木材科学与工程类专业《工程力学》教材的建设与思考

刁海林

(广西大学林学院，南宁 530004)

在力学与工程界有一句名言:没有力学就没有工程。换言之，有工程就必有力学。它简明深刻地阐明了力学与工程的关系及力学在工程中的地位和作用。

目前，我国林业院校中设置的木材科学与工程、家具制造、木结构建筑等涉工程类工科专业，其毕业生将就业于人造板工业、家具制造业、木结构建筑业等工程性质行业，因此林业院校为这些在校学生开设“工程力学”课程是非常必要的。既然要开设“工程力学”课程，那么教材建设问题就自然要提到议事日程上来。目前，木材科学与工程类专业所开设的“工程力学”课程虽已开设多年，但其教材的建设问题却从未有人提及。目前的“工程力学”教材大多适用于机械及电子类、土木及水电工程类、轻工及纺织类等专业，却从未看到过适用于木材科学与工程及木结构建筑类专业的《工程力学》教材，以至于目前所有林业院校无一例外的都只能借用机械或轻工类专业的“工程力学”教材。

那么木材科学与工程及木结构建筑专业是否需要有一本有自己专业特点的《工程力学》教材呢?该教材的建设又将如何进行呢?下面笔者将结合木材科学与工程类专业特点及笔者近30年的“工程力学”课程教学经验，谈谈对木材科学与工程类专业《工程力学》教材建设的一些想法和思路，借此与同行切磋探讨，并祈望能起到抛砖引玉的作用。

一、“工程力学”教材的一般特性

(一)“工程力学”教材的经典性

目前我国高校普通工科专业的“工程力学”教材通常都由理论力学和材料力学2部分组成。其中，理论力学是研究物体机械运动的一般规律的科学，具有较强的理论性。因其理论基础建立在属于古典力学范畴的伽利略和牛顿定律的基础上，故其理论具有经典性。理论力学所揭示的物体机械运动的一般规律，是放之一切宏观工程领域皆准的理论。于是从经典性角度来讲，理论力学无行业界线。至于材料力学则是研究工程构件承载能力的科学，它主要研究工程构件在荷载作用下的强度、刚度和稳定性问题。相对理论力学而言，材料力学直接面对工程实际，具有更强的工程应用性，但其研究工程构件承载能力的理论和方法同样具有经典性和普遍性。从其理论及方法的经典性和一般性来讲，材料力学亦无工程界线。综上所述，说明工程力学的理论和方法具有经典性、完整性和相对稳定性，适用于一切宏观工程。

(二)“工程力学”教材的行业针对性

如前所述，工程力学具有经典性和理论方法的普遍性，它可以为一切宏观工程服务，但并不能因此否认“工程力学”教材应具有的行业或专业针对性。众所周知，各行业、专业的工程问题有着各自的特点:如土木水利类专业，其工程特点主要是研究以钢筋混凝土为材料的梁、柱、坝等的工程构件的力学问题;化工医药类专业，其工程特点主要是研究以金属、塑料等为材料的各类容器、管道等的力学问题;轻工纺织类专业，其工程特点主要是研究以金属为材料的各类凸轮、摇杆、滑槽、机架等力学及构件运动协调关系问题，等等。因为教材是为专业培养目标服务的，所以“工程力学”教材必须具有行业或专业的针对性或者侧重性。高校只有针对各行业或专业的特点，使用具有本专业特点的“工程力学”教材，才能更有利于培养适应本行业建设需要的工程技术人才。

二、木材科学与工程类专业《工程力学》教材的建设思路

(一)教材建设的依据

但凡一本教材的出版，无不经历一番苦心积虑的建设过程。尤其是同名教材的建设，它要在同名教材如林的背景下争得一席之地，必须要有一个明确而有说服力的出版依据，必须要推陈出新，必须具有与其他同名教材不同的特色、特点或风格，同时必须要有一个相当数量的读者群的支持，才能独树一帜、脱颖而出。笔者认为同名教材的出版依据主要有以下几点:①依据行业背景体现行业特色;②依据不同院校、专业对教材学时的要求;③依据基于不同教学理念而进行的教材结构改革;④依据对教材内容的更新。据此，木材科学与工程类《工程力学》教材的建设依据是以木材科学与工程(包括木材加工与利用、人造板制造、家具设计与制造、木结构建筑等)行业为背景，编写一部章节结构新颖、内容体现行业特点、具有中等课时的《工程力学》教材。

(二)教材应有的特点

1.经典性特点

木材科学与工程类专业包括木材加工与利用、人造板制造、家具设计与制造、木结构建筑等专业。这些专业均属工科性质，都必须有工程力学知识的支撑。而作为一般工程力学理论和方法载体的“工程力学”教材，自然应具有一般工程力学的经典性。即“工程力学”教材应具有一般工程力学完整的思想体系、理论体系和方法体系，这是所有不同背景版本的“工程力学”教材都共同服从和遵循的原则。因此，木材科学与工程类专业背景下的《工程力学》教材自然不能例外，它必须具有一般工程力学的思想理论和方法，以维系教材的经典性。

