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以大學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的彈性力學(xué)課程教學(xué)研究

2019-06-04 01:07:17錢登輝
關(guān)鍵詞:工程案例工程實(shí)踐能力

錢登輝

[摘要]在當(dāng)今時(shí)代背景下,社會(huì)不僅要求工科高校大學(xué)生具備深厚的理論知識(shí),還必須擁有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力。彈性力學(xué)是許多工科高校所開設(shè)的一門基礎(chǔ)課程,它在土木、水利、機(jī)械、航空航天、能源和交通等工程學(xué)科中均具有非常重要的地位。文章在對(duì)彈性力學(xué)課程教學(xué)以及大學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的分析基礎(chǔ)上,探討了如何在彈性力學(xué)課程的教學(xué)過程中與工程實(shí)踐相結(jié)合,即理論教學(xué)與工程案例相結(jié)合、課程間相互滲透及與工程案例相結(jié)合以及理論知識(shí)與校內(nèi)外工程實(shí)踐相結(jié)合,為彈性力學(xué)課程的教學(xué)研究提供了參考。

[關(guān)鍵詞]工程實(shí)踐能力;彈性力學(xué);工程案例

[中圖分類號(hào)]G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1671-5918(2019)04-0125-02

doi;10.3969/j.issn.1671-5918.2019.04.056 [本刊網(wǎng)址]http;//www.hbxb.net

彈性力學(xué)是現(xiàn)今大多工科性質(zhì)高等院校所開設(shè)的一門基礎(chǔ)課程,它屬于固體力學(xué)的一門重要分支,對(duì)塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、復(fù)合材料力學(xué)、計(jì)算力學(xué)、巖土力學(xué)等課程的學(xué)習(xí)起著基礎(chǔ)性作用,在土木、水利、機(jī)械、航空航天、能源和交通等工程學(xué)科中均具有非常重要的地位。社會(huì)的發(fā)展需要人才的推動(dòng),而應(yīng)用型人才尤為重要。這就要求工科高校教師在培養(yǎng)學(xué)生時(shí)不能僅僅局限在停留于書本的“傳授”,更要注重培養(yǎng)他們的工程實(shí)踐能力。工科高校許多與工程相關(guān)專業(yè)本身便具有較強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)踐性,這就要求教師在授課的過程中要結(jié)合專業(yè)背景,將所授課程的理論知識(shí)與工程實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合,并以科研最新成果為導(dǎo)向,努力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力與創(chuàng)業(yè)能力。

一、彈性力學(xué)課程教學(xué)研究

以徐芝綸《彈性力學(xué)》(第五版)教材為參考,結(jié)合蘇州科技大學(xué)工程力學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案,彈性力學(xué)這門課程的教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法解決工程實(shí)際當(dāng)中力學(xué)問題的能力,因此它對(duì)學(xué)生在工程、數(shù)學(xué)以及力學(xué)這三個(gè)方面均要求一定的素養(yǎng)。通過在教學(xué)實(shí)踐中的總結(jié),彈性力學(xué)這門課程的學(xué)習(xí)需要通過兩個(gè)類比來學(xué)習(xí)。一是平面問題中極坐標(biāo)問題與直角坐標(biāo)問題的類比;二是直角坐標(biāo)系下空間問題與平面問題的類比。這就意味著,直角坐標(biāo)系下的平面問題是全書最為關(guān)鍵的一環(huán)。從學(xué)生的角度來講,一旦掌握好這個(gè)環(huán)節(jié),極坐標(biāo)系下的平面問題、空間問題、等截面直桿扭轉(zhuǎn)問題以及溫度應(yīng)力問題等等均可通過類比的方式來學(xué)習(xí)。直角坐標(biāo)系下平面問題中三類基本方程兩類邊界的建立、應(yīng)力法求解問題以及位移法求解問題貫穿整個(gè)彈性力學(xué)課程學(xué)習(xí)的始終。

