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工程力學(xué)教學(xué)模式改革初探
工程力學(xué)是工科院校一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，內(nèi)容分為理論力學(xué)和材料力學(xué)兩個(gè)模塊，以下是小編搜集整理的探究工程力學(xué)教學(xué)模式改革，供大家閱讀查看。
[摘要]順應(yīng)信息化教學(xué)要求，改變課程教學(xué)模式，提高課程教學(xué)的應(yīng)用性和實(shí)踐性。本文以工程力學(xué)課程為例，從教學(xué)模式改革的角度分析了工程力學(xué)的教學(xué)體系，提出了一些提高學(xué)生行為能力的觀(guān)點(diǎn)和措施，并對(duì)如何進(jìn)一步提高學(xué)生的邏輯思維能力和綜合解決問(wèn)題能力發(fā)表了自己的見(jiàn)解。
[關(guān)鍵詞]工程力學(xué) 行為引導(dǎo)模式 實(shí)踐能力 行為能力
前言
工程力學(xué)是工科院校一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，內(nèi)容分為理論力學(xué)和材料力學(xué)兩個(gè)模塊，主要研究物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律和構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度問(wèn)題，內(nèi)容緊貼生活和工程實(shí)踐，為學(xué)生解決一些生活和工程實(shí)際問(wèn)題提供基本的力學(xué)計(jì)算依據(jù)，為后續(xù)課程提供必要的理論基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課之間起橋梁作用[1]。
在當(dāng)前信息化教學(xué)要求的前提下，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力，由被動(dòng)的接受變?yōu)橹鲃?dòng)的學(xué)習(xí)成為教學(xué)改革的重要任務(wù)和主要目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程學(xué)生為行為主體、老師的講授為主導(dǎo)，我們對(duì)工程力學(xué)的教學(xué)模式進(jìn)行改革，引入“行為引導(dǎo)模式”。行為引導(dǎo)模式的思想即：教學(xué)應(yīng)從理論培養(yǎng)向?qū)嵺`性教學(xué)轉(zhuǎn)化、從示范性教學(xué)向應(yīng)用性教學(xué)轉(zhuǎn)化[2]�；谶@一思想，教學(xué)目標(biāo)可以轉(zhuǎn)化為一種“行為能力”培養(yǎng)。結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)進(jìn)程，主要提出以下三個(gè)方面的要求：
1) 掌握基本知識(shí)，能夠解決簡(jiǎn)單的力學(xué)問(wèn)題。
2) 能夠?qū)⒐こ讨械牧W(xué)現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為力學(xué)模型，能把理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用能力。
3) 增強(qiáng)接受新知識(shí)、采納新思維、樂(lè)于與他人合作的意識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力，從而適應(yīng)今后的工作崗位。
基于以上三個(gè)方面的要求，主要對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行如下改革。
一、課堂教學(xué)向討論型轉(zhuǎn)化
工程力學(xué)涉及的基本點(diǎn)很多，為了達(dá)到扎實(shí)掌握的目的，應(yīng)實(shí)現(xiàn)教學(xué)形式和手段的多樣化。通常在講課中采用的手段包括講授、討論、歸納、演繹等等，但在實(shí)施中發(fā)現(xiàn)，以討論為主、講授為輔的方式，更易達(dá)到“師生平等、積極互動(dòng)，共同學(xué)習(xí)和提高”的目的，這樣可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高知識(shí)掌握水平。
以討論為主的教學(xué)模式在課堂實(shí)施中難度是比較大的，老師講得過(guò)多則學(xué)生易失去興趣，而討論過(guò)多則易影響進(jìn)度，甚至遠(yuǎn)離內(nèi)容主題。因此，要想實(shí)現(xiàn)以討論為主的教學(xué)模式，要求老師對(duì)知識(shí)點(diǎn)和內(nèi)容結(jié)構(gòu)的掌握更加準(zhǔn)確，才能對(duì)討論中產(chǎn)生的新問(wèn)題、新論調(diào)能夠應(yīng)對(duì)自如。比如靜力學(xué)部分的內(nèi)容理論性非常強(qiáng)，包含的定理、公式很多，在準(zhǔn)確講解定理、公式的基礎(chǔ)上，習(xí)題的求解是主要的鞏固方式。通過(guò)共同討論習(xí)題的解法，可以讓學(xué)生體會(huì)一題多解和多題一解的內(nèi)涵。并且針對(duì)不同的題目，由大家討論、歸納，可以得到靜力學(xué)問(wèn)題的解題主線(xiàn)為：“取研究對(duì)象一畫(huà)受力圖一列平衡力程一求未知力”。
再比如：材料力學(xué)部分雖然有不同的基本變形形式，有許多相關(guān)的公式，實(shí)際上每一種變形都遵循這樣一個(gè)解題主線(xiàn)：“外力分析―內(nèi)力分析―應(yīng)力或變形―強(qiáng)度或剛度條件應(yīng)用”。講解中緊緊圍繞主線(xiàn)，通過(guò)與學(xué)生交流、互動(dòng)的方式，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)而解決問(wèn)題。即關(guān)注學(xué)生的主體性、能動(dòng)性，確定學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主體地位，通過(guò)教與學(xué)雙方的整體聯(lián)系來(lái)構(gòu)建行為引導(dǎo)教學(xué)模式。
經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，學(xué)生對(duì)這種教學(xué)模式非常認(rèn)同，學(xué)習(xí)興趣濃厚、知識(shí)掌握準(zhǔn)確，且接受新觀(guān)點(diǎn)、采納新思維的增強(qiáng)。
二、加強(qiáng)應(yīng)用教學(xué)、培養(yǎng)實(shí)踐能力
加強(qiáng)應(yīng)用教學(xué)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：力學(xué)建模和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
