問題式教學法在工程力學教學中的應用研究

許衛群

摘要：問題式教學法是以提出問題、分析問題、解決問題為線索的一種教學方法。結合工程力學課程的特點，從課程具體教學內容，生活中常見的力學現象，實際工程問題層層深入的開展教學活動。實踐表明，逐層深入探究問題中心的教學方法，可以充分調動學生的學習積極性，提高學生的自學能力，分析問題和解決問題的能力。

關鍵詞：問題式教學;工程力學;逐層深入

中圖分類號：G642.41 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）35-0148-02

一、引言

隨著高等教育改革的不斷深化，新的教學培養計劃給工程力學這門課的學時逐步減少。目前國內高校工程力學教學普遍面臨著教學時數減少，教學內容不變、甚至略有增加，而教學要求不斷提高的困難[1，2]。為解決現代工程技術對工程力學知識要求的不斷提高與學時減少的矛盾，必須要改革傳統的教學方法。在現有的條件下，根據課程的特點和學生的實際情況，各高校的力學教師必須對新的教學方法和教學模式進行探索和研究。問題式教學法是以提出問題、分析問題、解決問題為線索的一種教學方法[3]。該方法以課程的教學內容和學生的知識積累為基礎，以自然現象和工程案例為背景，引導學生運用知識自主的發現問題、分析問題。結合工程力學課程的特點，已有人從宏觀上研究了問題式在教學法在工程學教學中的應用[4，5]，本文將結合工程力學具體的教學內容、生活中常見的力學現象及實際工程問題探討問題式教學法的具體實施過程。

二、問題式教學的實施

問題式教學法是以問題為中心開展的，問題的好壞直接關系到課堂教學效果。教師必須根據教學內容精心設計和安排問題，平時要注意收集日常生活中相關的力學現象和力學問題，同時還要密切跟蹤國內外的最新研究進展，大量搜集課程相關資料，為課堂提供豐富而又實際的素材。通過對學生提出問題，引導其分析問題、解決問題，以便學生感悟工程力學與日常生活及實際工程的聯系。

問題教學法在工程力學課堂教學中的實施應分階段分層次的進行：

第一階段主要是針對課程基本內容、重點、難點，根據教學需要選擇適合問題式教學的章節進行問題情景設計（本文選取應力狀態分析及強度理論為例，如表1所示）。問題的設計要緊扣課堂主題，設計問題時要由淺入深、由易到難，注意前后銜接，誘導學生思維逐步的深入。在授課過程中，淡化煩瑣的理論推導和數學運算，強化定性分析，突出問題的分析思路和方法，突出問題的層層遞進和相互銜接。整個授課過程就是引導學生發現問題，解決問題的過程。通過這種方式調動學生學習的積極性，避免“填鴨式”教學的弊端。

第二階段在學生掌握了相關章節的基本知識之后，結合生活中常見的一些力學現象進行問題設計（如下頁表2）。這樣引導學生分析生活中一些常見的力學現象，讓學生學會如何將一些生活中常見的現象合理地抽象簡化為力學模型，再通過分析、比較、計算，之后進行歸納總結。以學生熟悉的生活實例或學生熟悉的詩詞、故事為切入點，通過問題的設計、層層遞進、引導學生解決問題。將原本較難的力學分析計算過程變成水到渠成的事。這樣工程力學中原本枯燥、抽象的知識點將會變得生動、直觀、一目了然。這樣既能激發學生的學習興趣，又可以提高學生的應用能力，將原本較難的力學分析計算過程變成水到渠成的事。這樣工程力學中原本枯燥、抽象的知識點將會變得生動、直觀，一目了然。這樣既能激發學生的學習興趣，又可以提高學生的應用能力。

第三階段利用力學建模與工程案例相結合進行問題式教學研究。結合典型的力學案例，引導學生對工程實例進行力學建模。以“問題”為載體引導學生把一個工程實例力學模型化之后逐步引導學生自己解決實際問題，注重培養學生運用所學的基本理論和方法解決實際工程問題的能力。例如，針對1982年發生在美國堪薩斯州的凱越大酒店，舞會場上面的頂棚突然斷裂這一工程事故可以設置以下問題。（1）頂棚是哪種破壞形式？（2）頂棚的力學簡圖是什么樣的？破壞原因是什么？（3）有什么措施可以避免這種破壞的產生？經過查找資料發現頂棚主要是由于彎曲變形引起的強度破壞，頂棚可以簡化為一多跨度梁來分析。而對于梁減少彎曲破壞的方法之一就是增加約束，結合工程實際問題，會場中可以適當地增加柱子。隨著力學理論的發展和新材料的出現，為了保持會場足夠開闊，也可以通過提高材料的性能來保證其安全性。通過引入工程實例教學，可以讓學生意識到工程力學在實際工程中的作用，激發學生的學習興趣，有針對性地培養學生分析和解決工程問題的能力。

三、結束語

問題式教學法的實施過程中，教師要注重從不同角度設計問題，引導學生的同時，盡可能體現問題的新鮮感和時代特色，以便引導學生從多種角度思考問題，從不同的方面尋找答案，從而發揮自己的創造性。教師通過巧妙地提問拓展學生思維的廣度和深度，培養學生的良好的學習習慣，增強學生的主體作用。實踐表明，問題式教學法增強了師生之間的互動性，活躍了課堂氣氛。這種逐層深入最終探究問題中心的教學方法，可以充分調動學生的學習積極性，同時也可以提高學生的自學能力、分析問題和解決問題的能力。

參考文獻：

[1]劉新柱，王冬，等.基于創新能力培養目標的工程力學教學改革與實踐[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2014，（1）.

[2]夏平，陳莘莘，等.基于“卓越工程師”培養的工程力學教學改革研究[J].湖南工程學院學報（社會科學版本），2012，（4）.

[3]游強，游孟.問題式教學法在《土力學與地基基礎》教學中的實踐[J].力學與實踐，2012，（34）：86-88.

[4]何春霞，朱煜鈺，等.問題式教學法在工程力學課程教學中的應用[J].價值工程，2012，（31）：233-234.

[5]司鵠，萬玲.問題式教學法在工程力學教學中的運用與實踐[J].高等教育研究，2003，12（2）：55-56.