拓宽实践环节，提升工程力学教学质量

胡珊珊，杨晓波，姜 丽

(1. 六安职业技术学院 城市建设学院，安徽 六安 237158；2. 蚌埠学院 机械与车辆工程学院，安徽 蚌埠 233030)

深入贯彻党的十九大精神，写好“科技强则国家强，教育兴则民族兴”的奋进之笔，才能为新时代科技与教育的创新奠定坚实的理论基础.在人类生存和发展的长河中，力学已深入到各个领域.实践证明，工程力学已成为人们学习和生活中的“万金油”.工程力学是推动现代科技发展的重要动力[1].没有工程力学的分析，就没有安全实用的优秀工程作品.工程力学课程历来是教学的难点.当前工程力学的教材理论已相当完善，但与工程实践环节的结合略显薄弱.学生在学习过程中，普遍反映知识点多且晦涩难懂.针对实践教学过程中的问题，采用了案例教学法，促进了教与学过程中的互动.学生增加了对实践的直观认识，缩短了认识理论的距离，对解决工程实践问题具有非常重要的作用.提升工科生工程实践能力的培养目标，形成理论问题与实践案例双驱动的教育方法，已成为近年来大学教育改革的重点[2].研究表明：以回归工程实际为导向，将工程实践环节中的案例作为主线重构课程结构体系，并加强技能竞赛和实训环节的训练，才能让学生更好地掌握工程力学的内涵，建立起整个专业的知识架构.

1 回归工程实际，促进学生认知

在实际授课过程中，单纯地进行工程力学理论教学往往会降低学生学习的积极性.由于工程力学具有其特殊的经典性和实际性，在授课过程中回归到工程实际，可以更好地促进学生对工程力学的认知.当前，工程力学的教学新理念应是以学生为中心，强化工程意识，培养新兴技术人才[3].随着教学改革的探索，实例教学法逐渐深入教学，才能适应21世纪工程建设不断发展和变化的需要.只有积极培养学生的实践意识和工程意识[4]，才能夯实坚实的力学理论基础.

从古代沈括的《梦溪笔谈》中“弥束”的记载，到近现代中国力学大师钱学森、钱伟长和郭永怀等的伟大成就，可以让学生了解工程力学的重要性，培养学生学习的兴趣.众多经典工程的实际中包含了丰富的工程力学知识.如公元前256年，春秋战国时期修建的都江堰工程(图1)，巧妙地利用了弯道力学知识，采取正面取水，侧面排沙，使成都平原两千多年来始终受益[5].拥有千年历史的赵州桥(图2)是目前世界上保存最好、现存最早的敞肩石拱桥.桥的两端各设两个小拱，以减轻桥的自重增大泄水流量，巧妙地结合了流体力学和结构力学的知识理论.凌家滩遗址(图3)位于安徽省马鞍山市含山县铜闸镇凌家滩自然村，距今已经有约六千年历史，是中国保存最完整的新石器时代聚落遗址[6].其中的建筑物利用宽窄大小不等的石块垒契起来，每块石头之间没有任何粘合剂.这表明凌家滩的先民就在当时就已经掌握了建筑力学的相关知识.

图1都江堰图2赵州桥图3凌家滩

为推进“回归工程实践”的教育改革，应在我国宝贵的历史文化工程中探究工程力学课程的实践教学方法.实践教学是课堂教学的重要环节，它对于提高教学质量起着关键作用.由于学生缺乏工程力学实践经验，教师在授课时，应积极拓展教学实践空间，广泛联系典型实例，提升学生的感性认识，从而为学生专业课程的学习奠定良好的基础.教师应通过实践经验的积累，提炼出一些互动的教学设计，如通过赵州桥保存久远的实例引导学生思考拱结构的受力特点.再如让学生对比古代建筑和当代建筑在受力上的区别与联系.

2 引入事故案例，夯实理论基础

建筑业是安全事故高发的行业，安全事故的社会影响较大，在一定程度上阻碍了建筑业的快速发展.因此，安全事故案例是一个重点研究的课题.在人才培养方面，事故案例具有警示性和深刻性的突出优势，结合工程力学的理论找寻事故发生的原因，可以调动起学生浓厚的学习兴趣.

