時間:2022-03-31 08:24:53
序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇工程力學專業范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
1)為應用型本科院校《工程力學》課程的教學提供指導與借鑒;
2)培養學生對力學課程的學習興趣,增強學生利用力學知識分析工程問題的能力,并為后續課程打下力學基礎;
3)培養一支專業的教師隊伍。在多年的教學實踐中,我們基本實現了以上教學改革目標。
2《工程力學》課程傳統教學中的弊端
1)課程教學內容注重理論,對工程應用有所忽視。土木工程傳統的力學課程有《理論力學》《材料力學》《結構力學》等內容,這些力學課程注重系統理論的教學,這個優點在教學改革中應繼續發揚。力學知識來源于工程實踐的總結,在工程中又可以運用力學知識服務于工程,在應用型本科教學中,我們應做到力學原理與工程實際的有機結合。傳統的力學教學主要包括兩個方面的內容:a.根據工程問題簡化得到力學模型。b.對力學模型進行相關的分析。以往的教學過程中對后者比較注重,前一個問題很少涉及或幾乎不涉及,割斷了相關知識與工程實踐的結合。
2)重視理論知識,輕視試驗內容,當前很多高校提出人才培養目標要“厚基礎,寬口徑”,理論課時壓縮嚴重。《材料力學》部分有較多的實驗內容,如測量應力和應變、圓軸的扭轉等。當前應用型本科的力學實驗教學存在以下一些問題:a.由于實驗設備和教師師資的限制,一些力學實驗表現在以理論授課為主。b.局限于一些條件,力學實驗以驗證性實驗為主,這些實驗是對理論知識的一個補充。c.由于對學生的課程考核評價方式的原因,一些學生對實驗教學態度不端正。d.一些老師和教學管理部門對實驗教學不夠重視。
3)教學手段比較單一,很多學校的教學模式依然比較傳統,采取“粉筆+黑板”的教學模式。如今,計算機和多媒體發展技術日新月異,這種單一的教學手段顯然不適應這種發展。應將多媒體教學手段引入到課程的教學中,同時對于一些計算量較大的例題或是習題可以采用編程計算,也可以將一些力學軟件引入到教學中,這樣可以提高教學效果以及教學效率。
3《工程力學》課程教學改革的探索
結合江西科技學院的實際情況,我們進行了教改實驗。在教學改革實施的過程中,采取了以下教學改革方式。通過幾年的教學改革,取得了較好的效果。
1)興趣教學法。上第一堂課時,我們要求參加實驗的老師采用興趣教學法,先不要太快講力學知識,而是先把土木工程專業今后的就業方向:設計、施工、監理等逐一向學生講解,然后向學生介紹力學知識在這些行業中的應用。通過土木工程中的一些實例來激發學生對力學的興趣。例如為什么鋼筋和混凝土能很好的工作,充分發揮各自的力學性能。這是建筑工程中最常見的一個問題,也是一個力學問題。如果直接給學生講一些力學概念、力學理論,學生無法提起興趣,但例子一來,學生興趣就來了。“興趣是最好的老師”,通過一些實際工作的力學問題來激發學生對力學知識的理解可以達到事半功倍的效果。
2)培養學生牢固樹立力的概念,開展一些理論聯系實際的實踐教學。力是力學課程中最重要的概念,很多看來和力毫無關聯的概念,都可以借助力的概念來加深理解。例如在講授自由度和約束的概念時,一個單鏈桿相當于一個約束、一個單鉸相當于兩個約束、一個固定端相當于三個約束。若能結合支座反力的概念,如圖1所示A處鏈桿可以提供一個約束反力,因此相當于一個約束;B處鉸結點可以提供兩個約束反力,因此相當于兩個約束;C處固定端可以提供三個約束反力,因此相當于三個約束。將約束反力的概念和約束個數等效起來,能更好的加深學生對自由度和約束等概念的理解。此外,在教學實踐過程中,我們結合《工程力學》與土木工程專業其他專業課程有機的設計了一些實驗。例如結合課程性質,我們將《材料力學》《土木工程材料》有機結合,設計了一個綜合實驗。學生可以通過土木工程材料實驗,了解主要土木工程材料,如混凝土、鋼筋、水泥、石子、砂子的性質,通過綜合實驗驗證其力學性能;還可以通過《材料力學》實驗驗證鋼筋、混凝土等脆性材料和塑性材料的相關力學性能;最后還鞏固了混凝土的配合比知識,通過配合比計算,制作實驗試塊,通過養護檢測混凝土不同齡期的強度比例。通過這樣的綜合性實驗設計,凸顯力學課程的專業基礎課程地位。這些做法在教學中獲得了老師和學生的一致好評,提高了教學效果。
3)運用多樣化的教學方法與教學手段,采用多媒體教學。該課程的理論性和實踐性較強,以傳統的教師授課為主,輔助部分實驗實踐學時。在理論教學時,如果部分內容能采取多媒體教學手段,可以提高教學效果。此外,該課程若能結合一些力學求解器等軟件進行教學,一方面可以加深和鞏固課堂教學所學內容,另一方面,可以通過求解器驗證理論教學,加深學生對理論教學的理解,使學生在輕松的多媒體環境中學習枯燥的理論知識。為此,我們專門從上海交通大學出版社、清華大學出版社等出版機構購買了《理論力學求解器》《材料力學求解器》等教學軟件并運用到教學實踐中。例如結構動力計算的頻率分析具有較大的難度。如圖2所示的兩個自由度結構,在判斷ωa和ωb的大小關系時,結合教學軟件中的模態分析,學生能較好的理解圖2中所示兩自由度結構頻率的大小關系。
4)加強該課程和實際工程的結合。力學知識是伴隨工程發展而誕生的一門學科,力學知識起源于工程的總結,但需要應用到工程實踐中才能發揮其生命力。力學的研究對象是將工程實際模型化,簡化成桿件或桿系結構。在教學過程中,如何將工程結構簡化成符合要求的力學模型,在教學過程中是一個重要的教學內容。如何將梁簡化成為桿件結構,如何將桿件之間的結點簡化為鉸結點、剛結點等連接方式,如何將梁與支座的結點簡化為固定端支座、固定鉸支座。這些都需要我們將簡化的來龍去脈詳細向學生講解。此外還可以結合日常生活,在教學過程中將生活中的一些力學原理結合相關知識點進行教學,可以提高教學效果。例如力偶是一個較難理解的力學概念,我們在教學中列舉了一些生活中常見的現象,如司機開車兩手握方向盤,實際上就是一個力偶。讓學生通過一些常見現象既掌握了力偶的原理,對力偶的力學效果也加深了理解。
5)完善教師的業務素質,培養雙師型教師。在知識發展日新月異的時代,教師必須具備新的教育教學觀念,做到與時俱進。教師應具備較強的工作能力和教學研究、科學研究能力,具有較強的創新意識。土木工程專業作為工程實踐性較強的專業,對教師理論教學水平和實踐能力的要求也相對較高。教師需要不斷努力,成為“雙師型”教師。具備“雙師型”能力和資歷的老師,具有一定的工程實踐經驗,能把握好專業的發展方向,同時還具有較強的理論教學能力。在授課過程中可以較好地結合專業和工程實踐,針對性較強,在課題教學中可以做到理論聯系工程實踐知識。作為一名力學老師,應利用好寒暑假和平時休息時間參加工程實踐,成為工程師或取得相關執業資格證書。
中圖分類號:G642文獻標志碼:A文章編號:2095-9214(2016)07-0159-01一、引言
高等院校以培養應用型人才為目標,面向生產、建設、服務等行業的一線職業崗位,培養既有理論基礎,又有較強的實踐能力的實用型、技能型高素質人才。而這些能力的獲取需要教師的課堂理論授課與實踐相結合,通過教師的引導啟發式教育和規范的實踐體驗,逐漸累積形成。工程力學是高職院校土木專業必修的職業技術基礎課程之一,是土木專業非常重要的一門主干課程[1]。目前,高職院校土木專業的工程力學課程建設面臨一些問題,比如教學內容過于廣泛和抽象,以理論教學為主的課堂授課方式存在弊端,學生缺乏實踐訓練等。而且,隨著人才競爭的日益激烈,市場對高職院校人才的職業素質要求越來越高,傳統的課程體系與教學方式等已經不能適應市場的需要。因此,對高職院校土木專業的工程力學課程進行改革迫在眉睫,通過探索和研究積極有效的課程改革方法,以更好的培養土木專業的實用型、技能型人才,適應社會主義市場的發展。
