張智聰，吳 丹

（文山學(xué)院 人工智能學(xué)院，云南 文山 663099）

“工程力學(xué)”是工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該門課程由靜力學(xué)和材料力學(xué)兩部分內(nèi)容組成，目前文山學(xué)院共有五個(gè)專業(yè)開設(shè)該門課程。通過該門課程教學(xué)，使學(xué)生掌握基本理論知識(shí)，并與工程實(shí)踐相結(jié)合，解決實(shí)踐問題。但隨著社會(huì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的“工程力學(xué)”教學(xué)方法已無法滿足社會(huì)需求，為了培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才，課程的教學(xué)改革迫在眉睫。

1 “工程力學(xué)”教學(xué)的現(xiàn)狀及存在問題

1.1 教學(xué)學(xué)時(shí)縮短，教學(xué)內(nèi)容增加

隨著我國高等教育的制度、模式、戰(zhàn)略等多方面深入改革，旨在淡化專業(yè)、夯實(shí)基礎(chǔ)，最大程度發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，因此，高校普遍性大大減少學(xué)生課時(shí)總量和單門課程課時(shí)[1]；同時(shí)，無論是“卓越工程師計(jì)劃”對(duì)工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要求，還是“天大行動(dòng)”“復(fù)旦行動(dòng)”“北京指南”等對(duì)“新工科”建設(shè)提出的跨學(xué)科融合培養(yǎng)模式，都無形地增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度。在這種改革創(chuàng)新的教育時(shí)代里，許多教師無法在縮短學(xué)時(shí)的情況下按質(zhì)按量完成教學(xué)內(nèi)容，結(jié)果造成課程講授不是蜻蜓點(diǎn)水就是填鴨式教學(xué)，無法達(dá)到教育改革的目標(biāo)，使學(xué)生產(chǎn)生畏學(xué)厭學(xué)的扭曲心態(tài)。

1.2 教學(xué)方法落后，實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足

為了保證學(xué)生能夠理解記憶“工程力學(xué)”中繁瑣的公式，課程教學(xué)時(shí)以板書講授為主，教學(xué)進(jìn)度慢，工程案例展示和教學(xué)難點(diǎn)涉及較少；由于課程教學(xué)內(nèi)容深度不足，學(xué)生和教師任務(wù)重，則課后作業(yè)數(shù)量少、難度低；此外，文山學(xué)院的教學(xué)經(jīng)費(fèi)與研究型高校的辦學(xué)經(jīng)費(fèi)差距較大，目前校內(nèi)僅有幾臺(tái)力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，能夠做一些簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，無法進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。種種因素導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效能感低，教學(xué)質(zhì)量不佳，無法達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，“一學(xué)就會(huì)，一做就錯(cuò)，考前突擊，考后就忘”的情況嚴(yán)重。

1.3 學(xué)生底子較差，學(xué)習(xí)積極性低

文山學(xué)院與研究型高校在生源質(zhì)量上也存在一定的差距，在制定教學(xué)目標(biāo)時(shí)，學(xué)院往往會(huì)參照研究型高校，但很難取得相應(yīng)的教學(xué)效果。主要原因在于我校學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)課程功底薄弱，且因中學(xué)教育差距影響，大部分學(xué)生的想象力和空間感較弱，難以理解“工程力學(xué)”中的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)和應(yīng)力分布。盡管教師會(huì)適當(dāng)增加圖片、視頻等教學(xué)素材，但無法將所學(xué)知識(shí)用于實(shí)踐或生活中，導(dǎo)致大部分同學(xué)僅能就題解題，無法將工程案例與力學(xué)模型進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化，從而對(duì)力學(xué)課程缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力，積極性較低。

1.4 考核方式單一，缺乏實(shí)踐考核

文山學(xué)院普遍存在教師隊(duì)伍數(shù)量不足、結(jié)構(gòu)不合理的現(xiàn)象，且教師隊(duì)伍中絕大部分教師的工程實(shí)踐較少或沒有，很容易形成重理論而輕實(shí)踐的教學(xué)思維。因此，“工程力學(xué)”課程考核方式主要以期末考試為主，雖能檢驗(yàn)學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握，但無法檢驗(yàn)學(xué)生是否具備將理論知識(shí)運(yùn)用于工程實(shí)踐中的能力。這樣不僅有礙于培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才，而且不利于專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。

