陶春達 王燕楠 王丹丹

【摘要】針對西南石油大學40學時工程力學課程的教學內(nèi)容、課程體系的現(xiàn)狀進行了研究，提出了教改后的工程力學課程體系的教學內(nèi)容及學時分配，并結(jié)合西南石油大學勘查技術與工程2018級工程力學課程的教學實踐，嘗試了翻轉(zhuǎn)課堂教學手段的應用，提出了適合普通院校學生特點的工程力學教學內(nèi)容和課程體系建設的思路。

【關鍵詞】工程力學? 教學內(nèi)容? 課程體系? 翻轉(zhuǎn)課堂

【中圖分類號】TB12-4;G642.0【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）22-0121-02

一、引言

多學時工程力學課程與40學時工程力學課程不僅僅是學時上的差異，專業(yè)、講授對象、課程要求完全不同。既要考慮課程的完整性，講授靜力學基礎、拉壓、彎曲與扭轉(zhuǎn)這些基本內(nèi)容;還要考慮專業(yè)的特殊要求，講授應力狀態(tài)與強度理論。第一次講授40學時工程力學課程可以說是一次挑戰(zhàn)，也是一次教學改革的契機。加之工程力學精品在線開放課程建設的推進，借此機會，精心準備、認真講授、認真總結(jié)，從整個教學過程中得到了有益的啟迪，為工程力學課程體系改革與精品在線開放課程建設積累了經(jīng)驗。

二、40學時工程力學課程教學現(xiàn)狀

40學時工程力學課程通常歸入少學時類，根據(jù)近年來教學實踐反饋情況來看，大多數(shù)工科院校對工程力學的教學改革的思路，基本上是在引入現(xiàn)代教學技術手段的基礎上，大量削減教學學時，但由于全國力學教學指導委員會對工程力學教學的基本要求并沒有降低，故少學時工程力學的教學大綱相較于中多學時工程力學教學大綱的教學基本內(nèi)容沒變，這就導致了教學中對教學內(nèi)容的安排非常困難。從目前的實際情況來看 ，大多數(shù)高校對少學時工程力學課程教學除了采用多媒體外，就是刪減教學內(nèi)容，教學中也是基本上與中多學時選用相同的教材。通過多年的教學實踐發(fā)現(xiàn)，對于少學時專業(yè)學生來說，由于工程力學并非其專業(yè)主干課程 ，不能夠引起足夠的重視，故其學習主動性和積極性較差 ，最終導致教學效果并不理想。學生普遍反映課程太難，教學時間太短，專業(yè)教研室也對教學效果也不太滿意，這就迫切要求對少學時的工程力學課程體系進行改革。

三、40學時工程力學課程體系建設

由于我?？辈榧夹g與工程專業(yè)進行專業(yè)改革，第一次增設40學時工程力學課程，這對于力學教研室來講就是一個新的挑戰(zhàn)。其課程體系需要重修建立，而教學工作暑假后就要展開，所以確定教學內(nèi)容、分配學時、編寫教學大綱的任務就變得非常迫切。

由于時間緊、任務重，在教材的選擇上暫時采用我校編著的《工程力學》[1]教材。結(jié)合教材，并根據(jù)教育部工科力學課程教學指導委員會的要求，在考慮專業(yè)特點后，編寫了40學時工程力學課程的教學大綱，其教學內(nèi)容和學時分配見表1。

該教學方案就是在借鑒了我校工程力學改革成果[2-3]、的基礎上提出來的，該教學內(nèi)容及學時分配方案中，靜力學加緒論14學時，靜力學基礎包含力的概念、力矩的概念、主矢與主矩的概念、力系等效定理和平衡力系定理、力偶的概念、約束與約束力及物體的受力分析，其中約束與約束力及物體的受力分析一共3個學時，其余部分5個學時;力系簡化只介紹力系簡化的理論及應用，而平行力系的中心、重心和形心將在例題中簡單介紹，這一部分1個學時;靜力學平衡問題包含平衡的基本概念、平衡條件、平衡方程、平面問題平衡方程的應用，這一部分3個學時。