針對這個問題,本文從以下兩個方面對高職院校土木專業工程力學課程改革展開研究。首先分析并探討當前高職院校土木專業的工程力學課程教學所存在的主要問題,然后提出相應的改革措施,希望能夠為工程力學課程改革提供一些建議。
二、高職土木專業工程力學課程存在的主要問題
1.課程培養結構不合理。目前,高職院校土木專業的工程力學課程安排主要存在兩個方面的問題:第一,課程學時安排的比較少;第二,理論授課與實踐教學之間的分布不平衡,存在重理論、輕實踐的情況。大部分高職院校對工程力學課程的學時不斷壓縮,實驗學時更加無法保證。而且,課程的有些實驗內容也過于陳舊,學生按照實驗指導的步驟一步步完成即可,不利于對學生操作能力、創新能力和解決實際問題能力的培養。高職院校土木專業工程力學課程更重視課程教學,也就是理論授課,對于實踐教學投入不夠,無法鍛煉學生的工程實踐能力。高職院校與普通本科院校的區別就在于高職院校更注重培養學生的實際操作能力,高職院校更加強調實踐性教學環節。因此。課程培養結構不合理是高職院校面臨的一個問題。
2.教學方法和手段落后。傳統的教學方式是教師課堂授課,通常是灌輸式的授課方式,即“教師講,學生聽”。工程力學的課程內容涉及廣泛而且抽象,單純的課堂教學比較乏味,缺乏新意,學生一味的接受,往往會感到枯燥和難學,導致學生缺乏學習的主動性,這不能夠調動學生學習的積極性,無法引起學生對工程力學課程的興趣,也無法使學生把理論和實踐聯系起來。工程力學課程的考核方式一般是采用閉卷考試的形式,為了應對考試,學生把主要精力放在對概念、術語等知識的死記硬背上,平時不學習,以考前突擊的方式應付考試,甚至可能出現作弊行為,這明顯不利于學生對知識的理解和掌握,也不能體現學生對知識的運用和實踐能力,即學以致用的能力,難以衡量學生的真正水平。
三、高職土木專業工程力學課程改革的主要措施
1.明確高職院校的培養目標。首先,高職院校要明確其培養目標,高職院校是以社會需求為導向,以能力培養為核心,為社會培養實用型、技能型高素質人才。工程力學課程的教學目的除了掌握理論基礎,還要培養學生的專業素質和創新精神,培養其理論與實踐相聯系的能力,尤其是操作能力,使學生走出校園后能夠很快地適應工作崗位。
2.調整工程力學課程結構。工程力學課程的理論性較強,學習起來比較枯燥乏味,為了提高學生的學習效率,高職院校要制定合理的課堂授課和實踐教學比例,在強調工程力學理論知識的重要性的同時,也不能忽視工程力學在土木工程領域的實用價值。因此,高職院校要針對具體專業的培養目標和學生畢業后可能從事的職業崗位在課程結構上進行相應的調整,使學生明確學習工程力學課程的目的以及工程力學在土木專業實踐的重要性。這不僅能夠通過學生學習的主動性,還有助于與學生更好的理解所學的課程和專業,明確學習目標,為以后走出校門、走向工作崗位奠定堅實的基礎。
3.調整高職院校教學方式
(1)開展計算機輔助教學。高職院校要積極采用現代化教學手段,借助計算機為工具,通過制作形象、有趣的多媒體課件,把工程實例中的一些力學問題直觀展示給學生,生動的解釋生活中的力學現象,提高教學效率和效果。以計算機為工具在一定程度上能夠將工程力學課程抽象難懂的內容形象地表示出來,有助于培養學生的學習興趣,并達到化解教學難點的目的。
(2)加強實踐教學。為了提高工程力學教學質量,鍛煉學生的動手操作能力,加強實踐性教學環節是一個重要途徑。另一方面,學校可以為學生安排校內導師和企業導師。校內導師是高職院校內部從事教學工作、擁有豐富的理論教學經驗的教師。企業導師則是從相關企業聘請的具有豐富實戰經驗的行業精英,企業導師與校內導師共同對學生進行指導,把理論與實踐結合教學。
(3)改革傳統的考試方法。對傳統的試卷考核的方法進行改革,高職院校應該鼓勵學生自主學習,學生以分組的形式自選或者自行設計相關習題,完成并提交學習報告,最后由考核教師對提交的報告進行定量考核評估[2]。
四、結論
總之,高職院校土木專業工程力學課程改革,必須以培養適應生產、建設、服務等一線需要的實用型、技能型人才為目標,以培養學生的專業素質和技術能力為教學目的。工程力學課程改革的最終目標是將學生培養成能滿足社會和市場需求的高素質人才。在此理念下,本文研究了針對工程力學課程改革的若干條措施,希望能對土木工程專業人才培養改革目標的實現提供幫助。
作者簡介:來小麗(1983-),女,山東臨沂人,山東英才學院機械學院,講師。(山東?濟南?250102)
中圖分類號:G712?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)26-0055-02
一、“工程力學”課程概述
隨著社會的發展,大學生就業形勢更加嚴峻。以能力培養為基礎,職業為導向的高等職業教育,要使學生在就業中更具競爭力,學生在校期間熟悉工作角色就成為高職高專教育不可回避的課題。這就要求必須打破傳統的以知識內容為中心、注重學習的循序漸進和積累的老套方法。[1]高等教育改革的不斷深化,高等教育質量的全面提升,對高等教育的人才培養方案、課程體系設置以及課堂教學模式都提出了全新的挑戰,為此,山東英才學校(以下簡稱“我校”)在原有經驗基礎上提出推進項目驅動教學法。
“工程力學”是機械工程類專業學生必修的專業基礎課,該課程一般在學生第三學期開設,也是學生在學習過程中接觸到的第一門專業相關課程。該課程集基礎性和技術性為一體,其研究問題和解決問題的方法具有代表性,它以力學基礎理論知識為前提對工程實例進行分析,將工程實例加以簡化提出力學計算模型,運用已有的數學知識計算解決實際問題;同時又與其他后續專業課比如機械設計、機械檢測等專業課息息相關,為這些課程提供必需的力學分析基礎,貫穿于整個專業知識的學習過程。
但是由于“工程力學”課程本身以理論推導和數學計算為主、理論性強;介紹靜力學、材料力學、運動和動力學三大內容,涉及的知識點多面廣,故學生覺得枯燥乏味。“工程力學”是學生接觸的第一門專業知識課,他們前期學習主要以公共基礎課為主,并且接觸專業知識機會少,對專業知識了解不深,很難體會力學與后續課程及工程實踐的聯系,缺乏學習興趣。“工程力學”理論推導數學計算多,導致學生產生厭學情緒,教學過程很難達到理想的效果。
科學技術的不斷發展對學生能力提出了更高的要求,使得教師在教學過程中必須充分發揮主導作用,調動學生學習的積極性,培養學生自主學習提出問題、分析問題及解決問題的能力,[2]“授人以魚,不如授之以漁”。在教學過程中,教師應通過不斷地實踐、學習、借鑒與總結,探索出適合自身學校特點、專業特點、學生特點、課程特點的教學方法。[3]“工程力學”的學習不僅影響該課程的掌握還影響后續課程的學習興趣和掌握程度。了解“工程力學”教學與其他專業課的聯系,才能更好地引導學生了解自己的專業,提高其對專業知識的學習興趣,促使其學好力學為后續課程做好準備。
筆者結合教學實踐,對“工程力學”教學與其他專業課的聯系作了初步探討。
二、學校學生的特點
“工程力學”課是我校相關專業的學生入學后學習的與工程相關的第一門專業基礎課。由于“工程力學”課程與工程實際結合緊密,它要求學生具備一定的工程知識。通過“工程力學”的教學,培養學生的工程素質,訓練他們具備理論聯系實際的能力。而目前絕大部分大學生是在應試教育氛圍中度過自己的中、小學時期,對工程實際的感性認識甚少。“工程力學”課對機械類專業學生的基本要求之一是把工程中的機械零件、構件、機構等簡化為力學模型,因而在“工程力學”的學習過程中出現了大量的力學模型計算簡圖。由于學生對機械知識還不了解,所以對力學模型的簡化無法理解,這不但影響了“工程力學”的教學效果,也影響他們對“工程力學”的學習興趣,甚至影響后續課程如機械設計等的學習。[3]
三、“工程力學”自身特點
力學涉及工程領域的眾多方面,以數學、物理知識為基礎手段,對工程所涉及的問題進行力學模型的簡化和計算,在這樣一個過程中,體現了物理和數學的思維分析能力。而目前我校的學生以專科生為主,他們在物理和數學方面的基礎相對不牢。工程力學本身以理論推導為主,并有大量的分析及數學推導過程,這對工程教學過程帶來了困難,學生興趣不大。