2 關(guān)于“工程力學(xué)”教學(xué)改革的思考

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，合理分配學(xué)時(shí)

優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容時(shí)，必須傳承經(jīng)典的理論知識(shí)，發(fā)展先進(jìn)的工程技術(shù)，摒棄過時(shí)陳舊的工藝和重復(fù)的理論知識(shí)；分配學(xué)時(shí)時(shí)，必須綜合考慮教學(xué)內(nèi)容難度、重要性及學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)情況，合理分配，避免出現(xiàn)“失重”現(xiàn)象。

“工程力學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容大致分為工程靜力學(xué)、材料力學(xué)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)三部分。首先，工程靜力學(xué)部分應(yīng)占總學(xué)時(shí)的1/5，重點(diǎn)應(yīng)為定理的理解和平衡方程求解約束力，難點(diǎn)應(yīng)為實(shí)際工程結(jié)構(gòu)簡化為受力簡圖；其次，材料力學(xué)部分中的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和四個(gè)基本變形問題尤為重要，應(yīng)該占據(jù)總學(xué)時(shí)的3/5?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生了解材料基本屬性的手段之一，根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證教材中的結(jié)論，通過實(shí)踐幫助學(xué)生理解記憶，并在教學(xué)過程中補(bǔ)充相應(yīng)的工程應(yīng)用，讓實(shí)踐與理論相結(jié)合，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，該部分應(yīng)占總學(xué)時(shí)的1/5。

2.2 改革教學(xué)手段，引入智慧課堂

傳統(tǒng)的教學(xué)方法以板書和講授相結(jié)合，其優(yōu)點(diǎn)在于講解速度適中，推理過程詳細(xì)，學(xué)生容易理解記憶，該方法始終應(yīng)為主要方法。但應(yīng)適當(dāng)增加多媒體教學(xué)，將定理（律）、結(jié)論、模型及部分簡單的公式推導(dǎo)通過多媒體進(jìn)行展示，有效提高課堂效率。同時(shí)，可通過多媒體展示工程實(shí)例、三維靜（動(dòng)）態(tài)模型、動(dòng)畫視頻等，提高教學(xué)過程中的可視性，讓學(xué)生更容易通過感觀的方式理解理論、記憶知識(shí)。

引入智慧教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)和監(jiān)控，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，間接提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性；另外，可將教學(xué)素材和錄制成視頻的作業(yè)解答，上傳至智慧教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可以反復(fù)進(jìn)行學(xué)習(xí)解惑，并可通過教學(xué)平臺(tái)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

2.3 增加工程實(shí)例，彌補(bǔ)實(shí)踐缺口

針對(duì)我校的學(xué)生底子薄、眼界窄、空間感差和教師隊(duì)伍缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的特點(diǎn)，教師可通過在授課過程中適當(dāng)增加工程案例及工程實(shí)物圖的方法彌補(bǔ)實(shí)踐不足的缺口。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，以工程約束為例，很多同學(xué)只知其名，不識(shí)其物，部分同學(xué)能夠根據(jù)題意解答問題，但無法將工程實(shí)例中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為力學(xué)模型和受力簡圖，而且在轉(zhuǎn)化過程中，如何確定荷載種類和形式對(duì)學(xué)生而言也是一個(gè)重難點(diǎn)。所以，在教學(xué)過程中，應(yīng)注意理論知識(shí)與工程實(shí)例相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生樹立工程思維和空間思維。

