如何提高彎曲梁的承載力

陳丹 陳金文 陸雋

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?選取工程力學中“如何提高彎曲梁的承載力”這一具體課堂案例，結合PBL教學法和信息化教學手段開展教學設計，并從教學分析、教學理念與方法、教學過程、教學反思與整改、教學特色五個方面進行具體闡述，希望能為相關課程的教學設計提供一定的啟發和借鑒作用。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?彎曲梁;承載力;教學;PBL;信息化

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）14-0141-03

工程力學是高職院校土木大類專業中一門重要的專業基礎課程。它包含理論力學、材料力學、結構力學等課程中的主要內容，依據高職專業培養目標和自身知識的內在聯系，重新組織形成力學知識體系。該課程兼有基礎理論和應用技術的雙重性質，既運用了前期課程中的數學、物理等基礎知識，又為后續的專業技術課奠定必要的理論基礎，為解決實際的工程問題提供理論依據，是連接基礎課和專業課的橋梁，在整個課程體系中處于承上啟下的地位。

一、教學分析

（一）教學內容

“梁”是中國建筑構架中最重要的構件之一，它承托著建筑物上部構架全部的重量，主要發生彎曲變形，在中小跨度建筑物中被廣泛應用。因此，在土木、水利等建筑類相關專業中，彎曲梁的分析及設計一直是工程力學學習的重點，本次課堂正是圍繞如何提高彎曲梁的承載力這一主題開展教學，培養學生分析應用的能力，提升學生的知識技能，為后續專業課學習奠定扎實的理論基礎。

（二）教材分析

教材選用工程力學（第四版）“十二五”職業教育國家規劃教材。本次課堂教學內容節選自教材第6章第4節“梁彎曲時的應力與強度”中的第4個內容“提高梁彎曲強度的主要措施”。

（三）學情分析

本次課教學對象是職業院校水利工程專業一年級的學生。按照教學計劃，他們已學繪圖軟件Autocad和力學軟件MDsoilds，雖然他們在數學、物理等基礎知識儲備上有所欠缺，怕公式推導、怕繁雜計算，也缺乏一定的工程意識;但有“90后”青年的特點和優勢，比如喜歡動手操作、喜歡玩電腦、軟件，愛玩手機看視頻，也有強烈的好奇心和求知欲。

（四）教學目標及重難點

根據專業人才培養方案，結合崗位技能要求及學生特點，確定本次課程的教學目標及教學重難點。

（五）教學環境及資源

課前、課后利用網絡課程和教學平臺發布學習資源，拓展教學時空。

課中，在多媒體教室，采用視頻、動畫、3D圖、MDsolids力學軟件、二維碼等信息化資源開展教學，提高學生的學習興趣和動手能力。

二、教學理念與方法

（一）教學理念

依據高職教學人才培養的要求和工程力學課程標準，采用問題為導向的PBL教學理念，先提出“如何提高彎曲梁的承載力”這一問題，再從模型實驗、數值仿真、生活舉例、工程應用四個方面作出回應，引導學生由感性觀察到理性探究、由現象解釋到方案討論，層層遞進，逐步解決問題并掌握知識和技能。

（二）教學模式

圍繞“如何提高彎曲梁的承載力”這一中心問題，設計了理論探究和實踐應用兩大教學模塊。其中理論探究是基礎，通過模型實驗分析主要影響因素，通過數值仿真提出具體措施;實踐應用是目標，通過生活舉例激活知識，通過解決工程問題提升技能。在探究中掌握知識技能，在實踐中鞏固知識技能，形成探中學、用中學理實一體化的教學模式。

（三）教學方法

采用任務驅動法，讓學生在模型試驗中對比觀察、自主探究;采用情境教學法，讓學生分組討論，解決工程問題，從而解決教學重難點。

三、教學過程

這個教學過程分為三段六步式，三段分別為課前預熱、課中導學和課后拓展。具體流程見下表。

四、教學反思與整改

（一）教學效果

本節課以“如何提高彎曲梁的承載力”這一問題為導向，利用MDsoilds力學軟件微課、動畫、視頻、3D圖、多媒體教室、藍墨云教學平臺等信息化手段，采用“情境引入—模型實驗—數值仿真—生活舉例—工程應用—歸納總結”六環節，逐步引導學生掌握知識技能，最終運用知識技能解決實際工程問題，達到了以下效果：