力學(xué)的研究方法主要有抽象化法、邏輯推理、數(shù)學(xué)演繹等。抽象化法就是抓住主要矛盾，忽略次要因素，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化，形成簡(jiǎn)單、直觀(guān)的模型，這是力學(xué)中最基本的研究方法。在此基礎(chǔ)上，邏輯推理和數(shù)學(xué)演繹則有助于學(xué)生提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在課堂教學(xué)中，應(yīng)非常重視模型的建立。
實(shí)際系統(tǒng)中的實(shí)物形狀復(fù)雜且多變，在工程力學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題的技術(shù)處理中，在不影響解決實(shí)際問(wèn)題結(jié)果的情況下，將實(shí)物形狀用簡(jiǎn)圖來(lái)表示成模型[3]。比如在講受力分析這部分內(nèi)容時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了多種方案對(duì)常見(jiàn)的工程實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，達(dá)到畫(huà)出力學(xué)模型簡(jiǎn)圖的要求。這些方案既包括教室中的各個(gè)物體，也可以是實(shí)習(xí)工廠(chǎng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，有時(shí)也直接用隨處可見(jiàn)的建筑設(shè)施、健身器材等等，都是可接觸的實(shí)體結(jié)構(gòu)。在對(duì)接觸面、柔體、鉸鏈等基本約束形式有一定了解的基礎(chǔ)上，通過(guò)討論對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)建模。學(xué)生對(duì)此類(lèi)問(wèn)題興趣濃厚，充分體現(xiàn)了學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是思想、方法，而不局限于單純的理論。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程獲得直觀(guān)性認(rèn)識(shí)，使嚴(yán)格、抽象的論證轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熞龑?dǎo)學(xué)生去探索和獲取，讓學(xué)生在獲得知識(shí)的同時(shí)感受到探索的樂(lè)趣，并且體會(huì)偶然與必然、個(gè)性與共性的哲學(xué)原理。在原有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增設(shè)一系列創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。如：電測(cè)法及應(yīng)變片粘貼練習(xí)、受拉桿件彈性模量與泊松比的測(cè)量等。除掌握應(yīng)變片正確粘貼方法外，還要求他們自己合理設(shè)計(jì)橋路，推導(dǎo)計(jì)算公式。不僅鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力，也培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)合作解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
經(jīng)過(guò)幾期教學(xué)發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的應(yīng)用性，淡化它的系統(tǒng)性，減少內(nèi)容上的縱向深入，而多用實(shí)踐的方式來(lái)體會(huì)知識(shí)的應(yīng)用性，可以充分提高學(xué)生的接受水平。
三、培養(yǎng)行為能力、提升綜合素質(zhì)
在已有基本原理、基本理論的基礎(chǔ)上，運(yùn)用小課題、大思路的方法，通過(guò)實(shí)踐培訓(xùn)課題來(lái)培養(yǎng)知識(shí)應(yīng)用的技能，并在培訓(xùn)中不斷地補(bǔ)充理論知識(shí)。
通過(guò)一定理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具有一定的建立力學(xué)模型的能力。利用圖書(shū)館中豐富的資源，結(jié)合現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)，完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)小課題的開(kāi)拓性思考和研究。搜集生活實(shí)踐中的案例和有工程背景的實(shí)踐性小課題，比如：“自行車(chē)急剎車(chē)時(shí)為什么會(huì)翻轉(zhuǎn)?不影響工廠(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)前提下如何提高吊車(chē)梁的強(qiáng)度?巨無(wú)霸如何安全過(guò)橋?”等等。在課程進(jìn)行的后期由學(xué)生分組完成題目的思路分析或解答，通過(guò)查閱資料、自主建立模型、公式推導(dǎo)或證明，進(jìn)行課題研究的鍛煉。
在自主學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生需要克服依賴(lài)和畏難的心理，用所學(xué)內(nèi)容解決實(shí)際問(wèn)題，接受新知識(shí)、采納新思維，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)一些創(chuàng)新思想的突破。經(jīng)過(guò)小課題的訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)的工程力學(xué)問(wèn)題能夠作出自己初步的判斷，提出技術(shù)性見(jiàn)解、提供合理的解決方案。同時(shí)接受新知識(shí)、采納新思維，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力、個(gè)人負(fù)責(zé)精神以及團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。
結(jié)束語(yǔ)
總之，將行為引導(dǎo)模式引入教學(xué)過(guò)程，不僅提高了教學(xué)效率，還使學(xué)生學(xué)會(huì)通過(guò)信息獲取、加工處理、問(wèn)題探究的途徑獲取知識(shí)。培養(yǎng)他們分析和解決問(wèn)題的綜合能力，充分體現(xiàn)學(xué)生在課程教學(xué)中的主體地位，實(shí)現(xiàn)傳授知識(shí)和素質(zhì)培養(yǎng)的統(tǒng)一。
[參考文獻(xiàn)]
[1]邱小林等編著：《工程力學(xué)》.北京理工大學(xué)出版社，2011.
[2]謝仲賢，邱鐵平：轉(zhuǎn)變“工程力學(xué)”教學(xué)方法的探索.<力學(xué)與實(shí)踐 >.2000年第4期.P55-57.
[3]陳衛(wèi)增，徐洪：理論力學(xué)中工程實(shí)體簡(jiǎn)化力學(xué)模型的教學(xué)實(shí)踐.<經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊>.2010年第29期.P249-250.
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