段潔利 盧玉華 嚴(yán)慕容 陳海波

華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 廣東廣州 510642

工程力學(xué)教學(xué)方法的創(chuàng)新探索與實(shí)踐

段潔利 盧玉華 嚴(yán)慕容 陳海波

華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 廣東廣州 510642

在教學(xué)過程中，教學(xué)方法適當(dāng)與否，直接關(guān)系到教學(xué)的效果。通過引入多媒體現(xiàn)代教學(xué)手段,采用案例教學(xué)、討論對比教學(xué)、總結(jié)歸納習(xí)題和強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)等方法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動性，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，不但能夠提高教學(xué)效果，而且有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

工程力學(xué)；教學(xué)方法；創(chuàng)新；實(shí)踐

教學(xué)方法包括教師教的方法（教授法）和學(xué)生學(xué)的方法（學(xué)習(xí)方法）兩大方面，是教與學(xué)的統(tǒng)一。其合理與否，適當(dāng)與否，直接關(guān)系到教與學(xué)的效果。不同的對象，不同的教學(xué)內(nèi)容，就要有與之相應(yīng)的教學(xué)方法。工程力學(xué)作為工科眾多專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，起著承上啟下的橋梁作用。它既具有廣泛的通用性和較強(qiáng)的理論性，又具有鮮明的實(shí)踐性與工程性。課程的教學(xué)內(nèi)容不同，其教學(xué)方法就要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如果教師的教學(xué)方法不當(dāng)，仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，再好的教學(xué)內(nèi)容也調(diào)動不起學(xué)生的積極性，激活不起思維的活躍性，必然會導(dǎo)致事倍功半，教學(xué)效果不理想，教學(xué)質(zhì)量下降，最終影響后續(xù)課程的深入學(xué)習(xí)和綜合能力的培養(yǎng)。教學(xué)作為一門藝術(shù)，如何讓學(xué)生感到上課就是一種藝術(shù)享受，如何有意識地引導(dǎo)學(xué)生去體悟和欣賞本學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)之美，激發(fā)學(xué)生不懈追求和勇于探索科學(xué)真理的激情，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的創(chuàng)新教學(xué)，如何實(shí)現(xiàn)從注重知識傳授向更加重視能力和素質(zhì)培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，適應(yīng)新的形勢大力推進(jìn)教學(xué)方法的改革，是工程力學(xué)任課教師面臨的主要問題。

1 教學(xué)方法的創(chuàng)新探索與實(shí)踐

1.1 理論聯(lián)系實(shí)際，注重生活實(shí)例，采用案例教學(xué)法

工程力學(xué)是一門理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的科學(xué)，純粹的理論講解會引起學(xué)生的枯燥乏味，采用案例教學(xué)，選取身邊的實(shí)例，將深奧枯燥的理論知識融入到實(shí)例中展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生既容易接受又可直觀感受到知識的重要性和實(shí)用性，從而提高學(xué)習(xí)的趣味性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動力。比如在講力的平移定理時(shí)，筆者先播放了一段世乒賽王勵勤和馬琳的冠亞軍比賽錄像，特別引出為什么他們打得球很精彩，且都會旋轉(zhuǎn)？看完錄像同學(xué)們不由自主地討論開來。通過幾分鐘的討論，課堂氣氛非常活躍，最后筆者引導(dǎo)學(xué)生先畫出球的受力簡圖，忽略球拍海綿或膠粒與球接觸產(chǎn)生的彈力和球拍底板的作用力，球主要受到拍面與球之間的切向摩擦力F作用，如圖1所示。

圖1

從應(yīng)用力的平移定理分析力對球的作用效果，作用在球邊的摩擦力F如果將其平移到球心則會得到一個等值等向的力F和一個力偶M，力偶M使球產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，力F使球前進(jìn)。同時(shí)通過改變摩擦力的大小還可以改變旋轉(zhuǎn)和前進(jìn)的強(qiáng)弱，從而控制和調(diào)整打球的局面，打出精彩的球。學(xué)生頓時(shí)茅塞頓開。并且可以因勢利導(dǎo),讓學(xué)生來解釋足球中如何踢出“香蕉球”,籃球投籃時(shí)為什么要撥指,弧圈球的力學(xué)原理等等。又如再講穩(wěn)定平衡與不穩(wěn)定平衡的概念時(shí)，引入貼近生活的高跟鞋。發(fā)出為什么女士穿上高跟鞋走路時(shí)會婀娜多姿，富有韻致？其實(shí)高跟鞋就包含諸多工程力學(xué)原理。首先,由于高跟鞋的跟很尖,這是一個不穩(wěn)定的平衡，路面的不平，鞋上壓力方向的傾斜等等因素難以避免，從而易于失穩(wěn)，所以在走路的時(shí)候,必須通過擺胯來調(diào)整重心,從而保持平衡,婀娜的韻致應(yīng)運(yùn)而生，使女性平添許多魅力。其次,高跟鞋的鞋跟可以看作懸臂梁,地面的摩擦力是橫向力,其引起的彎矩分布是越往上越大,所以為提高強(qiáng)度,鞋跟要做的上粗下細(xì)。這樣通過高跟鞋這個例子,學(xué)生既能掌握穩(wěn)定平衡與不穩(wěn)定平衡的概念,也可以理解工程中的變截面梁。生活實(shí)際中的工程力學(xué)的例子非常多,這就要求教師掌握廣泛的專業(yè)知識,多觀察多搜集工程實(shí)例,做好課前準(zhǔn)備。

