力学与工程选修课开设初探

芦保国

(太原理工大学力学学院，山西 太原 030024)

力学与工程选修课开设初探

芦保国

(太原理工大学力学学院，山西 太原 030024)

为践行素质教育理念，提出了开设“力学与工程”自然科学类选修课，针对授课对象大多数为文科和艺术类学生的实际情况，通过采取精选教学内容、运用讲授法定性讲解有关力学知识及其应用，并辅之以多媒体教学手段等措施，取得了良好的教学效果。

力学，选修课，教学研究

国务院原副总理李岚清同志指出实施素质教育，就是全面贯彻党的教育方针，以提高国民素质为根本宗旨，以培养学生的创新精神和实践能力为重点，造就“有理想、有道德、有文化、有纪律”的德、智、体、美等全面发展的社会主义事业建设者和接班人。全面推进素质教育，要面向现代化、面向世界、面向未来，使受教育者坚持学习科学文化与加强思想修养的统一，坚持学习书本知识与投身社会实践的统一，坚持实现自身价值与服务祖国人民的统一，坚持树立远大理想与进行艰苦奋斗的统一。全面推进素质教育，要坚持面向全体学生，为学生的全面发展创造相应的条件，依法保障适龄儿童和青少年学习的基本权利，尊重学生身心发展特点和教育规律，使学生生动活泼、积极主动地得到发展。素质教育最重要的，就是要培养学生的创新精神和实践能力，培养学生树立建设中国特色社会主义的共同理想和民族精神，树立正确的世界观、人生观、价值观，养成良好的社会公德、职业道德、家庭美德［1］。

当今素质教育在教学改革中已成为现代教育的核心，为践行素质教育理念，普及力学知识，提高大学生的力学素养，促进学生个性发展，培养学生创新思维的能力，开设自然科学类选修课“力学与工程”。该课程面向全校学生开设，学时32学时，由于地缘因素，实际只在榆次校区开设，报名人数219人。其中纺织类40人、电子商务类15人，艺术类165人。为浅显易懂地讲授好这门课，在以下几方面进行了探索。

1 选修课内容介绍

针对学生实际，选修课以薛明德主编《力学与工程技术的进步》为主要参考书，分八章讲授［2］。前五章分别讲授力学在土木工程、机械工程、航空航天工程、水利工程与船舶工程及生物医学工程中的应用，后三章介绍力学在日常生活中的应用。

第一章力学与土木工程，介绍了土木工程发展史，土木工程中的基本构件——梁、柱、拱、板、壳、桁架、索和膜等。还引入了现代建筑，如乔治华盛顿大桥、苏通大桥、吉隆坡双子塔、比萨斜塔、埃菲尔铁塔、中国馆、国家大剧院、国家游泳馆等。

第二章力学与机械工程，首先阐述了机械工程的概念，然后介绍了常用的传动机构，如带传动、链传动、齿轮和齿轮系传动、间隙运动和螺旋传动机构、联轴器、离合器、减速器和变速器等。

第三章力学与航空航天工程，简单回顾了航空航天工程发展史，介绍了各种类型的飞机，如活塞式飞机、喷气式飞机、运输机、倾转旋翼机、空中加油机、直升机、隐形飞机、无人驾驶飞机、微型飞机和地效飞行器等，介绍了世界航天的发展，如火箭、卫星、阿波罗工程、航天飞机、空天飞机、空间站和导弹等，还介绍了火星探测活动，重点总结了中国航天的发展，如东方红卫星、嫦娥系列卫星、长征系列火箭、神舟飞船和天宫一号空间实验室等，特别是近年的航天活动，如嫦娥三号探月、神舟十号飞船与天宫一号的自动交会对接、太空授课等。

第四章力学与水利船舶工程，首先简单回顾水利工程和船舶工程的发展史，然后介绍中国古代水利工程，如都江堰、灵渠和郑国渠、大运河等，讲解大坝的结构形式并介绍中外著名的大坝，如胡佛水坝、阿斯旺水坝、三峡大坝等，还有水电站，如伊泰普水电站、朗斯潮汐电站、石龙坝水电站、葛洲坝水利枢纽等。最后讲解船舶工程，其中包括郑和下西洋、泰坦尼克号海难、航母舰队及其巡洋舰、驱逐舰、护卫舰，特别是中国第一艘航母辽宁号航空母舰等有关内容。

第五章力学与生物医学工程，首先简单介绍生物医学工程，尤其是生物力学之父冯元桢教授，然后介绍体育运动中的力学，如篮球、跳高、跳水、游泳、体操中涉及到的力学知识。引入仿生学及由此研制的泳衣，介绍心脏、人工心脏瓣膜、冠心病、心脏支架手术等，介绍骨折与康复、脊椎病与预防中的力学。最后根据授课对象中大部分为女生，同时爱美的特点，为其量身打造整形美容中的力学。

第六章身边的力学(一)，首先阐述力学与美学特别是建筑中的力学与美学的关系，精选黄金分割率在艺术、建筑、生物、军事、医学以及日常生活中的表现，竹子、玉带桥和十七孔桥、客家土楼、应县木塔、恒山悬空寺、中国古建中的“卷杀”和“侧脚”、斗拱和檩三件以及西方古建的古希腊建筑艺术、古罗马建筑艺术、拜占庭建筑、哥特式建筑、巴洛克建筑中力学与美学的高度和谐统一等内容。然后讲解自行车和列车中的力学，如自行车发展史、种类如(普通)自行车、公路自行车、场地自行车、山地自行车、速降自行车、斜躺自行车、旅行自行车、越野公路车、协力车、折叠车、电动自行车、小轮车、死飞车等，以及现代新奇的火车如单轨铁路、磁悬浮列车、动车组等及其中蕴含的力学原理。