2.行业及专业特点

如同机电、土木、轻工等行业工程一样，木材科学与工程类行业也当然有其特点，如人造板工程主要面对的是木质原料及人造板自动化生产线;家具设计制造工程主要面对的是木工机械及木质家具;木结构建筑工程主要面对的是木质材料及其建筑结构等。于是，木材科学与工程类行业的工程特点可总结为以下3大特点:即木质材料特点、人造板及木工机械特点、家具及木结构特点。如果《工程力学》教材脱离以上3大特点，让教材一味充斥着诸如钢材、混凝土、飞机起落架、轮船螺旋桨、水坝等力学模型及案例，使学生感觉自己所学的和所认识的似乎都是土木、水利、航空、船舶等行业的知识，以至于不知道自己将来该干什么，那么这样的教材就失去了它的专业导向性和专业服务性。因此，“工程力学”课程作为木材科学与工程类专业的一门专业基础课，必须面向本行业，充分体现本行业的工程特点，使学生在“工程力学”课程的学习过程中，能通过教材潜移默化地了解本行业的工程实际，提前接触和认识未来专业工程所面临的力学问题(至少能有个初步的、基本的认识)。使学生能更深刻地认识工程力学在大学学习阶段及在未来工程实践中的地位和作用。

三、木材科学与工程类专业《工程力学》教材的结构设计及内容更新

(一)教材结构设计

教材的结构设计通常除了与行业需要及课时多少有关外，还与教材编写者对教材内容领悟的深度及对教学规律认知的程度有关，即与编写者的教学经验有关。笔者在充分考虑行业背景及课时数(80～90课时)的前提下，根据多年教学经验，采用“合并同类项”的办法对“工程力学”教材的章节结构进行大刀阔斧的重组。重组后的教材与目前其他版本的“工程力学”教材在内容体系及章节结构上最大的不同是:①将原一般教材以知识点和杆件变形形式为主线建立的内容及结构体系换之以知识层次为主线建立的内容与结构体系。例如将平面汇交力系、平面力偶系、平面一般力系合为1章，称为平面力系。②将动量定理、动量矩定理、质心运动定理、动能定理合为1章，称为动力学普遍定理。③将拉压杆的内力及内力图、受扭杆件的内力及内力图、受弯杆件的内力及内力图合为1章，称为杆件的内力及内力图。④将拉压杆件、受扭杆件、受弯杆件的应力及强度计算合为1章，称为杆件的应力及强度计算。⑤将拉压杆件、受扭杆件、受弯杆件的变形及刚度计算合为1章，称为杆件的变形及刚度计算。笔者将理论、方法、知识点相同的内容进行了合并，将原来的20余章合并为目前的14章后，该教材的模块功能更加清晰，知识层次更加分明，章节结构也更加合理，更加符合循序渐进的认知规律。内容体系调整重组后的《工程力学》章节目录见表1［1-5］。

(二)教材内容的更新

如果说通过内容重组建立起新的《工程力学》章节体系，是给未来木材科学与工程类专业《工程力学》教材搭起了一个承载教学内容的框架，那么内容更新则是向框架内充实内容并赋予特色和生命力，是教材建设的一大重要任务。根据工程力学理论的经典性和相对完整性特点，《工程力学》教材的内容更新应主要从工程的应用性方面去体现，即在保证教材的基本理论体系不变的前提下，从工程应用的角度去突出行业及专业特点。“工程力学”课程的应用性主要体现在教材例题与习题的选用上，除了保留一些必要的基本题型外，应在广泛收集工程力学在人造板工程、家具工程、木结构建筑工程中应用案例的基础上，选择有代表性的素材补充到相关章节的例题和练习题中去，以此体现教材的行业性特点。

(三)教材的编写

1.教材编写队伍的建设

一部好教材的建设，只有好的章节结构体系和好的编写思路是不够的，还要有一个好的落实办法和措施，否则就只能是纸上谈兵。那么如何使编写的新版《工程力学》的工作落到实处呢?笔者以为关键是要组织起一个工作责任心强、有敬业精神和奉献精神、有良好的专业素质和团队合作精神的优秀的编写团队。关于编写团队的组建，笔者建议由林业教材出版单位负责牵头，组织协调3～5所林业院校的5～8名教师参与编写，并吸收更多的林业院校的教师参加到教材编写工作中来，这有利于林业院校教师之间的交流，提高《工程力学》教材的编写质量。

2.教材编写工作的实施

笔者认为参编的林业院校组织起来后，首先，要落实主编、副主编及参编单位;其次，要由主编单位提出编写大纲;最后，要将章节编写任务分解落实到林业院校及个人。总之，笔者认为只有教材出版单位、参编院校、参编教师三位一体精诚合作、共同努力，才能在不远的将来，让我国林业院校工科专业的师生看到属于本行业的具有专业特色的《工程力学》教材。

［1］哈尔滨工业大学理论力学教研组.理论力学［M］.6版.北京:高等教育出版社，2000:1-391.

［2］北京航空学院材料力学教研室，单辉祖.材料力学［M］.北京:高等教育出版社，2002:1-390.

［3］天津大学材料力学教研室，苏翼林.材料力学［M］.5版.北京:高等教育出版社，2002:1-260.

［4］奚绍中，邱秉权.工程力学［M］.成都:西南交通大学出版社，2009:1-370.

［5］北京科技大学，东北大学.工程力学［M］.北京:高等教育出版社，2001:1-391.