《工程力学》课程教改初探*

李 伟

(河南机电高等专科学校 机电工程系，河南 新乡 453000)

工程力学(1)(Ⅰ)即理论力学是工科院校机类及近机类专业的一门必修课，不仅是数学、物理中有关知识与后续专业课如:《材料力学》、《机械设计》、《机械原理》的基础，也是工科学生第一次接触与工程实际有关内容的课程，其思想理论及计算方法系统性较强，题目形式多样，解题方法灵活，除了传授学生必要的力学知识外，更注重培养学生逻辑思维能力和解决工程实际问题的能力。

1 工程力学(1)(Ⅰ)课程的现状

工程力学(1)(Ⅰ)作为工科专业一门重要的技术基础课，长期以来其内容是相对成熟稳定的。就我校机类专业而言，20 世纪至2004年左右，其课程学时数为70～80 学时，近些年来，逐步减少至55 学时，教学内容和学时数的矛盾较为突出，如何使工科学生在较短课时的背景下掌握该课程，日益成为相关教师面临的重要课题。

传统教学模式中，教师主要采用板书和挂图进行讲授和推导，但是在新课改后，很多教师采用多媒体方式进行教学，存在盲目下载教学课件进行教学的现象，几乎不用板书。但是，对于工程力学(1)(Ⅰ)这种理论性较强的课程，学生像走马观花似地观看一个课件从上课放到下课，根本没有时间去思考和练习。另外，拉上窗帘播放PPT 课件的环境往往使人昏昏欲睡，这样的教学方式会让教学效果适得其反。以往学生跟随老师的板书一步一步递推公式、记笔记，在与老师共同推演的过程中不断思考，这种方式会让学生对所学知识产生较深的印象，同时也锻炼了学生思考问题和推理演算的能力。完全依靠课件进行教学，在减少工作量的同时，确实加快了教学进度，但是学生也要在极其有限的时间内跟上老师的教学进度，疲于应付。尤其当前，很多学生基础较差，在理解知识点时往往一知半解，勉强能听懂，思维仅限于课堂内容无法延伸，在做习题时存在很多问题，抄作业现象很普遍。多年教学发现，不少学生感到枯燥乏味，甚至产生厌学、惧学情绪。教师及时发现问题所在，因势利导地采用新的教学方法势在必行［1］。

2 工程力学(1)(Ⅰ)课程改进教学的建议

2.1 结合专业特色，设定教学目标

传统的《工程力学(1)(Ⅰ)》教学大纲强调理论的系统性，注重公式的推导。在制定新的教学大纲时，要结合专业特色，从培养学生专业技能方面突出教学内容。我校目前拥有机械工程系、机电工程系、材料工程系、汽车工程系、电气工程系、自动控制系、计算机科学与技术系等16 个教学系部，41 个专业，涵盖制造、电子信息、财经、旅游、艺术设计传媒和文化教育等专业类别。不同专业对于工程力学的要求不一样，教学内容势必要有相应变化。如:机类及近机类专业毕业生应具有解决机械制造生产第一线工艺技术问题的专业理论知识和较强的实践技能，具有编制中等复杂零件的机械加工工艺规程和设计工艺装备的能力，具有设计、制造、安装、调试和改造机械产品的能力。力学知识对于结构安全性设计起着重要的作用，故对力学理论的推导、计算要求较高，在课程内容上要包含静力学、运动学、动力学三大模块。在内容讲授上，应注意引入联系工程实际且有代表性的例题、习题和思考题，并把一些典型工程案例中的工程力学问题引入其中，可安排工程力学参观实习、实训等实践环节。例如:参观机加工车间、开展车、铣、刨、磨金工实习等。对于电类及管理类专业而言，毕业生从事的工作一般涉及力学计算的地方并不多。因此，在课程内容上，应把重点放在培养学生的工程意识上，强调物系的概念，掌握工程中的各类机构和结构的受力分析、运动分析、动力分析的思想和方法上，在确定教学目标时要侧重力学知识的具体应用，可将教材中属于资料性、叙述性的内容留给学生课外自学，如平面汇交力系、力矩等［2］。

2.2 合理使用现代化教学手段，激发学习兴趣

多媒体教学是一种现代化的教学手段，集合了文字、图形、声音、动画等元素，具有丰富多彩的视听效果和较大的信息量，大大增强了教学的直观性、形象性和生动性，有很强的真实感和表现力，同时节省了板书时间，加大了课堂信息量，为教师的启发式教学和介绍科学前沿内容创造了条件。在工程力学(1)(Ⅰ)课程教学中，应合理利用这一现代化教学手段，制作出生动形象的多媒体课件，帮助学生理解，如图1。

