工程力学教学方法的创新探索与实践

王琳 郭维城 陈丽华 尹晓伟

摘 要 工程力学是一门重要的专业基础课，具有理论性、抽象性、概括性和灵活性的特点，学生学习难度较大。在课堂当中采用对比法教学、案例式教学、互动式教学方法，可提高所学知识的条理性和系统性、加深对所学知识的理解，提高学生学习的积极性和主动性及创新能力，有利于培养学生综合分析问题与解决问题的能力。

关键词 工程力学 案例式教学 互动式教学 对比法教学

中图分类号：G424 文献标识码：A

Innovation Exploration and Practice in Engineering

Mechanics Teaching Methods

WANG Lin， GUO Weicheng， CHEN Lihua， YIN Xiaowei

（Department of Management， Heilongjiang University of Finance and Economics， Shenyang， Liaoning 110136）

Abstract Engineering Mechanics is an important basic course， has a theoretical， abstract features， broad and flexible， student learning difficult. Contrast method which uses in the classroom teaching， case teaching， interactive teaching methods to improve the knowledge of the rational and systematic， deepen the understanding of the knowledge， enthusiasm and initiative to improve students' ability to learn and innovation， help students' comprehensive problem analysis and problem-solving skills.

Key words engineering mechanics； case teaching； interactive teaching； comparative teaching

0 引言

工程力学是理论性较强的专业基础课，在工科各专业的教学计划中占有重要地位，是工程材料、机械原理、机械设计等后续课程的重要基础。其包括静力学、运动学、动力学、材料力学四部分，通过该课程的学习，不仅能培养学生科学的思维能力和创新能力，而且对提高学生解决工程实际问题的能力有很大帮助。由于该课程具有抽象性、逻辑性强、概念公式繁多、章与章、节与节之间的联系紧密、解决问题方法灵活多变等特点，在教学过程中学生普遍反映工程力学这门课枯燥难学。且教材中工程实例较少，学生往往不知道所学知识能解决什么工程问题，导致学生学习工程力学的目的性和积极性不高。为解决以上问题，就要求教师改变传统的教学方式，以激发学生学习主动性和积极性、培养学生的创新能力和科学素质。为此可从以下几个方面尝试。

1 采用对比法教学

通过多年的教学发现，经常有学生反映工程力学这门课难学，理论性强、内容抽象、公式繁多易混、难以记忆。针对易错、易混淆的知識点，应采用对比法教学。正确地运用对比法教学，不但能增强学生对问题的理解力和记忆力，而且能使所学知识更系统化、条理化，有利于认识共性和个性，使概念公式不易混淆，使复杂问题简单化。

在静力学中，平面汇交力系、平面力偶系、平面一般力系和平面平行力系虽然是独立的三章，但每章的研究思路是相同的，即力系的概念、力系合成、平衡条件及平衡方程这几大问题。这样，整个静力学部分就由四个模块构成即：力系的概念、力系的简化、力系的平衡条件、平衡方程的应用。实践表明，采用对比法进行教学，能够使复杂问题简单化，静力学经过这样的处理，在学生头脑中直接建立起了一条非常清晰的主线，增强了学生对问题的理解力和记忆力。

在材料力学中，主要介绍轴向拉压、剪切与挤压、扭转、弯曲、组合变形等。传统的讲授方法往往只是单独介绍这几种变形，由于每一种基本变形的内力、公式都不一样，表面上各章节之间似乎没什么联系，再加上公式概念繁多、容易混淆、难以记忆，学生学习有一定的困难。为了理清学生的学习思路，运用对比的教学方法，帮助学生总结归纳杂乱的知识点，从中可发现轴向拉压、剪切与挤压、扭转、弯曲、组合变形等变形，它们每章的研究思路是相同的。即变形的概念、内力、应力、强度（刚度）条件。这样，可将材料力学部分的四大变形和组合变形分成以下几个模块：概念、内力分析、应力分析、强度（刚度）条件及应用。这样调整后学生对材料力学的研究方法和知识框架认识得更清楚、更有条理性、不会混淆、记忆深刻，从而能在学习过程中掌握主动，思考也变得积极活跃。

