工程力学课程教学创新与实践

周平

摘 要 根据工程力学课程的特点，为更好地培养职业院校学生的应用创新能力，改善教学效果，提出工程力学教学改革应用实践及教学方法、评价手段的改进，使教学的效率和质量得到提高。

关键词 工程力学 教学改革 实践

中图分类号：G424 文献标识码：A

Engineering Mechanics Course Teaching Innovation and Practice

ZHOU Ping

（Jiangxi Yuzhou Institute of Science and Technology， Xinyu， Jiangxi 338000）

Abstract According to the characteristics of the engineering mechanics course for better application of cultivating vocational college student ability to innovate， improve the teaching effect， put forward the application of engineering mechanics teaching reform practice and improvement of teaching methods， evaluation means， make the teaching efficiency and quality was improved.

Key words Engineering mechanics； teaching reform； practice

0 引言

工程力学课程是机电、土木工程等工科专业的一门重要专业基础课，课程主要是研究物体在力的作用下平衡的规律和材料在外力作用下应变、应力、刚度、强度、稳定性及结构受力、传力的规律。课程由静力学、材料力学、结构力学三部分组成，以静力学和材料力学为主。该课程理论知识比较抽象，和高中物理联系较多，而职业院校学生普遍高考分数较低，基础薄弱，因而工程力学被普遍认为是难度很大的一门课程。因此研究教学方法、探索教育创新，在有限的学时内提高教学质量，激发学生的兴趣，增强学生解决工程实际问题的能力，有重要意义。

1 教学改革与实践

1.1 理论教学和工程实例相结合

工程力学的理论知识相对普遍缺乏工程应用实践的职业院校学生比较抽象，在教学基本知识和内容的要求基础上，选择适当的工程实例及生活中的力学问题，通过对这些实例的观察、分析、建模，提出解决问题的方法，提高学生的学习兴趣，加深学生对理论知识的理解，培养其应用能力。

在材料力学部分的教学中，以带式输送机皮带滚筒的力学分析为教学实例，首先利用有限元仿真软件ANSYS建立滚筒三维模型，如图1所示。

图1 滚筒三维模型

然后对滚筒模型施加边界条件即力的约束和位移约束，调用ANSYS软件中的通用后处理模块计算分析得到滚筒的应力云图，如图2所示。利用软件的三维可视性直观形象显示滚筒在不同的外力及约束反力条件下，不同位置的应变、应力、变形情况。学生通过思考和研究实例中的图像，总结出了传动滚筒的应力主要是集中在滚筒轴两端与轴承连接处，进而激发学生的兴趣，加深对理论知识的掌握和理解。

图2 滚筒力学仿真云图

1.2 力学思维的培养

在课程教学的过程中，注重引导学生分析各种力学问题，掌握力学计算的方法和技巧。如在讲授压杆稳定时，首先介绍压杆稳定的概念，了解细长压杆的临界载荷，进行稳定安全校核，使学生掌握提高压杆承载能力的主要途径。在教学过程中重点讲授力学问题研究方法，如静定平面桁架结构内力分析方法的节点法、截面法、联合法；静定组合结构内力计算的截面法、节点法；超静定结构分析的位移法及连续梁的力矩分配法等。

1.3 教学内容优化

根据职业教育专业培养方案和主干课程教学大纲要求，本着必需、够用的原则，合理安排教学内容，教学重点放在对基本原理和基本公式应用上，加强基本力学定理在工程实践中的应用教学。教学内容经有机组合，分为上下两个模块。上篇包括力学基本概念、受力分析与结构计算简图、力系合成与分解、杆件变形形式、组合变形等内容。下篇包括静定结构内力分析、结构位移计算、影响线、压杆稳定等内容。通过学习，学生能熟练对物体进行受力分析，掌握杆件强度计算，了解结构设计方法，能处理工程中的一般问题。

1.4 课程考核方式的改革

工程力学课程的考核采用理论考核、项目任务考核、平时考核相结合的考核模式。（1）理论考核：采用闭卷方式对工程力学理论知识进行考核，考核的内容主要是测试学生对力学重点公式及基本定理的理解和记忆，选取典型试题，考重点、基本原理和基础知识，更深入地了解学生对理论知识的掌握情况。（2）项目和任务考核：主要考核学生对工程项目力学实例项目解决理解过程中的团队意识、敬业精神、开拓创新能力等社会能力和专业能力以及完成情况。（3）平时考核：采用作业、课程设计、力学实验操作相结合，考核学生平时在各个方面的综合素质和能力。

2 教学方法革新

2.1 研讨式教学

通过工程力学专题研讨的形式让学生参与教学，使学生主动吸收和拓展理论知识，培养学生的跳跃思维和创新能力。教师通过设置适当的讨论题目，让学生查找文献，提出解决思路，分析和解答。研讨课上学生通过图片、多媒体等多种形式展示问题的解决方法，期间教师与其他同学对相关疑点提问讨论，最后教师进行总结和点评。研讨式教学设计如图3所示。

图3 研讨式教学设计

2.2 项目驱动式教学

选择贴近当前企业实际且能够包含工程力学课程教学目标所确定的绝大部分知识、能力和素质的要求的力学设计课题作为课程的教学项目，学生在完成设计项目的过程中，逐步掌握工程结构的设计方法，具备利用工程力学知识解决实际问题的能力。教学的重点是要制定详细的项目设计指导书，其中包括：确定完成项目操作的步骤，制定具体的、对学生有指导作用的项目实施流程，配以必要的工程图纸及说明；提出实施项目的要求；给出符合企业标准的项目考核标准和考核办法等。具体项目教学流程如图4所示。

2.3 启发式教学

利用学术讲座、多媒体等多种形式结合专业背景介绍工程力学的最新前沿知识和发展史中一些创新案例，让学生了解到工程力学是推动科技进步的基础学科，从而激发学生的学习兴趣。在教学过程中结合讲授工程实例，启发学生提出自己的见解，打开学生的想象空间，锻炼学生自主学习。

图4 项目驱动式教学流程

3 结语

通过分析工程力学课程教学的特点，提出通过创新教学方法，应用先进的教学手段并付诸教学实践，使学生积极主动学习，掌握理解工程力学课程知识，培养学生的实践应用能力和动手能力，取得较好的教学效果。

基金项目：江西省新余市社科课题“依托项目的工程力学课程高职教育模式”阶段性成果。课题编号：13YGY024

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