李 偉

(河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 機(jī)電工程系，河南 新鄉(xiāng) 453000)

工程力學(xué)(1)(Ⅰ)即理論力學(xué)是工科院校機(jī)類及近機(jī)類專業(yè)的一門必修課，不僅是數(shù)學(xué)、物理中有關(guān)知識(shí)與后續(xù)專業(yè)課如:《材料力學(xué)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械原理》的基礎(chǔ)，也是工科學(xué)生第一次接觸與工程實(shí)際有關(guān)內(nèi)容的課程，其思想理論及計(jì)算方法系統(tǒng)性較強(qiáng)，題目形式多樣，解題方法靈活，除了傳授學(xué)生必要的力學(xué)知識(shí)外，更注重培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和解決工程實(shí)際問題的能力。

1 工程力學(xué)(1)(Ⅰ)課程的現(xiàn)狀

工程力學(xué)(1)(Ⅰ)作為工科專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，長(zhǎng)期以來其內(nèi)容是相對(duì)成熟穩(wěn)定的。就我校機(jī)類專業(yè)而言，20 世紀(jì)至2004年左右，其課程學(xué)時(shí)數(shù)為70～80 學(xué)時(shí)，近些年來，逐步減少至55 學(xué)時(shí)，教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)數(shù)的矛盾較為突出，如何使工科學(xué)生在較短課時(shí)的背景下掌握該課程，日益成為相關(guān)教師面臨的重要課題。

傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師主要采用板書和掛圖進(jìn)行講授和推導(dǎo)，但是在新課改后，很多教師采用多媒體方式進(jìn)行教學(xué)，存在盲目下載教學(xué)課件進(jìn)行教學(xué)的現(xiàn)象，幾乎不用板書。但是，對(duì)于工程力學(xué)(1)(Ⅰ)這種理論性較強(qiáng)的課程，學(xué)生像走馬觀花似地觀看一個(gè)課件從上課放到下課，根本沒有時(shí)間去思考和練習(xí)。另外，拉上窗簾播放PPT 課件的環(huán)境往往使人昏昏欲睡，這樣的教學(xué)方式會(huì)讓教學(xué)效果適得其反。以往學(xué)生跟隨老師的板書一步一步遞推公式、記筆記，在與老師共同推演的過程中不斷思考，這種方式會(huì)讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生較深的印象，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生思考問題和推理演算的能力。完全依靠課件進(jìn)行教學(xué)，在減少工作量的同時(shí)，確實(shí)加快了教學(xué)進(jìn)度，但是學(xué)生也要在極其有限的時(shí)間內(nèi)跟上老師的教學(xué)進(jìn)度，疲于應(yīng)付。尤其當(dāng)前，很多學(xué)生基礎(chǔ)較差，在理解知識(shí)點(diǎn)時(shí)往往一知半解，勉強(qiáng)能聽懂，思維僅限于課堂內(nèi)容無法延伸，在做習(xí)題時(shí)存在很多問題，抄作業(yè)現(xiàn)象很普遍。多年教學(xué)發(fā)現(xiàn)，不少學(xué)生感到枯燥乏味，甚至產(chǎn)生厭學(xué)、懼學(xué)情緒。教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題所在，因勢(shì)利導(dǎo)地采用新的教學(xué)方法勢(shì)在必行［1］。

2 工程力學(xué)(1)(Ⅰ)課程改進(jìn)教學(xué)的建議

2.1 結(jié)合專業(yè)特色，設(shè)定教學(xué)目標(biāo)

傳統(tǒng)的《工程力學(xué)(1)(Ⅰ)》教學(xué)大綱強(qiáng)調(diào)理論的系統(tǒng)性，注重公式的推導(dǎo)。在制定新的教學(xué)大綱時(shí)，要結(jié)合專業(yè)特色，從培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能方面突出教學(xué)內(nèi)容。我校目前擁有機(jī)械工程系、機(jī)電工程系、材料工程系、汽車工程系、電氣工程系、自動(dòng)控制系、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系等16 個(gè)教學(xué)系部，41 個(gè)專業(yè)，涵蓋制造、電子信息、財(cái)經(jīng)、旅游、藝術(shù)設(shè)計(jì)傳媒和文化教育等專業(yè)類別。不同專業(yè)對(duì)于工程力學(xué)的要求不一樣，教學(xué)內(nèi)容勢(shì)必要有相應(yīng)變化。如:機(jī)類及近機(jī)類專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具有解決機(jī)械制造生產(chǎn)第一線工藝技術(shù)問題的專業(yè)理論知識(shí)和較強(qiáng)的實(shí)踐技能，具有編制中等復(fù)雜零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)工藝裝備的能力，具有設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試和改造機(jī)械產(chǎn)品的能力。力學(xué)知識(shí)對(duì)于結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)起著重要的作用，故對(duì)力學(xué)理論的推導(dǎo)、計(jì)算要求較高，在課程內(nèi)容上要包含靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)三大模塊。在內(nèi)容講授上，應(yīng)注意引入聯(lián)系工程實(shí)際且有代表性的例題、習(xí)題和思考題，并把一些典型工程案例中的工程力學(xué)問題引入其中，可安排工程力學(xué)參觀實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐環(huán)節(jié)。例如:參觀機(jī)加工車間、開展車、銑、刨、磨金工實(shí)習(xí)等。對(duì)于電類及管理類專業(yè)而言，畢業(yè)生從事的工作一般涉及力學(xué)計(jì)算的地方并不多。因此，在課程內(nèi)容上，應(yīng)把重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)上，強(qiáng)調(diào)物系的概念，掌握工程中的各類機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力分析的思想和方法上，在確定教學(xué)目標(biāo)時(shí)要側(cè)重力學(xué)知識(shí)的具體應(yīng)用，可將教材中屬于資料性、敘述性的內(nèi)容留給學(xué)生課外自學(xué)，如平面匯交力系、力矩等［2］。

