淺析《工程力學》教學模式和方法的改善

張瀟華 郭麗娟 曹惠 周揚理

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714034

摘要：《工程力學》是工科類專業的一門重要的基礎課。但因本課邏輯性強，公式繁多，抽象難懂，從而使許多學生產生厭學情緒。針對此問題，本文從教學內容、教學環境和教學方法等方面給出一些建議，以提高教學效果和學生學習的自主性。

關鍵詞：工程力學；教學內容；教學環境；教學方法

工程專業的教學，是進行高端技能型工程師培養的重要途徑。而《工程力學》是一門與工程實際聯系極為緊密的課程，它主要培養學生如何運用力學知識解決工程實際問題的能力。所以工科類專業，例如石油工程、油氣儲運、土木工程等專業，都把《工程力學》視為本專業重要基礎課程之一。

該課程理論性較強，概念公式繁多。在脫離工程實際的情況下，課本中的許多概念對于學生而言，比較艱澀難懂，從而使許多學生對本科產生抵觸情緒。所以積極探索新的教學模式和教學方法，以增強學生的學習興趣和培養他們的工程應用能力，是教師迫在眉睫的研究任務。

1 優化教學內容，調整教學結構

目前，工程力學主要由靜力學和材料力學兩部分構成。靜力學主要是研究剛體在力系作用下的平衡規律，涉及：物體的受力分析、力系的等效與簡化以及力系的平衡條件。而材料力學主要是研究變形體的強度、剛度和穩定性等問題，涉及的變形主要有：拉伸（壓縮）、剪切、扭轉和彎曲。

在大多數的教材中，材料力學這部分內容是以“拉伸（壓縮）→剪切→扭轉→彎曲”四種基本變形為主線進行排布的。若按照“以四種基本變形為主線”的思路進行授課，會出現各章節相對獨立、相同概念重復講解、易出現概念混淆、學時不夠等缺點。通過授課，筆者認為，材料力學這部分內容的授課應按照“外力分析→變形分析→內力分析→應力分析→強度和剛度校核”這一思路。它彌補了“以四種基本變形為主線”授課思路的不足，具有知識體系緊湊、知識點銜接自然、避免相同概念被重復講解以及合理利用學時等優點。此外，可以運用“類比”的思想讓學生進行自主學習。例如給學生講授完拉伸（壓縮）變形的強度校核，那么再進行其他變形強度校核的學習時，可以讓學生類比拉伸（壓縮）變形，先自己猜想如何去校核，然后再由老師講解。讓學生對比尋找到四種基本變形的相同點和不同點，可讓學生真正的參與到課堂中來，從而提高學生學習的主動性。

靜力學和材料力學既相互區別，又有聯系。兩者的研究對象和研究內容不同，但研究變形時，變形體要先視為剛體進行外力分析后才能進行強度和剛度校核，可見靜力學又是材料力學的基礎。所以對于《工程力學》這門課的講授，前后章節要相互貫通，形成一個統一的知識框架體系，便于學生對知識的理解和記憶，不能獨立講解，否則易造成知識點的割裂和混亂。

2 改善教學環境，提高教學效率

“黑板+粉筆”的傳統教學方法雖然比較單調、枯燥，但有利于促進師生感情的交流和學生思維能力的培養。“多媒體+PPT課件”的現代教學方法，課堂信息量大，形象生動，但講課速度快，處理不當，會讓學生處于被動狀態。

《工程力學》的概念多且抽象，若僅采用傳統模式授課，滿足不了教學需求；若僅采用現代模式教學，雖然授課內容豐富了，但師生缺乏交流，有時授課效果也不理想。所以在實際教學中，應該將兩者有機結合起來，取長補短。對于一些定理證明、公式推導、以及解題過程等，應采用傳統教學方法，老師邊板書邊解講，學生邊聽課邊思考，師生不斷有交流，有助于學生對所學知識的理解吸收。對于與工程實例聯系緊密的知識點，教師難以口頭表達清楚，學生也感覺抽象難懂，此時，就需要采用現代教學方法，引入一些典型的工程實例，并結合3D動畫，形象生動，不僅可提高學生的學習興趣，也有利于縮短學生與工程實際的距離，達到學以致用的目的。不論哪種教學方法，都要時刻注意與學生進行知識的互動，這樣才能達到良好的教學效果。

3 施行多種教法，激發學習興趣

孔子曾說過：“知之者不如好知者，好知者不如樂知者。”也就是說對知識的學習感興趣，就會變被動為主動，不僅可提高學習效率，還能加深對知識的理解，這樣才能活學活用。所以在教學過程中，應采用多種教學法，例如案例法、設問法、討論法等，激發學生的好奇心，使他們不斷處于“生疑、質疑、解疑”的過程。通過這一系列的過程，不僅可激發他們的學習興趣，提高學習的積極性，還可培養學生分析問題和解決問題的能力。

例如對于“應力”概念的引出，可以先用“案例法”引出教學內容，例如給學生展示兩個桿件A桿和B桿，兩桿件的材質和長度都相等，A桿為細桿，B桿為粗桿，在A、B桿件兩端施加同樣大小的力。然后再運用“討論法”，分組討論，比較兩桿的伸長量。最后采用“設問法”，引導學生觀察并思考：細桿和粗桿的伸長量。而此時會發現，A、B桿件的軸力都是F，即兩桿件的內力相同，但是它們的變形是不同的。如果這兩個桿件受到破壞的話，那一定是哪個先破壞啊？對了，細桿先發生破壞。這樣我們就可以確定，桿的破壞和變形與桿件的橫截面積大小有關，所以我們發現內力不能直接反映構件抵抗變形和破壞的能力。那我們就要來考慮，既然橫截面積不一樣，那在單位面積所受內力是否一樣呢？這樣一來，就引入了應力的概念。

4 總結

總之，《工程力學》是一門偏理論性的課程，許多概念抽象難懂，所以要優化教學內容，改善教學環境，提高授課水平，采用靈活多變的授課方式，從而提高學生學習的主觀能動性，培養他們理論聯系實際，發現問題、分析問題和解決問題的能力，為培養適于現代工業發展的應用技術型人才打下良好的基礎。

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作者簡介：張瀟華（1990），女，助教，碩士研究生。