如何提高弯曲梁的承载力

陈丹 陈金文 陆隽

[摘           要]  选取工程力学中“如何提高弯曲梁的承载力”这一具体课堂案例，结合PBL教学法和信息化教学手段开展教学设计，并从教学分析、教学理念与方法、教学过程、教学反思与整改、教学特色五个方面进行具体阐述，希望能为相关课程的教学设计提供一定的启发和借鉴作用。

[关    键   词]  弯曲梁;承载力;教学;PBL;信息化

[中图分类号]  G712                   [文献标志码]  A                    [文章编号]  2096-0603（2019）14-0141-03

工程力学是高职院校土木大類专业中一门重要的专业基础课程。它包含理论力学、材料力学、结构力学等课程中的主要内容，依据高职专业培养目标和自身知识的内在联系，重新组织形成力学知识体系。该课程兼有基础理论和应用技术的双重性质，既运用了前期课程中的数学、物理等基础知识，又为后续的专业技术课奠定必要的理论基础，为解决实际的工程问题提供理论依据，是连接基础课和专业课的桥梁，在整个课程体系中处于承上启下的地位。

一、教学分析

（一）教学内容

“梁”是中国建筑构架中最重要的构件之一，它承托着建筑物上部构架全部的重量，主要发生弯曲变形，在中小跨度建筑物中被广泛应用。因此，在土木、水利等建筑类相关专业中，弯曲梁的分析及设计一直是工程力学学习的重点，本次课堂正是围绕如何提高弯曲梁的承载力这一主题开展教学，培养学生分析应用的能力，提升学生的知识技能，为后续专业课学习奠定扎实的理论基础。

（二）教材分析

教材选用工程力学（第四版）“十二五”职业教育国家规划教材。本次课堂教学内容节选自教材第6章第4节“梁弯曲时的应力与强度”中的第4个内容“提高梁弯曲强度的主要措施”。

（三）学情分析

本次课教学对象是职业院校水利工程专业一年级的学生。按照教学计划，他们已学绘图软件Autocad和力学软件MDsoilds，虽然他们在数学、物理等基础知识储备上有所欠缺，怕公式推导、怕繁杂计算，也缺乏一定的工程意识;但有“90后”青年的特点和优势，比如喜欢动手操作、喜欢玩电脑、软件，爱玩手机看视频，也有强烈的好奇心和求知欲。

（四）教学目标及重难点

根据专业人才培养方案，结合岗位技能要求及学生特点，确定本次课程的教学目标及教学重难点。

（五）教学环境及资源

课前、课后利用网络课程和教学平台发布学习资源，拓展教学时空。

课中，在多媒体教室，采用视频、动画、3D图、MDsolids力学软件、二维码等信息化资源开展教学，提高学生的学习兴趣和动手能力。

二、教学理念与方法

（一）教学理念

依据高职教学人才培养的要求和工程力学课程标准，采用问题为导向的PBL教学理念，先提出“如何提高弯曲梁的承载力”这一问题，再从模型实验、数值仿真、生活举例、工程应用四个方面作出回应，引导学生由感性观察到理性探究、由现象解释到方案讨论，层层递进，逐步解决问题并掌握知识和技能。

（二）教学模式

围绕“如何提高弯曲梁的承载力”这一中心问题，设计了理论探究和实践应用两大教学模块。其中理论探究是基础，通过模型实验分析主要影响因素，通过数值仿真提出具体措施;实践应用是目标，通过生活举例激活知识，通过解决工程问题提升技能。在探究中掌握知识技能，在实践中巩固知识技能，形成探中学、用中学理实一体化的教学模式。

（三）教学方法

采用任务驱动法，让学生在模型试验中对比观察、自主探究;采用情境教学法，让学生分组讨论，解决工程问题，从而解决教学重难点。

三、教学过程

这个教学过程分为三段六步式，三段分别为课前预热、课中导学和课后拓展。具体流程见下表。

四、教学反思与整改

（一）教学效果

本节课以“如何提高弯曲梁的承载力”这一问题为导向，利用MDsoilds力学软件微课、动画、视频、3D图、多媒体教室、蓝墨云教学平台等信息化手段，采用“情境引入—模型实验—数值仿真—生活举例—工程应用—归纳总结”六环节，逐步引导学生掌握知识技能，最终运用知识技能解决实际工程问题，达到了以下效果：