另外,通過與一些教師和學(xué)生進(jìn)行交流,他們對(duì)于彈性力學(xué)這門課程的認(rèn)知往往局限在這是一門“推公式”的課。這就說明了很多師生對(duì)于該課程的片面理解。推導(dǎo)公式說明了彈性力學(xué)課程的理論性、數(shù)學(xué)性,這只是一種方法,研究過程中還存在一些與之相對(duì)應(yīng)的方法,比如:實(shí)驗(yàn)法等。借助于數(shù)學(xué)這種工具,我們的目的是為了解決工程中的力學(xué)問題,最終實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。推導(dǎo)公式為主的課程往往帶來的弊端就是冗雜繁瑣、枯燥乏味,如果這門課程的授課形式純粹以推公式為主,這會(huì)大大降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,妨礙學(xué)習(xí)效果。前面已經(jīng)提到,彈性力學(xué)這門課程最大的一個(gè)特點(diǎn)是后面的章節(jié)均可與前面的內(nèi)容形成類比。教學(xué)實(shí)踐表明,如果在推導(dǎo)公式的授課過程中,如果能夠做到前后章節(jié)相呼應(yīng),這不僅能夠加深學(xué)生對(duì)之前學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解,更易于學(xué)生對(duì)后面所學(xué)知識(shí)的接受。此外,彈性力學(xué)是一門建立在工程實(shí)際基礎(chǔ)上的課程,這門課程的最終目的就是為了解決工程上的力學(xué)問題,所以如果在授課的過程中能將力學(xué)問題與工程實(shí)例相結(jié)合,這不僅能讓學(xué)生明白所推公式的意義,讓數(shù)學(xué)公式工程化,更能對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力起到基礎(chǔ)性的作用。

二、大學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)

對(duì)于工科院校,工程實(shí)踐是大學(xué)生教育中不可或缺的一部分,它的有效實(shí)施能夠保證學(xué)生將課堂和書本中所學(xué)到的理論知識(shí)與工程實(shí)際相結(jié)合。大學(xué)生所處的這個(gè)年齡階段正是一個(gè)從青澀慢慢走向成熟的時(shí)期,高校給大學(xué)生提供了一個(gè)從學(xué)校走向社會(huì)的過渡性場(chǎng)所。因此,大學(xué)階段工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)能夠保障大學(xué)生今后面向社會(huì)時(shí)的技能和心態(tài)。此外,實(shí)踐是創(chuàng)新性思維的來源,通過實(shí)踐更能塑造大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。目前而言,許多高校仍然在大學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)方面存在著不足,這主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。首先,受中國傳統(tǒng)理念的影響,大多人群更加青睞于學(xué)習(xí)和接受理論知識(shí),認(rèn)為大學(xué)就是來學(xué)習(xí)書本知識(shí)的,這就致使很多高校在培養(yǎng)過程中對(duì)實(shí)踐能力不夠重視;其次,學(xué)生能力的培養(yǎng)離不開老師,而很多高校教師在傳統(tǒng)觀念和高校體制的影響下,往往也存在對(duì)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏,這就導(dǎo)致學(xué)生不能夠?qū)ⅰ皩W(xué)”和“用”很好地結(jié)合;此外,大學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)離不開高?;A(chǔ)設(shè)施的建設(shè),如若學(xué)校工程實(shí)訓(xùn)所需的設(shè)施不完善,也會(huì)對(duì)大學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)造成一定的阻礙。針對(duì)大學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)過程中存在的不足,合適的方法是解決問題的關(guān)鍵。首先,高校需要改變傳統(tǒng)教學(xué)觀念,在理論和實(shí)踐的教育之間尋求一個(gè)平衡點(diǎn),讓學(xué)生能夠更好地將理論知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)踐,并且用工程實(shí)踐更好地指導(dǎo)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。此外,高校需要積極突破自身設(shè)施不足的缺點(diǎn),尋求與校外企業(yè)的合作,從校內(nèi)實(shí)踐走向校外實(shí)踐,這也為今后學(xué)生走向社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。對(duì)于高校教師而言,定期進(jìn)行校外實(shí)踐培訓(xùn)同樣具有重要性。優(yōu)秀的學(xué)生離不開好的老師,只有豐富高校教師的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),才能更好地用于對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)。與此同時(shí),這對(duì)教師自身素養(yǎng)的提高也有很大的幫助。

三、以大學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的彈性力學(xué)課程教學(xué)研究

這里以土木工程背景下的彈性力學(xué)課程教學(xué)為參考,針對(duì)彈性力學(xué)教學(xué)課程中如何與工程實(shí)際相結(jié)合,做如下三個(gè)方面探討。

