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摘要:工程力学课程属于许多工科专业的专业基础课,是一门科学推理严密,与其他工科专业课紧密结合的课程。作为一门传统课程,工程力学课程具有较为完整的知识体系和研究方法。学习该课程有助于工科类专业学生后续相关专业课的学习。工程上很多问题都需要工程力学的知识配合相关专业知识共同解决,学好工程力学可以为解决工程实际问题和从事科学研究工作打下良好的基础,有利于学生掌握交叉学科知识体系,也有助于学校培养出复合型实用人才。
关键词:工程力学;教学改革
一、工程力学现状
工程力学是一门传统课程,已经历过数次改革,大多数改革主要在课程内容和教学手段等方面,目的还是让学生单纯地掌握该门课的知识,而忽略了其作用和意义。如今的学生进人大学学习,目的不再像中学那样学习知识,在考试中取得好成绩。而是为了毕业以后能找到工作,在社会上有更好的个人发展。学习多少专业知识是很重要,但关键是能具备运用掌握的知识解决工程实际问题的能力。“十三五”期间,经济上未来的五年要加快经济转型和经济发展方式转变。教育上也提出从“科教兴国”转变到“科教强国”,将教育和科技有机结合,培养出上亿的工程师、高级技工和高素质职业人才。所以,传统的知识型人才已经不适应当前社会发展的需要,社会发展更需要创新型实用人才。作为工科类专业的一门重要课程,工程力学课程的教学改革也需要朝这个方向努力。
二、工程力学学习中存在的问题
(一)从课程内容上来说
由于教学改革的原因,课时在不断地缩短。为此,很多学校做出相应的改革。工程力学课程包括大量的概念、定理以及公式推导等抽象的内容,很难引起学生感性认识。很多教师完全把理论力学和材料力学课融合在一起,但这两门课有不同的前提假设和应用领域。如果完全融合在一起,很容易引起学生混淆。工程力学虽然是很多工科专业的基础,但教学内容上涉及的工程实践的环节不多,没有将工程力学的知识背景和工程应用作为首位。
(二)从学生方面来说
工程力学课程的理论性过强,很多学生认为该门课程与自己的专业无关,没有必要认真学习。对该门课程没有兴趣。所以,这些学生以考试为学习目的,学习的方法主要依赖于死记硬背,不注重公式的来历以及原理的分析,对课程内容的不求甚解。在教学改革中,很多教师已经意识到学生积极性不高,对该门课程没有兴趣的问题,但大多数教师认为是该门课程的内容过于枯燥的原因,只是在教学方式上作出努力。而学生对该门课没有兴趣的主要原因,一是难懂,二是认为学习该课程没有用,对自身以后的发展关系不大。因此,未来的改革必须提高学生的认知和兴趣。
(三)从教学方面来说
目前教师上课添加了多媒体作为辅助或主要教学手段。多媒体能快速演示复杂的公式、图片和简单的视频,这些虽然大大减少了老师上课时不必要的负担,但也出现一定的负面影响,比如教师讲课速度加快了,学生的思路跟不上了,记笔记少了。有些内容只是在多媒体课件上一带而过,对其中考虑问题的思路和处理技巧和手法讲得不多,学生只记得答案,而并不明白具体的过程。有些课堂上采用知识讲解和习题训练的模式,这种“满堂灌、填鸭式”的教学方法过于陈旧和死板,学生只是单纯接受知识。这种教学方式讲解概念性的内容会有一定的效果,但不适合整个课程的教学。同时,学习工程力学需要一定的知识基础,而上课的学生基础参差不齐。如果教师只采用统一的教学方式,不注意学生之间的差异,不顾全所有学生的接受程度,很难起到良好的教学效果。
三、教学改革措施
(一)在学生的兴趣问题上
在讲述课本内容之前,教师应先介绍一下该门学科的发展历史和知识背景,包括重要历史人物等。让学生认识到课程与自身发展和社会发展的紧密联系,从而激发学生对该课程的兴趣。了解学科的发展史,有助于学生了解该门课程内容的结构,使学生不至于学习时毫无头绪、无从下手,减轻他们后续学习的负担。比如,在楼房建筑中出现过阳台垮塌的事故,阳台建筑在工程力学当中属于悬臂梁结构,属于四种基本变形中的弯曲变形。教师可以根据悬臂梁的受力特点以及材料的选择上分析事故的原因,避免悲剧再次重演。历史上最早提出弯曲变形的是伽利略,1638年,他在著作中提到:悬臂梁在自由端受载荷,根部的弯曲最大。这句话如果在强度方面考虑是正确的,但如果考虑到截面的内力分布是不严谨的,此时悬臂梁的弯曲问题上只研究了强度问题。后来在1826年纳维埃提出弯曲正应力公式和挠曲线近似微分方程,解决了内力和变形的问题,完善了弯曲变形的理论。他们指出梁的上下两侧应力最大,且一侧受拉一侧受压。所以阳台建筑中上侧受拉,钢筋应放在上侧。而大多数阳台垮塌的原因都是因为钢筋放错了位置。这样的示例最能展示工程力学与工程实践的关系,从而有效地理论联系实际,用力学知识解决工程问题,同时学生的学习积极性也可调动起来。