《工程力學》是工程管理專業的一門主要的技術基礎課,在專業課程學習中起著承上啟下的重要作用,其任務是使學生具備解決工程實際問題所需的基礎知識。本課程涉及到的重要內容是研究物體的受力分析、平衡規律和各類構件承載力(強度、剛度、穩定性方面)的分析方法、計算理論;研究桿系結構的組成與受力特點,及求解桿系結構內力與變形的方法,其教學內容里包含了很多力學理論推導和計算過程,這些知識在傳授給工程管理專業學生的過程中,他們通常覺得接受起來比較有難度,所以根據多年的教學經驗,對工程管理專業《工程力學》課程進行一定的教學改革探討是非常有必要的。
1工程管理專業對《工程力學》課程的特殊要求
工程管理專業的力學課程與工民建專業的力學課程有很大的不同。工民建專業的力學課程將《理論力學》、《材料力學》、《結構力學》分為三大課程分別講授,將每種力學理論的推導原理和計算過程都講解的非常詳細,對學生掌握程度的要求也比較高,因為工民建的學生未來很多要從事結構設計工作,力學知識對于結構安全性的設計起著至關重要的作用。而工程管理專業和工民建專業的學生未來從事工作的性質有很大不同,他們未來的工作可能從事項目的管理工作,或者監理的工作,也可能從事工程造價的工作,而力學知識在這些工作中的應用不會像在專業設計工作中那么多。所以,工程管理專業的學生對于工程力學知識的要求也必然和工民建的學生有所不同,如果按照同一個標準進行教學,勢必會影響針對工程管理學生的教學效果。目前,大多數工程管理專業的力學課程僅設置一門《工程力學》(授課學時為64-80),并在這一門課程中貫穿了理論力學、材料力學、結構力學這三大力學的理論計算知識,如何在這么短的時間內將三大力學的理論計算知識有效的傳遞給學生,是一個值得思考的問題。
另外,在從事工程管理專業《工程力學》課程教學工作的過程中,我發現學生們對于本門課程的重視程度不足,這就直接影響了學生們對于本課程的接受程度。工程管理專業的學生常常會覺得力學課程在未來的工作中應用不多,沒必要學,所以在學習的過程中往往不愿意動腦筋去領會復雜的力學理論原理,僅僅是為了應付考試而對步驟進行簡單的死記硬背,這就使得本門課程的教學效果大打折扣,如何選擇更有用的教學內容調動學生們的學習積極性也是一個很重要的問題。
2工程管理專業《工程力學》課程的改革建議
2.1教學目標的調整課程教學的目標決定課程的教學方向,如果力學課程的教學目標定得過于側重力學理論原理的講解,則對于工程管理專業學生的針對性不足,畢竟他們將來主要從事生產第一線的施工、安裝、管理、設備維護等技術工作,對于他們而言,真正涉及到力學計算的地方可能不多。所以我們在確定教學目標的時候要“弱化理論分析”,轉而側重講述力學知識的應用,讓工程管理專業的學生能很快地理解掌握力學知識在建筑結構方面是如何應用的,這能夠增加力學課程對于工程管理專業學生的針對性。另一方面,由于力學課程的特殊性,除了教學方向上制定的目標外,還應該更加側重對學生思維能力的培養,通過力學體系、授課案例的合理設置,增強學生的邏輯分析能力和嚴密的思維,有助于將來更好的從事工程管理工作。 轉貼于
2.2教學內容的調整
2.2.1圍繞主線精選教學內容以研究結構體系的力平衡和變形協調以及二者之間的物理關系為主線,貫穿全書,建立對工程力學的整體認識。在理論力學部分通過重點講解平面力系給出力學平衡的知識,并進一步引申到空間力系,讓學生對于力學平衡有整體系統的認識;在材料力學部分通過重點講解結構構件的內力和應力給出內力和變形的知識,并且進一步灌輸內力和變形在強度、剛度和穩定性中的應用;在結構力學部分通過重點講解力法和位移法的內容深入理解力平衡和變形協調的物理關系在結構體系中的應用。按此教學線路去均衡的安排教學時數,適當刪減不必要的理論內容,側重內容的應用性[1]。
2.2.2教學內容結合工程結構分析從工程的角度講,力學知識如果完全脫離了工程結構和施工去講解,則失去了它的實用價值,工程管理的學生日后經常要和房屋的搭建以及相關的施工器械打交道,教學的內容多結合結構骨架和施工機械會起到非常良好的效果。比如談到鉸接和剛接的問題時,可以聯系到工廠的承重體系,并且涉及到承重體系基礎的問題,通過分析不同廠房承重體系基礎形式的不同,讓大家了解鉸接和剛接的區別,進一步了解排架和剛架承重體系的區別。這樣,學生就不會認為學習力學是沒有的,就會感覺到力學和大家從事的行業有著緊密的關系[2]。
2.2.3教學內容結合施工分析在教學內容中結合學生在工地上的上所見所聞,專業思想教育和職業道德進行滲透,以培養高素質的工程技術人員。比如受力分析中的彎矩問題可以聯系到塔架結構或者吊車的平衡分析,當學生初到工地看到塔吊的時候,肯定也會疑問為什么高處的吊車臂除了吊需要的結構材料以外,還有一些吊塊懸于空中,那么可以通過力學知識給大家提供解釋,告訴大家吊車可以通過該變平衡重的重量來控制吊車的載重,以免吊車翻轉。如果把這樣的問題放到講解彎矩內容的過程中,會增加學生們的學習興趣。
2.3工程管理專業《工程力學》課程教學方法的改進工程管理學生《工程力學》的教學不能單一的側重理論講解過程,而應采取靈活的教學方法調動學生的積極性。
2.3.1精講多練由于工程力學要在比較少的學時里給大家交代三大力學的內容,所以要非常精的選擇教學內容、案例和作業,并且課上多練習,及時發現問題,及時糾正學生在學習過程中存在的問題。比如,我在多年的授課過程中,發現一個問題,就是老師講的再多學生不練習也仍舊不會,尤其是力學這門課程,學生們普遍認為是非常難學的課程,這樣就更需要加大練習的力度。在課堂時間的安排上要更多的安排學生練習的時間,讓學生當堂到黑板上做題,老師會在這個過程中及時發現學生學習方面存在的問題,有針對性地解決學生學習中的不足之處,教學效果會更好。
2.3.2啟發思考力學課程很重要的一方面目標就是要培養學生的思維能力,所以教師要經常通過提問讓大家思考,并鼓勵學生發現問題,養成善于思考的習慣。教師可以通過給學生講解實驗或實際工程等例子,逐步引導大家思考,引出重要的概念和理論;通過比較不同的例子,讓大家思考理論之間的關聯性;通過總結讓大家更清晰的看到問題的本質。比如,在講授如何繪制梁的內力圖時,可以拿出一個作用有分布荷載和彎矩作用的簡支梁,讓大家分別用列方程法、簡易規律法和疊加法繪制彎矩圖,這樣在解答這道題的過程中,不僅復習了求解支座反力的知識,而且將繪制彎矩圖的幾種方法對比的應用到一個案例,讓大家不僅對這部分知識記憶深刻,而且理解認識也會更深一層。總之,通過一系列的啟發教學,培養大家的思考能力、聯想能力、歸納能力,甚至發散思維等等[3]。
2.3.3課堂討論課堂討論往往是英語等課程常用的教學手段,在力學課程當中很少有應用,可是通常的力學課特別容易讓人感覺沉悶,所以可以考慮把這種靈活的教學手法應用到力學的教學中。拿出一個案例讓大家討論可以用什么樣的力學理論去解答,或者拿出一個案例讓大家討論可以用幾種力學方法解答,這些討論案例的設置不僅會增加學生們的學習興趣,而且會讓學生們對于所學的內容印象非常深刻。
工程力學課程是后續課程的重要基礎課程之一,為將來的結構課程和施工課程的學習打下了重要知識基礎,教學中進行了上述教學目標、內容、方法的改革研究和實踐操作,必定能大大提高了學生的學習熱情,使學生們對于工程結構和施工具有一定的初步了解,激發他們對工程方面知識的學習興趣,并能把力學知識用到實處,培養出新時代的復合型人才。
參考文獻
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)12-0177-02
力學是基礎學科,應該在科學的前沿擺開戰場,力學又是技術學科,應該與工程實際緊密結合。隨著科學技術的發展,力學學科也不斷發展,學科分化和交叉越來越廣泛和深入。進一步拓寬力學人才的知識面,培養交叉型、復合型人才,是力學專業改革和發展的方向。對于地方工科院校的工程力學專業來說,制定符合自身特點的力學人才培養方案,勢在必行。
