基于土木工程培養的工程力學教學方法與實踐改革

張敏 黃華恢 孫凌云 陳爽

摘要：工程力學是土木工程專業的基礎學科，為今后土木工程專業學習混凝土結構基本原理、混凝土結構設計、鋼結構、橋梁結構等專業課程打下重要的力學基礎。本文分析現今工程力學課程教學中出現的幾個問題，并提出了相應的解決方案及改進措施，并強調學生的實踐動手能力，轉變課堂教學中心，力求培養綜合性實用型人才。

關鍵詞：土木工程；工程力學；教學改革；方法與實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）26-0124-02

一、工程力學教學問題現狀分析

當前，我國高校工程力學教學正處在一個有待提高的階段，工程力學是土木工程專業課程學習的前提基礎，與后續課程的學習有著不可分割的聯系。同時，在教學過程中又存在一些急需解決的問題，其表現如下：

首先，該課程理論深奧繁雜，計算公式多重難解，加上課時為期較長，學生對內容難以消化適應，只知道一味地學習，并不知道其學習的目的性何在，能否為今后課程所用。一些老教師仍沿用傳統的板書授課方式，而年輕教師采用多媒體教學的授課方式，這兩種方法各有利弊，但卻不能很好地相互結合，取長補短。

其次，較長的課時，不斷的重復相近的內容，讓學生對課程學習產生疲倦。這要求教師隊伍不斷學習，提高自身教學水平，在課堂中加入新鮮元素調動學生的學習興趣，或以轉變講授中心，換位思考，保持學生的學習熱情。

再次，工程力學屬于理論與實踐相并重的學科，往往一些教師只是強調理論學習，認為只要理論學會了，實際操作就懂了，可以不用實踐，忽視操作。這種教學相當于紙上談兵，并沒有將所學運用到實踐。當學生真正步入社會，需要動手實踐所學理論知識，卻出現一系列問題。這樣的教學方式已無法滿足當今社會的需求，教學變得有名無實，課堂學習與課外實踐嚴重脫軌[2]。

目前，我們培養的學生存在高分低能的現象。結課考試卷面分值很高，只會盲目地套用公式，沒有理解其真正含義，加上分析能力不強，動手能力差。由此可見，卷面上的高分不代表實踐上的強手。這些都需要從考核方式上進行改革，需要在考核方式上轉變觀念，將考場上高手也培養成工程中的能手。

二、工程力學教學方法與實踐改革方式

本人身處工程力學課程教學的前線，對課程各章節內容能夠較熟練掌握。總結分析這幾年的從教經驗，認為應從以下幾點進行教學改革。

1.優化教學內容，改革教學方式。現階段所運用的工程力學教材內容豐富，涵蓋面廣，學習期間要求掌握的知識點過多，講授前需對內容進行系統性和完整性的歸類。比如：在應力公式的應用中，通常講解三類題型，一是應力的校核，二是截面設計，三是許用荷載的計算。教師可以在授課過程中，用一道題，只對其更改某一條件，變換提問形式，讓學生在同一道題中領會三種類型題目的運用，以達到系統性的優化教學內容。又如：目前使用的工程力學教材強調理論知識及例題的計算，忽視了實踐環節的培養，與實際工程脫軌。應在教材內容適當放入工程案例，增加學生在學習過程中的感知認識。其二，由于工程力學要為后續專業課程學習做鋪墊，在授課期間教師可將后續專業課程運用到的知識點進行重點介紹，加深學生對該知識點的印象。例如：在平面圖形幾何性質中介紹的慣性矩、極慣性矩等概念，是鋼結構設計課程的基礎，教師將其與課程相結合，可以讓學生的學習更有目的性[1]。

傳統的工程力學授課方式是以板書授課為主，這種授課方式將定理的含義、公式的推導一步步解釋清楚，讓學生思維緊跟教師講課的思路，做好相應的課堂筆記。若該授課方式在較長的課時中連續使用，會讓學生產生厭學、枯燥的情緒。再者，有些青年教師借用現代化教學輔助手段多媒體授課，將力學中各種抽象構件模型如簡支梁、外伸梁等呈通過動畫模擬呈現在學生面前，讓學生理解構件的變形、破壞情況，顯得更直觀更形象。但運用此種授課方式講授速度較快，導致部分學生時常跟不上教學進度，日積月累就會落下教師授課的腳步。因此建議，在介紹理論知識、公式推導等內容可采用板書授課方式；在介紹構件的受力特點、變形特點、工程應用等時，引入多媒體授課，尤其是引入一些動畫視頻，讓學生將陌生的力學知識與真實的工程案例結合在一起，讓學生看到知識的一些實際應用，培養學生抽象思維、解決實際問題的能力。板書和多媒體授課根據工程力學內容不同，加以分工，使得課堂教學多姿多彩，調動學生的學習積極性。要想正真實現教學改革的成功，要求教師合理巧妙地設計課堂。教師如果照本宣科，按照課本的邏輯順序講解，學生學習就會失去了目的性。所以，教師需對工程力學及其涉及專業內容具有全面的認識，對其他課程涉及到的知識點需重點講解。要對講授內容熟知，還要能將其串聯融合在一起；要對該課程體系熟知，還要對專業課程，以至該領域其他新研究新發現有所了解，這樣才能做到授課內容不枯燥不單一。