2.2 合理使用現(xiàn)代化教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

多媒體教學(xué)是一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段，集合了文字、圖形、聲音、動(dòng)畫等元素，具有豐富多彩的視聽效果和較大的信息量，大大增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性、形象性和生動(dòng)性，有很強(qiáng)的真實(shí)感和表現(xiàn)力，同時(shí)節(jié)省了板書時(shí)間，加大了課堂信息量，為教師的啟發(fā)式教學(xué)和介紹科學(xué)前沿內(nèi)容創(chuàng)造了條件。在工程力學(xué)(1)(Ⅰ)課程教學(xué)中，應(yīng)合理利用這一現(xiàn)代化教學(xué)手段，制作出生動(dòng)形象的多媒體課件，幫助學(xué)生理解，如圖1。

圖1 多媒體課件實(shí)例

在現(xiàn)代工程領(lǐng)域中，研究處理的對(duì)象日益復(fù)雜，利用計(jì)算機(jī)的數(shù)值分析方法，設(shè)計(jì)和使用相關(guān)軟件在工程領(lǐng)域中十分普遍。在課堂教學(xué)中應(yīng)增加工程力學(xué)問題的計(jì)算機(jī)輔助分析的原理和方法，如建模的方法、數(shù)值算法、常用的力學(xué)分析軟件使用方法，并讓學(xué)生在課程設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)中進(jìn)行應(yīng)用。常用的分析工具:VC、matlab、FORTRAN、ANSYS、marc等，建模工具:UG、Pro/E、MDSolids 等，如圖2［3］。

圖2 力學(xué)分析建模工具

開展精品課程建設(shè)工作是高校提高教學(xué)質(zhì)量、深化改革、實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的重要保證，是建設(shè)高水平大學(xué)的需要。在我?！豆こ塘W(xué)》精品課程的建設(shè)中，重視教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革，注重使用先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，重視教材建設(shè)，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提高高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)水平，如圖3。

圖3 《工程力學(xué)》精品課程

2.3 注重啟發(fā)式教育，提高教學(xué)水平

啟發(fā)式教學(xué)通過引導(dǎo)、啟迪，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、求知欲，使學(xué)生獨(dú)立思考、主動(dòng)獲取知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。比如，在講平行力系的內(nèi)容時(shí)，可以舉例工程中常見的塔吊受力情況，塔吊自身的重力、配重塊的重力以及起吊物的重力共同組成了平行力系，隨著配重塊和起吊物的重量變化，啟發(fā)學(xué)生對(duì)于平行力系平衡問題的思考。在講解重心問題上，可以把利用重心的改變實(shí)現(xiàn)平衡的老鷹玩具拿到課堂上，引導(dǎo)學(xué)生思考重心的位置變化，激發(fā)學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)興趣。

一題多解有利于拓寬學(xué)生的解題思路。例如:在動(dòng)力學(xué)普遍定理的綜合應(yīng)用部分，對(duì)鼓輪及重物提升裝置如圖4，求重物加速度時(shí)，可分別利用動(dòng)量矩定理、動(dòng)能定理、動(dòng)靜法等;求軸承約束反力時(shí)，可分別利用動(dòng)量定理微分形式、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理、動(dòng)靜法等。一題多解幾乎涉及動(dòng)力學(xué)各主要內(nèi)容及基本定理，不僅復(fù)習(xí)和鞏固以往所學(xué)知識(shí)，更有利于找出它們間的區(qū)別與聯(lián)系，起到融會(huì)貫通的作用［4］［5］。

圖4 鼓輪及重物提升裝置

合理采用課堂討論的教學(xué)手法，能改變沉悶的課堂氣氛，達(dá)到師生的良好互動(dòng)。比如，在學(xué)習(xí)力矩、力偶矩時(shí)，讓學(xué)生討論打乒乓球時(shí)直球、旋球的過程，掌握相關(guān)內(nèi)容;在講解約束反力時(shí)，可先給出幾種錯(cuò)誤的想法和做法，讓同學(xué)們討論，然后結(jié)合實(shí)例講解判定約束反力方向時(shí)應(yīng)注意的一些問題，既增加了學(xué)習(xí)興趣，又活躍了課堂氣氛，提高教學(xué)的效果［6］。

2.4 開展豐富多彩的課外活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

雖然教師在上課時(shí)講解了很多技巧，但學(xué)生在工程實(shí)踐運(yùn)用時(shí)卻需要靈活運(yùn)用工程力學(xué)的方法。為了進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，可以適時(shí)開展一些相關(guān)課外活動(dòng)。例如創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、結(jié)構(gòu)技巧大賽、力學(xué)知識(shí)競(jìng)賽等。通過舉辦活動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，讓他們?cè)诨顒?dòng)中感受力學(xué)的魅力，收獲成功的喜悅。

3 結(jié)束語

本文針對(duì)工程力學(xué)(1)(Ⅰ)課程系統(tǒng)性較強(qiáng)，概念多、定理多、公式多，題目形式多樣，解題方法靈活，相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)困難的實(shí)際情況，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從專業(yè)教學(xué)目標(biāo)、現(xiàn)代化教學(xué)手段、啟發(fā)式教學(xué)方法及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力等方面進(jìn)行了一定程度的探討。實(shí)踐表明，該方法取得了較好的教學(xué)效果，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性，為學(xué)生日后的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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