我校地處汽車產業七大示范基地之一的柳州,依托地理優勢,隨著汽車行業對工程力學人才需求量的不斷增大,將工程力學專業與柳州汽車產業結合起來就自然而然地成為我們專業建設的思路。作為教學型大學,我們主要承擔高等教育大眾化的任務,培養符合地方發展戰略和重大產業需求的高級人才。因此我校工程力學專業的培養目標是培養適應我國社會主義建設事業需要的德、智、體、美全面發展,基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高、有創新意識,具有扎實的力學基礎和汽車專業理論知識,掌握現代設計方法,能在汽車、交通、機械等行業從事技術開發、科學研究、工程設計以及力學教學等工作的應用型高級專門人才。經過這些年的摸索和實踐,我們逐漸形成了具有地方特色的工程力學專業。
一、加強學生對“汽車”特色的工程力學專業的認識
學生不僅是“教”的對象,還是“學”的主體。只有這個主體主動配合“培養”,培養計劃才能得到最大程度的、最有效的、真正的落實,因此必須加強學生對專業的認識,激發學生的專業興趣,提高“培養”效率。
1.入學專業教育。很多新生剛入學的時候,由于缺乏對力學專業的深入了解,存在一些消極的情緒,甚至于要求轉專業。針對這個問題,系里在新生入學專業教育方面投入了很多精力,邀請汽車行業以及力學領域的專家和學者,以力學和汽車的交叉領域作為背景,對工程力學專業的新生進行一些有針對性、深入淺出的入學專業教育,讓學生從一個個鮮活生動的工程實踐中體會力學的魅力,樹立專業信心。
2.舉行高年級或往屆畢業生的交流會。通過學習交流會、考研交流會、就業交流會等形式與師兄師姐們進行面對面交流,低年級的學生對于專業的應用、前景以及就業情況有了更加具體、直觀的了解。參加完這些交流會,很多學生反映他們少了很多的盲目和迷茫,學習方向進一步明確,學習動力也比以前大了很多。
3.加強教學過程中專業認識教育。力學教研室的每一位教師都自覺地將加強學生專業認識作為日常教學工作中一項任務,通過多種形式向學生展示專業的應用和發展,既激發學生的學習興趣,又使學生對于工程力學專業有了更加直接、更加深刻的認識。
二、“汽車”特色的課程體系改革
1.在加強數學與力學基礎之上,實現力學課程與汽車專業課程的有機結合。工程力學專業學生的優勢在于數理基礎好、適應面寬、后勁足。在力學課程和汽車專業課程的結合上,我們始終堅持既要發揚力學專業學生的傳統優勢,又要向汽車行業大力拓展的原則。在課程設置上,數學與力學課程仍占較大比重,其中數學與力學課程的學分在必修課占到總學分的54%,目的在于努力夯實學生的數理基礎,確保工程力學專業的傳統優勢。選修課開設數學實驗、數學建模、塑性力學、流體力學、實驗力學、工程斷裂力學、板殼理論、空氣動力學、結構優化設計、振動測試與分析等數學力學課程,以兼顧部分學生希望繼續在力學專業深造的要求。在實現力學與汽車的結合上,我們在學科基礎課中增設機械、汽車類的課程,包括電工電子技術、制圖與計算機繪圖、工程材料與金屬工藝學、機械設計基礎、互換性與技術測量、單片機原理與應用、UG建模等。所開設的汽車類專業課主要有汽車構造、汽車理論、汽車設計、汽車電氣設備、汽車改裝設計、車身機構與設計、汽車車身制造工藝學等。相應的刪減部分力學的專業課程或學時,但這樣的課程體系改革不是在做簡單的加減法,而是將力學專業課程融入到增設的汽車類專業課程中,從力學的角度講汽車專業知識,真正實現汽車課程與力學專業有機結合。力學專業的汽車專業課程都是單獨開課,教學大綱也與汽車專業的有很大不同,側重點放在汽車與力學的交叉點上。
2.注重計算機與英語學習。隨著計算機網絡的高速發展,信息化社會的逐步深入,計算機和英語已經成為現代大學生必須掌握的基本工具。我們在課程設置上采取四年不斷線教學的方式,加強學生計算機和英語的學習。除了大學英語和專業英語、畢業設計英文要求等,還在計算力學課程設計、有限元軟件設計及應用中分別增加了8學時的計算力學設計英文翻譯、有限元設計英文翻譯。
3.重視學生實踐能力的培養。以培養應用性人才為目標,必須重視培養學生的工程實踐意識和實踐能力。同濟大學前任校長萬鋼說:基本的動手操作訓練是為學生的知識集成、為他們的創新思維和工程意識的發展提供一個經驗的起點。以多種形式開展實踐活動,讓學生有機會將力學知識運用到機械、汽車行業上。首先,充分利用汽車系實驗室,積極開展校內實驗。工程力學專業就設置在汽車系,我們有著得天獨厚的優勢。其次,校內實驗與校外實踐相結合,基礎實驗、金工實習、駕駛實習等在校內進行,認識實習和畢業實習盡量選在柳州的機械、汽車企業。學生通過在這些企業實習,對企業運作和管理的內在規律和相關規定有了一定了解,通過接觸工程實際,加深對所學專業知識的理解,同時也可以讓企業更加了解力學的學生,增加就業機會。此外,通過舉行機械設計創新大賽、汽車設計大賽、周培源力學競賽、大學生科研立項等,鍛煉學生動手能力、創新能力和工程意識,提高學生的實踐能力。
三、“汽車”特色的專業教師隊伍培養
建設具有地方特色的工程力學專業,就需要培養具有特色的專業教師隊伍。力學教研室與汽車教研室定期開展教學和科研交流活動,并以借調的形式,選派力學專業教師到汽車教研室工作,促進兩個專業的交流和合作。我校重型車輛零部件先進設計制造教育部工程研究中心成立后,很多力學專業教師加入了相關的科研團隊,開展力學與汽車交叉學科的科研工作,這不僅有利于提高教師的學術水平和工程實踐的能力,而且對于培養“汽車”特色的力學專業人才也有著重要意義。
另一方面通過不斷引進高學歷、高水平人才為專業教師隊伍注入新鮮血液,同時選派現有教師隊伍中的骨干外出進修學習,提高專業教師隊伍的教學水平和學術水平。近幾年新來的年輕老師,學歷高,科研能力強,但教學經驗少,對教學活動的重視也不夠。通過舉辦青年教師教學技能競賽,組織老教師傳、幫、帶等教研活動,幫助青年教師盡快適應和熟悉教學內容,渡過教學關,提升他們的教書育人能力和責任感。
四、結語
通過這幾年的摸索和實踐,“汽車”特色的工程力學專業建設取得了一些成績。學生就業率、上研率穩步提高,用人單位對我校工程力學專業的學生評價較高,通過前幾屆畢業的學生,我們已與很多用人單位建立了良好的就業合作關系。
21世紀,力學在國家現代化建設中的作用是加強了而不是削弱了,只是表現形式發生了變化,這就要求力學專業建設也隨之改變,適應社會發展的需要。對于地方工科院校,工程力學專業要立足地方經濟,形成特色,才能永葆青春。
參考文獻:
[1]孟慶國,靳征謨.國家自然科學基金對力學學科發展的作用[J].力學進展,2000,30(1):150-154.
[2]劉人懷.我國力學專業教育現狀與思考[J].中國大學教育,2007,(1):30-32.
我由衷地感謝您,在百忙中抽出寶貴的時間閱讀我的求職信。
我是南京河海大學土木工程學院工程力學專業2007屆碩士研究生,將于2007年6月畢業,很想成為中南勘測設計研究院的一員,謹向您推薦自己。
在本科四年和保送研究生的三年期間,本著“艱苦樸素、實事求是、嚴格要求、勇于探索”的校訓嚴格要求自己,學習刻苦,工作認真,成績優秀,年年獲得獎學金,并積極參加社會實踐。系統地學習專業知識的同時廣泛地涉獵了大量書籍,不斷拓寬知識面和社會閱歷,積極參與生產和科研項目。
我的計算機和英語水平良好。計算機通過了計算機國家二級,能熟練地運用VB、VC、Fortran語言編制程序,并為同學和自己編制過不少實用的程序;能熟練使用AutoCAD、ANSYS、Flac、Abaqus等專業軟件。英語通過了大學英語四級考試,能比較熟練的閱讀行業資料。
在校期間的學習和生活,使我懂得求實、創新、團結、進取是職業生涯的第一要義。如果有幸成為貴單位的一員,我將兢兢業業、踏踏實實地工作,在實踐中不斷學習,發揮自己的主動性、創造性,為單位的發展竭盡全力。
再次感謝您閱讀此信,期待著您的早日答復,謝謝!
