工程力学课程中应用型人才培养的教学研究与实践

●赵继涛 于月民 于丽艳 盖芳芳

工程力学课程中应用型人才培养的教学研究与实践

●赵继涛 于月民 于丽艳 盖芳芳

工程力学是工科专业重要的技术基础课，对工程力学课程进行教学方法改革，构建教学新模式对高等教育培养应用型人才尤为重要。更新教学观念、完善教学内容、强化实践环节、注重多种教学方法和手段的综合运用，将应用型人才培养教育理念融入到各个教学环节中，重视工程力学与工程实践的结合，培养学生综合能力，达到应用型人才培养的目标。

工程力学 应用型人才 教学研究

发展应用型本科教育，培养应用型人才是社会发展的需要，在我国是大势所趋。工程力学课程基础性强，具有很强工程背景，在工程设计和实践中的应用广泛，工程力学不仅是培养学生工程意识的启蒙课程，而且也是工科专业学生今后解决工程实际问题的必要工具。为此，对工程力学课程进行教学方法改革，构建教学新模式对高等教育培养应用型人才尤为重要。

一、更新教学观念，深化教学改革

更新教学观念是高校深化教学改革，培养学生能力的关键。更新教学观念，需要广大教师树立教学改革意识，同时重视学生分析与运用知识的能力的培养，并且在教学过程中注意工程力学与工程实践的结合。例如在讲解提高梁弯曲强度措施时，教师在讲授一种措施后可以启发学生思考其他方法，以常见的工程结构为例让学生分析设计中包含的力学原理，如建筑物门前雨篷下的悬臂梁结构（如图1所示），设计成变截面的同时，往往在中性轴附近会适当减小截面尺寸，目的是什么？还有其他方法提高强度吗？（设计的目的是为了在相同截面面积时获得更高的提高抗弯截面系数，即提高W/A值，从而提高抗弯强度；还可以通过增加支撑或者施加反向拉力等方法实现目标。）通过向学生介绍工程力学知识在实际工程中的应用，引导学生在学习过程中发现问题、分析问题，充分调动他们的学习积极性，培养学生的工程意识及运用所学理论知识解决工程实际问题的能力。

图1 雨篷结构

二、更新教学内容，整合课程体系

充实和创新教学内容，优化整合课程体系，将理论教学体系分为基础篇和专题篇，基础篇是国家教委工程力学基本要求的内容，包括理论力学和材料力学中的经典内容。在学习完四种基本变形后，在教学中可以单独开设专题篇。例如强度问题专题，由各基本变形的强度问题的研究步骤入手，明确杆件受力—求解内力—应力分析—建立强度条件（解决强度问题），在分析中寻找各类变形问题的相似处，例如内力变化与外载荷的关系、应力公式推导方法、强度条件形式等，可以提问内力、应力和变形的控制因素是什么？从而提出“控制界面”的概念。类似的可以开设刚度问题、等强度问题、稳定性问题等专题。这种深入浅出、总结归纳的教学方法能够引发学生思考，帮助学生建立完整系统的知识体系。

工程力学是各工科专业的专业基础课，由于专业性质及人才培养目标的定位不同，所讲授的内容及侧重点也相应地有不同要求，为此根据专业需求引入专题介绍。例如针对金属材料、无机非金属材料等专业开设复合材料的力学基础、力学模型及失效准则等专题；针对采矿工程、矿物加工等专业开设岩石力学的基本理论、支护与加固中的力学分析等专题。通过课程内容的充实与创新，能够充分满足各专业人才培养模式的需要，切实起到加强基础、锻炼能力、开发思维、提高素质的作用。

三、合理设置实践环节，构建教学新模式

经过多年的教学实践，工程力学课程教学体系、课程内容、教学方法与手段均已形成一定的模式。随着教育、教学改革的不断深入，传统教学模式的改革势在必行。学生能力的培养，以及知识的内化仅靠课堂讲授是不够的，需要搭建一个理论知识与实际应用相结合的平台，在保证基础知识体系完整的情况下，在教学过程中，增加力学建模课，布置综合设计项目，把实际工程经验和案例引入课堂，培养学生的综合应用能力。例如在课程中开展素质教育活动，组织学生参加纸桥设计竞赛、结构设计竞赛等。参赛同学按照规定人数范围自行组队，撰写设计论文和设计制作实际作品，并通过实验验证模型与力学分析过程的正确性，这些实践活动充分调动了学生的学习积极性和主动性，加深学生对力学课程内容的理解，提高自学能力、写作能力、动手能力和团队协作能力，培养学生创新精神及知识应用能力，从而锻炼学生的综合应用能力。