第七章身边的力学(二)，首先介绍应力集中与热胀冷缩现象在日常生活中的表现，如易拉罐罐顶的小拉片、食品包装袋上的缺口、布店售货员扯布的小口子、切割玻璃的刀痕以及汶川地震，买来的罐头很难打开，刚煮好的茶鸡蛋，在冷水里浸一下，鸡蛋皮就容易剥下来、热扣合法等。然后引入杂技中的力学、走路拄拐中的力学，如“达瓦孜”、舞狮、中幡、双足步行、拐杖的种类和使用等。阐述了振动的知识及产生振动的物体，如秋千、锣，介绍了共振现象及其表现，如宇宙大爆炸、微观物质世界的产生、蝈蝈的鸣叫、扁担的使用等，以及由于共振发生的事故，如塔柯姆大桥因大风引起的共振而塌毁。引入刚体的打击中心的概念和有关的打击物体，如鼓、球棒、锤子的正确使用。最后回顾了拔河的历史，揭示了拔河过程中蕴含的力学知识。

第八章身边的力学(三)，首先引入纺织中的力学，如古老织机的杠杆原理、纺轮，现代纺机的高速转子、剑杆、摇架轴、弯地轴、织机筘座，纺纱中的牵伸作用、摩擦纺纱、纱线丝光，现代纺织技术中的喷气引纬、喷水引纬，以及新型纺织材料，如纺织结构复合材料等。引入印花设备和拉幅设备以及练漂、印染中涉及的力学知识。然后介绍服装中的力学，如服装的舒适性、适体性、延展性、滑移还是延伸，为何先纺成纱线，再织成布，辅料、服装制版、缝料输送器的作用等。最后介绍欹器中的力学，欹器，是一种灌溉用的汲水罐器，后失传。现代力学者根据其特性将其复原。

2 教学方法及手段

针对授课对象的实际，采用讲授法，并辅之以多媒体手段。该方法优点在于教师可以充分发挥主导作用，由易到难、由浅入深地传授知识，有利于学生接受。由于授课对象擅长形象思维，而不擅长逻辑推理，讲课中对涉及到的力学知识以定性讲解为主，不做公式推导。众所周知，采用多媒体教学软件，在相同的时间内可以使学生获得更多的信息，较彻底地分解知识技能信息的复杂度，减少信息在大脑中从形象到抽象、再由抽象到形象的加工转换过程，充分传达教学意图［3］。并搜集大量的视频素材，如第一章搜集了国家图书馆、国家体育场、国家大剧院、苏通大桥、上海世博会中国馆、清明上河图电子动态版等视频资料，第二章搜集了四杆机构、齿轮及轮系、间隙运动和螺旋传动机构、联轴器、离合器、减速器和变速器等动画及宝马汽车生产的视频，第三章搜集了阿波罗登月、飞机的发明和发展、东方红一号卫星发射及太空授课等视频，第四章搜集了都江堰、京杭大运河、三峡工程、泰坦尼克号、辽宁号等有关视频，第五章搜集了游泳(包括蝶游、蛙泳、仰游、自由游)、跳高、跳水等视频，第六章搜集了应县木塔、恒山悬空寺、磁悬浮列车和单轨列车、自行车特技和死飞自行车演示等视频资料，第七章搜集了新疆达瓦孜、中幡、舞狮等杂技表演的视频，第八章则搜集了古代织机、细纱机、剑杆织机、喷气织机生产的视频。由于这些视频生动形象，密切联系生活实际，大大激发了学生的学习兴趣，开阔了学生视野，在轻松榆快的课堂气氛中掌握了力学知识，使知识教育和素质教育得到完美的结合。

3 教学效果

通过精选教学内容、运用适当的教学方法，并辅之以先进的多媒体教学手段，取得了良好的教学效果，优良率达到80%。今后，将在积极探索和改进教学方法、建立多元评价机制、增加实践教学环节等方面不断加强教学研究，力争取得更优异的教学效果。

［1］李岚清.李岚清教育访谈录［M］.北京:人民教育出版社，2003.

［2］孽明德.力学与工程技术的进步［M］.北京:高等教育出版社，2001.

［3］彭雅轩，王建国.在工程力学教学中的创新教育的探索与实践［J］.教育探索，1997(4):50-52.

Elemental exploration on the elective course of Mechanics and Engineering

LU Bao-guo
(College of Mechanics of TUT，Taiyuan 030024，China)

In order to practice idea of quality education，a elective course，named Mechanics and Engineering is offered.Based on the fact that most of students major in the liberal arts and arts，a series measures are taken:teaching content is carefully chosen，knowledge and application about mechanics are qualitatively explained by means of expository method and multimedia teaching means is used.Therefore，good teaching effect is achieved.

mechanics，elective course，teaching research

G642.0

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2014.30.147

1009-6825(2014)30-0260-02

2014-08-15

芦保国(1965-)，男，硕士，讲师