祝貴單位事業蒸蒸日上,屢創佳績!
此致
工程力學課程與其他課程有本質的區別,工程力學課程教學的最終目標就是解決問題,這就要求學生能理解解決問題的思路,掌握解決問題的方法.課堂上如果只是老師在上面講,學生在下面,效果是很不理想的.但如果課堂上將主動權從老師轉移給學生,效果截然相反.但是如何將主動權交給學生呢?措施如下
1.1.1緊緊結合課堂,有針對性的提問
高超的教學提問藝術,能很好的啟發學生的思維,使教學活動順利進行.教學中教師巧妙的提問常常可以一下子打開學生思維的閘門,拓展學生思維的深度和廣度,培養學生良好的思維習慣,還能增強學生的主體作用,鞏固強化已學過的知識.
1.1.2抓住重點難點,合理安排課堂討論
課堂上教師在講解了一定的知識點后,要及時的設計問題讓同學們思考并進行課堂討論,課本上的思考題或者自己平時教學過程中的積累設計成的問題,都能及時的引導學生課堂學習,有啟發性的問題有利于學生的思維發展,更能讓學生抓住教學的重點難點.舉例1在講解力偶和力矩時,一般是先講力矩再講力偶的,基本的概念、性質、定理講完之后,及時的問學生:力矩和力偶的相同之處和不同之處分別是什么?這個問題一出,學生就開始思考,這時就可以組織一個小討論,讓大家自由發言.綜合大家討論的內容,學生基本上都能掌握力矩和力偶,而且也能完全的區分這兩個力的形式.舉例2在講解拉壓桿的強度問題時,要根據桿件的強度來確定結構的許用荷載,如圖1中所示結構,若已知桿1桿2的橫截面積和許用應力,要確定結點處受力的許用荷載.解法1根據結點A的受力平衡找出桿1和桿2受到的力與F的關系,然后根據許用應力確定F的取值范圍,取交集即可;解法2根據桿1和桿2的許用應力確定兩桿受到的最大軸力,再根據結點A的平衡計算力F的大小.這兩種解法,計算的結果完全不同.我們就可以問學生,這兩種算法是不是都正確?如果都正確,為什么結果不同呢?如果不全正確,哪個計算方法錯誤呢?錯誤又在哪里呢?這樣一來,學生就開始思考討論了.通過這樣的一個討論,大家就會明白桿件的許用荷載和結構的許用荷載的區別了.只要課堂上留給學生討論的時間,學生掌握知識的程度遠比老師在講臺灌輸式的講解強的多.可見,老師少講,學生多想多討論,是件事半功倍的大好事.
1.2案例式教學
工程力學理論性強,比較抽象,與工程實際聯系緊密,與此同時,學生又沒有什么實際經驗,分析工程問題解決實際問題的能力有限,而《工程力學》課程的學習目標就是解決實際問題.所以在教學中,教師應該搜集和積累一些與工程力學相關的實例,激發學生學習基本理論的興趣,提高學習效果.舉例1講解平面匯交力系時,基本的理論知識講完后,給大家舉例園林工程施工時的軋路碾子過障礙物的實例,如圖2所示.要大家根據學習的理論知識分析工程問題,計算拉過碾子的最小水平力是多大?拉過碾子的最小力又是多大?舉例2講解彎曲強度時,大自然賦予樹木的美好造型,如形成合理的圓形截面,能夠抵御不同方向的風力引起的彎曲內力和變形,上細下粗的樹身,各截面彎矩自下而上越來越小,形成等強度懸臂梁.
1.3重視習題課和課下作業
為了解決《工程力學》課時相對較少內容相對較多的矛盾,一般都采取加快授課進度的辦法,所以學生在有限的時間要掌握一定的知識點,還要會熟練應用,就存在一定的難度.所以展開一定課時的習題課和布置定量的有代表性的作業就顯得尤為重要.筆者根據工程力學的兩大部分,分別展開靜力學習題課和材料力學習題課各一次,一次2學時.
(1)習題課時一定要選擇好題目,既要有代表性,又要有一定難度,還要能聯系工程實際,重點是通過題目的講解培養學時的應用力學知識解決實際問題的能力;
(2)講解題目時盡量一題多解,讓學生通過一個題目的解決就能熟練掌握多個知識點;
(3)習題課時要充分調動學生的主觀能動性,題目講解前要給學生思考的時間,采取學生思考—設問—回答—分析—討論—講解—總結的過程,可以大大縮短學生掌握知識的時間;
(4)課下作業一定要適量,有針對性的溫習課堂教學內容,能夠及時評價課堂教學的效果;
(5)課后作業在下次上課時進行總結,將作業中出現問題較多的地方再重點強調一下,個別問題單獨糾正.總之,一定要利用好習題課的時間,重視課下作業的整體質量,通過習題課和課下作業讓學生的解決實際問題的能力得到提高.
2考核辦法
根據工程力學課程的特點,考試成績不能采取一卷定高低的方法,而應該將平時成績和期末考試成績相結合.
(1)將課下作業做為考試成績的一部分,每次課下作業都給學生做成績記錄,不交作業的沒有成績,這樣也能提高學生做作業的動力,有效提升學生解決工程實際問題的能力;
(2)將課堂提問回答情況作為期末考試的一部分,提高學生課堂的主人翁意識,調動其學習的興趣和熱情;
(3)期末考試時,弱化學生死記硬背的內容,強化學生解決問題的能力,將一些常見的公式印制在試卷上,增強學生的應用知識水平.
畢業論文是本科教學培養方案的重要組成部分,是體現學生所學專業理論知識水平的重要方式。通過畢業論文的完成,有助于學生綜合運用專業基本理論、基礎知識、基本技能,培養學生運用科學文獻進行調查研究和實驗、撰寫論文的能力。畢業論文的質量,在一定程度上可反映學生的學業水平,同時也是對全程學習成果的一種綜合檢驗。
一、工程力學專業畢業論文中存在的問題
通過對近年來一些院校工程力學專業畢業論文質量的分析總結,工程力學專業畢業論文撰寫過程中主要存在以下這些問題:
1、畢業論文選題
選題是畢業論文撰寫的關鍵步驟,畢業論文的選題質量將直接影響到畢業論文的撰寫質量。現在各高校畢業論文指導教師有些缺少工程實踐經歷,指導的畢業論文內容往往缺少實際工程背景,這就導致學生的研究內容沒有實際工程作依托,研究方法和成果缺少工程實踐的檢驗。這種與工程實踐脫離,導致畢業論文選題不科學,是影響畢業論文質量的主要因素之一。
2、畢業論文指導
指導教師在指導學生畢業論文的過程中,往往只注重檢查學生的技術路線、計算模型、計算結果,而忽略了學生基礎知識和專業知識的掌握情況。另外,教師在指導畢業論文的同時,還承擔大量的教學和科研任務,再加上學生還處于找工作和研究生復試階段,這就導致指導教師很難及時督促學生按計劃完成各階段的任務。這就致使有些畢業論文是在答辯前的一段時間內臨時拼湊出來,撰寫的畢業論文質量不高。這些都會對畢業論文的質量控制產生重要影響。
3、畢業論文答辯
畢業論文答辯是檢驗畢業論文質量的一個重要的環節和手段。目前,對于畢業答辯,很多學校成立了包括指導教師在內的畢業論文答辯委員會,由答辯委員會評定畢業論文成績。有些答辯委員對學生所作的畢業論文內容不是特別熟悉,很難在短時間內就學生的畢業論文內容提出有針對性的問題。指導教師雖然對學生畢業論文的撰寫過程及內容比較了解,但各指導教師有時會對自己指導的學生給印象分和人情分。這些都會影響畢業論文質量的評定。
二、工程力學專業畢業論文質量保障的建立
針對前文提出的一些問題,本文對工程力學畢業論文的質量內涵及質量保障進行了研究。首先,要優化選題設計。對選題進行優化應具體體現以下幾個方面:(1)緊密圍繞專業培養方向。(2)選題要盡可能聯系實際。(3)選題應該注重設計內容與專業知識構成的聯系。(4)課題應該具有一定的廣度和深度。(5)題目要盡量體現當今科學技術發展水平。(6)鼓勵學生關注當今社會經濟社會發展的熱點和難點問題。
其次,進一步加強指導教師隊伍建設。這大體上應從以下這幾方面入手:(1)建立科研隊伍,加強培養科研能力。(2)進一步加強實踐性環節的鍛煉。(3)注重加強指導教師的師德與人格修養。