图4聚源中学教学楼垮塌图5塔吊折断图6脚手架倒塌

2008年汶川地震，都江堰市聚源中学的教学楼(图4)完全坍塌，两百多名师生被永远埋在了废墟里[7].震害分析表明，聚源中学等震区建筑物存在许多受力不当的结构特点，如短柱、独立砖柱和下部底框上部砖混结构等，都会造成结构的传力体系不合理.当地震来袭，结构没办法耗散地震的能量，造成建筑物的永久性破坏.这些不合理之处，应是我们现代工程设计时值得思考和改善的地方.在目前建筑企业的现场施工过程中，塔吊和脚手架的安全事故也经常出现.施工单位将较多注意力放在主体结构的安全和稳定上，却容易忽略如塔吊和脚手架等临时设施的受力稳定性.某工程施工人员在使用塔吊吊运钢筋时，塔身突然折断(图5)，塔吊司机当场死亡[8].事故发生时所吊运的钢筋坠落在距塔身中心线52米处.经调查发现，是由于超载导致塔式起重机的钢结构发生破坏.当时，吊物的重量已经超过额定载荷的百分之两百.脚手架的倒塌(图6)在施工过程中也屡见不鲜.很多是因为脚手架的搭设不符合规范要求，脚手架基础埋置深度不够.高层建筑的脚手架没有专项设计方案，受力不合理，在施工荷载扰动和大风等恶劣天气条件下，极易引起倒塌破坏.

事故分析是一门涉及到力学、材料、施工和管理等多方面的综合性学科.在工程力学教学中，结合工程事故实例，能提高学生的学习兴趣，能培养学生分析问题和解决实际问题的能力[9].这些事故案例可以给学生带来直观的视觉冲击，让他们认识到力学的重要性.事故案例明确了教学的针对性，激发了学生求知的积极性，起到了良好的教学效果：听了不忘记，看了能记住，做了会分析，拓宽了力学视野，打破了传统呆板的教学模式，为实践教学的全面改革提供了有益的借鉴.

3 鼓励学生参加竞赛，激发学生学习热情

工程力学属于专业基础课程，在整个专业的课程体系中具有极其重要的地位.学好工程力学，可以为后续的专业课程打下坚实的力学运算基本功.学院历年来非常重视对学生力学能力的培养，积极组织教师辅导学生参加力学竞赛，采用多教师轮流授课、一对一辅导答疑的方式帮助学生备赛.赛后让获奖学生谈获奖感言，交流和分享经验，以此增强其他同学学习力学的信心.

4 加强实训环节，培养工程能力

近年来，校内实训基地不断建设发展，不断完善装饰技术实训中心和建筑技术实训中心等校内实训基地的建设.实训中心可以进行各种常用工程材料的力学实验和专业课程实验及实训环节.同时，学校应积极与校外企事业单位合作，不断发展校外实训基地.学生在合作单位的力学实验室或检测室中，学会并了解到工程力学运用到实际工程的过程，深刻体会到材料的力学性能对工程的重要性.同时，学生通过在校外单位的学习，接触到工程一线的知识和最前沿的技术，与课堂的理论结合起来，学习到更高的综合专业知识，提高专业素养.

5 教学效果

在大力推进实践环节改革的背景下，建筑类专业学生的工程力学能力大有提高，力学的理论基础夯实了，专业课程学起来自然游刃有余.拓宽实践环节的教学改革在提高教学效果的同时，教师的综合教学能力也得到大幅度提升.教师通过与实际工程接轨，自身的工程化水平也有较大提高，能够接触到最前沿的先进工程力学知识，运用到教学环节中，提高了教学质量.

6 结论

古往今来，人们的日常生活与工程领域的工程力学知识紧密相连.新时代教育事业的发展是推动人才的发展，只有具备坚实的工程力学理论基础，才是合格的工程技术人才.“回归工程实践”与“知行合一”的两翼驱动模式，已成为当今高校工程力学实践教学研究的新思路.在贯彻新时代“教育强国”的道路上，国家的强盛离不开教育的支撑，教育发展离不开实践的支持[10].教学改革实践证明，“回归工程”的火星点燃了实践教学的火花，工程实际案例放飞了学生的思维，力学竞赛激发了学生的兴趣，实训环节开拓了学生的视野.