工程力学教学方法的创新探索与实践

段洁利 卢玉华 严慕容 陈海波

华南农业大学 广东广州 510642

工程力学教学方法的创新探索与实践

段洁利 卢玉华 严慕容 陈海波

华南农业大学 广东广州 510642

在教学过程中，教学方法适当与否，直接关系到教学的效果。通过引入多媒体现代教学手段,采用案例教学、讨论对比教学、总结归纳习题和强化实践环节等方法调动学生的学习积极性和主观能动性，变被动学习为主动学习，激发学生的创新思维和创新能力，不但能够提高教学效果，而且有利于创新人才的培养。

工程力学；教学方法；创新；实践

教学方法包括教师教的方法（教授法）和学生学的方法（学习方法）两大方面，是教与学的统一。其合理与否，适当与否，直接关系到教与学的效果。不同的对象，不同的教学内容，就要有与之相应的教学方法。工程力学作为工科众多专业的重要专业基础课，起着承上启下的桥梁作用。它既具有广泛的通用性和较强的理论性，又具有鲜明的实践性与工程性。课程的教学内容不同，其教学方法就要适当的调整。如果教师的教学方法不当，仍采用传统的教学方法，再好的教学内容也调动不起学生的积极性，激活不起思维的活跃性，必然会导致事倍功半，教学效果不理想，教学质量下降，最终影响后续课程的深入学习和综合能力的培养。教学作为一门艺术，如何让学生感到上课就是一种艺术享受，如何有意识地引导学生去体悟和欣赏本学科领域的科学之美，激发学生不懈追求和勇于探索科学真理的激情，实现创新人才培养的创新教学，如何实现从注重知识传授向更加重视能力和素质培养的转变，适应新的形势大力推进教学方法的改革，是工程力学任课教师面临的主要问题。

1 教学方法的创新探索与实践

1.1 理论联系实际，注重生活实例，采用案例教学法

工程力学是一门理论性和实践性较强的科学，纯粹的理论讲解会引起学生的枯燥乏味，采用案例教学，选取身边的实例，将深奥枯燥的理论知识融入到实例中展现给学生，让学生既容易接受又可直观感受到知识的重要性和实用性，从而提高学习的趣味性，激发他们的学习动力。比如在讲力的平移定理时，笔者先播放了一段世乒赛王励勤和马琳的冠亚军比赛录像，特别引出为什么他们打得球很精彩，且都会旋转？看完录像同学们不由自主地讨论开来。通过几分钟的讨论，课堂气氛非常活跃，最后笔者引导学生先画出球的受力简图，忽略球拍海绵或胶粒与球接触产生的弹力和球拍底板的作用力，球主要受到拍面与球之间的切向摩擦力F作用，如图1所示。

图1

从应用力的平移定理分析力对球的作用效果，作用在球边的摩擦力F如果将其平移到球心则会得到一个等值等向的力F和一个力偶M，力偶M使球产生旋转，力F使球前进。同时通过改变摩擦力的大小还可以改变旋转和前进的强弱，从而控制和调整打球的局面，打出精彩的球。学生顿时茅塞顿开。并且可以因势利导,让学生来解释足球中如何踢出“香蕉球”,篮球投篮时为什么要拨指,弧圈球的力学原理等等。又如再讲稳定平衡与不稳定平衡的概念时，引入贴近生活的高跟鞋。发出为什么女士穿上高跟鞋走路时会婀娜多姿，富有韵致？其实高跟鞋就包含诸多工程力学原理。首先,由于高跟鞋的跟很尖,这是一个不稳定的平衡，路面的不平，鞋上压力方向的倾斜等等因素难以避免，从而易于失稳，所以在走路的时候,必须通过摆胯来调整重心,从而保持平衡,婀娜的韵致应运而生，使女性平添许多魅力。其次,高跟鞋的鞋跟可以看作悬臂梁,地面的摩擦力是横向力,其引起的弯矩分布是越往上越大,所以为提高强度,鞋跟要做的上粗下细。这样通过高跟鞋这个例子,学生既能掌握稳定平衡与不稳定平衡的概念,也可以理解工程中的变截面梁。生活实际中的工程力学的例子非常多,这就要求教师掌握广泛的专业知识,多观察多搜集工程实例,做好课前准备。

1.2 针对易错、易混淆的知识点，采用讨论对比教学法

通过对比法,总结不同知识点的异同点,突出各自的本质特征,以便更好地帮助学生理解和掌握,避免出差错。比如在讲力矩与力偶矩的概念时,一些学生往往对二者的概念不清,在做题中总是在表达式的书写和具体应用上出差错。笔者在课堂教学中将二者分别按照定义、符号表示、公式书写、意义等项内容一一让学生思考、回答、讨论、对比,最后用一个表格总结罗列出来，使学生在对比中认识到力矩与力偶矩的相同和不同。为了巩固对这两个概念的理解，同时通过例题解析，得以灵活应用。又如在讲授杆件的变形情况时，可将轴向拉压、剪切与挤压、扭转、弯曲、组合变形等变形，通过受外力特点、变性特点、力学模型等各项内容对比展开讲解，通过学生的讨论和总结，最终归纳出各自的异同点，便于学生掌握，进而培养学生的细致入微精神和学会相互比较的学习方法。

