獲得更高的提高抗彎截面系數，即提高W/A值，從而提高抗彎強度；還可以通過增加支撐或者施加反向拉力等方法實現目標。）通過向學生介紹工程力學知識在實際工程中的應用，引導學生在學習過程中發現問題、分析問題，充分調動他們的學習積極性，培養學生的工程意識及運用所學理論知識解決工程實際問題的能力。

圖1 雨篷結構

二、更新教學內容，整合課程體系

充實和創新教學內容，優化整合課程體系，將理論教學體系分為基礎篇和專題篇，基礎篇是國家教委工程力學基本要求的內容，包括理論力學和材料力學中的經典內容。在學習完四種基本變形后，在教學中可以單獨開設專題篇。例如強度問題專題，由各基本變形的強度問題的研究步驟入手，明確桿件受力—求解內力—應力分析—建立強度條件（解決強度問題），在分析中尋找各類變形問題的相似處，例如內力變化與外載荷的關系、應力公式推導方法、強度條件形式等，可以提問內力、應力和變形的控制因素是什么？從而提出“控制界面”的概念。類似的可以開設剛度問題、等強度問題、穩定性問題等專題。這種深入淺出、總結歸納的教學方法能夠引發學生思考，幫助學生建立完整系統的知識體系。

工程力學是各工科專業的專業基礎課，由于專業性質及人才培養目標的定位不同，所講授的內容及側重點也相應地有不同要求，為此根據專業需求引入專題介紹。例如針對金屬材料、無機非金屬材料等專業開設復合材料的力學基礎、力學模型及失效準則等專題；針對采礦工程、礦物加工等專業開設巖石力學的基本理論、支護與加固中的力學分析等專題。通過課程內容的充實與創新，能夠充分滿足各專業人才培養模式的需要，切實起到加強基礎、鍛煉能力、開發思維、提高素質的作用。

三、合理設置實踐環節，構建教學新模式

經過多年的教學實踐，工程力學課程教學體系、課程內容、教學方法與手段均已形成一定的模式。隨著教育、教學改革的不斷深入，傳統教學模式的改革勢在必行。學生能力的培養，以及知識的內化僅靠課堂講授是不夠的，需要搭建一個理論知識與實際應用相結合的平臺，在保證基礎知識體系完整的情況下，在教學過程中，增加力學建模課，布置綜合設計項目，把實際工程經驗和案例引入課堂，培養學生的綜合應用能力。例如在課程中開展素質教育活動，組織學生參加紙橋設計競賽、結構設計競賽等。參賽同學按照規定人數范圍自行組隊，撰寫設計論文和設計制作實際作品，并通過實驗驗證模型與力學分析過程的正確性，這些實踐活動充分調動了學生的學習積極性和主動性，加深學生對力學課程內容的理解，提高自學能力、寫作能力、動手能力和團隊協作能力，培養學生創新精神及知識應用能力，從而鍛煉學生的綜合應用能力。

四、教學方法和教學手段多樣化

教學方法和教學手段的改革是實現教育目標、提高人才培養質量的一個重要的決定性的因素。以往的教學方法和教學手段比較單一，例如我國高等學校長期采用傳統的“填鴨式”教學法、教師備課只備教材、輕視實踐性教學環節、現代化的教學設備運用不廣泛等。這樣的教學絕大部分時間都是對學生進行書本知識的灌輸，明顯缺少對學生能力的培養，造成學生學業成績好，但不能將知識運用于實際工作。隨著教育目標的重新定位，人才培養模式改革的逐步展開，改革高等學校教學方法和教學手段，使之適應應用型人才的培養已迫在眉睫。

（一）注重應用多種教學方法

針對工程力學課程的特點和學生的接受能力，從學生的認知規律出發，探索形式新、效果好的教學方法。教師在各個教學環節貫徹以學生為主體，教師為主導，教學相長的教學理念，摒棄傳統的注入式、填鴨式教學方法，力求啟發式、討論式的研究性教學方法，以學生為中心，調動學生的學習積極性、主動性。在授課過程中注重內容的啟發性，精心設計教學過程中的問題，考慮學生的反映，有針對性地按課程重點、難點分層次設問、引導，讓學生通過思考得出結論，著力培養學生的創新思維能力。

例如在講解軸向拉伸與壓縮的強度條件后，引導學生主動推導扭轉、彎曲變形下的強度條件公式，激發學生的學習興趣，加深對理論公式的理解。教師在課堂講授中也可以充分利用教具或手邊的一些實物進行演示，如講授力對軸之矩時，用教室的門進行演示，與門軸平行的力和與門軸相交的力均不能使門發生轉動；講授扭轉失效問題時，由粉筆的扭斷實例，觀察脆性材料扭轉破壞的斷口形貌，引導學生分析脆性材料的力學性能；講授壓桿穩定時，以直尺為例，演示失穩過程，啟發學生確定歐拉公式中的截面慣性矩，運用直觀教學法，能有效提高講課效果，引起學生的興趣，鼓勵學生不斷探索和掌握新知識、新內容。

(二)教學手段多樣化

傳統的“粉筆加黑板”教學方法便于師生之間感情交流與課堂節奏的把握，使師生的思維同步，達到提高教學效果的目的。但承載信息少并且過于單一，難以適應現代教學的要求；教學模式枯燥單調，重復性工作較多，效率低下。隨著現代教育技術的發展，特別是計算機、多媒體等信息技術的廣泛應用，對革新教學手段提出了新要求，也提供了可能。現代教育手段具有傳統教學方法所不具備的優點：可以將網絡、課件、錄音、錄像和計算機等現代化信息傳輸媒體用于教學活動，不但可以大大增加講授效率，而且圖、文、聲、像并茂、動靜結合，形象生動，使抽象枯燥的教學內容生動化、具體化、形象化，有助于學生掌握基本概念、理解規律，從而提高教學效率和效果。

應用型人才培養是一項長期的工作，工程力學課程的改革也是是隨著科技發展與社會需要在不斷變化的。如何轉變思想、完善教學內容、強化實踐環節等問題，都需要教師在今后教學中不斷探索和實踐，根據學生專業及學習特點，結合工程實際需要，更新教學方法，將應用型人才培養教育理念融入到各個教學環節中，達到應用型人才培養的目標。

[1]張燦輝.論新形勢下如何轉變高等教育思想[J].大眾科技,2006(4)

[2]李永明.高校培養創新人才的關鍵在于更新教學觀念與方式方法[J].云南師范大學學報2000(2)

[3]于月民,孫立紅,閆龍海.力學基礎課中培養學生應用能力的探索與實踐[J].東北農業大學學報（社會科學版），2013(5)

[4]楊惠芳.從中西對比看我國高校教學方法與教學手段的改革[J].教育探索,2003(8)

（作者單位：黑龍江科技大學 黑龍江哈爾濱 150022）

（責編：賈偉）

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1004-4914(2014)11-247-02

黑龍江省教育科學“十二五”規劃課題“特色應用型本科人才培養體系下力學基礎課教學改革探索與實踐”（GBC1212082）；黑龍江省教育廳規劃課題“以創新實驗為平臺的工程力學教學中創新能力培養研究”（GBC1213109）；黑龍江科技大學教學研究項目“《工程力學》課程中應用型人才培養的研究與實踐”（JY14-136）；黑龍江科技學院教學研究重點項目“構建力學專業實踐教學體系培養應用型人才的研究”（JY13-165）]