《工程力学》课堂教学方法研究

【摘要】提高《工程力学》教学质量的重要内容是课堂教学中教学方法的研究,本文从三个方面介绍工程力学课堂教学方法,概念的教学,习题的教学,各章节对比教学。

【关键词】工程力学 课堂 教学方法

【中图分类号】G640 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08(b)-0064-02

Engineering mechanics

classroom instruction method research

Wei Feng

(College of Engineering, Jiangxi Agricultural University, 330045, Nanchang, China)

Abstract:Enhances "Engineering mechanics" the quality of teaching important content is in the classroom instruction the teaching method research, this article introduces the engineering mechanics classroom instruction method from three aspects, the concept teaching, the exercise teaching, various chapters contrast teaching.

Key words:engineering mechanics;classroom;teaching method

教育事业的发展,尤其是高等教育的发展关系着国家的未来。高等院校作为高等教育的主体,肩负着为国家输送优秀人才的重任,其课程教学质量直接影响着人才培养的质量。 教高〔2007〕2号文《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》中强调:为贯彻落实党中央、国务院关于高等教育要全面贯彻科学发展观,切实把重点放在提高质量上的战略部署,现就今后一段时期进一步深化高等教育本科教学改革。

《工程力学》由理论力学、材料力学组成,是一门与工程实际紧密结合的技术基础课,它以高等数学为基础,是结构力学、弹性力学和机械设计等其它技术基础课和专业课的基础。《工程力学》内容繁多,课时紧张,如何在有限的时间内传授其精华引起许多教学工作者的关注。为此,近年来,我们在工程力学课程的教学内容组织上一方面强化学生对基本概念、基本理论、基本分析方法和基本计算能力的掌握,另一方面,充分利用多媒体教学手段,通过工程图片和录像,向学生介绍工程力学在工程中的应用,通过加强实验环节,培养学生的实验动手能力与创新精神。但是,尽管新技术、新方法在课堂教学上得到广发应用,课堂教师的讲授仍然是传授知识的主要途径,如何使枯燥的力学知识讲授得生动有趣、易于理解,需要长期的实践和摸索。因此,在《工程力学》课程建设过程中课堂教学方法的建设至关重要,本文作者在十多年的教学实践中摸索出一些比较好的课堂教学方法,现加以总结,以期抛砖引玉,提高工程力学教学水平。

1 《工程力学》课程概念的教学

工程力学课程是一门经典学科,基本概念不多,但非常简练,正确掌握概念对理解整个课程体系至关重要。本人认为根据概念的不同特点可用两种方法进行教学:例证教学法和问题教学法。

例证教学法:工程力学有这样一类概念:它将工程实践中的某类力学现象提炼为一个力学概念。对这类概念教师在讲解过程中可举出与概念相关的工程实例,进行分析讲解,帮助学生理解记忆。比如理论力学中约束与约束反力这一节有一个概念:柔体约束,这个概念的定义是:当绳索、链条、胶带等柔软体限制被约束物体脱离时,就构成了柔体约束。举出一个工程实例:教室里的日光灯管被绳子悬挂在天花板下。在这里绳子就是柔体约束,它约束了日光灯管脱离绳子下落,日光灯管是被约束物体。学生可通过记住这个实例有效记住“柔体约束”这个概念。

问题教学法:工程力学还有一类概念是对工程实践中某类力学现象产生的原因提炼为一个力学概念。对这类概念可以以问题为导向,采用提问的方式启发学生分析理解概念,从而掌握概念。比如材料力学绪言中有一个概念:强度:是指构件抵抗塑性变形和断裂的能力。为了剖析这个概念,可以抓住概念中的几个关键词提出问题。1、什么是“构件”？材料力学研究的“构件”与理论力学研究的“机构”、结构力学研究的“结构”有什么区别？2、“塑性变形”有什么特点？哪种材料在力的作用下可能发生塑性变形？3、“断裂”有什么特点？哪种材料在力的作用下可能发生断裂？通过回答第一个问题使学生掌握了材料力学的研究对象是构件,并进一步了解到材料力学、理论力学、结构力学的联系与区别;通过第二和第三个问题的回答使学生掌握了组成构件的材料有两种,它们在力的作用下可能会产生两种不同的破坏类型。这样就很好的掌握了“强度”这个概念。

