应用型高校工程力学课程教学改革研究

雷 歌 孙文福

（三亚学院，三亚 572022）

应用型高校工程力学课程教学改革研究

雷 歌 孙文福

（三亚学院，三亚 572022）

本文以“应用型人才培养”为目标，针对现有工程力学教学中的不足，探索工程力学课程教学的新模式。在组织教学内容时要做到与时俱进，并注意联系专业实际。选择教学方式时，要注意贴合课程内容，并善于调动学生的积极性。实施教学过程中，注重培养学生的自主学习能力，适当引入CAE技术，积极鼓励师生进企业实习，多管齐下，提高学生的工程意识和行业竞争力。

应用型高校；工程力学；课程教学；教学改革

一、引言

随着市场经济的繁荣，众多应用型本科院校应运而生，我校已在“十三五”发展规划中明确提出将学校建设成为特色鲜明的高水平应用型民办大学。在教学中应配合学校的规划，重新确立课程的知识目标、能力目标和素质目标，尤其应注重培养学生的知识应用能力、动手实践能力以及创新创业能力。为了顺应新形势的发展，本人针对学校车辆工程这一特色专业所开设的工程力学课程进行改革并对新教学模式展开研究。

工程力学课程是车辆工程专业一门重要的基础课，对后续专业课学习起到承前启后的桥梁作用。开设这门课的目的是希望学生学会应用本课程的理论分析方法解决一些简单的工程实际问题；同时结合本课程的特点，培养学生科学的思维方式和正确的世界观，使学生在分析问题、解决问题、理论联系实际及创新等方面的能力得到训练和提高。

二、当前工程力学教学中的不足

1.教学内容陈旧

工程力学教学内容比较经典，各教材差异不大。但是力学知识发展速度很快，新的现象、理论、方法、计算技术日新月异，特别是利用计算机解决大型、复杂的工程问题发展迅速，那么工程力学课程内容就需要与时俱进。

2.课堂氛围沉闷

以往教师在工程力学课程教学中多以讲解授课为主，学生的积极性没有被充分调动起来。由于学生基础参差不齐，一旦有听不懂的知识，就会跟不上老师的进度，导致学生自信心受挫，从而产生厌学情绪，对课程提不起兴趣，课堂气氛沉闷。这种以“老师为中心”的教学模式，师生互动效果不良，既不利于老师及时了解学生的掌握程度，也不利于学生主动性的发挥，尤其与培养具有创新能力的优秀人才这一目标大相径庭。显而易见，以学生主动学习为主，教师引导学生为辅的教学模式势在必行。

3.教学手段落后

现在工程力学授课基本上是多媒体课件与板书配合的方式。采用多媒体课件，能够扩大课堂信息量，提高学生学习兴趣和学习效果，而板书能够帮助学生理清知识点脉络，将课堂知识深入理解记忆。尤其在例题讲解的时候，板书的应用更能达到理想的指导效果。这两种方式结合的教学方法在教授理论知识的时候非常合适，但在教授工程实例及工程力学在生活中应用时就捉襟见肘了。工程力学课程与工程实际联系紧密，培养学生将工程力学理论知识应用到工程实际中去是本课程的直接目的，所以应积极寻找新的教学方法培养学生的知识应用能力以及创新能力。

三、工程力学教学改革探索

1.革新教育思想，更新教学内容

组织教学内容要与时俱进，可在绪论部分、有关章节引言部分适当介绍工程力学的现状和发展前景[1]。用浅显的语言和生动的实例介绍工程力学的最新研究成果、研究动态和展望，扩大学生的知识面，提高学生对工程力学课程的兴趣，增强他们对探索未来的求知欲。

工程力学课程是我校车辆工程专业一门重要的基础课，所以在组织教学内容时要注意联系专业实际，例如在讲静力学部分几大约束类型时，可以结合发动机的汽缸、活塞、连杆和曲轴分析各约束类型；进行力偶理论部分教学时，可应用转动方向盘现象，以及在金工实习时中用丝锥攻螺纹原理帮助学生理解力偶；在介绍材料力学部分的扭转变形时，可以汽车的主传动轴为例，大家都明白汽车主传动轴实现把发动机输出的力矩传递给驱动轮，它主要的变形方式是扭转变形。通过分析等截面圆轴，其最大切应力出现在承受扭矩最大的横截面上的最外圈，显而易见，横截面中心部分承受的切应力很小，可知这部分材料没有得到充分利用，所以工程上常将轴做成空心轴。既可以保证了强度，又节约了材料，并且很轻便[2]。

2.采用灵活多变的教学手段

工程力学这门课程被安排在大二第一学期，学生在学习这门课程之前还没有完成相关实践性课程的学习，所以很多学生反应在学这门课程时会感到吃力。鉴于课程内容中会涉及到一些难以理解的结构，在讲解新知识的时候应列举一些比较熟悉的实物结构，或者通过引入工程动图，动画的方式增强学生的感性认识，从而加深对理论的理解。

为培养学生的工程应用能力，课堂上多采用工程实例以及生活中的力学问题作为案例。在工程案例的讲授中，可采用启发式，培养学生善于设问、积极分析、勇于解决问题的能力。通过介绍工程实例，使理论与实际充分融合，互为补充，这种教学方法贴合生活实际学生接受起来容易，教学效率明显提高[3]。

在教学时注重课堂教学的整体设计，通过引入真实工程项目引出任务，引导学生建立力学模型并综合独立分散的知识点直到最终解决实际问题，这样从提出问题，寻求解决方法，选择实施方案，到得到结果整个过程全程参与，从而掌握完成工程任务必要的知识[4]。

