“工程力學”在提升機械類專業大學生創新能力中的課程教學改革

張瑞華+陳賽克+周玉梅

摘 要：針對在“工程力學”課程教學中如何提高機械專業大學生創新能力的問題，該文從課程體系聯系、教學內容調整、授課目的和方法、實驗教學與課外學習強化等方面進行討論，提出了具體的改革措施。教學實踐證明，經過“工程力學”課程教學改革后提高了機械類專業的學生學習的主動性，提升了他們的創新能力，進而課程教學質量也提高了。

關鍵詞：工程力學 本機械類專業 創新能力

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）05（c）-0142-02

隨著國家教育部“本科教學質量與教學改革工程”等相關政策與措施出臺，各本科教學高校根據本校實際情結合當前社會需求，進行了大量深入的課程教學、實踐教學改革等方面的理論研究和實踐工作。仲愷農業工程學院對應用型本科教育的人才培養方案制定、課程體系設置、課堂教學模式改進等方面都制定出全新的要求。為此，筆者學校二級學院機電工程學院在原有經驗基礎上進行了構建多元化實踐教學平臺提升機械類專業大學生創新能力和課程教學質量的研究。在機械類專業課程體系“工程力學”是機械類專業十分重要的必修的專業基礎課程。在“工程力學”課程學習中如何激發學生學習的積極性，培養工程理念，用所學的知識解決實際問題，提升學生的創新能力，是教師在教學過程中必須要認真思考。

1 “工程力學”課程教學現狀

“工程力學”既包括理論力學的靜力學、運動學部分，又涵蓋了材料力學的基本內容，是一門具有較強理論性，同時又與工程和生產實踐密切聯系的課程[1]。它利用力學基礎理論知識和工程經驗對工程問題進行分析，將工程問題加以簡化提煉出力學模型，運用力學知識將力學模型轉換為數學模型，再用力學知識和數學工具分析計算來解決實際問題。同時“工程力學”與其他機械類后續的專業課比如機械設計、機械原理、互換性與技術測量、液壓傳動等課程緊密相關。“工程力學”為后續的專業課提供必要的力學分析基礎和意識，并且貫穿于整個機械專業知識的學習過程[2]。

但是，近幾年來隨著課程改革的推進，新理論、新技術的大量出現，工程力學課程的學時也不斷減少。有些學校非機械類專業將工程力學、材料力學及機械設計基礎合并為一門“機械設計基礎”，其課時不斷被壓縮，在機械類專業課程教學這樣是不可取的，這樣對培養高質量的機械工程人才不利，同時，也給教學帶來了難度。此外，“工程力學”是學生接觸的第一批專業基礎課程，他們接觸專業知識機會少，對專業知識了解不深，難以體會該課程中所學的力學知識與后續課程及工程實踐的聯系，學習積極性不高。“工程力學”公式推導數學計算式多，理解困難，在教學過程中不少學生產生厭學情緒，教學質量難以達到預期效果。

在多年的“工程力學”教學經驗積累基礎上，本教研組通過不斷地學習、借鑒、實踐與總結，提出適合自身地方的學校特色、專業特色、和課程特色的教學方法，總結出了一些課程教學改革的經驗，現闡述如下。

2 教學與改革

2.1 明確“工程力學”在機械專業課程體系中與其他課程的聯系

高等數學、大學物理等基礎課程與“工程力學”緊密相關，是學習“工程力學”之前需要學習的基礎課程[3]，它們為“工程力學”提供必要的數學、物理等最基本的理論基礎知識，是工程力學中分析問題、解決問題的工具和手段。而前面提到“工程力學”同時又是“機械設計”等機械類后續專業課的基礎，為它們提供必要的力學基本知識和基礎理論。所以它是一門承上啟下的橋梁課程。例如“工程力學”中的靜力學部分，主要分析和確定處于平衡狀態下的各構件所受各種外力的大小和方向，解決受力分析及平衡問題；運動學部分主要研究物體在受不同力的作用下的運動，分析和確定構件在空間的位置以及它隨時間變化的規律；材料力學部分則主要研究在外力的作用下各構件的內力、發生變形以及失效的規律。這些知識都為以后的設計機構結構和尺寸、選擇機構材料、承受多大的載荷等提供必要的力學支持。“工程力學”是為后續課程進行一些結構設計、運動設計以及安全校核的基礎。因此在“工程力學”的教學過程中，應該明確“工程力學”在機械專業課程體系中與其他課程的聯系，講述力學知識的同時復習前面已經學過的知識，同時引導學生了解其與后續課程的聯系性，使其明白以后哪些課程會用到該課程的知識，提高他們的學習興趣，引導他們學好力學知識，為以后的學習打好基礎。