材料力學部分共26學時。其基本思想是向?qū)W生介紹材料力學的基本概念以及基本變形，再結(jié)合專業(yè)需求介紹應力狀態(tài)分析和強度理論的基本內(nèi)容。其中材料力學的基本假設和基本概念2個學時;軸向拉伸與壓縮5個學時;扭轉(zhuǎn)3個學時;彎曲內(nèi)力3個學時;彎曲應力及彎曲強度3個學時;彎曲變形2個學時;應力狀態(tài)分析和強度理論8個學時。整個方案沒有安排實驗，和專業(yè)教研室的老師溝通后他們是滿意的，滿足了該專業(yè)對力學基礎知識的要求。

四、40學時工程力學課程體系建設的實踐

調(diào)整后的教學內(nèi)容及學時分配表在具體的教學實踐中，碰到的最大的問題是學時比較緊張，因為在教學中肯定會碰上節(jié)假日，同時還必須有復習總結(jié)時間，在我?？辈榧夹g與工程專業(yè)2018級的教學實踐中，由于假期及運動會的沖擊，彎曲變形部分不得不安排學生自學，并多次補課，這樣才勉強完成教學任務?；仡^來看，在教學實踐中還有很多值得總結(jié)、值得反思的地方，下面就其中的一些問題談一談體會。

14學時一般能夠完成靜力學加緒論的教學，但靜力學平衡問題中桁架以及考慮摩擦的平衡問題就沒有時間介紹，空間問題的平衡也只能簡單介紹;另外，力系簡化只介紹力系簡化的理論及應用，不能作進一步的分析討論，而平行力系的中心、重心和形心也只能在例題中簡單提及，這樣才能為靜力學基礎中的基本概念和受力分析留下足夠的時間。

材料力學中彎曲內(nèi)力部分3個學時，只介紹利用函數(shù)作圖法作內(nèi)力圖，利用微分關系作內(nèi)力圖只能舍去;學時相對緊張的是彎曲應力及彎曲強度部分，3個學時只能重點介紹正應力及其強度條件，關于切應力及其強度條件只作簡單介紹，而提高彎曲強度的措施部分可以讓學生自學;彎曲變形部分只能簡單介紹基本概念和基本方法，提高彎曲剛度的措施同樣只能讓學生自學;應力狀態(tài)分析和強度理論部分，由于專業(yè)課程的需要，跟專業(yè)教研室溝通后安排8個學時，這部分內(nèi)容是材料力學中最難的部分，希望增加學時能使學生更好地理解應力狀態(tài)的基本概念及強度理論。至于組合變形、壓桿穩(wěn)定部分在教學大綱里沒有安排，就只能忍痛割愛了。

由于第一次講授40學時的工程力學課程，時間緊（9周完成40學時）、任務重（兩個教學班，而且兩個教學班的學習水平參差不齊），不得不在教學實踐中采取了一些新的辦法與措施，比如翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的引入。

起源于美國的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，其本質(zhì)就是把傳統(tǒng)的課前老師備課、上課教師講解、下課學生做題的模式翻轉(zhuǎn)過來。課前， 學生通過網(wǎng)絡平臺提供的多種教學資源完成知識點的學習;而在課堂上，師生則通過開展各種形式的討論、交流與探索活動，解決學生自學所無法理解的問題。這種創(chuàng)新的課堂教學模式核心思想是提高學生的學習能力和主動學習性，讓學生成為教學活動的主體[4]-[5]。

由于是第一次采用翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，在我校40學時工程力學教學過程中只在彎曲內(nèi)力這一章嘗試了翻轉(zhuǎn)課堂教學模式。