1.通过模型实验、数值仿真，让学生动起来，学习热情更高涨

运用任务驱动法，先布置模型实验任务，引导学生自主发现一些抽象的规律，激发学习兴趣;再顺势提出问题，引导学生利用力学软件进行数值仿真，探究具体措施，达成知识目标。这样的方式相对传统的公式推导分析，学生更有兴趣，也更容易理解和掌握，学习积极性大大提高。

2.通过生活举例、工程应用，把知识用起来，学习目标更明确

运用情境教学法，通过生活情境引导学生发现力学在生活中的应用，把抽象的力学模型具体化;再通过工程情境引导学生运用已有经验解决厂房吊车梁升级改造的问题，注重培养学生的学习方法和团队意识，达成技能目标和素质目标。

3.通过蓝墨云班课教学平台，把过程记下来，过程评价更全面

学生完成教师在平台上发布的课前课后测试及小组任务，教师针对学生的完成情况，包括分组活动时的参与度、创新度等进行综合评价，实现全过程的信息采集，有利于对学生学习情况进行更加全面系统的考核。

（二）教学反思

1.采用PBL教学理念，以問题为导向，任务设计是关键

本节课采用以问题为导向的PBL教学理念，围绕“如何提高弯曲梁的承载力”这一具体问题，设计了模型实验、数值仿真、生活举例、工程应用四个任务，学生通过实验现象分析问题，利用数值仿真解决问题，借助生活现象激活知识，最后在工程应用中提升技能。

2.信息化手段的应用关键在解决重点、突破难点

针对学生怕公式、喜欢操作的特点，淡化理论推导，让学生利用MDsoilds力学软件进行数值仿真，通过参数调整及对比分析发现规律，并解决问题;利用微课、动画、3D图、企业视频和网络视频等信息化资源，把抽象的力学模型与实际工程构件对接，有助于突破重难点，并培养学生的工程意识和信息素养。

（三）整改及建议

工程力学的教学痛点一直是理论与实践脱节，学生觉得力学理论枯燥无用。

建议：把各种受力构件在生活或工程中的应用进行分类，整合形成适应不同专业不同情境的案例库，并在教学实践中常态化应用，以提高学生的学习兴趣。

五、教学特色

（一）模型实验与数值仿真相结合，从感性到理性，助力知识理解

淡化公式推导，强化动手能力，采用任务驱动引导学生通过模型实验观察规律，采用问题驱动启发学生利用力学软件对比分析，从抽象到具体，层层递进，符合学生的学习特点和认知规律。

（二）生活现象与工程案例相结合，从日常到专业，助力技能应用

以理论为基础，应用为目标，引入生活情境引导学生发现并解释力学现象，利用工程情境启发学生提出吊车梁升级改造的方案，由模拟动画到实景视频，由理论措施到实际经验，强化学生的专业认知和技能应用。

（三）力学原理与生活哲理相结合，从意识到态度，助力素质教育

教育不仅授业解惑，更要传道。从事故分析中引出严谨谦逊的工作态度，从分组任务中强调协同合作的团队意识，从力学原理折射哲学道理，从工程经验激发信息素养，将素质教育渗透课堂。

参考文献：

[1]王功琴.论材料力学课堂教学设计与学生创新意识培养[J].科技展望，2016（34）.

[2]李红娟.“提高梁的弯曲刚度的问题”在课堂教学中的具体化处理[J].赤峰学院学报（自然科学版），2015（3）.

[3]徐文毅.案例教学法在工程力学课程中的应用：提高某厂房吊车梁弯曲强度的方案[J].武警学院学报，2016（1）.

[4]叶萍.基于互联网+背景下高职教育的优化思路[J].当代教育实践与教学研究，2012（3）.

[5]许竹平.“互联网教育”生态下“泛在PBL”教学模式研究[J].中国医学教育技术，2018（6）.

编辑 李 静

How to Improve the Bearing Capacity of Bending Beams

——Classroom Teaching Design of Engineering Mechanics in Higher Vocational Colleges

Based on PBL Teaching Method

Chen Dan，Chen Jin-wen，Lu Jun

Abstract：This paper chooses the specific classroom case of “How to Improve the Bearing Capacity of Bending Beams” in Engineering Mechanics，combines PBL teaching method and information-based teaching method to carry out teach-ing design，and elaborates in detail from five aspects：teaching analysis，teaching ideas and methods，teaching process，teaching reflection and rectification，and teaching characteristics. It can provide some inspiration and reference for the teaching design of related courses.

Key words：bending beam;bearing capacity;teaching;PBL;informatization