3.注重培养学生的自主学习能力

在开学之初就让学生思考怎样学好工程力学这门课，并写出自己的学习计划，让学生能够主动思考，自主安排自己的学习计划，并监督学生完成。

定时检查学生的预习情况，每位同学需要把学习时遇到的问题以及解决的方法进行总结，锻炼学生发现问题、解决问题的能力。

教学过程中不断安排课堂提问和不失时机的进行启发思维，师生互动，让学生参与交流、分享观点，对于复杂的问题采用分组讨论方式进行解答，并组织学生进行总结和归纳。同学在辩论之后，能清楚地明白基础理论，加深对知识点的理解。这种方法能够促使学生交流见解，同时分配组员时兼顾不同层次学生，争取使每位学生都能有所收获。

在习题讲解部分，适当采用学生走上讲台解题的方法，检查学生知识掌握情况，并锻炼学生的表达能力。

4.引入CAE技术

随着计算机技术的发展，工程装备的设计和机械结构的分析中都离不开计算机技术的支持，应用CAE软件对解决复杂工程结构的力学问题具有重要意义[2]。引入CAE技术可以为学生解决工程问题提供一种新思路，例如，在材料力学的教学中，进行理论求解外伸梁的剪力和弯矩之后，可以利用ANSYS软件建立梁的力学模型，进行求解，得到梁在不同位置的变形情况以及应力、应变情况。图1所示为外伸梁的结构及受载示意图，在进行外伸梁受力分析时，通过有限元分析软件ANSYS，建立梁的三维模型，施加相应的约束类型和集中力、力偶等载荷。图2所示为外伸梁力学仿真模型。完成求解计算，得到结果。图3所示为梁沿Y方向的变形云图，利用软件的三维可视性，直观显示外伸梁在相应受力及约束条件下不同位置的变形情况。这种交互式的体验方法，可以激发学生的兴趣，加深对理论知识的掌握和理解。图4所示，为应用ANSYS软件绘制梁的剪力图，图5为应用ANSYS软件绘制梁的弯矩图，也可同理论结果相对比，验证理论结果的正确性。

图1 外伸梁的结构及受载示意图

图2 外伸梁力学仿真模型

图3 外伸梁Y方向变形云图

图4 ANSYS求解剪力图

图5 ANSYS求解弯矩图

5.鼓励师生进企业实习

学校由汽车企业出资办校，采用校企联合育人的培养模式，所以车辆工程专业具有得天独厚的资源优势，因为我校教师和学生可以利用寒暑假时间去汽车企业参观和实习，并能得到工厂的专业培训，还能近距离接触生产线，亲眼目睹汽车的生产过程。师生通过体验企业的生产模式，从而真正参与到汽车制造中去，拓宽教师和学生知识面，提升学生的行业认知和就业竞争力。

进企业实习给学生提供了将所学理论知识应用到实践中去的途径，可以提高学生的知识应用能力。同时学生在实践中可以发现问题、分析问题、解决问题进而提高自己的创新能力。对于解决不了的问题，可以通过在校继续学习研究，解决自己的疑惑，从而发挥学生的主观能动性，激励学生的兴趣[5]。

只有了解市场的需求才能培养出社会真正需要的人才，走进企业有助于教师了解社会的需求，及时调整教学目标和教学内容，并有效提高教师的专业能力，促使教师不断学习新知识，掌握新技能，保持与社会发展同步。

四、结论

本文以“应用型人才培养”为目标，针对现有工程力学教学中的不足，探索工程力学课程教学的新模式，提出了工程力学课程教学改革的一些策略。在组织教学内容时要做到与时俱进，及时更新学科前沿知识和技术，并注意联系专业实际。选择教学方式时，要注意贴合课程内容，并善于调动学生的积极性。实施教学过程中，注重培养学生的自主学习能力，适当引入CAE技术，积极鼓励师生进企业实习等，多管齐下，提高学生的工程意识和行业竞争力。在教学过程中，不仅要教给学生必要的基础理论知识，还要注重培养学生的理论联系实际能力、自主学习能力，让学生学会学习，善于应用，乐于创新，这就是教学的目标，也是衡量教学质量的标准。

[1]夏平，毛文贵，卿上乐.应用型本科工程力学课程教学改革研究[J].湖南工程学院学报，2010，20（1）：101-103.

[2]徐鹏，关学锋.应用现代教育技术深化材料力学教学改革研究[J].中北大学学报（社会科学版），2005，21（3）：94-95.

[3]段洁利，卢玉华，严慕容，等.工程力学教学方法的创新探索与实践[J].中国现代教育装备，2011（7）：56-57，60.

[4]陈丽华.工程力学教学改革的探索与实践[J].沈阳工程学院学报 （社会科学版），2007，3（3）：434-435.

[5]刘静，周晓玲，汪中厚.浅谈工程力学教学中实践与创新能力的培养[J].上海理工大学学报（社会科学版），2013，35（2）：177-180.

Reforming the Engineering Mechanics Course in Application Oriented Universities

LEI Ge,SUN Wenfu
（Sanya University,Sanya 572022,China）

This paper discusses the new mode of engineering mechanics course teaching,aimed at solving the problems in the existing teaching methods and encouraging “applied talents training”.The teaching content should be updated and the attention should be paid to professional practice.Teaching methods should be based on the course content and be good at mobilizing students’enthusiasm.The process of teaching should be focused on cultivating students’autonomous learning.Teachers and students can make good use of CAE technology and go to a factory so as to help the students to put their knowledge into practice.Using the above methods,we can possibly improve the students'engineering consciousness and competitive abilities.

application oriented university;engineering mechanics;course teaching;educational reform

G642.0

雷歌（1987—），女，助教，研究方向：机械设备结构设计及性能。

2015年度海南省高等学校教育教学改革研究项目（Hnjg2015-63）。

姚歆烨）