图1 多媒体课件实例

在现代工程领域中，研究处理的对象日益复杂，利用计算机的数值分析方法，设计和使用相关软件在工程领域中十分普遍。在课堂教学中应增加工程力学问题的计算机辅助分析的原理和方法，如建模的方法、数值算法、常用的力学分析软件使用方法，并让学生在课程设计以及毕业设计中进行应用。常用的分析工具:VC、matlab、FORTRAN、ANSYS、marc等，建模工具:UG、Pro/E、MDSolids 等，如图2［3］。

图2 力学分析建模工具

开展精品课程建设工作是高校提高教学质量、深化改革、实现培养目标的重要保证，是建设高水平大学的需要。在我校《工程力学》精品课程的建设中，重视教学内容和课程体系的改革，注重使用先进的教学方法和手段，重视教材建设，理论教学与实践教学并重，实现优质教学资源共享，提高高等学校教学质量和人才培养水平，如图3。

图3 《工程力学》精品课程

2.3 注重启发式教育，提高教学水平

启发式教学通过引导、启迪，激发学生的学习兴趣、求知欲，使学生独立思考、主动获取知识，培养学生的创造能力。比如，在讲平行力系的内容时，可以举例工程中常见的塔吊受力情况，塔吊自身的重力、配重块的重力以及起吊物的重力共同组成了平行力系，随着配重块和起吊物的重量变化，启发学生对于平行力系平衡问题的思考。在讲解重心问题上，可以把利用重心的改变实现平衡的老鹰玩具拿到课堂上，引导学生思考重心的位置变化，激发学生的后续学习兴趣。

一题多解有利于拓宽学生的解题思路。例如:在动力学普遍定理的综合应用部分，对鼓轮及重物提升装置如图4，求重物加速度时，可分别利用动量矩定理、动能定理、动静法等;求轴承约束反力时，可分别利用动量定理微分形式、质心运动定理、动静法等。一题多解几乎涉及动力学各主要内容及基本定理，不仅复习和巩固以往所学知识，更有利于找出它们间的区别与联系，起到融会贯通的作用［4］［5］。

图4 鼓轮及重物提升装置

合理采用课堂讨论的教学手法，能改变沉闷的课堂气氛，达到师生的良好互动。比如，在学习力矩、力偶矩时，让学生讨论打乒乓球时直球、旋球的过程，掌握相关内容;在讲解约束反力时，可先给出几种错误的想法和做法，让同学们讨论，然后结合实例讲解判定约束反力方向时应注意的一些问题，既增加了学习兴趣，又活跃了课堂气氛，提高教学的效果［6］。

2.4 开展丰富多彩的课外活动，培养学生创新能力

虽然教师在上课时讲解了很多技巧，但学生在工程实践运用时却需要灵活运用工程力学的方法。为了进一步加强学生的创新能力，可以适时开展一些相关课外活动。例如创新设计大赛、结构技巧大赛、力学知识竞赛等。通过举办活动，调动学生的学习主动性，让他们在活动中感受力学的魅力，收获成功的喜悦。

3 结束语

本文针对工程力学(1)(Ⅰ)课程系统性较强，概念多、定理多、公式多，题目形式多样，解题方法灵活，相关专业学生学习困难的实际情况，结合多年教学经验，从专业教学目标、现代化教学手段、启发式教学方法及培养学生创新能力等方面进行了一定程度的探讨。实践表明，该方法取得了较好的教学效果，提高了学生学习该课程的积极性，为学生日后的工程设计实践打下了坚实的基础。

［1］张俊臣.谈谈怎样学好理论力学［J］.中国轻工教育，2004，(4):77.

［2］陈立红.学习理论力学的几种方法［J］.高师理科学刊，2006，(3):108－110.

［3］张铃.大学生学习方法概论［M］.北京:中国计量出版社，2001.

［4］李静.理论力学教学方法的探讨［J］.河北农业大学学报(农业教育版)，2003，5(4):32－34.

［5］韩宪军，王钦亭，蔺海晓.“理论力学”教学改革与实践研究［J］.中国电力教育，2012，(6):66－67.

［6］李纪刚，徐鹏云，李静.在理论力学教学中加强对学生综合能力的培养［J］.力学与实践，2009，31(3):85－86.