2.擴展課堂知識點，互動教學。工程力學課時多，學習戰線長，學生難以保持積極的學習興趣，我們教師在掌握基本教學內容的同時，適當增添力學相關的歷史建筑、力學故事或者當代建筑中所運用到的力學原理來豐富課堂氣氛，拉近教師與學生的距離，激發學習興趣。此外，在講授基礎知識時，要重視對理論基礎知識的實際應用，運用實際案例來不斷豐富理論內涵，使得工程力學課程不再顯得純理論性，例如：介紹力矩定理，力對點之距可以引入生活中扳手的使用，以螺母為矩心，扳手桿為力臂，此時產生的轉動效應即為力對點之矩。力對軸之矩則引入“手推門轉動”來說明，手發出的力若在門平面內，力再大也無法把門轉動；手發出的力若在門平面外，但力的作用點離門軸很近，門也很難轉動。生活案例的加入，學生不僅理解了“力矩”的定義，而且也學會了其計算公式的應用。

以往的力學課堂教學都以教師為中心，教師授課，學生聽課，長期以來會減弱學生對該課程的興趣。因此，讓學生掌握力學學習方法，時常轉變課堂教學中心，讓學生成為課堂的主人。例如：截面內力的求解方法都是用截面法來求解，教師在講解了軸向拉壓的內力求解后，扭轉變形的內力求解提倡學生預習和自學。讓他們自己發現問題，自己提出問題，自己探討問題，讓學生帶著問題去聽課，有針對性地去學習。若在教學中沒有得到解決的問題，進行分組討論，再由教師解答。這種教學方式不僅調動學生積極主動學習的動力，激發他們學習的潛力，提高自主學習的自信心，而且能加強學生對該方法的掌握與運用能力。

3.改變實驗操作模式，培養學生創新制作能力。實踐是培養學生動手能的必要環節，是培養工程應用型人才必不可少的檢驗方式。工程力學屬于理論與實踐相結合的基礎性課程，實驗除了配合理論教學，更是提高學生認知能力和實踐操縱能力的有效手段。現在社會對學生的要求越來越高，致使學生的就業壓力也逐漸增大。我們應開放基礎學科實驗室，提供實驗場所供學生動手學習，強化學生實踐操作能力。同時增設《工程力學試驗》課程，對實驗項目進行改革，取其精華去之糟粕，提高學生的工程素質。以往的實驗課程，都由教師一手包辦實驗課前的準備工作，這樣的實驗課程，學生只是走馬觀花，不能真正掌握實驗方法。由此，應該在每次實驗課前由學生自己組成小組，每組嘗試撰寫相應的實驗方案、實驗步驟、所需材料，經教師修改認可后，借用實驗器材及準備耗材，以小組為單位，在實驗教師的協助下進行實驗。

工程力學作為力學類課程的入門，學生對各桿件認識還處于萌芽期。讓學生利用白卡紙與白乳膠制作簡單的力學模型，加深學生對構件的認識，培養抽象思維、動手制作能力。例如：在學習桁架結構章節中，教師可以先利用白卡紙與白乳膠，制作簡單的桁架結構，在教學過程展示。通過模型展示，觀察結構特點，引出此結構的受力特征，并在課后安排學生自己動手，結伴組成小組，完成模型制作。下次課堂，同學之間相互分享制作成果，判斷是否符合屬于此種結構，再由教師進行總結。這一系列工作，把力學與其他專業課程相應地結合起來，讓學生學到的不只是一點一面。

4.改變考核方式。工程力學的考核方式應以能力考核放在首位。培養學生計算分析能力、工程分析能力以及溝通協作能力。以往的力學考核方式是以結課考試成績加平時成績作為其最終成績。這種評價方式過于片面，學生過度追逐高分，忽略了動手能力的培養，應將考核方式做如下改革：其一，學習中期增設一次考試，可對學生進行階段性監督，檢驗教學成果，并加以改進；其二，將實驗實踐動手成果納入考核，注重學生實操能力；其三，團隊模型制作上有創新思維的可以酌情加分，為今后步入社會參加實踐工作打下堅實基礎。

三、結束語

綜上所述，《工程力學》教學內容是土木類專業課程開設的前提，又是基礎課程中授課較為困難的學科。在進行教學過程中要對該課程內容有詳細的認識，還要對該課程為其他專業課程及領域所做的鋪墊有所了解。課程教學改革并非短期時間能夠完成，達到較好的成果。它需要教師花費大量時間和精力去鉆研，去反復探索，去優化教學內容，提升自我學習。在教學過程中常常關注學生的學習動態，強抓學生實踐動手能力，改進教學方式，提高教學質量。

參考文獻：

[1]郭春華.對工程力學教學改革的幾點思考[J].教育探索，2013，（2）：31-32.

[2]楊永明.高校工程力學課程改革研究與實踐[J].重慶科技學院學報：社會科學，2013，（2）：185-186.