土木工程培养工程力学教学方法探析

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摘要：工程力学是土木工程专业的基础学科，为今后土木工程专业学习混凝土结构基本原理、混凝土结构设计、钢结构、桥梁结构等专业课程打下重要的力学基础。本文分析现今工程力学课程教学中出现的几个问题，并提出了相应的解决方案及改进措施，并强调学生的实践动手能力，转变课堂教学中心，力求培养综合性实用型人才。

关键词：土木工程；工程力学；教学改革；方法与实践

一、工程力学教学问题现状分析

当前，我国高校工程力学教学正处在一个有待提高的阶段，工程力学是土木工程专业课程学习的前提基础，与后续课程的学习有着不可分割的联系。同时，在教学过程中又存在一些急需解决的问题，其表现如下：首先，该课程理论深奥繁杂，计算公式多重难解，加上课时为期较长，学生对内容难以消化适应，只知道一味地学习，并不知道其学习的目的性何在，能否为今后课程所用。一些老教师仍沿用传统的板书授课方式，而年轻教师采用多媒体教学的授课方式，这两种方法各有利弊，但却不能很好地相互结合，取长补短。其次，较长的课时，不断的重复相近的内容，让学生对课程学习产生疲倦。这要求教师队伍不断学习，提高自身教学水平，在课堂中加入新鲜元素调动学生的学习兴趣，或以转变讲授中心，换位思考，保持学生的学习热情。再次，工程力学属于理论与实践相并重的学科，往往一些教师只是强调理论学习，认为只要理论学会了，实际操作就懂了，可以不用实践，忽视操作。这种教学相当于纸上谈兵，并没有将所学运用到实践。当学生真正步入社会，需要动手实践所学理论知识，却出现一系列问题。这样的教学方式已无法满足当今社会的需求，教学变得有名无实，课堂学习与课外实践严重脱轨[2]。目前，我们培养的学生存在高分低能的现象。结课考试卷面分值很高，只会盲目地套用公式，没有理解其真正含义，加上分析能力不强，动手能力差。由此可见，卷面上的高分不代表实践上的强手。这些都需要从考核方式上进行改革，需要在考核方式上转变观念，将考场上高手也培养成工程中的能手。