2 《工程力学》课程习题的教学

《工程力学》习题逻辑思维性特别强,传统的“填鸭式”教学方式已经越来越不适应现代力学教学的需要,因此,在力学习题教学过程中采用过程式启发教育是一种比较好的方法。过程式启发教学是针对学生的思维过程和思维特点进行的一种启发式教学。其具体实施步骤是:根据学生学习知识、技能所需要的思维方法,按照思维流程,设计相应的启发式问题,根据所设计的问题启发学生思考,并逐步过渡到让学生自己提出问题、自我启发[1]。比如下面这个习题:试画出图1所示物体系统中每个物体的受力图(各物体的自重不计,各接触处的摩擦不计)。

在此之前学生已学习过力系的简化规律,力系的平衡规律,力的传递规律和约束的知识。起初看到这个题,学生并不陌生。根据约束的知识很容易判断出A、B处为固定铰支座,C处是平面柱铰,三铰拱由AC、BC两根曲杆组成,根据这两种约束的特点很容易画出受力图(图2)。

到这里学生认为题已做完,教师分析:图2是AC,BC曲杆受力图的一种画法,A支座图中画出两个力XA、YA,根据固定铰支座这种约束的特点,曲杆AC在A支座处应受到一个约束力RA,XA、YA是RA的两个分力,由于不知道RA的作用线,故假设两个力XA、YA代替RA(B支座,C铰与A支座相似)。此时教师提出启发式问题:根据题意是否可以判断出A支座约束力的作用线？这个问题的提出激发了学生的兴趣,教师给予学生一定的思考时间,稍后为了点拨学生,教师可及时提出第二个启发式问题:曲杆BC受力图(图2)中画出的四个力(XB、YB、XC、YC)能否合成？根据前面的分析学生很快反映到曲杆BC受力图中四个力可两两合成,即XB、YB合成,XC、YC合成,曲杆BC实际上只受两个力。再提问:一个物体在两个力的作用下处于平衡,这两个力应满足什么条件？学生恍然大悟,原来这是一个二力平衡问题。按照这种思维模式,学生很快给自己提出问题,最后发现AC曲杆是一个三力平衡问题,这样两个物体的受力图第二种画法很快就画出来了(图3)。

3 《工程力学》课程各章节的对比教学

对比是在分析被研究对象在形式或内容上的相似性和相互联系性的同时,弄清其差异与区别,从而达到融会贯通的目的[2]。《工程力学》课程内容多,但逻辑性强,每一部分内容不是孤立的,而是存在一定的联系。教师在教学过程中不能机械按照教材的章节安排孤立地进行教学,而应当把一些相近的内容放在一起比较教学,找出知识之间的共性,培养学生学会用“联系”的思维方式分析问题,达到“举一反三”、“闻一知十”的目的。比如材料力学分四章讲了四种基本变形:拉伸与压缩,剪切,扭转,弯曲。这四种基本变形在形式或内容上存在相似性或相互联系性,例如:求横截面上的内力时都采用截面法;在绘制内力图时,四种基本变形都采用同一种表示方法:即用平行杆件轴线的坐标表示横截面的位置,用垂直于杆件轴线的坐标表示横截面上内力的数值[3];扭转,弯曲这两种基本变形在推导横截面上应力公式也非常相似,即先通过观察实验现象得出相关推断和假设,然后从几何方面,物理方面,静力学方面推导出应力公式。教师在讲解这四种基本变形时采用章节之间的对比教学可以使学生融会贯通,深刻理解工程力学中的四种基本变形。工程力学类似的例子还有很多,限于篇幅本文不做一一列举,教师在课堂教学过程中不断总结,灵活运用,充分运用对比教学方法,使工程力学课堂教学收到事半功倍的效果。

4 结论

现阶段大多数课程课时缩减,而教学大纲规定的教学内容并没减少。在这种形势下教师在课堂教学过程中只有不断地寻求适合课程的教学方法、教学手段才能很好的完成教学任务。以上是笔者对工程力学课堂教学的一己管见,希望对广大从事力学教学的教师有所帮助。

参考文献

[1] 宋少云.从理论力学的教学谈过程式启发教育[J].力学与实践.2005,27(4):68-69.

[2] 陈建康.刘成云.谢扬敬.力学课程贯通式教学的探索与实践[J].高等工程教育研究.2001.20(2):85-87.

[3] 顾惠琳.徐烈烜.王斌耀.工程力学[M].上海:同济大学出版社.2002.

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