再次,加強畢業論文過程的規范化管理。主要從三個方面入手:(1)建立規范的畢業論文質量管理體系。要制定畢業論文階段性任務完成情況登記表、標準格式、答辯細則、成績評定標準,明確學生、指導教師和答辯委員會的職責,理清各自關系,制定完善的規章制度。(2)建立充滿活力的動態質量監督機制。依據畢業論文階段性任務進行檢查,實行動態質量控制。(3)建立科學的畢業論文質量評定辦法。
因此,工程力學專業畢業論文質量保障體系應有以下幾方面組成。在質量方針上,通過畢業論文的撰寫,使學生的知識水平、分析能力和綜合素質得到全面提高。在質量目標上,要培養學生運用學過的知識解決工程實際問題的能力,全面提高學生的理論和技術水平。在質量要素上,建立工程力學專業畢業論文質量保障體系,要考慮論文選題質量、教師指導質量、學生學習質量、論文撰寫質量、論文答辯質量、論文評定質量和組織管理質量等要素構成。
三、工程力學專業畢業論文質量評估體系的建立
工程力學專業畢業論文質量評估體系的指標評估等級標準分為A、B、C、D四個等級,分別表示優秀、良好、及格、不及格。為了使畢業論文質量評估工作便于操作,評估標準中只設計了A級和C級,介于A級與C級標準之間的定為B級,低于C級的標準定為D級。其畢業論文質量評估標準如表1所示。
表1工程力學專業畢業論文的質量評估標準
序號評估指標評估內容A級標準C級標準1234論文選題指導思想選題應按照本專業培養目標,圍繞本專業,選擇有理論意義和應用價值,能對所學的知識進行綜合訓練的題目。選題應按照本專業培養目標,圍繞本專業,選擇具有一定的理論意義和應用價值,能對所學的知識進行綜合訓練的題目。題目難度選題難度要達到本專業教學大綱對學生知識水平的培養要求,要做到每人一題,并有相應的階段性成果。選題難度要基本達到本專業教學大綱對學生知識水平的培養要求,每個題目不超過3個人,并有相應的階段性成果。題目
工作量預計正常完成畢業論文題目所要求的內容,至少需要12周的時間。預計正常完成畢業論文題目所要求的內容,至少需要8周的時間。結合實際論文選題與實際工程相結合,研究成果能應用于工程實踐。論文選題具有實際工程背景,研究成果對工程實踐具有參考價值。5678910能力水平綜合運用
知識能力能夠很好地掌握堅實寬廣的基礎理論和系統深入的專門知識,并將所學的知識應用于畢業論文中。能夠一般地掌握堅實寬廣的基礎理論和系統深入的專門知識,并將所學的知識應用于畢業論文中。應用文獻
資料能力能夠獨立、準確地利用各種途徑查找文獻資料,并恰當地應用于論文寫作中。能夠在導師的指導下利用各種途徑查找文獻資料,并恰當地應用于論文寫作中。設計(試驗)
能力能能夠將所學的理論知識與實際工程相結合,設計工程的實施方案。具有較強的動手能力,通過試驗解決實際工程問題。基本能夠將所學的理論知識與實際工程相結合,參與設計工程的實施方案。具有一定的動手能力,通過試驗基本解決實際工程問題。計算分
析能力能夠利用所學的知識,對實際工程進行簡化,建立計算模型,得出正確的計算結果。能夠在導師的指導下,利用所學的知識,對實際工程進行簡化,建立計算模型,得出正確的計算結果。外文運
用能力能夠獨立應用一門外語,對本專業的相關文獻進行查閱和整理。能夠應用一門外語,對本專業的相關文獻進行查閱和整理。計算機
用能力能夠按照畢業論文任務書的要求,獨立利用專業應用計算軟件或編制相應的計算程序,完成畢業論文所要求的計算分析內容。能夠按照畢業論文任務書的要求,在導師指導下利用專業應用計算軟件或編制相應的計算程序,完成畢業論文所要求的計算分析內容。111213寫作質量論文結構論文結構嚴謹、層次分明、條理清晰。論文結構尚可,基本做到結構嚴謹、層次分明、條理清晰。論文文筆論文文筆流暢、內容翔實。論文文筆尚可,基本做到文筆流暢、內容翔實。論文
規范化畢業論文中各種資料的運用和文獻的引用符合本專業的標準,論文格式符合畢業論文規范要求。畢業論文中各種資料的運用和文獻的引用基本符合本專業的標準,論文格式基本符合畢業論文規范要求。四、結語
總之,工程力學專業畢業論文是教學計劃中的重要實踐環節。提高畢業論文質量工作是一項長期艱巨的系統工程。我們堅信,只要高校各級師生、領導重視工程力學專業畢業論文工作,科學合理組織,以嚴格求實的態度對待,工程力學專業畢業論文質量一定下會得到較大提高。
【參考文獻】
湖州市技師學院十分重視學生專業技能的培養,畢業生很受當地企業歡迎,這得益于學校長期以來受到政府的支持,得益于有好教材的支撐。勞動版專業課教材貼近企業生產實際,對學生畢業后與崗位零距離接軌起到了很好的橋梁作用。在教材實驗的過程中,筆者感覺到工程力學課雖然內容較難,教學效果卻比較理想,取得了很好的效果。分析其原因,關鍵在于教材能緊密聯系實際,使本來枯燥乏味的原理概念變得生動有趣,教師講授津津有味,學生學起來興趣盎然。
一、教材的適應性
教材的內容與浙江及周邊地區的經濟發展是基本適應的。使用該教材的學校能保質保量完成教學計劃所涉及的內容。此外,學校還購置或自制了一些教學教具,如力的合成與分解、剪切、扭轉、彎曲變形等。學校專業課教師全部具有本科以上學歷,完全能勝任教材的教學任務。目前,技工學校學生的文化基礎素質和接受能力普遍較弱,而且本校、本班學生之間的差距也很大,這對教材內容和教學方法就提出了更高的要求。教材內容與學生的基本素質和接受能力基本相適應。每一章前的“學習目標”編排得很好,學生普遍反映有利于明確他們的學習目的,從而可以很明確地學習章節的內容,也可很好地檢驗自己是否已經掌握了該掌握的知識點。我們認為教材的編寫應站在教與學兩個角度進行,力求使學生能夠通過自學達到獲得知識的目的。“學習目標”的提出對學生的自學及培養學生的獨立思考能力具有很好的指導意義。
二、教材的科學性
教材的內容與學生的培養目標和知識技能訓練要求是相匹配的,內容完整、正確,結構安排也較合理。教材把一些較深較難的內容去掉,這種刪繁就簡的做法得到科任教師的一致首肯。同時,技工學校學生在學習主動性、理解能力等方面較弱,工程力學理論性強,因此,應考慮怎樣敘述,采用更加通俗易懂的表達方式使學生易于理解掌握教學內容。這一點,本教材做得很好,工程力學來源于工程實際,又服務于工程實際,教材突出了它的工程性。如從工程的角度很好地解釋了軸和梁的概念的區別,同時許多習題都來源于工程問題,貼近生活和生產實際,體現課程內容與學生生活以及企業生產實際相聯系,關注學生分析問題與解決問題能力的培養。在內容的安排上,實例代替概念的敘述,讓學生感覺到看似遙不可及的概念其實就在他們身邊伸手可及,如力的合成用兩學生提水的例子,力矩平衡用天平的例子,力偶用開水龍頭的例子。從概念的引用到結論的產生,從相關知識的應用到課后習題的鞏固,都注意聯系學生的現實生活與社會生活,幫助學生運用所學知識,觀察、分析日常生活現象,解決日常生活中的問題,進一步體現力學知識基礎的實踐性和應用性要求。
同時,筆者認為該課程的教學重點放在讓學生掌握基本概念、基本理論和基本運算方法的同時,還要加強與機械基礎、金屬材料和熱處理等課程之間的協調關系,教學內容要明確理論力學為材料力學服務這一主線。
三、教材的實用性
技工學校的教材應突出以基礎知識和專業技能為主,適當根據市場需求和專業要求調整教材知識結構,重點強調“夠用”“實用”。基于這一要求,我們認為教材的技能訓練內容較少,不利于提高學生的實踐能力,建議減略部分理論計算內容,適當增加一些技能訓練課題。如75頁課堂練習――連接件的設計計算,這類的練習要增加。
目前,技校大多數學生的思維能力相對較弱,本教材充分考慮了他們的認知特點,用了簡潔直觀的插圖,以發揮學生的表象思維能力,如果在第一章第一節二力平衡公理和作用力與反作用力公理這兩個靜力學公理之后,能安排幾個實驗驗證公理和推論,或者是增加公理和推論的實例,那么學生就會覺得力學并不深奧,而且與生活密切聯系,使他們產生學習興趣并化為一種學習動力。