(二)在课程内容上
在课堂教学的同时,应该加强工程教学实践环节,并应有针对性。学习工程力学课程的工科专业有很多,有土木、机械、建筑材料等,比如在给材料专业讲低碳钢拉伸实验,可以多介绍当今新材料的力学性能。在给土木专业讲压杆稳定的内容时,就像邓宗白教授的“材料力学漫谈”视频中那样,可仔细讲一下加拿大魁北克桥坍塌的原因。邓宗白教授在视频中讲道魁北克桥坍塌的主要原因:悬臂行架根部的下弦杆失稳。为此,他还用钢条做实验,向学生展示了失稳的过程,即钢条在很小的载荷作用下就会弯曲,让学生感受到失稳问题在桥梁工程中的重要性。
除了课堂教学外,多增加實验教学环节。在讲授低碳钢拉伸实验时,教师在实验室进行,边讲授边做实验,让学生有更加形象、真实的认识,增强学生对拉伸实验的理解。在做实验时可以让学生自己动手操作,改变学生认为力学方面的课程都是理论课的观念。还可在课堂上引入视频教学。视频教学最大的好处就是可以让学生看到的内容更加生动、真实。传统的课堂往往只是看一些图片,但视频教学可以完整地展示一个过程,而且有声音,更加生动。比如南京航空航天大学邓宗白教授的“材料力学漫谈”视频,视频中邓宗白教授讲授受力分析过程以及结构变形的过程,用动画的形式展示,这可以让学生更容易理解。还有一些简单的小实验,这些操作简单的实验没必要花费时间去实验室去完成,但是实验现象学生有必要看到。这样的实验可以通过视频播放给学生.这既节省时间又有助于学生理解。
四、结束语
知识经济快速发展的时代,对人才的培养提出新的要求,大众创业,万众创新。教师讲授专业知识的同时应该多鼓励学生去创新和创业,培养他们的创新能力,提高运用知识解决工程实际问题的能力。引导学生适当参与科研中,科研和教学相结合,用科研成果指导教学,用教学影响科研。为了跟上新时代和新科技的发展,教学内容必须不断地补充和更新,教学方式也应做出相应调整。因此,教学改革永远在路上。
课题名称:工程力学实验教学改革内容及方法研究 湖南城市学院2016年校级教改课题
参考文献:
[1]郝刚立,王维早,王海渤.工程力学教学改革初探[J].山西建筑,2010,36(29):188-189
[2]李艳芳,胡旖旎.工程力学教学改革的实践[J].南昌高专学,2006(4):91-92.
作者简介:杨山波(1982.7.11)男,汉族,湖南益阳人,硕士学历,讲师,研究方向为钢 -砼组合结构,大跨度结构抗震、抗风。
关键词:工程力学;教学改革
一、工程力学现状
工程力学是一门传统课程,已经历过数次改革,大多数改革主要在课程内容和教学手段等方面,目的还是让学生单纯地掌握该门课的知识,而忽略了其作用和意义。如今的学生进人大学学习,目的不再像中学那样学习知识,在考试中取得好成绩。而是为了毕业以后能找到工作,在社会上有更好的个人发展。学习多少专业知识是很重要,但关键是能具备运用掌握的知识解决工程实际问题的能力。“十三五”期间,经济上未来的五年要加快经济转型和经济发展方式转变。教育上也提出从“科教兴国”转变到“科教强国”,将教育和科技有机结合,培养出上亿的工程师、高级技工和高素质职业人才。所以,传统的知识型人才已经不适应当前社会发展的需要,社会发展更需要创新型实用人才。作为工科类专业的一门重要课程,工程力学课程的教学改革也需要朝这个方向努力。
二、工程力学学习中存在的问题
(一)从课程内容上来说
由于教学改革的原因,课时在不断地缩短。为此,很多学校做出相应的改革。工程力学课程包括大量的概念、定理以及公式推导等抽象的内容,很难引起学生感性认识。很多教师完全把理论力学和材料力学课融合在一起,但这两门课有不同的前提假设和应用领域。如果完全融合在一起,很容易引起学生混淆。工程力学虽然是很多工科专业的基础,但教学内容上涉及的工程实践的环节不多,没有将工程力学的知识背景和工程应用作为首位。
(二)从学生方面来说
工程力学课程的理论性过强,很多学生认为该门课程与自己的专业无关,没有必要认真学习。对该门课程没有兴趣。所以,这些学生以考试为学习目的,学习的方法主要依赖于死记硬背,不注重公式的来历以及原理的分析,对课程内容的不求甚解。在教学改革中,很多教师已经意识到学生积极性不高,对该门课程没有兴趣的问题,但大多数教师认为是该门课程的内容过于枯燥的原因,只是在教学方式上作出努力。而学生对该门课没有兴趣的主要原因,一是难懂,二是认为学习该课程没有用,对自身以后的发展关系不大。因此,未来的改革必须提高学生的认知和兴趣。
