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摘要:工程力學是土木工程專業的基礎學科,為今后土木工程專業學習混凝土結構基本原理、混凝土結構設計、鋼結構、橋梁結構等專業課程打下重要的力學基礎。本文分析現今工程力學課程教學中出現的幾個問題,并提出了相應的解決方案及改進措施,并強調學生的實踐動手能力,轉變課堂教學中心,力求培養綜合性實用型人才。
關鍵詞:土木工程;工程力學;教學改革;方法與實踐
一、工程力學教學問題現狀分析
當前,我國高校工程力學教學正處在一個有待提高的階段,工程力學是土木工程專業課程學習的前提基礎,與后續課程的學習有著不可分割的聯系。同時,在教學過程中又存在一些急需解決的問題,其表現如下:首先,該課程理論深奧繁雜,計算公式多重難解,加上課時為期較長,學生對內容難以消化適應,只知道一味地學習,并不知道其學習的目的性何在,能否為今后課程所用。一些老教師仍沿用傳統的板書授課方式,而年輕教師采用多媒體教學的授課方式,這兩種方法各有利弊,但卻不能很好地相互結合,取長補短。其次,較長的課時,不斷的重復相近的內容,讓學生對課程學習產生疲倦。這要求教師隊伍不斷學習,提高自身教學水平,在課堂中加入新鮮元素調動學生的學習興趣,或以轉變講授中心,換位思考,保持學生的學習熱情。再次,工程力學屬于理論與實踐相并重的學科,往往一些教師只是強調理論學習,認為只要理論學會了,實際操作就懂了,可以不用實踐,忽視操作。這種教學相當于紙上談兵,并沒有將所學運用到實踐。當學生真正步入社會,需要動手實踐所學理論知識,卻出現一系列問題。這樣的教學方式已無法滿足當今社會的需求,教學變得有名無實,課堂學習與課外實踐嚴重脫軌[2]。目前,我們培養的學生存在高分低能的現象。結課考試卷面分值很高,只會盲目地套用公式,沒有理解其真正含義,加上分析能力不強,動手能力差。由此可見,卷面上的高分不代表實踐上的強手。這些都需要從考核方式上進行改革,需要在考核方式上轉變觀念,將考場上高手也培養成工程中的能手。
二、工程力學教學方法與實踐改革方式
本人身處工程力學課程教學的前線,對課程各章節內容能夠較熟練掌握??偨Y分析這幾年的從教經驗,認為應從以下幾點進行教學改革。1.優化教學內容,改革教學方式?,F階段所運用的工程力學教材內容豐富,涵蓋面廣,學習期間要求掌握的知識點過多,講授前需對內容進行系統性和完整性的歸類。比如:在應力公式的應用中,通常講解三類題型,一是應力的校核,二是截面設計,三是許用荷載的計算。教師可以在授課過程中,用一道題,只對其更改某一條件,變換提問形式,讓學生在同一道題中領會三種類型題目的運用,以達到系統性的優化教學內容。又如:目前使用的工程力學教材強調理論知識及例題的計算,忽視了實踐環節的培養,與實際工程脫軌。應在教材內容適當放入工程案例,增加學生在學習過程中的感知認識。其二,由于工程力學要為后續專業課程學習做鋪墊,在授課期間教師可將后續專業課程運用到的知識點進行重點介紹,加深學生對該知識點的印象。例如:在平面圖形幾何性質中介紹的慣性矩、極慣性矩等概念,是鋼結構設計課程的基礎,教師將其與課程相結合,可以讓學生的學習更有目的性[1]。傳統的工程力學授課方式是以板書授課為主,這種授課方式將定理的含義、公式的推導一步步解釋清楚,讓學生思維緊跟教師講課的思路,做好相應的課堂筆記。若該授課方式在較長的課時中連續使用,會讓學生產生厭學、枯燥的情緒。再者,有些青年教師借用現代化教學輔助手段多媒體授課,將力學中各種抽象構件模型如簡支梁、外伸梁等呈通過動畫模擬呈現在學生面前,讓學生理解構件的變形、破壞情況,顯得更直觀更形象。但運用此種授課方式講授速度較快,導致部分學生時常跟不上教學進度,日積月累就會落下教師授課的腳步。因此建議,在介紹理論知識、公式推導等內容可采用板書授課方式;在介紹構件的受力特點、變形特點、工程應用等時,引入多媒體授課,尤其是引入一些動畫視頻,讓學生將陌生的力學知識與真實的工程案例結合在一起,讓學生看到知識的一些實際應用,培養學生抽象思維、解決實際問題的能力。板書和多媒體授課根據工程力學內容不同,加以分工,使得課堂教學多姿多彩,調動學生的學習積極性。要想正真實現教學改革的成功,要求教師合理巧妙地設計課堂。教師如果照本宣科,按照課本的邏輯順序講解,學生學習就會失去了目的性。所以,教師需對工程力學及其涉及專業內容具有全面的認識,對其他課程涉及到的知識點需重點講解。