1.2 針對易錯、易混淆的知識點(diǎn)，采用討論對比教學(xué)法

通過對比法,總結(jié)不同知識點(diǎn)的異同點(diǎn),突出各自的本質(zhì)特征,以便更好地幫助學(xué)生理解和掌握,避免出差錯。比如在講力矩與力偶矩的概念時(shí),一些學(xué)生往往對二者的概念不清,在做題中總是在表達(dá)式的書寫和具體應(yīng)用上出差錯。筆者在課堂教學(xué)中將二者分別按照定義、符號表示、公式書寫、意義等項(xiàng)內(nèi)容一一讓學(xué)生思考、回答、討論、對比,最后用一個表格總結(jié)羅列出來，使學(xué)生在對比中認(rèn)識到力矩與力偶矩的相同和不同。為了鞏固對這兩個概念的理解，同時(shí)通過例題解析，得以靈活應(yīng)用。又如在講授桿件的變形情況時(shí)，可將軸向拉壓、剪切與擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲、組合變形等變形，通過受外力特點(diǎn)、變性特點(diǎn)、力學(xué)模型等各項(xiàng)內(nèi)容對比展開講解，通過學(xué)生的討論和總結(jié)，最終歸納出各自的異同點(diǎn)，便于學(xué)生掌握，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的細(xì)致入微精神和學(xué)會相互比較的學(xué)習(xí)方法。

1.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力

實(shí)驗(yàn)是工程力學(xué)教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié),是理論聯(lián)系實(shí)際的重要手段。實(shí)驗(yàn)前先指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)真的準(zhǔn)備,自己動手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；實(shí)驗(yàn)過程中,讓學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的工作方法,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度及踏實(shí)的工作作風(fēng)；實(shí)驗(yàn)完成后,由學(xué)生通過思考,按實(shí)驗(yàn)規(guī)范自行設(shè)計(jì)、完成一份科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過實(shí)驗(yàn)全過程的實(shí)施，讓學(xué)生清楚地知道實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要手段，使學(xué)生對工程力學(xué)知識有更加深入地了解。保證對學(xué)生進(jìn)行基本技能訓(xùn)練的同時(shí)，針對提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力筆者特編寫了含有認(rèn)知性、驗(yàn)證性；綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性、創(chuàng)新性3大版塊內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。

1.4 重視習(xí)題課和課后作業(yè)的不可替代性，采用歸納總結(jié)法，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力

課表中并沒有專門規(guī)定要上習(xí)題課。但是，多年的教學(xué)實(shí)踐證明，學(xué)生學(xué)習(xí)的反饋方式多種多樣，習(xí)題課和指導(dǎo)學(xué)生課后作業(yè)是培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識、對概念加深理解的重要環(huán)節(jié)，它提供了課堂討論的機(jī)會，能綜合的反映出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題，調(diào)動了學(xué)生的積極性和靈活運(yùn)用知識的能力，同時(shí)也是學(xué)以致用，理論聯(lián)系實(shí)際對所學(xué)理論知識加深理解、鞏固和熟練的學(xué)習(xí)過程，對學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)起著重要的作用。要使學(xué)生把聽來的、看來的知識變成自己的，不經(jīng)過他們親自在實(shí)踐中消化、運(yùn)用甚至犯錯誤的過程是無法實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)也更好地遏制和扭轉(zhuǎn)了眼高手低、理論易懂、習(xí)題難做的局面。學(xué)生必須通過多練通過評語法或修正法使每個上交作業(yè)的同學(xué)能看到自己作業(yè)當(dāng)中的問題和不足。對每次的作業(yè)批改進(jìn)行總結(jié)歸納，共性的問題寫在備課本上，反思自己的教學(xué)方式并及時(shí)調(diào)整，個別的問題批注在學(xué)生的作業(yè)本上，方便上課時(shí)及時(shí)提醒學(xué)生。同時(shí)針對學(xué)生作業(yè)中的共性問題還要在習(xí)題課上統(tǒng)一糾正，進(jìn)行“精講”和“一題多解”，并教會學(xué)生從不同的習(xí)題解析中總結(jié)歸納各種解法。學(xué)生的作業(yè)反饋必須及時(shí)的構(gòu)成閉環(huán)才能更有利于教學(xué)的開展，得到學(xué)生的認(rèn)可。學(xué)生的課堂評教足以說明此點(diǎn)。因此學(xué)會習(xí)題課和課后作業(yè)的總結(jié)對于學(xué)生進(jìn)一步掌握所學(xué)知識，明確解決問題的要點(diǎn)和思路，糾正習(xí)題演練中的錯誤，熟悉處理同類問題的一般方法，讓知識得以升華等都有著十分重要的作用。