由于本教材內容設計是適合零起點培養高級工的教學目標,隨著地區經濟的發展和人們觀念的變化,一個人不可能終身從事一種工作或終身服務于一個崗位,他可能會由于各種原因調換工作或職業,他需要不斷地學習、更新知識和技能,以適應職業和崗位的變化。同時,由于高校招生制度的改革,也使技校學生對口考入大學成為現實,因此,技工教育應當形成一種寬口徑的人才培養模式,即應該使學生有更多的出路。如何在教材中體現這種現代化的職業教育觀念?“寬基礎,活模式”的教材結構在一定程度上反映了現代職業教育的理念。即在某課程必須掌握的基本知識的基礎上,增加數個可供選擇的學習內容,同時,教材中還要有為進一步學習和深造的學生留出與更深的知識相銜接的接口,就像計算機留接口,以備升級換代一樣,這樣可以大大提高教材的靈活性。
本教材在材料力學中增加了“知識拓展”模塊,我們就是要將工程力學課程劃分為三個模塊組成,即基礎型模塊、應用型模塊和拓展型模塊。拓展型課程內容面向繼續升學的10%的學生,分析研究工程力學理論及應用,培養學生的創造能力。
四、教材的完整性
隨著信息時代的到來,豐富多彩的計算機教學軟件使得課堂教學不再是傳統的、枯燥的、單一的教師一言堂;人機對話的方式調動了學生學習的主動性和參與意識,有待于開發學生的智力和提高能力;計算機模擬仿真實驗,能使過去需花大量的課時和口舌講解的教學難點在幾分鐘,甚至幾秒鐘內就使學生一目了然,大大提高教學效率。本教材編者注意到了這一點,開發了與本書配套的多媒體課件,這很受教師的歡迎。在教學中,扭轉是一個教學難點,如果使用多媒體課件通過三維動畫模擬演示構件在發生扭轉時的變形過程和所產生的內力,學生很快就能理解并掌握。
教材對教學的導向作用是明顯的,更重要的還需任課老師的“二次創作”,即“活化教材”,我們要根據需要補充教材上沒有的內容。如何“二次創作”,主要的一點是教師要理解、吃透教材,了解作者編寫理念、思路。因此,我們很希望在提高教材整體質量的前提下,加強教師輔導書(材料)的編寫質量。教師輔導書絕不是教材的“濃縮版”,而應是教材作者編寫理念、思路的生動體現,也是編者與一線教師交流的橋梁。
所以,教材的習題輔導(解答)以及與教材密切相關的一些標準資料、掛圖等要加以完善,形成較為完整的內容體系。
五、教材的先進性
教材內容基本反映了現代科學技術的發展方向和水平,也較好反映了近年來教學改革的成果和理念。“以學生發展為本”的教育理念近年來得到了許多人士的認同。讓教材適應、促進每一個學生發展的理念和設想,無論從教育創新的時代要求出發,還是從學生的最終發展著眼,都具有良好的作用。作為一門理論性較強的學科,如何鼓勵促進學生的探究與創新精神,還需要進一步研究和探索。教材中的“想一想”和思考題很好,部分題目編寫得很有特點,能結合實際從學生的成長、發展角度考慮,使學生能聯系實際較好地理解、掌握所學知識。
同時,我們認為教材內容中還應包括能夠反映時代進步的新知識、新工藝和新方法,引導學生走在時展的前沿,如復合材料是21世紀材料工藝發展的方向。
六、教材的制作水平
教材制作水平的優劣對激發學生的學習興趣影響很大。總體上講,教材的制作思路比較先進,能調動學生主動看書的熱情。對學生的問卷調查表明,學生認為教材的圖片清晰生動,有助于學生較好地理解基本概念和原理(當然如果能增加色彩搭配就更好了)。
教材中矢量、代數量是學習的一個難點,很容易混淆,書中矢量用黑體表示,學生反映這樣標識不明顯。我們建議用更加強烈的對比色加強對學生的感官刺激,從而有效區別矢量和代數量。此外,還可以增加一些與教材有關的有故事情節的圖片內容。
教材中值得商榷之處見下表所列。
表 教材中值得商榷之處
章節 內容
全書 每章節的“學習目標”中增加“熟練掌握”的內容,以便于學生更好地分清重點,這樣對學習能力較弱的學生有更明確的指導意義。
“構件”的寫法與機械基礎課程中的“構件”概念有區別,為避免學生誤會,把書中的“構件”改為“零件”。
第一章 本教材對文字的組織不是很重視,出現一些語法失誤。如P3,第2行,“因此,工程力學是學習后續專業課的重要基礎”應改為“因此,《工程力學》是學習后續專業課程的重要基礎課。”
P3,第14行“絕對的剛體實際上是不存在的。因此,剛體只是一種理想化的力學模型。”最好改為“絕對的剛體實際上是不存在的,如果物體的變形對所研究的問題不會產生影響或者影響較小時,物體可看作是剛體。因此,剛體只是一種理想化的力學模型。”
P3,第18行對“質點”概念的描述“是指不計大小和質量、但在空間占有確定位置的幾何點。”應改為“是指不計大小,但在空間占有確定位置的幾何點。”
P7,解釋均布力最好增加工程實例。
P8,倒數第2行“看是靜止的房屋”應改為“看似靜止的房屋”。倒數最后1行“靜止總是相對地球而言的”應改為“靜止總是相對而言的”。
P18,第7行“圖設方向正確”應改為“圖設方向與實際相符”。
P21~P23,“固定鉸鏈支座約束”和“活動鉸鏈支座約束”應改為“固定鉸鏈約束”和“活動鉸鏈約束。”
P23,工程應用中最后1行“右端支承是固定的;左端支承是可以活動的”應改為“左端支承是固定的;右端支承是可以活動的”。
第二章 P33,第7行“如果要使平面匯交力系作用下的剛體保持平衡,就要使合力等于零。”為注意用詞的嚴密性,應該為“如果要使平面匯交力系作用下的剛體保持平衡,就要使合外力等于零。”
P39,第5行只有一個“1”字,印刷錯誤。應該寫求解步驟的第(2)點。
P42,二、靜不定問題與靜不定次數應是知識拓展部分。
第四章 P59,“彈簧產生拉壓變形的同時,也對施力物體(手)產生了抵抗變形的力,即彈簧力,這就是內力。”應改為“彈簧產生拉壓變形的同時,也產生了抵抗變形的力,這就是內力。”
P60,第14行“沿橫向方向縮短(或伸長)”應改為“沿橫向變細(或變粗)”。
P60,第16行“鋼纜”改為“螺栓”。
P60,圖4-4中,第二個螺栓少了一個向左的力,圖中少了力的符號,用的符號“P”應改為“F”。
P61,圖4-5中,兩個圖的畫法規則與圖4-3要統一。
P62,圖4-6中,力F2的作用點看不出在哪里。
P62,圖4-7中,縱坐標符號“n”應改為“FN”。
P62,倒數第4行“根據生活經驗”應改為“在應力拉伸實驗中”。
第六章 P77,第2行“工作時輪A輸入功率而受到主動力偶矩M A作用,輪B輸出功率而受到阻抗力偶矩M B的作用”應改為“工作時因輪A輸入功率故軸受到主動力偶矩MA作用,因輪B輸出功率故軸受到阻抗力偶矩MB的作用”。
P78,【課堂練習】中“指出圖6-5所示各軸中產生扭轉變形的是哪一個”應改為“指出圖6-5所示各軸中只產生扭轉變形的是哪一個(軸自重不計)”。
P79,第3行“都會有轉矩的概念”應改為“都會產生轉矩”。
P79,第4行“通常按以下兩種情況討論”應改為“通常有以下兩種情況”。
第七章 P90,圖7-1中B端應為活動鉸。
彈性力學是高等學校土木水利等專業的一門理論性與應用性都很強的基礎課程,目前各高校很多學科根據本專業本科教育培養目標,實現寬口徑、厚基礎的教學基本要求,減少課時和精簡內容。另外,土木類專業所面臨的現代工程結構設計問題大多為非桿系的復雜結構體系,所以許多高等院校要求開設彈性力學和有限元課程,其目的是加強土木類本科生對復雜結構數值分析能力的培養,以提高他們從事科學研究和現代結構設計的能力。然而學生普遍認為彈性力學解決實際工程的能力遠不如材料力學和結構力學,而且彈性力學理論抽象,數學推導麻煩,課程枯燥乏味,提不起學習興趣。因此在現有的學時下如何保證教學的基本要求和基本內容,用什么方法和手段達到既增大信息量,減少教學時數,又能強化學生能力的培養,成為彈性力學教學中需要關注的問題。