2 实施案例式教学

由于工程力学的理论性和实践性较强，课程内含大量的基本概念、基本术语、内容和公式，纯粹的理论讲解会使学生感觉枯燥乏味，从而对学习这门课程失去了兴趣。所以在讲解过程中，采用案例教学，选取生活实例及工程实例，使学生不再感觉课本知识空洞、抽象。列举生活及工程实例可以培养学生建立力学模型的能力，使学生们更加深刻地理解掌握理论知识，认识到基础理论在工程实际应用中的重要性，有效地培养了学生的工程意识，激发了他们的学习动力。

例1：在介绍静力学中常见几种约束时，其中涉及到的非自由体、约束与约束反力的概念非常抽象，在教学过程中可举出以下实例：教室里的日光灯被绳子悬挂在天花板下。这时绳子就是约束，它限制了日光灯自由下落，日光灯就是非自由体其位移受限，而绳子给日光灯的拉力就是约束反力。通过这个实例学生将牢牢记住这几个概念。

例2：在介绍材料力学中的剪切强度条件时，可以“泰坦尼克”号沉没事件为例。多年来，科学家们一直在寻找这次海难的原因，从材料力学的角度分析此事故，还是能够总结出非常多的经验教训的。美国的一个海洋法医专家小组在获得初步的证据后认为，除了船速过快以外，这艘船的铆钉质量可能是导致这场严重事故的主要原因之一。当时“泰坦尼克”号不是正面撞在冰山上的，而是船体侧面与冰山相擦，侧舷船壳钢板受到了强大的剪应力与挤压应力。船壳并不是一整块钢板，而是铆钉链接的。因此，铆钉无法承受超高的剪切应力，直接被剪断。这样，铆钉断裂造成船钢板解体，形成横亘6个防漏隔舱的大裂缝，超过了临界的4个。6个船舱都进满水后，船体头尾失去平衡，尾部翘起，导致船从中间弯曲断裂，最后沉入大西洋底。

例3：讲到脆性材料耐拉压的能力不同时，可以以隋代工匠李春修建的赵州桥为例，说明早在一千多年前，我们的祖先已经能够很好地利用材料的这些基本性能，造福一方百姓，而且通过力学软件对赵州桥的力学分析表明，的确是在应力较大的地方填充有材料，而在应力较小的地方留有排水的泄洪口。

3 开展互动式教学

在教学学时普遍紧缩的情况下，传统的单向灌输式教学方法已变成了理所应当，导致学生的依赖心理强、不主动去思考，上课时完全靠老师讲解。而且，严重阻碍了高素质创新型人才的培养。可见，教学方法不改革，创新型人才难涌现。互动式教学改变了课堂教学中教师的绝对主导地位，创造出师生平等、合作、和谐的课堂气氛，使师生在知识、情感、思想等方面的相互交融实现教学相长的一种教学方式。采用互动式教学充分调动了学生学习的主动性和积极性。比如可以组织学生参与教学，对某些章节可以让学生提前预习，从图书馆或者互联网中搜集相关资料，并在下节课随机抽取学生讲解，同时在平时成绩上给予激励措施。这样大多数同学在课前都能认真预习，营造一种学生自主学习的环境，激发了学生学习的热情，并且培养了学生查阅科技文献的能力，为以后毕业论文的完成打下了堅实的基础。互动式教学方法使学生在教学活动中从单纯接受者的角色转变为学习过程的主体，从接受式学习改变为发现式学习、探究式学习、激发式学习的创新观念，培养学生的创新能力。

2012年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究资助项目：基于CDIO理念的机械类卓越工程师人才培养模式改革与创新研究，项目编号：2012151

参考文献

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