“工程力学”在提升机械类专业大学生创新能力中的课程教学改革

张瑞华+陈赛克+周玉梅

摘 要：针对在“工程力学”课程教学中如何提高机械专业大学生创新能力的问题，该文从课程体系联系、教学内容调整、授课目的和方法、实验教学与课外学习强化等方面进行讨论，提出了具体的改革措施。教学实践证明，经过“工程力学”课程教学改革后提高了机械类专业的学生学习的主动性，提升了他们的创新能力，进而课程教学质量也提高了。

关键词：工程力学 本机械类专业 创新能力

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）05（c）-0142-02

随着国家教育部“本科教学质量与教学改革工程”等相关政策与措施出台，各本科教学高校根据本校实际情结合当前社会需求，进行了大量深入的课程教学、实践教学改革等方面的理论研究和实践工作。仲恺农业工程学院对应用型本科教育的人才培养方案制定、课程体系设置、课堂教学模式改进等方面都制定出全新的要求。为此，笔者学校二级学院机电工程学院在原有经验基础上进行了构建多元化实践教学平台提升机械类专业大学生创新能力和课程教学质量的研究。在机械类专业课程体系“工程力学”是机械类专业十分重要的必修的专业基础课程。在“工程力学”课程学习中如何激发学生学习的积极性，培养工程理念，用所学的知识解决实际问题，提升学生的创新能力，是教师在教学过程中必须要认真思考。

1 “工程力学”课程教学现状

“工程力学”既包括理论力学的静力学、运动学部分，又涵盖了材料力学的基本内容，是一门具有较强理论性，同时又与工程和生产实践密切联系的课程[1]。它利用力学基础理论知识和工程经验对工程问题进行分析，将工程问题加以简化提炼出力学模型，运用力学知识将力学模型转换为数学模型，再用力学知识和数学工具分析计算来解决实际问题。同时“工程力学”与其他机械类后续的专业课比如机械设计、机械原理、互换性与技术测量、液压传动等课程紧密相关。“工程力学”为后续的专业课提供必要的力学分析基础和意识，并且贯穿于整个机械专业知识的学习过程[2]。

但是，近几年来随着课程改革的推进，新理论、新技术的大量出现，工程力学课程的学时也不断减少。有些学校非机械类专业将工程力学、材料力学及机械设计基础合并为一门“机械设计基础”，其课时不断被压缩，在机械类专业课程教学这样是不可取的，这样对培养高质量的机械工程人才不利，同时，也给教学带来了难度。此外，“工程力学”是学生接触的第一批专业基础课程，他们接触专业知识机会少，对专业知识了解不深，难以体会该课程中所学的力学知识与后续课程及工程实践的联系，学习积极性不高。“工程力学”公式推导数学计算式多，理解困难，在教学过程中不少学生产生厌学情绪，教学质量难以达到预期效果。

在多年的“工程力学”教学经验积累基础上，本教研组通过不断地学习、借鉴、实践与总结，提出适合自身地方的学校特色、专业特色、和课程特色的教学方法，总结出了一些课程教学改革的经验，现阐述如下。

2 教学与改革

2.1 明确“工程力学”在机械专业课程体系中与其他课程的联系

高等数学、大学物理等基础课程与“工程力学”紧密相关，是学习“工程力学”之前需要学习的基础课程[3]，它们为“工程力学”提供必要的数学、物理等最基本的理论基础知识，是工程力学中分析问题、解决问题的工具和手段。而前面提到“工程力学”同时又是“机械设计”等机械类后续专业课的基础，为它们提供必要的力学基本知识和基础理论。所以它是一门承上启下的桥梁课程。例如“工程力学”中的静力学部分，主要分析和确定处于平衡状态下的各构件所受各种外力的大小和方向，解决受力分析及平衡问题；运动学部分主要研究物体在受不同力的作用下的运动，分析和确定构件在空间的位置以及它随时间变化的规律；材料力学部分则主要研究在外力的作用下各构件的内力、发生变形以及失效的规律。这些知識都为以后的设计机构结构和尺寸、选择机构材料、承受多大的载荷等提供必要的力学支持。“工程力学”是为后续课程进行一些结构设计、运动设计以及安全校核的基础。因此在“工程力学”的教学过程中，应该明确“工程力学”在机械专业课程体系中与其他课程的联系，讲述力学知识的同时复习前面已经学过的知识，同时引导学生了解其与后续课程的联系性，使其明白以后哪些课程会用到该课程的知识，提高他们的学习兴趣，引导他们学好力学知识，为以后的学习打好基础。