2.4 將有限元技術(shù)與工程案例相結(jié)合

目前文山學(xué)院的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件有限，無法進(jìn)行設(shè)計(jì)性和研究型實(shí)驗(yàn)；對(duì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件分析時(shí)，學(xué)生難以理解應(yīng)力應(yīng)變情況和穩(wěn)定性失效情況，解答過程中經(jīng)常表現(xiàn)出思維混亂。引入有限元技術(shù)進(jìn)行數(shù)值分析，將有限元技術(shù)與工程案例相結(jié)合有如下優(yōu)勢：（1）能夠彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)不足的缺陷，對(duì)工程案例進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，了解案例中結(jié)構(gòu)的力學(xué)情況；（2）可以提高學(xué)生對(duì)彈性模量、屈服強(qiáng)度等專業(yè)概念的深入理解，掌握各個(gè)參數(shù)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用；（3）學(xué)生可以根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果觀察結(jié)構(gòu)中各個(gè)位置的應(yīng)力情況，并通過動(dòng)畫的形式觀察構(gòu)件和結(jié)構(gòu)在荷載作用下的整個(gè)變形過程，有利于學(xué)生的理解和思考，提高學(xué)習(xí)興趣。

2.5 增加課程項(xiàng)目，實(shí)踐檢驗(yàn)理論

低年級(jí)學(xué)生因?qū)I(yè)知識(shí)涉及較少，校內(nèi)學(xué)習(xí)壓力重，較難參加工程實(shí)踐，為滿足“卓越工程師計(jì)劃”提出的要求，高等學(xué)校應(yīng)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用型能力，提高學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力和專業(yè)素養(yǎng)。因此，可根據(jù)“工程力學(xué)”課程性質(zhì)適當(dāng)增加課程項(xiàng)目實(shí)踐內(nèi)容，通過實(shí)際工程項(xiàng)目提出設(shè)計(jì)題目，并由教師根據(jù)學(xué)生情況搭配組隊(duì)，利用課余時(shí)間根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行理論設(shè)計(jì)，理論設(shè)計(jì)的剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求后方可制作結(jié)構(gòu)模型，最終由任課教師對(duì)學(xué)生的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。學(xué)生利用課余時(shí)間完成課程項(xiàng)目實(shí)踐，不僅間接調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，鍛煉其動(dòng)手能力，而且能夠檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的運(yùn)用情況，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和成就感。

2.6 改革考核方式，綜合評(píng)價(jià)學(xué)生

考核方式的多元化不僅能體現(xiàn)出學(xué)生的基本理論是否扎實(shí)，還能夠促進(jìn)教師的教學(xué)改革水平。試卷考試是檢驗(yàn)學(xué)生基本理論掌握情況的最好方法，但過度依賴試卷考試，則會(huì)造成應(yīng)試教育下學(xué)生高分低能的情況。因此，對(duì)考核方式提出新的考核體系（見表1）。

表1 “工程力學(xué)”課程教改考核體系

通過該考核體系，一方面檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)基本理論知識(shí)的掌握情況，另一方面，體現(xiàn)了學(xué)生是否能夠運(yùn)用理論知識(shí)解決工程問題，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，激發(fā)其進(jìn)行思考和創(chuàng)新，在實(shí)踐中提高興趣，并獲得成就感。

3 結(jié)語

“工程力學(xué)”的教學(xué)改革正在分階段落實(shí)，目前通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和合理分配學(xué)時(shí)，剔除部分占課時(shí)的細(xì)枝末節(jié)，留有空余時(shí)間對(duì)重難點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解，有效提高了教學(xué)效率和效果；引入智慧教學(xué)平臺(tái)和增加工程案例也取得了良好的效果，學(xué)生對(duì)課堂上不明白的內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)，并將疑惑的地方截圖請(qǐng)教老師，能夠?qū)唵蔚墓こ探Y(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析。將教學(xué)內(nèi)容分段考核，不僅減輕了學(xué)生的復(fù)習(xí)壓力，同時(shí)也及時(shí)有效地讓學(xué)生掌握各階段的知識(shí)點(diǎn)，避免知識(shí)“消化不良”而產(chǎn)生厭學(xué)心理。

教學(xué)改革是個(gè)持續(xù)改進(jìn)過程，教師必須根據(jù)不同時(shí)期的不同社會(huì)需求調(diào)整教學(xué)方法，以培養(yǎng)學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)踐能力“雙一流”為目標(biāo)，激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行工程創(chuàng)新，建立客觀全面的評(píng)價(jià)體系，為社會(huì)培育高質(zhì)量的應(yīng)用型人才。