单位文秘网 2021-07-28 08:08:44 点击: 次
摘要:《工程力学》是工科院校中一门重要的专业基础课,本文从教学内容安排、启发式教学方法、理论联系实际、现代化教学手段、引入国外教材及实践性教学等多个环节,结合教学实例阐述了促进《工程力学》课程研究型教学模式改革的探索与实践。
关键词:工程力学;基础课程;研究型教学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)40-0223-02
《工程力学》是一门培养学生工程素质、实验能力和动手能力、解决工程实际问题能力的专业基础课,起着由基础课向专业课过渡的桥梁作用,在对学生进行工程意识与分析能力、科学素质与创新能力的培养中具有举足轻重的地位。《工程力学》具有大学工科基础课程的许多共同特点:理论性强、概念多、内容抽象、传统教学模式以知识的传授为主,学生的学习效果以学生掌握知识的多寡衡量。而研究型教学则强调学生的综合素质、研究能力和实践创新意识的培养。在基础工程力学课程教学中开展研究型教学是当前教学改革中提高教学水平、教学质量和教学效果的必由之路。根据工程力学基础课程的特点及研究型教学的要求,我们在《工程力学》课程研究型教学中做了以下几方面探索工作。
一、结合专业特色安排教学内容
工程力学是一门应用科学,教学目标是通过该课程学习使学生初步认知工程问题、解决工程中的力学问题。根据这一目标,《工程力学》教学内容的安排上既要遵循认知课程的教育规律,又要符合工程问题的思维方式,同时还要体现创新思维的教育和训练。《工程力学》教学中应根据具体专业的培养目标设定部分特色的研究内容,同时与后续相关专业课程的教师交流,共同优化课程内容,使授课中突出《工程力学》与后续课程的联系,保证了课程的系统性。例如为化工学院学生增加“薄壁容器强度分析”的内容,为后续的《化工容器设计》等课程奠定一定的基础,在基础课的教学体现专业特色。
二、讨论、启发式教学方法
改变过去只重视分析、推理的教学方法,积极采用研讨式、启发式等生动活泼的方法,形成一种师生共同积极思维的课堂氛围。上课时,一方面教师提问题,引导学生思考,加深学生对各种概念和理论的理解,激发学生对后续章节的兴趣。另一方面,鼓励学生提出问题,活跃课堂气氛,使学生不再是课堂上被动的接受者,提高了学生学习的主动性。针对难理解的概念和定理,引导学生从各种角度深入理解,并结合例题引伸讨论,帮助学生掌握其内在的含义并灵活运用,改变学生死记硬背的学习方法,培养学生的思考能力。例如在讲授“材料力学的任务”时,配合大量实例引述了工程中构件要有足够的强度、必要的刚度和足够的稳定性。随后提出工程中某些构件不能有足够的强度或必要的刚度,引起学生的思考,紧接着通过关于席梦思中的弹簧、汽车的减震器等工程实例使学生释然。例如,函数概念的认识与深化,就可以使用几种不同的表示法(如解析式、列表式、图像法),从概念的不同侧面建立联系,从而深刻、全面地认识函数。用TI手持技术,在函数输入框中输入解析式即可得到函数图像和函数变量的数值表,利用图像可以将隐藏的数学关系显性化,利用数表可以直观体会自变量与函数值的关系。如果采用“分屏”功能,还能将数表与图、解析式与图显示在同一个窗口中,改变函数表达式,即可同时改变数表中的数据和函数图像,其内部的关联,是模仿数学的多元联系与视觉化的形式,让学生直观地认识函数的概念。
三、理论联系实际,激发学生学习的兴趣和动力
工程和生产实践是《工程力学》的依据,在教学中应结合专业,多列举与专业有关的例题。培养学生将工程实际问题抽象为一个既能反映真实状态,又便于理论计算的力学模型的能力,使学生看到《工程力学》在实践中的作用,激发了他们的学习兴趣,同时提高了他们运用理论解决实际问题的能力。例如,在讲述“材料力学绪论”部分时可以引入油田生产中常见的抽油机为例,介绍材料力学中的基本变形。游梁、横梁处为弯曲变形,支撑架处为轴向拉压与弯曲的组合变形,皮带轮处为扭转变形,抽油杆处为轴向拉压与压杆稳定变形。通过工程实例,既介绍了《工程力学》中材料基本变形的知识点,又与工程实际构件的强度校核、结构优化紧密联系,激发了学生学习的兴趣和动力。
四、使用现代化教学手段,提高教学效率
在《工程力学》教学中广泛地使用多媒体教学是研究型教学改革的重要手段。多媒体可以使授课更加生动形象,在问题的提出和概念的建立方面,提供有关工程背景的媒体资料,如相关的照片、录像、动画等。通过演示让学生在短暂的时间内能对《工程力学》中所要研究的问题建立基本概念并有一个生动形象的感性认识,提高求知的兴趣。例如在“材料力学”中,每次推导应力公式时,首先演示经过映射网格划分后的杆、梁的拉伸、弯曲和扭转变形动画,学生可以清楚地看到相邻截面间的变形情况,这对于理解平面假设十分有效。
五、引入国外优秀力学教材,拓宽学生视野
国外优秀工程力学教材,一般来说都比较全面地反映了学科发展的前沿动态;同时国外教材注重精讲多练,注重工程实际的应用,在大量的例题和习题中,都涉及广泛的工程应用问题。对力学、土木、机械等这些力学知识内容要求相对较高的专业,可在授课时引入国外优秀的力学教材,进行双语教学,拓宽学生的视野,与国际化的工程力学教学模型接轨。
六、加强实践性环节教学,培养学生实验能力
力学课程研究型教学仅限于理论课学习是远远不够的,必须加强实践性教学,培养大学生的研究能力和实验能力。学校组织的结构设计大赛为学生搭建了很好的力学运用的知识综合性和创新性实验平台。结构大赛模型的结构方案设计来源于工程实例,促进学生对实践的思考,激发创新意识,同时也对结构的强度、刚度、稳定性设计与校核这些《工程力学》基本理论知识加深了理解与认识。计算力学是当前工程力学学科发展的重要趋势。在课程进行的某些综合性阶段,教师演示用CAE软件(ANSYS等)求解实际工程问题的例子,详细说明对一个具体工程问题的结构静力分析、运动学与动力学过程,如何提出分析方案、如何建模、如何分析、如何后处理,培养学生的学习兴趣及分析、解决工程问题的综合能力。全面提高教学质量是教育教学改革的永恒主题,研究型教学是高等学校教学改革、培养创新人才的必由之路。结合专业特色安排教学内容,讨论、启发式教学方法,理论联系实际,现代化教学手段,引入国外优秀力学教材,加强实践性环节教学构成了相互联系、分层递进、个性化和多样化的工程力学教学新模式,可推动学生综合素质、研究能力、创新意识的全面发展。
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作者简介:孙峰(1979-),男,山东荣成人,中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院讲师。
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