浅析《工程力学》教学模式和方法的改善

张潇华 郭丽娟 曹惠 周扬理

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714034

摘要：《工程力学》是工科类专业的一门重要的基础课。但因本课逻辑性强，公式繁多，抽象难懂，从而使许多学生产生厌学情绪。针对此问题，本文从教学内容、教学环境和教学方法等方面给出一些建议，以提高教学效果和学生学习的自主性。

关键词：工程力学；教学内容；教学环境；教学方法

工程专业的教学，是进行高端技能型工程师培养的重要途径。而《工程力学》是一门与工程实际联系极为紧密的课程，它主要培养学生如何运用力学知识解决工程实际问题的能力。所以工科类专业，例如石油工程、油气储运、土木工程等专业，都把《工程力学》视为本专业重要基础课程之一。

该课程理论性较强，概念公式繁多。在脱离工程实际的情况下，课本中的许多概念对于学生而言，比较艰涩难懂，从而使许多学生对本科产生抵触情绪。所以积极探索新的教学模式和教学方法，以增强学生的学习兴趣和培养他们的工程应用能力，是教师迫在眉睫的研究任务。

1 优化教学内容，调整教学结构

目前，工程力学主要由静力学和材料力学两部分构成。静力学主要是研究刚体在力系作用下的平衡规律，涉及：物体的受力分析、力系的等效与简化以及力系的平衡条件。而材料力学主要是研究变形体的强度、刚度和稳定性等问题，涉及的变形主要有：拉伸（压缩）、剪切、扭转和弯曲。

在大多数的教材中，材料力学这部分内容是以“拉伸（压缩）→剪切→扭转→弯曲”四种基本变形为主线进行排布的。若按照“以四种基本变形为主线”的思路进行授课，会出现各章节相对独立、相同概念重复讲解、易出现概念混淆、学时不够等缺点。通过授课，笔者认为，材料力学这部分内容的授课应按照“外力分析→变形分析→内力分析→应力分析→强度和刚度校核”这一思路。它弥补了“以四种基本变形为主线”授课思路的不足，具有知识体系紧凑、知识点衔接自然、避免相同概念被重复讲解以及合理利用学时等优点。此外，可以运用“类比”的思想让学生进行自主学习。例如给学生讲授完拉伸（压缩）变形的强度校核，那么再进行其他变形强度校核的学习时，可以让学生类比拉伸（压缩）变形，先自己猜想如何去校核，然后再由老师讲解。让学生对比寻找到四种基本变形的相同点和不同点，可让学生真正的参与到课堂中来，从而提高学生学习的主动性。

静力学和材料力学既相互区别，又有联系。两者的研究对象和研究内容不同，但研究变形时，变形体要先视为刚体进行外力分析后才能进行强度和刚度校核，可见静力学又是材料力学的基础。所以对于《工程力学》这门课的讲授，前后章节要相互贯通，形成一个统一的知识框架体系，便于学生对知识的理解和记忆，不能独立讲解，否则易造成知识点的割裂和混乱。

2 改善教学环境，提高教学效率

“黑板+粉笔”的传统教学方法虽然比较单调、枯燥，但有利于促进师生感情的交流和学生思维能力的培养。“多媒体+PPT课件”的现代教学方法，课堂信息量大，形象生动，但讲课速度快，处理不当，会让学生处于被动状态。

《工程力学》的概念多且抽象，若仅采用传统模式授课，满足不了教学需求；若仅采用现代模式教学，虽然授课内容丰富了，但师生缺乏交流，有时授课效果也不理想。所以在实际教学中，应该将两者有机结合起来，取长补短。对于一些定理证明、公式推导、以及解题过程等，应采用传统教学方法，老师边板书边解讲，学生边听课边思考，师生不断有交流，有助于学生对所学知识的理解吸收。对于与工程实例联系紧密的知识点，教师难以口头表达清楚，學生也感觉抽象难懂，此时，就需要采用现代教学方法，引入一些典型的工程实例，并结合3D动画，形象生动，不仅可提高学生的学习兴趣，也有利于缩短学生与工程实际的距离，达到学以致用的目的。不论哪种教学方法，都要时刻注意与学生进行知识的互动，这样才能达到良好的教学效果。

3 施行多种教法，激发学习兴趣

孔子曾说过：“知之者不如好知者，好知者不如乐知者。”也就是说对知识的学习感兴趣，就会变被动为主动，不仅可提高学习效率，还能加深对知识的理解，这样才能活学活用。所以在教学过程中，应采用多种教学法，例如案例法、设问法、讨论法等，激发学生的好奇心，使他们不断处于“生疑、质疑、解疑”的过程。通过这一系列的过程，不仅可激发他们的学习兴趣，提高学习的积极性，还可培养学生分析问题和解决问题的能力。

例如对于“应力”概念的引出，可以先用“案例法”引出教学内容，例如给学生展示两个杆件A杆和B杆，两杆件的材质和长度都相等，A杆为细杆，B杆为粗杆，在A、B杆件两端施加同样大小的力。然后再运用“讨论法”，分组讨论，比较两杆的伸长量。最后采用“设问法”，引导学生观察并思考：细杆和粗杆的伸长量。而此时会发现，A、B杆件的轴力都是F，即两杆件的内力相同，但是它们的变形是不同的。如果这两个杆件受到破坏的话，那一定是哪个先破坏啊？对了，细杆先发生破坏。这样我们就可以确定，杆的破坏和变形与杆件的横截面积大小有关，所以我们发现内力不能直接反映构件抵抗变形和破坏的能力。那我们就要来考虑，既然横截面积不一样，那在单位面积所受内力是否一样呢？这样一来，就引入了应力的概念。

4 總结

总之，《工程力学》是一门偏理论性的课程，许多概念抽象难懂，所以要优化教学内容，改善教学环境，提高授课水平，采用灵活多变的授课方式，从而提高学生学习的主观能动性，培养他们理论联系实际，发现问题、分析问题和解决问题的能力，为培养适于现代工业发展的应用技术型人才打下良好的基础。

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作者简介：张潇华（1990），女，助教，硕士研究生。