1.通過模型實驗、數值仿真，讓學生動起來，學習熱情更高漲

運用任務驅動法，先布置模型實驗任務，引導學生自主發現一些抽象的規律，激發學習興趣;再順勢提出問題，引導學生利用力學軟件進行數值仿真，探究具體措施，達成知識目標。這樣的方式相對傳統的公式推導分析，學生更有興趣，也更容易理解和掌握，學習積極性大大提高。

2.通過生活舉例、工程應用，把知識用起來，學習目標更明確

運用情境教學法，通過生活情境引導學生發現力學在生活中的應用，把抽象的力學模型具體化;再通過工程情境引導學生運用已有經驗解決廠房吊車梁升級改造的問題，注重培養學生的學習方法和團隊意識，達成技能目標和素質目標。

3.通過藍墨云班課教學平臺，把過程記下來，過程評價更全面

學生完成教師在平臺上發布的課前課后測試及小組任務，教師針對學生的完成情況，包括分組活動時的參與度、創新度等進行綜合評價，實現全過程的信息采集，有利于對學生學習情況進行更加全面系統的考核。

（二）教學反思

1.采用PBL教學理念，以問題為導向，任務設計是關鍵

本節課采用以問題為導向的PBL教學理念，圍繞“如何提高彎曲梁的承載力”這一具體問題，設計了模型實驗、數值仿真、生活舉例、工程應用四個任務，學生通過實驗現象分析問題，利用數值仿真解決問題，借助生活現象激活知識，最后在工程應用中提升技能。

2.信息化手段的應用關鍵在解決重點、突破難點

針對學生怕公式、喜歡操作的特點，淡化理論推導，讓學生利用MDsoilds力學軟件進行數值仿真，通過參數調整及對比分析發現規律，并解決問題;利用微課、動畫、3D圖、企業視頻和網絡視頻等信息化資源，把抽象的力學模型與實際工程構件對接，有助于突破重難點，并培養學生的工程意識和信息素養。

（三）整改及建議

工程力學的教學痛點一直是理論與實踐脫節，學生覺得力學理論枯燥無用。

建議：把各種受力構件在生活或工程中的應用進行分類，整合形成適應不同專業不同情境的案例庫，并在教學實踐中常態化應用，以提高學生的學習興趣。

五、教學特色

（一）模型實驗與數值仿真相結合，從感性到理性，助力知識理解

淡化公式推導，強化動手能力，采用任務驅動引導學生通過模型實驗觀察規律，采用問題驅動啟發學生利用力學軟件對比分析，從抽象到具體，層層遞進，符合學生的學習特點和認知規律。

（二）生活現象與工程案例相結合，從日常到專業，助力技能應用

以理論為基礎，應用為目標，引入生活情境引導學生發現并解釋力學現象，利用工程情境啟發學生提出吊車梁升級改造的方案，由模擬動畫到實景視頻，由理論措施到實際經驗，強化學生的專業認知和技能應用。

（三）力學原理與生活哲理相結合，從意識到態度，助力素質教育

教育不僅授業解惑，更要傳道。從事故分析中引出嚴謹謙遜的工作態度，從分組任務中強調協同合作的團隊意識，從力學原理折射哲學道理，從工程經驗激發信息素養，將素質教育滲透課堂。

參考文獻：

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編輯 李 靜

How to Improve the Bearing Capacity of Bending Beams

——Classroom Teaching Design of Engineering Mechanics in Higher Vocational Colleges

Based on PBL Teaching Method

Chen Dan，Chen Jin-wen，Lu Jun

Abstract：This paper chooses the specific classroom case of “How to Improve the Bearing Capacity of Bending Beams” in Engineering Mechanics，combines PBL teaching method and information-based teaching method to carry out teach-ing design，and elaborates in detail from five aspects：teaching analysis，teaching ideas and methods，teaching process，teaching reflection and rectification，and teaching characteristics. It can provide some inspiration and reference for the teaching design of related courses.

Key words：bending beam;bearing capacity;teaching;PBL;informatization