工程管理專業工程力學教學改革探索與實踐

王英，崔丹，金昊

摘要：目前工程管理專業工程力學課程教學現狀堪憂。從提升教學效果角度，從教學內容、教學方法、考核手段等方面提出策略。首先，對工程管理專業的力學學習目標、主要學習內容等進行概況闡述;然后，對傳統的工程力學課堂教學過程進行梳理，分析影響教學效果的主要原因;最后，針對不同原因提出教學效果提升策略，包括調整知識結構、結合工程實際、充分發揮網絡學習平臺功能，引入動畫微課等。實踐表明上述策略有效提升了課堂教學效果。

關鍵詞： 工程管理;工程力學;教學效果;知識結構;邏輯性;結合實際;微課;網絡學習平臺

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）34-0192-03

1 引言

工程力學課程是高等院校土木、機械、材料、航空航天、能源、環境、交通運輸類等工科專業的重要技術基礎課，具有很強的理論性和實踐性。學好這門課程，有利于提高學生的邏輯思維能力以及解決實際工程問題的能力，對施工技術、建筑結構等后續專業課的深入理解和掌握具有重要的奠基作用。工程力學分為工程力學 （I） 和工程力學（II），前者主要包含《理論力學》的工程靜力學內容以及《材料力學》的主要內容，如圖1所示;后者以前者為基礎，包含《理論力學》的運動學、動力學以及《材料力學》的其他內容。

鑒于工程管理專業的特點，學習力學的目的主要是為了能夠將力學知識應用于工程實踐，從而解決實際具體問題，因此工程力學教學應抓基礎，重應用，要求學生掌握的內容包括：構件受力分析、應用平衡方程求解約束力;受力下構件的變形、內力和應力的分析方法;構件的強度、剛度和穩定性設計原理等。關鍵要讓學生具有清晰的物理概念，準確理解基本概念和原理，加強理論聯系實際，在熟練掌握理論分析方法的基礎上應用于實際工程項目，培養學生具有能夠滿足未來專業工作需求的邏輯思維能力、抽象簡化能力和應用實踐能力。

2 教學現狀及問題

目前，工程管理專業工程力學教學狀況不容樂觀。在少學時教學壓力下，很多教師忙于完成龐大的教學任務而不得不選擇“填鴨式”教學，學生普遍反映學習難度大，學習興趣不高，甚至出現畏學厭學的現象，課堂教學效果差。已有教育工作者對工程力學教學改革進行了很多的探索，例如改進教學模式，采用線上線下互動式教學、充分利用慕課資源、以賽促教等[1-9]，一定程度上提高了學生的學習興趣，改進了教學效果。不過，上述模式并未得到廣泛推廣，工程力學教學改革工作仍需不斷嘗試和深入。筆者在教學實踐中，對傳統的工程力學課堂教學過程進行梳理，總結出工程力學課堂教學中影響教學效果的三大原因，具體如下：

（1）教材內容的編排邏輯不甚合理。工程力學課程的理論性、系統性較強，對分析問題的方法技巧要求較高，概念抽象，理論復雜。教材內容大多是按構件類別進行簡單的羅列，很多內容相似或重復，知識點零散，導致學生對理論知識的理解不夠透徹，從而影響在實際工程問題分析中的應用。

（2）知識點講解枯燥、晦澀，課程教學缺乏生動性和直觀性。本來強度、剛度、穩定性分析的理論性就比較強，教學時過于強調公式的推導計算、過于追求力學深度，學生數理基礎和直接認識理論的能力偏弱，又缺少力學知識點應用于實際工程時的直觀感受，因此學習難度大，學習興趣低下，學習效果差。

（3）課堂缺少兼具普遍性和及時性的學習效果檢驗。授課教師通常采取課堂提問或布置課后作業的方式進行學習效果的檢驗，但前者缺少普遍性，后者缺少及時性。

3 教學效果提升策略

針對以上問題，筆者在工程力學課堂教學中采取了一系列改革探索與實踐，取得了良好效果。

3.1 教學內容安排符合實際工程問題分析過程

工程力學課堂教學時，內容編排盡量符合實際工程結構強度、剛度、穩定性分析實際，按照分析過程中需要用到的知識點逐步展開，其間結合不同形式的構件，將強度、剛度、穩定性分析方法進行介紹，強調學生分析問題的思維和邏輯，相對弱化公式的推導過程。