四、教学方法和教学手段多样化

教学方法和教学手段的改革是实现教育目标、提高人才培养质量的一个重要的决定性的因素。以往的教学方法和教学手段比较单一，例如我国高等学校长期采用传统的“填鸭式”教学法、教师备课只备教材、轻视实践性教学环节、现代化的教学设备运用不广泛等。这样的教学绝大部分时间都是对学生进行书本知识的灌输，明显缺少对学生能力的培养，造成学生学业成绩好，但不能将知识运用于实际工作。随着教育目标的重新定位，人才培养模式改革的逐步展开，改革高等学校教学方法和教学手段，使之适应应用型人才的培养已迫在眉睫。

（一）注重应用多种教学方法

针对工程力学课程的特点和学生的接受能力，从学生的认知规律出发，探索形式新、效果好的教学方法。教师在各个教学环节贯彻以学生为主体，教师为主导，教学相长的教学理念，摒弃传统的注入式、填鸭式教学方法，力求启发式、讨论式的研究性教学方法，以学生为中心，调动学生的学习积极性、主动性。在授课过程中注重内容的启发性，精心设计教学过程中的问题，考虑学生的反映，有针对性地按课程重点、难点分层次设问、引导，让学生通过思考得出结论，着力培养学生的创新思维能力。

例如在讲解轴向拉伸与压缩的强度条件后，引导学生主动推导扭转、弯曲变形下的强度条件公式，激发学生的学习兴趣，加深对理论公式的理解。教师在课堂讲授中也可以充分利用教具或手边的一些实物进行演示，如讲授力对轴之矩时，用教室的门进行演示，与门轴平行的力和与门轴相交的力均不能使门发生转动；讲授扭转失效问题时，由粉笔的扭断实例，观察脆性材料扭转破坏的断口形貌，引导学生分析脆性材料的力学性能；讲授压杆稳定时，以直尺为例，演示失稳过程，启发学生确定欧拉公式中的截面惯性矩，运用直观教学法，能有效提高讲课效果，引起学生的兴趣，鼓励学生不断探索和掌握新知识、新内容。

(二)教学手段多样化

传统的“粉笔加黑板”教学方法便于师生之间感情交流与课堂节奏的把握，使师生的思维同步，达到提高教学效果的目的。但承载信息少并且过于单一，难以适应现代教学的要求；教学模式枯燥单调，重复性工作较多，效率低下。随着现代教育技术的发展，特别是计算机、多媒体等信息技术的广泛应用，对革新教学手段提出了新要求，也提供了可能。现代教育手段具有传统教学方法所不具备的优点：可以将网络、课件、录音、录像和计算机等现代化信息传输媒体用于教学活动，不但可以大大增加讲授效率，而且图、文、声、像并茂、动静结合，形象生动，使抽象枯燥的教学内容生动化、具体化、形象化，有助于学生掌握基本概念、理解规律，从而提高教学效率和效果。

应用型人才培养是一项长期的工作，工程力学课程的改革也是是随着科技发展与社会需要在不断变化的。如何转变思想、完善教学内容、强化实践环节等问题，都需要教师在今后教学中不断探索和实践，根据学生专业及学习特点，结合工程实际需要，更新教学方法，将应用型人才培养教育理念融入到各个教学环节中，达到应用型人才培养的目标。

[1]张灿辉.论新形势下如何转变高等教育思想[J].大众科技,2006(4)

[2]李永明.高校培养创新人才的关键在于更新教学观念与方式方法[J].云南师范大学学报2000(2)

[3]于月民,孙立红,闫龙海.力学基础课中培养学生应用能力的探索与实践[J].东北农业大学学报（社会科学版），2013(5)

[4]杨惠芳.从中西对比看我国高校教学方法与教学手段的改革[J].教育探索,2003(8)

（作者单位：黑龙江科技大学 黑龙江哈尔滨 150022）

（责编：贾伟）

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1004-4914(2014)11-247-02

黑龙江省教育科学“十二五”规划课题“特色应用型本科人才培养体系下力学基础课教学改革探索与实践”（GBC1212082）；黑龙江省教育厅规划课题“以创新实验为平台的工程力学教学中创新能力培养研究”（GBC1213109）；黑龙江科技大学教学研究项目“《工程力学》课程中应用型人才培养的研究与实践”（JY14-136）；黑龙江科技学院教学研究重点项目“构建力学专业实践教学体系培养应用型人才的研究”（JY13-165）]