要對講授內容熟知,還要能將其串聯融合在一起;要對該課程體系熟知,還要對專業課程,以至該領域其他新研究新發現有所了解,這樣才能做到授課內容不枯燥不單一。2.擴展課堂知識點,互動教學。工程力學課時多,學習戰線長,學生難以保持積極的學習興趣,我們教師在掌握基本教學內容的同時,適當增添力學相關的歷史建筑、力學故事或者當代建筑中所運用到的力學原理來豐富課堂氣氛,拉近教師與學生的距離,激發學習興趣。此外,在講授基礎知識時,要重視對理論基礎知識的實際應用,運用實際案例來不斷豐富理論內涵,使得工程力學課程不再顯得純理論性,例如:介紹力矩定理,力對點之距可以引入生活中扳手的使用,以螺母為矩心,扳手桿為力臂,此時產生的轉動效應即為力對點之矩。力對軸之矩則引入“手推門轉動”來說明,手發出的力若在門平面內,力再大也無法把門轉動;手發出的力若在門平面外,但力的作用點離門軸很近,門也很難轉動。生活案例的加入,學生不僅理解了“力矩”的定義,而且也學會了其計算公式的應用。以往的力學課堂教學都以教師為中心,教師授課,學生聽課,長期以來會減弱學生對該課程的興趣。因此,讓學生掌握力學學習方法,時常轉變課堂教學中心,讓學生成為課堂的主人。例如:截面內力的求解方法都是用截面法來求解,教師在講解了軸向拉壓的內力求解后,扭轉變形的內力求解提倡學生預習和自學。讓他們自己發現問題,自己提出問題,自己探討問題,讓學生帶著問題去聽課,有針對性地去學習。若在教學中沒有得到解決的問題,進行分組討論,再由教師解答。這種教學方式不僅調動學生積極主動學習的動力,激發他們學習的潛力,提高自主學習的自信心,而且能加強學生對該方法的掌握與運用能力。3.改變實驗操作模式,培養學生創新制作能力。實踐是培養學生動手能的必要環節,是培養工程應用型人才必不可少的檢驗方式。工程力學屬于理論與實踐相結合的基礎性課程,實驗除了配合理論教學,更是提高學生認知能力和實踐操縱能力的有效手段?,F在社會對學生的要求越來越高,致使學生的就業壓力也逐漸增大。我們應開放基礎學科實驗室,提供實驗場所供學生動手學習,強化學生實踐操作能力。同時增設《工程力學試驗》課程,對實驗項目進行改革,取其精華去之糟粕,提高學生的工程素質。以往的實驗課程,都由教師一手包辦實驗課前的準備工作,這樣的實驗課程,學生只是走馬觀花,不能真正掌握實驗方法。由此,應該在每次實驗課前由學生自己組成小組,每組嘗試撰寫相應的實驗方案、實驗步驟、所需材料,經教師修改認可后,借用實驗器材及準備耗材,以小組為單位,在實驗教師的協助下進行實驗。工程力學作為力學類課程的入門,學生對各桿件認識還處于萌芽期。讓學生利用白卡紙與白乳膠制作簡單的力學模型,加深學生對構件的認識,培養抽象思維、動手制作能力。例如:在學習桁架結構章節中,教師可以先利用白卡紙與白乳膠,制作簡單的桁架結構,在教學過程展示。通過模型展示,觀察結構特點,引出此結構的受力特征,并在課后安排學生自己動手,結伴組成小組,完成模型制作。下次課堂,同學之間相互分享制作成果,判斷是否符合屬于此種結構,再由教師進行總結。這一系列工作,把力學與其他專業課程相應地結合起來,讓學生學到的不只是一點一面。4.改變考核方式。工程力學的考核方式應以能力考核放在首位。培養學生計算分析能力、工程分析能力以及溝通協作能力。以往的力學考核方式是以結課考試成績加平時成績作為其最終成績。這種評價方式過于片面,學生過度追逐高分,忽略了動手能力的培養,應將考核方式做如下改革:其一,學習中期增設一次考試,可對學生進行階段性監督,檢驗教學成果,并加以改進;其二,將實驗實踐動手成果納入考核,注重學生實操能力;其三,團隊模型制作上有創新思維的可以酌情加分,為今后步入社會參加實踐工作打下堅實基礎。
三、結束語
綜上所述,《工程力學》教學內容是土木類專業課程開設的前提,又是基礎課程中授課較為困難的學科。在進行教學過程中要對該課程內容有詳細的認識,還要對該課程為其他專業課程及領域所做的鋪墊有所了解。課程教學改革并非短期時間能夠完成,達到較好的成果。它需要教師花費大量時間和精力去鉆研,去反復探索,去優化教學內容,提升自我學習。在教學過程中常常關注學生的學習動態,強抓學生實踐動手能力,改進教學方式,提高教學質量。
參考文獻:
[1]郭春華.對工程力學教學改革的幾點思考[J].教育探索,2013,(2):31-32.
[2]楊永明.高校工程力學課程改革研究與實踐[J].重慶科技學院學報:社會科學,2013,(2):185-186.
作者:張敏 黃華恢 孫凌云 陳爽 單位:桂林理工大學土木與建筑工程學院 桂林理工大學博文管理學院