以強度分析為例，針對實際工程問題，需要分析結構中危險構件危險截面上的危險點的應力狀態，在此過程中需要已知或逐步求解的知識點包括：結構構件的約束條件簡化、約束力的求解、構件內力的計算、截面應力的求解、強度設計等，進而需要學習構件約束的識別、構件受力分析、構件的平衡條件、構件內力計算方法、應力分析方法及求解公式、強度分析方法等。讓學生在明確學習目的的前提下學習相關公式和方法，學生理解效率顯著提高。

3.2 知識點講授注重從一般到特殊的邏輯

構件的受力和變形是材料力學的重要內容。為使學生對受力和變形有一個全面而深刻的概念，在教學開始就先講解應力和應變狀態，即在具體講授軸向拉壓、剪切、扭轉和彎曲之前先讓學生總體上把握應力分析、應變分析的相關內容，使學生在較高的認識起點上進一步學習具體的受力和變形形式，這樣學生對知識的理解將從具體而片面提高到一般而全面，對受力和變形的分析、理解更加透徹，從而避免因對力學基本規律認知的局限性而盲目應用所造成錯誤。

在落實到每章具體內容時，先介紹這部分知識的全貌，再說明相關內容在此知識體系中的位置，屬于其中什么范圍。其間再對基本概念和基本定理進行更加本質的闡述，讓學生清楚本章所學知識在什么條件下和什么范圍內才適用，以及進一步研究的發展趨勢是什么，這樣學生拓寬了知識面，學習興趣提升，學習效果也得到提高。

3.3 注重結合工程實際加強知識點的理解與應用

針對工程管理專業力學知識需求和應用場景，堅持精簡內容、注重應用的原則，將教學內容分模塊處理，結合工程實際使知識點的應用場景化。教學時盡量簡化煩瑣的理論推導，多設計一些與建筑結構、建筑施工等后續課程關系緊密的例題或討論，加強學生對理論知識的理解，提高知識點的實際應用意識和能力。例如，結合建筑施工場地中塔吊的翻倒（安全）問題的分析，來加強對平衡概念的理解以及對平衡方程的應用，如圖1所示，起重機自重為W，載重為W1，平衡配重W2，要使起重機在空載、滿載且載重在最遠處時均不翻倒，試確定平衡配重。通過分析塔吊的翻倒極限狀態列平衡方程和條件，如空載時W1=0，塔吊要保持平衡則B處不能翹起，且繞A點不能有轉動，則FB≥0，MA=0，根據這兩個條件確定空載時的配重范圍。滿載時的配重也用類似方法予以分析。這樣的授課方式與枯燥的純理論計算相比，比較直觀生動，大大提高了學生的學習興趣，不僅加深了對知識點的理解，同時還了解了該知識點在本專業相關實際場景中的應用，教學效果明顯提升。

3.4 借助網絡學習平臺提升教學效果

利用超星學習通、雨課堂等通用類網絡學習平臺中的章節測試功能，在每堂課知識點講授完成之后增設章節在線測試環節，學生利用手機隨堂作答，有效實現學習效果的及時、全面檢驗。借助平臺強大的統計功能，老師可以隨時掌握每道試題的正確率情況，進行針對性講解，能夠及時跟蹤每個學生的學習情況，予以重點關注和指導。

3.5 建立微課結合動畫視頻授課

微課，就是微型授課模式。通過建立手機微信程序建立微課，針對課堂教學中的重要知識點或者知識難點，通過動畫、動態圖或配圖講解視頻等形式著重講解、分解展示。其內容相對單一，但指向性明確。主要呈現方式為手機微信小程序，學生掃碼即可觀看微課視頻或動畫。通過微課，學生對知識點的理解比較直觀，減小了學習難度。

4 總結

針對工程管理專業工程力學課堂教學中普遍存在的教材內容缺乏邏輯性、知識點講授枯燥、缺乏生動和直觀性，以及課程考核缺乏普遍性和及時性的問題。通過在課堂上調整知識結構、結合工程實際、充分發揮網絡學習平臺相關功能，引入動畫微課等方法，提高學生知識點學習的邏輯性、加強學生對繁雜晦澀的理論知識的理解和掌握，降低學習難度，提升學習興趣，提高了工程力學的課堂教學效果。

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【通聯編輯：王力】