1.3 加强实验教学环节，培养学生动手能力和创新能力

实验是工程力学教学的一个重要环节,是理论联系实际的重要手段。实验前先指导学生进行认真的准备,自己动手设计实验方案；实验过程中,让学生认真观察实验现象,分析总结实验结果,重点培养学生科学的工作方法,严谨的工作态度及踏实的工作作风；实验完成后,由学生通过思考,按实验规范自行设计、完成一份科学合理的实验报告。通过实验全过程的实施，让学生清楚地知道实验是科学研究的重要手段，使学生对工程力学知识有更加深入地了解。保证对学生进行基本技能训练的同时，针对提高学生的动手能力和创新能力笔者特编写了含有认知性、验证性；综合性、设计性和研究性、创新性3大版块内容的实验指导书。

1.4 重视习题课和课后作业的不可替代性，采用归纳总结法，培养学生综合应用能力

课表中并没有专门规定要上习题课。但是，多年的教学实践证明，学生学习的反馈方式多种多样，习题课和指导学生课后作业是培养学生灵活运用所学知识、对概念加深理解的重要环节，它提供了课堂讨论的机会，能综合的反映出学生在学习过程中出现的问题，调动了学生的积极性和灵活运用知识的能力，同时也是学以致用，理论联系实际对所学理论知识加深理解、巩固和熟练的学习过程，对学生的综合能力培养起着重要的作用。要使学生把听来的、看来的知识变成自己的，不经过他们亲自在实践中消化、运用甚至犯错误的过程是无法实现的，同时也更好地遏制和扭转了眼高手低、理论易懂、习题难做的局面。学生必须通过多练通过评语法或修正法使每个上交作业的同学能看到自己作业当中的问题和不足。对每次的作业批改进行总结归纳，共性的问题写在备课本上，反思自己的教学方式并及时调整，个别的问题批注在学生的作业本上，方便上课时及时提醒学生。同时针对学生作业中的共性问题还要在习题课上统一纠正，进行“精讲”和“一题多解”，并教会学生从不同的习题解析中总结归纳各种解法。学生的作业反馈必须及时的构成闭环才能更有利于教学的开展，得到学生的认可。学生的课堂评教足以说明此点。因此学会习题课和课后作业的总结对于学生进一步掌握所学知识，明确解决问题的要点和思路，纠正习题演练中的错误，熟悉处理同类问题的一般方法，让知识得以升华等都有着十分重要的作用。

1.5 采用现代化教学手段，灵活引入多媒体，提高教学的效率与效果

现在的课室里面都配备有先进的多媒体,可利用多媒体技术将工程力学课程中深奥抽象的理论知识形象化、可视化、动态化。制作和收集大量的机械运动动画和工程实例图片，用形象、生动、逼真的画面展现用言语无法表达清楚的大量教学信息，大大增加课堂教学的信息量和趣味性，以吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，化解教学难点、缩短学生的认知过程。比如在讲授约束类型时，大部分学生缺乏工程实践，对于各种支座形式毫无任何印象，通过多媒体播放动画和显示各种不同的支座形式，非常直观的让学生了解到约束的结构和类型，以便清晰地画出其约束力。在讲压杆的稳定性时，先直接播放一段录像，然后再分析讲解。不需太多的语言表达学生已直观地了解了压杆失稳的概念，达到此处无声胜有声的效果。

1.6 通过QQ群和网络教学平台，实现教学方式的多样性和资源的共享

材料力学课程作为2007年校级精品课程,已有丰富的资源挂在校园网上,学生可随时链接进行学习和资源共享。同时针对学生的喜好和方便与学生的信息沟通建立工程力学QQ群,实现及时的教学信息反馈,及时沟通并调整相应方法,探索一套行之有效的具有工程实践性的好的教学方法，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

2 结束语

兴趣是最好的老师，教学方法必须围绕教学内容和学生的兴趣来展开，才能激发学生学习的主动性、积极性和创新性，你所实施的各种教法才能与学生的学法相得益彰，才能被学生理解采纳并得以消化吸收和应用，从而达到预期的目的。通过教学方法的创新和实践，学生的旷课率显著下降，不及格人数比例明显降低，考试成绩平均分则得到提高，学生对教师的教学评价分数也明显提高，达到了相互促进的良好状态。教学方法还根据学生的特点和专业的不同常抓不放，不断地改进和完善，让学生变被动学习为主动学习，从而更有利于激发学生的思维和创新能力，更好地适应创新人才培养的目标，提高教学效果。

[1] 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].北京：高等教育出版社，2009

[2] 刘鸿文.材料力学(Ⅰ)[M].北京：高等教育出版社，2004

[3] 王建立,张岚.联系其他领域 搞好《工程力学》教学[J].中国科教创新导刊，2009，25：201～202

[4] 段洁利.在工程力学教学中加强习题课和课后作业的体会[C].第五届力学课程会议论文集，2010，12

Innovation and practice of teaching methods of engineering mechanics

Duan Jieli, Lu Yuhua, Yan Murong, Chen Haibo
South China agricultural university, Guangzhou, 510642, China

In the teaching process, teaching methods is appropriate or not, the teaching effect is directly affected. This paper was briefl y introduced and practiced some teaching methods with the use of multimedia.such as specifi c examples teaching, discussion and comparing teaching, summary and inductive teaching, strengthening experimental practice teaching, and so on. It can play a role in promoting teachers and students teach other. It is not only conducive to active classroom atmosphere, but also make students change from passive learning to active learning and improve the teaching effect .The students’ subjective learning initiative is excited fully, and students’ creative thinking and innovation capability are enlightened adequately.

engineering mechanics; teaching methods; exploration; practice

2010-11-25 稿件编号：1011131

段洁利，硕士，副教授。

华南农业大学2009年教学教改项目。