二、工程力学教学方法与实践改革方式

本人身处工程力学课程教学的前线，对课程各章节内容能够较熟练掌握。总结分析这几年的从教经验，认为应从以下几点进行教学改革。1.优化教学内容，改革教学方式。现阶段所运用的工程力学教材内容丰富，涵盖面广，学习期间要求掌握的知识点过多，讲授前需对内容进行系统性和完整性的归类。比如：在应力公式的应用中，通常讲解三类题型，一是应力的校核，二是截面设计，三是许用荷载的计算。教师可以在授课过程中，用一道题，只对其更改某一条件，变换提问形式，让学生在同一道题中领会三种类型题目的运用，以达到系统性的优化教学内容。又如：目前使用的工程力学教材强调理论知识及例题的计算，忽视了实践环节的培养，与实际工程脱轨。应在教材内容适当放入工程案例，增加学生在学习过程中的感知认识。其二，由于工程力学要为后续专业课程学习做铺垫，在授课期间教师可将后续专业课程运用到的知识点进行重点介绍，加深学生对该知识点的印象。例如：在平面图形几何性质中介绍的惯性矩、极惯性矩等概念，是钢结构设计课程的基础，教师将其与课程相结合，可以让学生的学习更有目的性[1]。传统的工程力学授课方式是以板书授课为主，这种授课方式将定理的含义、公式的推导一步步解释清楚，让学生思维紧跟教师讲课的思路，做好相应的课堂笔记。若该授课方式在较长的课时中连续使用，会让学生产生厌学、枯燥的情绪。再者，有些青年教师借用现代化教学辅助手段多媒体授课，将力学中各种抽象构件模型如简支梁、外伸梁等呈通过动画模拟呈现在学生面前，让学生理解构件的变形、破坏情况，显得更直观更形象。但运用此种授课方式讲授速度较快，导致部分学生时常跟不上教学进度，日积月累就会落下教师授课的脚步。因此建议，在介绍理论知识、公式推导等内容可采用板书授课方式；在介绍构件的受力特点、变形特点、工程应用等时，引入多媒体授课，尤其是引入一些动画视频，让学生将陌生的力学知识与真实的工程案例结合在一起，让学生看到知识的一些实际应用，培养学生抽象思维、解决实际问题的能力。板书和多媒体授课根据工程力学内容不同，加以分工，使得课堂教学多姿多彩，调动学生的学习积极性。要想正真实现教学改革的成功，要求教师合理巧妙地设计课堂。教师如果照本宣科，按照课本的逻辑顺序讲解，学生学习就会失去了目的性。所以，教师需对工程力学及其涉及专业内容具有全面的认识，对其他课程涉及到的知识点需重点讲解。要对讲授内容熟知，还要能将其串联融合在一起；要对该课程体系熟知，还要对专业课程，以至该领域其他新研究新发现有所了解，这样才能做到授课内容不枯燥不单一。2.扩展课堂知识点，互动教学。工程力学课时多，学习战线长，学生难以保持积极的学习兴趣，我们教师在掌握基本教学内容的同时，适当增添力学相关的历史建筑、力学故事或者当代建筑中所运用到的力学原理来丰富课堂气氛，拉近教师与学生的距离，激发学习兴趣。此外，在讲授基础知识时，要重视对理论基础知识的实际应用，运用实际案例来不断丰富理论内涵，使得工程力学课程不再显得纯理论性，例如：介绍力矩定理，力对点之距可以引入生活中扳手的使用，以螺母为矩心，扳手杆为力臂，此时产生的转动效应即为力对点之矩。力对轴之矩则引入“手推门转动”来说明，手发出的力若在门平面内，力再大也无法把门转动；手发出的力若在门平面外，但力的作用点离门轴很近，门也很难转动。生活案例的加入，学生不仅理解了“力矩”的定义，而且也学会了其计算公式的应用。以往的力学课堂教学都以教师为中心，教师授课，学生听课，长期以来会减弱学生对该课程的兴趣。因此，让学生掌握力学学习方法，时常转变课堂教学中心，让学生成为课堂的主人。例如：截面内力的求解方法都是用截面法来求解，教师在讲解了轴向拉压的内力求解后，扭转变形的内力求解提倡学生预习和自学。让他们自己发现问题，自己提出问题，自己探讨问题，让学生带着问题去听课，有针对性地去学习。若在教学中没有得到解决的问题，进行分组讨论，再由教师解答。这种教学方式不仅调动学生积极主动学习的动力，激发他们学习的潜力，提高自主学习的自信心，而且能加强学生对该方法的掌握与运用能力。3.改变实验操作模式，培养学生创新制作能力。实践是培养学生动手能的必要环节，是培养工程应用型人才必不可少的检验方式。工程力学属于理论与实践相结合的基础性课程，实验除了配合理论教学，更是提高学生认知能力和实践操纵能力的有效手段。现在社会对学生的要求越来越高，致使学生的就业压力也逐渐增大。我们应开放基础学科实验室，提供实验场所供学生动手学习，强化学生实践操作能力。同时增设《工程力学试验》课程，对实验项目进行改革，取其精华去之糟粕，提高学生的工程素质。以往的实验课程，都由教师一手包办实验课前的准备工作，这样的实验课程，学生只是走马观花，不能真正掌握实验方法。由此，应该在每次实验课前由学生自己组成小组，每组尝试撰写相应的实验方案、实验步骤、所需材料，经教师修改认可后，借用实验器材及准备耗材，以小组为单位，在实验教师的协助下进行实验。工程力学作为力学类课程的入门，学生对各杆件认识还处于萌芽期。让学生利用白卡纸与白乳胶制作简单的力学模型，加深学生对构件的认识，培养抽象思维、动手制作能力。例如：在学习桁架结构章节中，教师可以先利用白卡纸与白乳胶，制作简单的桁架结构，在教学过程展示。通过模型展示，观察结构特点，引出此结构的受力特征，并在课后安排学生自己动手，结伴组成小组，完成模型制作。下次课堂，同学之间相互分享制作成果，判断是否符合属于此种结构，再由教师进行总结。这一系列工作，把力学与其他专业课程相应地结合起来，让学生学到的不只是一点一面。4.改变考核方式。工程力学的考核方式应以能力考核放在首位。培养学生计算分析能力、工程分析能力以及沟通协作能力。以往的力学考核方式是以结课考试成绩加平时成绩作为其最终成绩。这种评价方式过于片面，学生过度追逐高分，忽略了动手能力的培养，应将考核方式做如下改革：其一，学习中期增设一次考试，可对学生进行阶段性监督，检验教学成果，并加以改进；其二，将实验实践动手成果纳入考核，注重学生实操能力；其三，团队模型制作上有创新思维的可以酌情加分，为今后步入社会参加实践工作打下坚实基础。

三、结束语

综上所述，《工程力学》教学内容是土木类专业课程开设的前提，又是基础课程中授课较为困难的学科。在进行教学过程中要对该课程内容有详细的认识，还要对该课程为其他专业课程及领域所做的铺垫有所了解。课程教学改革并非短期时间能够完成，达到较好的成果。它需要教师花费大量时间和精力去钻研，去反复探索，去优化教学内容，提升自我学习。在教学过程中常常关注学生的学习动态，强抓学生实践动手能力，改进教学方式，提高教学质量。

参考文献：

[1]郭春华.对工程力学教学改革的几点思考[J].教育探索，2013，（2）：31-32.

[2]杨永明.高校工程力学课程改革研究与实践[J].重庆科技学院学报：社会科学，2013，（2）：185-186.

作者：张敏 黄华恢 孙凌云 陈爽 单位：桂林理工大学土木与建筑工程学院 桂林理工大学博文管理学院