第一,理論教學(xué)與工程案例相結(jié)合。具有強(qiáng)大的工程實(shí)踐性是土木工程學(xué)科的特點(diǎn)之一。彈性力學(xué)作為一門基礎(chǔ)力學(xué)學(xué)科,在教學(xué)過程中如果結(jié)合實(shí)際工程案例,則可以引申出許多與工程相關(guān)的彈性力學(xué)問題。因此,采用這種教學(xué)方式,能夠有效加深學(xué)生對(duì)彈性力學(xué)這門課程的理解。這里以超高層建筑為例,很多超高層建筑均采用了巨型柱框架一核心筒結(jié)構(gòu)。在彈性力學(xué)教學(xué)過程中,若結(jié)合這些結(jié)構(gòu),使學(xué)生了解到超高層建筑的內(nèi)部建構(gòu)所采用的新型結(jié)構(gòu)體系,并將相應(yīng)彈性力學(xué)問題進(jìn)行凝練,將會(huì)大大激發(fā)學(xué)生對(duì)彈性力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,也會(huì)促進(jìn)學(xué)生對(duì)土木工程專業(yè)后續(xù)課程的好奇與探索。

第二,課程間相互滲透及與工程案例相結(jié)合。首先,結(jié)合工程案例,將工程問題剖析,針對(duì)不同的問題凝練出不同的彈性力學(xué)課程問題,這能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)各力學(xué)課程以及整體力學(xué)體系的理解。比如說巨型柱框架一核心筒結(jié)構(gòu),框架結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是桿件系統(tǒng),屬于結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究范疇;而構(gòu)成桿件系統(tǒng)的每一桿件,又屬于材料力學(xué)的研究范疇;筒結(jié)構(gòu)由剪力墻構(gòu)成,一般屬于彈性力學(xué)的研究范疇。通過這樣的“解剖式”教學(xué)方式,可以大大加深學(xué)生對(duì)彈性力學(xué)以及與相關(guān)力學(xué)課程關(guān)系的理解。其次,結(jié)合工程案例,還可以將彈性力學(xué)課程與土木工程相關(guān)專業(yè)課程進(jìn)行聯(lián)系。比如說鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)課程,從工程的角度而言,對(duì)此類結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性等的計(jì)算尤其重要,稍有誤差將會(huì)對(duì)生命、財(cái)產(chǎn)等造成不可挽回的損失。因此,如若在教學(xué)過程中,結(jié)合工程案例,層層剖析,將實(shí)際問題最終化為彈性力學(xué)問題,將會(huì)在學(xué)生的腦海中構(gòu)造出彈性力學(xué)課程、土木類課程以及工程實(shí)際的關(guān)系圖,對(duì)學(xué)生今后的職業(yè)發(fā)展奠定良好的理論基礎(chǔ)。

第三,理論知識(shí)與校內(nèi)外工程實(shí)踐相結(jié)合。為了滿足社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求,彈性力學(xué)的授課應(yīng)努力尋求與校內(nèi)外工程實(shí)踐相結(jié)合。校內(nèi)實(shí)踐主要以實(shí)驗(yàn)室為主,這在設(shè)施相對(duì)貧乏的情況下很大程度上限制了實(shí)踐的效果。因此,努力尋求與校外企業(yè)的合作,從校內(nèi)實(shí)踐走向校外實(shí)踐,在某種程度上能夠解決校內(nèi)資源不足的問題。這就要求高校努力建設(shè)長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可靠的工程實(shí)踐基地。高校、學(xué)院以及相關(guān)教師要積極投入到實(shí)踐基地的建設(shè)中,明確基地建設(shè)思路,規(guī)范基地建設(shè)管理,保障基地建設(shè)投入,對(duì)基地開展教學(xué)條件、教學(xué)課程的建設(shè),并與企業(yè)合作互助,共同開展基地建設(shè)以及對(duì)學(xué)生的實(shí)踐指導(dǎo),從而充分有效保障課堂理論知識(shí)與校外工程實(shí)踐的結(jié)合。

四、結(jié)束語

以大學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為導(dǎo)向,將彈性力學(xué)的理論教學(xué)過程結(jié)合典型工程案例,使學(xué)生在學(xué)習(xí)彈性力學(xué)這門課程的過程中,能夠積極尋求與其余力學(xué)課程、相關(guān)土木類課程以及工程案例的相關(guān)性,這會(huì)大大提升學(xué)生學(xué)習(xí)彈性力學(xué)課程的主動(dòng)性,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。此外,高校需要積極突破自身設(shè)施不足的缺點(diǎn),尋求與校外企業(yè)的合作,從校內(nèi)實(shí)踐更多地走向校外實(shí)踐,這將有助于學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中有意識(shí)地運(yùn)用彈性力學(xué)理論來解決實(shí)際工程問題,也為今后學(xué)生走向社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。

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