工程力学教学中工程能力的素质培养之探讨

陈芝

摘 要： 现代工科院校更加注重培养应用型人才，它是以提高学生的工程意识、工程能力及开拓创新为目的的教育，即工程能力的素质培养。作者从两个方面探讨了怎样加强对学生工程能力的素质培养，一方面是培养学生掌握解决工程实际问题最一般的方法，例如研究小变形构件的一般方法、叠加法计算弯曲梁的位移和组合梁的应力。另一方面在工程力学研究问题的过程中，培养学生科学推理、训练逻辑思维方法及正确表达工程问题的能力，例如分析小变形、弹性构件是否安全的过程、“发展想象能力”的形象思维的培养过程。

关键词： 工程力学教学 工程能力 素质培养

社会的不断进步，科学技术的不断发展，使现代工科院校的高等教育观念发生了巨大变化，过去注重培养专门型人才、而今更注重培养应用型人才，它是以提高学生的工程意识和工程能力及开拓创新能力为目的的教育，即工程能力的素质培养。具体到工程应用技术类课程，在要求学生掌握基本理论知识的同时，尽可能增强学生工程意识、工程能力及开拓创新的精神。这些改革适应当前社会和科学技术发展的需要。

工程力学既是一门基础课，又是众多工程科学和技术科学的基础。它要求学生在掌握基本理论的基础上，具备借助数学工具解决一定的工程实际问题的能力，为后续专业基础课、专业课的学习奠定基础。本课程可让学生学到一些在将来与工程技术人员协作和交流中必要的语言及解决工程实际问题时所需的最基本的能力。同时，通过材料力学的学习，了解固体力学的基本概念和解决工程实际问题的一般研究方法。所以在材料力学课程教学中，不仅要培养学生的工程技术基本知识和基本技能，而且要培养其思维能力、实践能力及工程技术的行为习惯，即工程能力的素质培养。

那么，在工程力学教学中怎样加强对学生的工程能力的素质培养呢？这下面将从两个方面探讨。

一、培养学生掌握解决工程实际问题的一般方法。

工程力学的基本理论是力学先辈在多年反复实践论证的基础上得到的知识的结晶。工程力学实验是工程力学课程教学中的重要环节，工程力学实验既培养学生掌握基本的实验方法，又培养学生理论联系实际、独立思考和创新的能力。

工程力学对小变形构件的研究方法在解决工程实际问题中具有普遍意义。例如在分析四大变形的横截面应力计算公式时，都采用了同一种分析方法：首先建立研究对象的简化模型，根据实验观察变形现象得出基本假设，然后在基本假设的前提下，运用数学演绎法找出变形几何关系和力与变形之间的关系，推导出有关定理或方程，最后经过工程应用与实践检验。实践证明，用这种研究方法得到的结论在条件允许的范围内，一般接近工程实际结果或者与其基本一致。尽管这种研究方法有一定的局限性，然而工程实际中的很多问题没有现成的公式套用，因此，这种研究方法的思路对工程问题的分析研究起指导作用，在解决工程问题中具有普遍意义。

除此以外，叠加法也是材料力学研究中的一个重要方法，在弯曲梁的位移计算和组合梁的应力计算中，当载荷与位移或应力之间是线性奇次关系，按数学理论可以得到：同时作用的几个载荷使梁发生的变形或产生的应力与这些载荷单独作用的叠加结果完全相同。在处理工程实际问题的同时，也为相似问题的研究提供了一种简单又方便的分析方法。

因此在工程力学教学中，不仅要教授课程的理论知识，还应注重引导学生掌握解决工程实际问题的一般方法。

二、工程力学研究问题的过程，即培养学生科学推理、训练逻辑思维方法及正确表达工程问题的过程。

工程问题，即实实在在的东西，不能随意对其假设或猜测。处理工程问题，必须在一定方法的指导下，依照前人的实践经验、相关的理论展开分析。工程力学的基本理论是力学先辈在多年反复实践论证后得到的知识的结晶，其内容由简单到复杂，知识结构详尽且系统。其中从研究变形计算公式到材料的破坏原因分析都是在科学的推理、计算和实验验证下得出的结果。

例如在材料力学的研究范围内分析小变形、弹性构件是否安全。由受力分析开始，根据材料力学相关内容一步步地推理与计算，由变形分析到变形计算及应力计算，再进行刚度和强度校核，对压杆进行稳定性分析，最后得出结论。这一分析过程，既培养学生的逻辑推理能力，又训练其用图形表述问题的能力和数学运算能力，使学生养成良好的工程语言表达习惯，并掌握构件安全分析的步骤和方法。这些最普通、最基本的训练，是工程能力最基本、最重要的体现。

另外“发展想象能力”的形象思维的培养过程，也是教师对学生进行严密的逻辑思维能力的训练过程。例如：在例题讲解的基础上改变相应的已知条件，在教师的引导下，提出问题，由学生分析并得到结果。如果不能顺利得到结果，就找出原因。这种在教师的引导下，对学生进行以逻辑思维内容为主的教学是以“发展想象能力”的形象思维为目的的，能够大大增强学生的逻辑思维能力。这种训练方法对学生解决实际问题的能力将是很好的锻炼。

力学是一种文化，力学教育是一种素质教育。学生对工程力学学习的过程，也是对知识掌握、能力应用、工程分析、工程表达习惯养成的过程。在教学中既要注重知识的传授，又要加强工程能力的素质培养，还要注重好的习惯的培养。然而，教育是潜移默化、日积月累的事情，工程能力的素质教育的好坏不能简单用表面东西或短期的某个指标进行衡量。素质的培养是一个长期的、渐进的过程，不能急功近利。只有在学习中养成良好的长期行为习惯，才能获得提高工程素质能力最基本的、最重要的保障。

参考文献：

[1]刘英卫，何世松，张洪涛.工程力学[M].北京：北京理工大学出版社，2010.

[2]梅建云，李俊彬，黄文华.工程力学[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2009.

[3]藏薇.谈“工程力学”课程的教学方法[J].镇江高专学报，2008，21（3）：120-122.