1.準備翻轉(zhuǎn)教學資源

首先制定了彎曲內(nèi)力這一章的翻轉(zhuǎn)教學的目標、課前學習任務單，錄制了彎曲內(nèi)力的5集微課視頻，并將課件、自學測試題和微課視頻上傳到工程力學課程網(wǎng)站，以方便學生自學。

2.翻轉(zhuǎn)課堂的課前教學活動

布置課前學習任務，發(fā)放該章課前學習任務單;學生課前自學并自學反饋。教師依據(jù)學生的自學情況， 設計第二天的翻轉(zhuǎn)課堂活動，并準備相應的教學資料。

3.翻轉(zhuǎn)課堂的課堂教學活動

首先讓部分學生講授部分知識點;針對學生自學反饋和學生講授中的問題， 教師精講彎曲內(nèi)力的重難點，并講解學生反饋的問題。

4.課后總結(jié)

通過學生反饋的問題和教學實踐，發(fā)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學模式效果明顯，學生的學習積極性明顯提高，對教學內(nèi)容的掌握顯著增加，對教師的教學業(yè)務水平的提高非常明顯，但教師的付出也明顯增加，如何處理好教學與科研之間的時間分配值得思考。

五、40學時工程力學課程體系建設的思考

完成了40學時的工程力學課程教學工作，回過頭來發(fā)現(xiàn)在整個40學時工程力學課程教學工作中以及課程體系中還存在一些問題，值得好好的思考。

1.補充實驗教學

整個教學計劃中沒有安排教學實驗，直接原因是學時少任務重，但這和全國力學教學指導委員會對基礎力學教學的要求存在一定差異。這個在將來的教學計劃修訂時要有所調(diào)整，既滿足要求，同時也要完成所有的教學任務。

2.完善教材

本次40學時工程力學課程教學采用的是中多學時的《工程力學》[1]教材，教材中有較多內(nèi)容都沒有介紹，顯然需要選用或者編著一本學時和內(nèi)容與教學計劃相匹配的教材。

3.大力推廣翻轉(zhuǎn)課堂教學模式

本次只是在彎曲內(nèi)力一章中嘗試了翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，取得了一定的效果，還需要繼續(xù)完善翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，并將其進一步推廣、應用，找出一條適合我校40學時的工程力學課程教學的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式。

4.推廣完善多媒體教學方式

多媒體教學已經(jīng)成為一種教學發(fā)展的必然趨勢，有傳統(tǒng)教學無法超越的優(yōu)點。如何把握好多媒體教學方式的利弊，既能傳授更多的知識，教學重點突出，又可以引導學生積極思考，提高教學質(zhì)量。

當然這些只是在勘查技術與工程專業(yè)2018級的40學時工程力學教學過程中的一些體會與思考，不同的教師對教材的理解不同，講授過程肯定存在差異，對翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的應用也會不一樣。希望通過教學體系的建設與實踐，使我校40 學時工程力學教學工作更上一個臺階，使我校非機械類、非土建類專業(yè)工程力學課程體系教學改革順利完成，為其它兄弟院校的教學改革提供一定的參考。

參考文獻：

[1]陶春達、黃云主編. 《工程力學》[M]，科學出版社，2011.

[2]陶春達、黃云、林鴻志. 64學時工程力學課程體系建設與實踐，西南交通大學學報，2011（12）：15-17.

[3]陶春達. 靜力學力學課程體系建設與實踐，西南交通大學學報，2009（10）： 66-68.

[4]楊菊，莊英. 翻轉(zhuǎn)課堂模式在工程力學教學中的應用，新課程研究，2015（6）：96-98.

[5]王劍釗，馬俊. 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的計算機公共翻轉(zhuǎn)課堂教學模式研究，黑龍江教育（理論與實踐），2019（11）：76-78.

作者簡介：

陶春達（1964-），男，四川渠縣人，碩士，教授，主要從事工程力學的教學與科研工作，研究方向為固體力學。