2.2 革新教學內容，突出思路與方法，促進學生主動思維、創新思維

“工程力學”雖然是一門傳統的學科，然而在快速發展的當代，它仍是解決各類工程技術難點問題的基礎和關鍵。課程教學過程必須讓學生領會和理解它的基本思路與方法。在安排教學內容時，選擇經典內容，去掉與“大學物理”的重疊部分，結合機械專業背景，適時引入反映課程應用的現代工程設計實例，挖掘機械領域典型的工程案例，結合科研問題，開展相應的教學。例如分析減速箱傳動軸的受力問題，先讓學生理解傳動軸的工作原理，簡化和確定傳動軸上所受的齒輪上嚙合力、軸承的約束反力；等到了學材料力學部分時，還可以繼續針對該例，應用材料力學課程內容對軸的強度、剛度進行分析和設計。

這些案例的講述使學生既學會了“工程力學”受力分析和強度、剛度校核的應用，同時也熟悉了工程實際問題，理解了各類力系在工程中的簡化過程，更深刻的體會了工程實際中各類約束，還了解了工程力學是如何應用于工程。此外課堂教學時還可穿插介紹筆者學校老師們的科研項目新成果和內容，鼓勵學生通過查詢、收集進而了解本專業的科研動態以及有關力學素材。讓學生學會如何尋找工程實例中的事物之間的內在聯系，掌握工程力學的工程問題處理的思路與方法，又將理論和應用緊密結合起來，使學生更好地培養創新興趣和創新能力。同時，也讓學生們了解到，目前他們所學的現有課程知識有還不能不能解決的問題，還需進一步深造學習，為其以后進一步深入學習做好心理準備，這樣做有助于更好地提高學生的求知欲望，提高他們創新的積極性與主動性。

2.3 弱化公式推導，強化基本概念理解

“工程力學”還有一個特點就是公式推導過程比較多。對機械學專業學生而言，學習工程力學的重點是理解基本的力學概念和掌握基本的力學方法，能利用教材、參考書和專業軟件等輔助工具解決工程中的力學問題，對于能否學會公式推導過程并不作過高的要求。如果在課堂教學中花大半節課的時間來講述一個公式是如何推導出來的，很可能使學生感到厭煩，教學效果必然適得其反。因此應弱化公式推導部分的講解，將教學重點放在如何較好地引入力學基本概念和如何講解解決問題時的分析思路和練習。只有學生能準確理解力學概念，才能解決工程問題和學好“工程力學”。“工程力學”教材中新的基本概念幾乎存在于每一章節中。以工程實例為背景，引入新的基本概念，再配以文字的形式概括描述，這樣使學生清楚概念的來源，準確高效的將新概念與已有的認知結構建立聯系，擴建認知結構。

2.4 改革實驗教學與課外學習

“工程力學”實驗教學與課外學習能更好更快地拓展學生相關知識結構，也是培養學生創新能力和意識必不可少的環節。在實驗教學中以學生為主導對象，老師在上實驗課之前就向他們闡述本次實驗的任務和目的，要求學生提交實驗預習報告；學生通過一段時間預先有目的的查閱資料、分析討論、學習后，更好的理解實驗原理和熟悉實驗方法，明確設計實驗步驟，最后能自己動手操作完成實驗。這種實驗教學方式充分發揮學生的主體作用，調動學生的動腦和動手積極性，全程投入到實驗學習和實踐當中。

“工程力學”教學目標是讓學生正確理解力學概念，能夠熟練運用力學方法解決力學問題，對工程實例中的力學問題做出正確判斷。因此，教師可以有針對性地提出一些工程案例中需解決的工程力學問題，譬如機構結構設計中讓學生們自己設計方案作為課外綜合作業完成。為提高學生積極性，將該大作業成績作為“工程力學”課程綜合成績的一部分。這樣讓學生積極應用科學索引查閱文獻資料，自主閱讀、了解、反思工程案例。通過學生之間討論、師生之間交流，使學生獲得認識、分析、解決問題的思路和方法，進而培養了學生創新意識和工程實踐能力。

3 結語

該校作為普通高等學校以培養應用性專業人才為主，以培養學生的創新能力、創新意識、實踐能力為目的，在課程教學中有著極為重要的意義。在“工程力學”教學中不僅要教會學生必要的力學理論知識，還應更加重視對學生創新能力的培養，使他們以后的學習和工作中學會自學、應用和創造知識，這也是評估教學質量的重要指標。

在“工程力學”講授過程中，要明確該課程在課程體系中與其他機械專業課程的聯系；結合機械專業，革新教學內容，突出工程思路與方法，促進學生主動思維、創新思維；弱化公式推導，強化基本概念理解；加強實驗教學與課外學習。經過進行了幾輪實踐，提高了機械類專業大學生學習的主動性，培養了他們的創新能力和意識，課程教學質量也提高了。

參考文獻

[1] 張瑞華，陳毓莉，關秋菊.非機械、非土建類專業《工程力學》的教學淺析[J].仲愷農業工程學院學報.

[2] 來小麗. “工程力學”教學與機械專業知識的聯系[J].中國電力教育，2012（26）：55-56.

[3] 呂相艷，王開寶，王向東，等.機械類專業工程力學課程的教學改革[J].山西科技，2009（6）：64-65.