工程力学课程中探究型教学的实施

梁玉媚 肇庆市技师学院

工程力学课程中探究型教学的实施

梁玉媚 肇庆市技师学院

以工程力学中的课题“提高梁强度的主要措施”为案例，结合在教学的过程中进行的一系列的教学设计，阐述了探究型教学方法的理念、内容、方法与过程。

工程力学；探究型教学；教学方法；教学过程；科学素养的培养

engineering mech；apnriocsbe-based teac；hing teaching pro；ctehsse training of scientific accomplishment

孟子曾说：“受人以鱼，只供一饭之需；授人以渔，则终生受益无穷。”从教学层面上讲，教给学生学习和研究的方法，比教会他们定理、公式更为重要。教师在教学过程中应更注重对学生科学素养的培养，开展探究型教学。这些道理很多人都懂，但如何在课堂教学上实施呢？本文结合工程力学的教学实践，以课题“提高梁强度的主要措施”为案例，对在工程力学探究型教学的实施作了一些探讨。

一、教学内容问题化

传统的课堂教学方法是以课堂讲授为主，是一种单向的知识传授，尽管传递的信息密度大，可控性强，但学生缺少自主思考的空间和时间。对讲课内容的组织和安排，应遵循认知规律，注重创新意识和能力的培养。教师在教学过程中，根据教学的重点和难点精心设计问题，分阶段、有目的和有技巧地将所要讲授的内容作为一个问题向学生提出，以激发学生求知和探究的欲望，促进学生的思维。问题既是学习知识的关键，又是教师讲课的关键。

对于“提高梁强度的主要措施”一节，笔者打算不按教材那样直接讲述提高梁强度的各个主要措施，而是要给学生留出充分的思维空间，让学生创造性地学习知识和应用知识。首先，根据学生认知规律，设计能够反映所要学的知识、又能够与学生现有知识经验相关联的问题，引导学生对问题进行理论分析、讨论和论证，并发现其中的关系，理解其中的新侧面，从而解决问题。笔者设计的问题是：简支梁在相同的荷载大小、不同的受力形式、不同横截面形状的五种情况下的受力计算（如表一）。把学生分成五组，请各组计算下表中数据。

通过计算表一，既让学生复习、巩固了旧知，也自然引出本节课要讨论的问题：梁的承载能力与什么因素有关？怎样提高梁的承载能力?这样马上激发学生的好奇心，学生的学习兴趣就浓了。同时也给学生示范了一种运用基本理论进行定量分析的研究方法。达到让学生自主学习，引导学生自己去发现问题的目的。至此学生对提高梁承载能力的方法有了些朦胧的认识，但还未深刻理解透砌，还要进一步精雕细刻，逐步探索研究。

二、教学过程探究化

当前，教学研究的重心正从知识传授向能力培养转变，从重视结果向重视过程转变。教育家施瓦布指出，“如果要学生学习科学的方法，那么有什么学习比通过积极地投入到探究的过程中去更好呢?” 施瓦布认为教师应该用探究的方式展现科学知识，学生应该用探究的方式学习科学内容。

为了让学生亲身经历以探究为主的学习活动，培养他们的好奇心和探究欲，发展他们对科学本质的理解，使他们学会探究解决问题的策略，为他们终身学习和生活打好基础。紧接以上教学，笔者按照以知识点为驱动的逻辑顺序，以问题解决为驱动的心理需要层层推进教学。引导学生分析问题，从抗弯强度条件出发，循序渐进，从简单问题到复杂，让学生自觉地、主动地探索，掌握认识和解决问题的方法和步骤，从中找出规律，形成自己的概念。

表一

第一步，学生分组对表一进行总结梳理，得出自己的结论和解释，并将自己的结论清楚地表达出来，大家共同探讨。一般来说，至少有一半的同学通过观察表一的计算结果，就能知道答案。针对学生的回答，教师进行引导、点拨并总结：

弯曲正应力是控制梁弯曲强度的主要因素。提高梁的承载能力，是减少危险截面的最大弯曲应力。那么危险截面的最大弯曲应力与哪些因素有关呢？从抗弯强度条件结合表一可得出结论：