2.2 革新教学内容，突出思路与方法，促进学生主动思维、创新思维

“工程力学”虽然是一门传统的学科，然而在快速发展的当代，它仍是解决各类工程技术难点问题的基础和关键。课程教学过程必须让学生领会和理解它的基本思路与方法。在安排教学内容时，选择经典内容，去掉与“大学物理”的重叠部分，结合机械专业背景，适时引入反映课程应用的现代工程设计实例，挖掘机械领域典型的工程案例，结合科研问题，开展相应的教学。例如分析减速箱传动轴的受力问题，先让学生理解传动轴的工作原理，简化和确定传动轴上所受的齿轮上啮合力、轴承的约束反力；等到了学材料力学部分时，还可以继续针对该例，应用材料力学课程内容对轴的强度、刚度进行分析和设计。

这些案例的讲述使学生既学会了“工程力学”受力分析和强度、刚度校核的应用，同时也熟悉了工程实际问题，理解了各类力系在工程中的简化过程，更深刻的体会了工程实际中各类约束，还了解了工程力学是如何应用于工程。此外课堂教学时还可穿插介绍笔者学校老师们的科研项目新成果和内容，鼓励学生通过查询、收集进而了解本专业的科研动态以及有关力学素材。让学生学会如何寻找工程实例中的事物之间的内在联系，掌握工程力学的工程问题处理的思路与方法，又将理论和应用紧密结合起来，使学生更好地培养创新兴趣和创新能力。同时，也让学生们了解到，目前他们所学的现有课程知识有还不能不能解决的问题，还需进一步深造学习，为其以后进一步深入学习做好心理准备，这样做有助于更好地提高学生的求知欲望，提高他们创新的积极性与主动性。

2.3 弱化公式推导，强化基本概念理解

“工程力学”还有一个特点就是公式推导过程比较多。对机械学专业学生而言，学习工程力学的重点是理解基本的力学概念和掌握基本的力学方法，能利用教材、参考书和专业软件等辅助工具解决工程中的力学问题，对于能否学会公式推导过程并不作过高的要求。如果在课堂教学中花大半节课的时间来讲述一个公式是如何推导出来的，很可能使学生感到厌烦，教学效果必然适得其反。因此应弱化公式推导部分的讲解，将教学重点放在如何较好地引入力学基本概念和如何讲解解决问题时的分析思路和练习。只有学生能准确理解力学概念，才能解决工程问题和学好“工程力学”。“工程力学”教材中新的基本概念几乎存在于每一章节中。以工程实例为背景，引入新的基本概念，再配以文字的形式概括描述，这样使学生清楚概念的来源，准确高效的将新概念与已有的认知结构建立联系，扩建认知结构。

2.4 改革实验教学与课外学习

“工程力学”实验教学与课外学习能更好更快地拓展学生相关知识结构，也是培养学生创新能力和意识必不可少的环节。在实验教学中以学生为主导对象，老师在上实验课之前就向他们阐述本次实验的任务和目的，要求学生提交实验预习报告；学生通过一段时间预先有目的的查阅资料、分析讨论、学习后，更好的理解实验原理和熟悉实验方法，明确设计实验步骤，最后能自己动手操作完成实验。这种实验教学方式充分发挥学生的主体作用，调动学生的动脑和动手积极性，全程投入到实验学习和实践当中。

“工程力学”教学目标是让学生正确理解力学概念，能够熟练运用力学方法解决力学问题，对工程实例中的力学问题做出正确判断。因此，教师可以有针对性地提出一些工程案例中需解决的工程力学问题，譬如机构结构设计中让学生们自己设计方案作为课外综合作业完成。为提高学生积极性，将该大作业成绩作为“工程力学”课程综合成绩的一部分。这样让学生积极应用科学索引查阅文献资料，自主阅读、了解、反思工程案例。通过学生之间讨论、师生之间交流，使学生获得认识、分析、解决问题的思路和方法，进而培养了学生创新意识和工程实践能力。

3 结语

该校作为普通高等学校以培养应用性专业人才为主，以培养学生的创新能力、创新意识、实践能力为目的，在课程教学中有着极为重要的意义。在“工程力学”教学中不仅要教会学生必要的力学理论知识，还应更加重视对学生创新能力的培养，使他们以后的学习和工作中学会自学、应用和创造知识，这也是评估教学质量的重要指标。

在“工程力学”讲授过程中，要明确该课程在课程体系中与其他机械专业课程的联系；结合机械专业，革新教学内容，突出工程思路与方法，促进学生主动思维、创新思维；弱化公式推导，强化基本概念理解；加強实验教学与课外学习。经过进行了几轮实践，提高了机械类专业大学生学习的主动性，培养了他们的创新能力和意识，课程教学质量也提高了。

参考文献

[1] 张瑞华，陈毓莉，关秋菊.非机械、非土建类专业《工程力学》的教学浅析[J].仲恺农业工程学院学报.

[2] 来小丽. “工程力学”教学与机械专业知识的联系[J].中国电力教育，2012（26）：55-56.

[3] 吕相艳，王开宝，王向东，等.机械类专业工程力学课程的教学改革[J].山西科技，2009（6）：64-65.