1.5 采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，靈活引入多媒體，提高教學(xué)的效率與效果

現(xiàn)在的課室里面都配備有先進(jìn)的多媒體,可利用多媒體技術(shù)將工程力學(xué)課程中深奧抽象的理論知識形象化、可視化、動態(tài)化。制作和收集大量的機(jī)械運(yùn)動動畫和工程實(shí)例圖片，用形象、生動、逼真的畫面展現(xiàn)用言語無法表達(dá)清楚的大量教學(xué)信息，大大增加課堂教學(xué)的信息量和趣味性，以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，化解教學(xué)難點(diǎn)、縮短學(xué)生的認(rèn)知過程。比如在講授約束類型時(shí)，大部分學(xué)生缺乏工程實(shí)踐，對于各種支座形式毫無任何印象，通過多媒體播放動畫和顯示各種不同的支座形式，非常直觀的讓學(xué)生了解到約束的結(jié)構(gòu)和類型，以便清晰地畫出其約束力。在講壓桿的穩(wěn)定性時(shí)，先直接播放一段錄像，然后再分析講解。不需太多的語言表達(dá)學(xué)生已直觀地了解了壓桿失穩(wěn)的概念，達(dá)到此處無聲勝有聲的效果。

1.6 通過QQ群和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式的多樣性和資源的共享

材料力學(xué)課程作為2007年校級精品課程,已有豐富的資源掛在校園網(wǎng)上,學(xué)生可隨時(shí)鏈接進(jìn)行學(xué)習(xí)和資源共享。同時(shí)針對學(xué)生的喜好和方便與學(xué)生的信息溝通建立工程力學(xué)QQ群,實(shí)現(xiàn)及時(shí)的教學(xué)信息反饋,及時(shí)溝通并調(diào)整相應(yīng)方法,探索一套行之有效的具有工程實(shí)踐性的好的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。

2 結(jié)束語

興趣是最好的老師，教學(xué)方法必須圍繞教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的興趣來展開，才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)新性，你所實(shí)施的各種教法才能與學(xué)生的學(xué)法相得益彰，才能被學(xué)生理解采納并得以消化吸收和應(yīng)用，從而達(dá)到預(yù)期的目的。通過教學(xué)方法的創(chuàng)新和實(shí)踐，學(xué)生的曠課率顯著下降，不及格人數(shù)比例明顯降低，考試成績平均分則得到提高，學(xué)生對教師的教學(xué)評價(jià)分?jǐn)?shù)也明顯提高，達(dá)到了相互促進(jìn)的良好狀態(tài)。教學(xué)方法還根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和專業(yè)的不同常抓不放，不斷地改進(jìn)和完善，讓學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，從而更有利于激發(fā)學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力，更好地適應(yīng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)，提高教學(xué)效果。

[1] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2009

[2] 劉鴻文.材料力學(xué)(Ⅰ)[M].北京：高等教育出版社，2004

[3] 王建立,張嵐.聯(lián)系其他領(lǐng)域 搞好《工程力學(xué)》教學(xué)[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009，25：201～202

[4] 段潔利.在工程力學(xué)教學(xué)中加強(qiáng)習(xí)題課和課后作業(yè)的體會[C].第五屆力學(xué)課程會議論文集，2010，12

Innovation and practice of teaching methods of engineering mechanics

Duan Jieli, Lu Yuhua, Yan Murong, Chen Haibo
South China agricultural university, Guangzhou, 510642, China

In the teaching process, teaching methods is appropriate or not, the teaching effect is directly affected. This paper was briefl y introduced and practiced some teaching methods with the use of multimedia.such as specifi c examples teaching, discussion and comparing teaching, summary and inductive teaching, strengthening experimental practice teaching, and so on. It can play a role in promoting teachers and students teach other. It is not only conducive to active classroom atmosphere, but also make students change from passive learning to active learning and improve the teaching effect .The students’ subjective learning initiative is excited fully, and students’ creative thinking and innovation capability are enlightened adequately.

engineering mechanics; teaching methods; exploration; practice

2010-11-25 稿件編號：1011131

段潔利，碩士，副教授。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)2009年教學(xué)教改項(xiàng)目。