一、高校彈性力學教學現狀
為了提高結構力學和彈性力學的相關教學水平和研究成果,教育部高等學校力學教學指導委員會力學基礎課程教學指導分委員會結構力學及彈性力學課程教學指導小組定期召開工作會議,2006年工作會議在武漢理工大學召開,2009年工作會議在成都西南交通大學舉行,2014年10月工作會議在北京工業大學舉行,各高校在每次會議中都對彈性力學的教學進行了教學改革成果和經驗交流,對教學實踐、課程建設和資源積累等問題進行了研討。北京工業大學在彈性力學的教學中也進行了很多研究和改革,北京工業大學彈性力學課程的設置和教學與國內其他高校具有類似特點與問題。2006年之前彈性力學作為土木工程本科專業的必修或必選課,學時一般為40學時左右,使用教材以徐芝綸《彈性力學簡明教程》為主要教學參考書。在2007版本科教學改革之后,彈性力學在土木工程專業本科中仍然設置為學科基礎必修課,但學時改為16學時,考試時采用閉卷考試,對學生學習要求較高,較多學生仍然認為太偏重于理論,理論抽象,數學推導煩瑣難以理解,并且其解決實際工程的能力遠不如結構力學。在2012版教學計劃后,課程性質以及學時都沒變,但考試時采用開卷考試,對學生的公式推導要求降低。改為16學時時,教師和學生的感覺都是時間太緊張,學習壓力大,所以在剛完成的2015版土木工程本科教學計劃中,彈性力學進行了很多變化,首先課程性質發生了改變,由學科基礎必修課改為學科基礎選修課,讓學生有選擇的空間,其次學時增加為24學時,讓選修彈性力學的同學能真正學習到彈性力學的主要內容。所以目前在現有的學時下,如何保證教學的基本要求和基本內容,用什么方法和手段達到既增大信息量,減少教學時數,又能強化學生能力的培養,成為教學中關注的問題,由此也產生了彈性力學教學內容多和學時少的矛盾。許多高校和研究者在彈性力學課程教學和研究上進行了教學改革,取得了較多有益成果,盡管如此,土木工程專業彈性力學課程在以下幾方面尚有待研究與改革:(1)教學對象上,彈性力學通常主要在工程力學專業開設,需要充分考慮結合土木工程專業的特點。(2)教學思路上,仍然偏向工程力學方法,在內容選擇上較偏向數學,主要是理論上的教學,對理論分析和數值分析結合對比方面缺少。(3)講課內容中未能充分引入彈性力學領域的最新進展,尤其是與土木工程結構相關進展,因此在彈性力學課程的教學方式、教學內容、考試形式等方面需要進行一些思考和探討,對彈性力學教學中的普遍與特殊問題進行研究與實踐,將促進學校土木工程學科力學教學的發展。
二、盡可能地提高學生的“計算分析”理論水平
根據高等院校土木類專業本科指導性專業規范以及2015版培養方案規定的學時,需要考慮在既有學時下,使學生的理論水平能達到當今土木類專業的培養要求。
1.重點突出彈性力學分析思路和概念。
在教學中,在分析思路上,一般重點講授彈性力學平面問題的相關問題,并且對彈性力學平面問題基本理論采取精講的形式,對空間問題基本理論采取和平面問題基本理論相對比方法進行講解。如果根據實際,直接從實際工程的三維問題,再到講授二維問題可能更符合思維過程以及實際工程問題,使得思路更加自然,并且能節省教學課時。另外,在講授方法思路中應突出思路、概念與結論。如彈性力學中的概念問題:彈性力學中應力的方向以及正負號的定義,平面應力問題和平面應變問題的區分,應力邊界條件和位移邊界條件的確定方法,處理局部邊界條件的圣維南原理,等等,這些都是講述平面問題基本理論中要熟練掌握的概念。
2.結合具體土木工程實例教學,附加一些分析程序和工具的介紹,拓寬學生分析方面的應用能力。
在介紹分析思路時,需要結合有實際工程背景的工程算例來分析,這樣可以明確學習目的,激發學生的學習動力。在理論分析完成后,還可以介紹相應的數值分析方法,介紹Matlab計算程序或有限元分析工具,對理論分析過程數值化,讓學生自己操作計算,分析結果。最后由于土木工程專業學生在實際工作中需要學會運用,可以結合一些設計規范進行學習,如:公路隧道設計規范(JTGD70-2004)建議采用彈性力學數值方法—有限元法計算圍巖的隧道支護結構內力和變形等,通過在理論分析結果和數值分析對比的同時,還可以通過規范要求進行驗算。
三、根據當今土木類本科生的培養要求,編寫適合土木工程專業學生使用的教材
就目前而言,對于土木類本科生的彈性力學課程,各高等院校所安排的教學內容、教學時數及選用的教材均存有不同。換言之,對教學內容、教學時數及教材均沒有統一的指定,仍處在各高校教師根據自己的教學經驗進行不斷地探索與總結。目前已出版的彈性力學教材有很多種,所使用的教材一般為《彈性力學簡明教程》,徐芝侖編,高等教育出版社出版。這本教材所涵蓋的內容較多、較全面,也比較深刻,對概念思路的解釋較為簡潔,但仍然有需要改進之處:(1)基本上從平面問題到空間問題最后到板殼一些特殊問題,分析講解思路可以變化,讓學生更快更容易的理解。(2)理論講解較多,實際土木工程案例的分析較少。(3)理論推導比較多,數值分析對比較少,數值分析工具的應用較少等,另外學生學習的課余指導用書比較少。為此,編寫更加適合土木工程專業的教材以及教材指導用書是有必要的。
四、改革單一的板書教學模式,研制《彈性力學》的CAI電子教案
作為一門強調理論與應用的課程,僅以單一的板書教學模式明顯不足。例如,本課程中復雜的理論推導數學演示,這些均可通過CAI電子教案的教學來表述。此項教改工作的目的是在教學時數不足的情況下,就如何實現課堂教學氣氛活躍、高效率地完成教學內容、突出理論聯系實際等方面而為之。根據本課程教學大綱中教學內容的要求及依據更加豐富的教材,可以編制本門課程的CAI電子教案。在實際教學中,采用多媒體與板書相結合的教學模式,預期可以達到較好的教學效果,授課學生能給出較好的評價。另外,課內教學是本課程的主要任務。但由于本門課程在土木專業上的應用性較強,學生的課程設計、畢業設計均會遇到實際結構問題的數值分析,對此需要課外指導,因此建立教師學生互動平臺和窗口也是有必要的。
五、結語
為了提高土木工程專業彈性力學課程教學質量和效果,本文分析了土木工程專業彈性力學課程的教學相關問題,并探索了土木工程專業彈性力學課程的教學改進方法。1.盡可能地提高學生的“計算分析”理論水平,使學生的理論分析水平達到當今土木類專業的培養要求。2.根據當今土木類本科生的培養要求,編寫適合土木工程專業學生使用的教材。3.改革單一的板書教學模式,研制《彈性力學》的CAI電子教案,并建立教師互動平臺和窗口。
參考文獻:
[1]徐芝綸.彈性力學[M].第3版.北京:高等教育出版社,1990:181.
[2]馬崇武,秦懷泉.力學與土木工程專業的力學課程教學[J].高等理科教育,2007,(6):135-137.
[3]張宇星,呂建國.工程力學考試方法的探索與實踐[J].高等理科教育,2005,(4):128-129.
[4]鐵木辛柯,古地爾.彈性理論[M].第3版.北京:清華大學出版社,2004:168.
[5]楊桂通.彈性力學[M].北京:高等教育出版社,1998.
[6]劉京紅,等.土木工程專業彈性力學課程教學改革的探索[J].科技情報開發與經濟,2007,(24).
[7]王雁然.彈性力學及有限元教學的實踐與研究[J].建筑教育改革理論與實踐,2005,(6)
[8]原方,吳潔.研究生彈性力學教學方法及問題探討[J].力學與實踐,2005,(2).
[9]周全太.土木工程專業彈性力學課程教學的若干思考[J].無錫教育學院學報,2005,25(2):73-76.