(三)从教学方面来说
目前教师上课添加了多媒体作为辅助或主要教学手段。多媒体能快速演示复杂的公式、图片和简单的视频,这些虽然大大减少了老师上课时不必要的负担,但也出现一定的负面影响,比如教师讲课速度加快了,学生的思路跟不上了,记笔记少了。有些内容只是在多媒体课件上一带而过,对其中考虑问题的思路和处理技巧和手法讲得不多,学生只记得答案,而并不明白具体的过程。有些课堂上采用知识讲解和习题训练的模式,这种“满堂灌、填鸭式”的教学方法过于陈旧和死板,学生只是单纯接受知识。这种教学方式讲解概念性的内容会有一定的效果,但不适合整个课程的教学。同时,学习工程力学需要一定的知识基础,而上课的学生基础参差不齐。如果教师只采用统一的教学方式,不注意学生之间的差异,不顾全所有学生的接受程度,很难起到良好的教学效果。
三、教学改革措施
(一)在学生的兴趣问题上
在讲述课本内容之前,教师应先介绍一下该门学科的发展历史和知识背景,包括重要历史人物等。让学生认识到课程与自身发展和社会发展的紧密联系,从而激发学生对该课程的兴趣。了解学科的发展史,有助于学生了解该门课程内容的结构,使学生不至于学习时毫无头绪、无从下手,减轻他们后续学习的负担。比如,在楼房建筑中出现过阳台垮塌的事故,阳台建筑在工程力学当中属于悬臂梁结构,属于四种基本变形中的弯曲变形。教师可以根据悬臂梁的受力特点以及材料的选择上分析事故的原因,避免悲剧再次重演。历史上最早提出弯曲变形的是伽利略,1638年,他在著作中提到:悬臂梁在自由端受载荷,根部的弯曲最大。这句话如果在强度方面考虑是正确的,但如果考虑到截面的内力分布是不严谨的,此时悬臂梁的弯曲问题上只研究了强度问题。后来在1826年纳维埃提出弯曲正应力公式和挠曲线近似微分方程,解决了内力和变形的问题,完善了弯曲变形的理论。他们指出梁的上下两侧应力最大,且一侧受拉一侧受压。所以阳台建筑中上侧受拉,钢筋应放在上侧。而大多数阳台垮塌的原因都是因为钢筋放错了位置。这样的示例最能展示工程力学与工程实践的关系,从而有效地理论联系实际,用力学知识解决工程问题,同时学生的学习积极性也可调动起来。
(二)在课程内容上
在课堂教学的同时,应该加强工程教学实践环节,并应有针对性。学习工程力学课程的工科专业有很多,有土木、机械、建筑材料等,比如在给材料专业讲低碳钢拉伸实验,可以多介绍当今新材料的力学性能。在给土木专业讲压杆稳定的内容时,就像邓宗白教授的“材料力学漫谈”视频中那样,可仔细讲一下加拿大魁北克桥坍塌的原因。邓宗白教授在视频中讲道魁北克桥坍塌的主要原因:悬臂行架根部的下弦杆失稳。为此,他还用钢条做实验,向学生展示了失稳的过程,即钢条在很小的载荷作用下就会弯曲,让学生感受到失稳问题在桥梁工程中的重要性。
除了课堂教学外,多增加實验教学环节。在讲授低碳钢拉伸实验时,教师在实验室进行,边讲授边做实验,让学生有更加形象、真实的认识,增强学生对拉伸实验的理解。在做实验时可以让学生自己动手操作,改变学生认为力学方面的课程都是理论课的观念。还可在课堂上引入视频教学。视频教学最大的好处就是可以让学生看到的内容更加生动、真实。传统的课堂往往只是看一些图片,但视频教学可以完整地展示一个过程,而且有声音,更加生动。比如南京航空航天大学邓宗白教授的“材料力学漫谈”视频,视频中邓宗白教授讲授受力分析过程以及结构变形的过程,用动画的形式展示,这可以让学生更容易理解。还有一些简单的小实验,这些操作简单的实验没必要花费时间去实验室去完成,但是实验现象学生有必要看到。这样的实验可以通过视频播放给学生.这既节省时间又有助于学生理解。
四、结束语
知识经济快速发展的时代,对人才的培养提出新的要求,大众创业,万众创新。教师讲授专业知识的同时应该多鼓励学生去创新和创业,培养他们的创新能力,提高运用知识解决工程实际问题的能力。引导学生适当参与科研中,科研和教学相结合,用科研成果指导教学,用教学影响科研。为了跟上新时代和新科技的发展,教学内容必须不断地补充和更新,教学方式也应做出相应调整。因此,教学改革永远在路上。
课题名称:工程力学实验教学改革内容及方法研究 湖南城市学院2016年校级教改课题
参考文献:
[1]郝刚立,王维早,王海渤.工程力学教学改革初探[J].山西建筑,2010,36(29):188-189
[2]李艳芳,胡旖旎.工程力学教学改革的实践[J].南昌高专学,2006(4):91-92.
作者简介:杨山波(1982.7.11)男,汉族,湖南益阳人,硕士学历,讲师,研究方向为钢 -砼组合结构,大跨度结构抗震、抗风。