1.梁的正应力主要与弯矩有关，与抗弯截面模量有关；

2.要提高梁的承载承力，应从两方面考虑：

（1）合理安排梁的受力情况，以降低Mmax的值；

（2）采用合理的截面形状，以提高W的数值，充分利用材料的性能。

第二步，紧跟以上讨论结果，学生自然就提出有待进一步探究的问题:如何合理安排梁的受力情况，以降低Mma x的值？如何选择合理的截面形状？

教师与学生共同拟定合理的研究计划，学生自己观察总结，教师要注意帮助学生选择恰当的方法。并适时提供指导、点拨，得出结论：

1.合理安排梁的受力情况，以降低Mmax的值；

（1）合理布置梁的支座；

（2）合理布置梁的载荷；

2.采用合理的截面形状，以提高W的数值，充分利用材料的性能：

（1）形状和面积相同的截面，采用不同的放置方式，则Wz值可能不相同。

（2）面积相等而形状不同的截面，其抗弯截面模量Wz值不相同。选择梁的理想截面，可以从以下两方面来考虑：

①用最小的截面面积得到大的抗弯截面模量，使梁的材料充分发挥作用。

②截面形状应与材料特性相适应，使截面形状符合经济的原则。

第三步，引导学生从表一跳出来，扩展思路，从其他方面思考。比如在弯矩图方面想想办法，提高梁的强度。从而引出等强度梁。

第四步，从理论应用到实践。通过图片介绍工程上一些实际的例子，也可让学生讨论生活中见过的例子，引导学生运用理论知识去分析。按照问题解决中的推论路线逻辑地将新理解与基本原理及相关知识联系起来，与实际例子联系起来，实现知识经验的整合。以此进一步激发学生探索的兴趣,使学生产生强烈的学习愿望。在热烈、愉快的气氛中把一堂课的教学推向高潮,达到“课已尽,趣犹存”的效果。

至此，通过逐步深入地提出问题、分析问题和解决问题。学生已掌握了提高梁的强度的措施，达到了掌握与理解知识的目的。同时，在探究型教学的过程中，学生的主体地位、自主能力都得到了加强，学生需要思考怎么做甚至做什么，而不是让学生接受书本上或者教师提供的现成的结论。在整个探究过程中，学生充满了兴趣，学得更生动、更有效。毋庸置疑，学生对通过这样的途径获得的知识会理解得更透彻，掌握得更牢固。获得的不仅是力学知识，更是科学素养的提高。在教学中也落实了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标的要求。

三、教学环境动态化，实现师生互动

在教学的实施过程中，动态化的课堂和有效的师生互动是探究型课堂教学成功的关键。

创建动态的课堂，基于充分的预设。正如本文的教学案例中设计的问题，涵盖本课的重点和难点。这些具有启发性和思考性问题把学生的思维调动起来，将他们已有的知识和刚接触的新知识合理地构建起来，从而让课堂的动态生成有了依托。而达成一个精彩的动态课堂，更需要教师要为学生创设和谐的学习环境，愉悦的学习气氛，使学生敢想、敢说、敢问、敢做。教师在整个教学的过程中要避免“一言堂”，学生对老师提出的问题要有响应，允许了课堂上不同声音的出现，老师与学生之间要有对话和交流。

实现师生互动，关键是学生的“动”。学生的“动”具有主动性和能动性，但基于自身知识和能力的局限，没有教师的参与引导，很难动得自如、动得深刻、动出创新。因此教师必须把握教育时机，引导互动。只有当教师不失时机地把握教的机会，引导、点拨、质疑、启发、调节，才能调动课堂氛围，激发互动。把握什么样的教学机会及时“出击”，激发互动呢？在教学中，笔者认为应该从以下几方面着手：

1.看书自学遇到难点、疑点时，组织学生讨论，教师参与其中不断点拨，抛砖引玉，适当提出一些“爬坡”性问题，引导、启发、解惑。

2.求异、探新、延伸遇到困难时，提建议导向诱思，提供信息“铺路架桥”，教给方法，开拓思路。 如在学习梁的承载能力与什么因素有关时，可向学生提出对梁的危险截面的思考。

3.学生遇挫感到气馁时，提供通向成功的信息，帮助他们增强克服困难的信心。 如在第三步中，引导学生扩展思路，从其他方面思考时，可建议学生画出悬臂梁的弯矩图。

四、结语

探究型教学是教师引导学生从学科领域和现实生活中选择研究主题，创设一种类似科学研究（学习）的情境，运用类似科学研究的方法，通过多维互动的教学关系，使学生主动探究问题，获得知识、技能、情感和态度的发展，促进学生提高科学素养的教育模式。在教学实施过程中,它把教师的主导作用、学生的主体作用、将知识的传授与能力的培养统一起来,能最大限度地调动学生的学习积极性，培养他们主动学习和创新学习的精神，形成自主学习的良好习惯，获得终身受益的自学能力，成为适应新世纪需要的创造性人才。但同时，也对教师提出了更高的要求。在探究教学过程中，教师要起到“导演”的作用，其备课的内容加大，不仅要考虑教授的内容，还要考虑实施的细节。而且在操作的过程中，时间的掌控、课堂的组织也颇具挑战性。其次，课堂的互动是否能有效地进行，学生个体差异是否都能照顾到，这些都是要考虑的问题。

[1]陈效兰，张岩.师生互动式研究型教学对创新型人才培养的探索.教育探索. 2008年10期

[2]崔梦楼，徐军.关于研究型教学的思考.教育探索.2007年9期

Implementation of Probe-based Teaching in the Course of Engineering Mechanics

LIANG Yu-mei Zhaoqing technical college

The topic in engineering mechanics"The main measures to improve beam strength"as a case, with a series of instructional design In the teaching process , elaborated the ，idceoantent, method and process of probe-based teaching methods.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.114