浅谈工程力学教学中多种教学方法的应用
摘要:根据工程力学的课程特点,结合现代教学理念,灵活运用多种教学方法来帮助教师提高教学质量和教学效果。

关键词:工程力学教学方法
1 引言
《工程力学》课程是面向高校工科专业的一门重要的专业技术基础必修课,尤其对于土建类专业,是一门承上启下的重要课程。

开设此课程的目的在于培养学生应用工程力学知识进行工程验算的能力。

此课程的特点是以力学基础知识为主,又包含一些重要的力学分析计算方法,所包含的内容极其广泛,且具有力学概念抽象,内容繁杂,分析研究对象多,解决问题方法灵活多变等特点。

而学生数学、物理底子不同,致使理论学习困难,这些都给教师提出比较高的要求。

学好工程力学不仅为学生学习后续专业知识打下基础,而且对锻炼学生独立思考能力、开发学生智力、培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力和创新能力以及解决工程实际问题的能力、建立初步的工程观念都将产生重大影响,为学生能成为一名优秀的高素质应用、复合、技能型人才奠定坚实的理论基础。

在当前教学改革不断将工程力学内容删减、改变、学时压缩的情况下,在工程师的培养和职业发展面临国际化挑战的大环境下[1],怎样才能帮助学生学好本课程。

多年来教师们在辛勤的工作中不断地总结、探讨,教学改革也相
继提出。

很多教师从应用多种教学方法入手并取得了很好的效果。

2 教学方法改革对教学效果的影响
根据工程力学理论性较强的特点,为了更好地适应新时代的发展和需要,“少学时、新内容、高水平、好效果”是力学课程改革的方向[2]教师们提出和运用了启发式教学,取得了较好的效果[3]。

对比法、引导法、案例分析法都对教学效果的提高起了很好的作用,也有教师在尝试应用CDIO工程教育模式进行力学的教学改革和实践[1]也有一定的参考价值。

很多教师也采取分组专题讨论的方法,也收到很好的效果[1]。

3 本人在教学工作中对教学方法的应用和探究
遵循学生职业能力培养规律,以培养学生的能力素质、工程力学基本素养和工程应用为主线,着重基本概念和结论的应用。

将定义概念、理论知识、模型试验、创新案例、工程应用案例、课程训练、创新实践活动等融合为一体,真正使理论教学与实践教学融合,教学做练一体化。

本人在教学过程中也在不断地探索和思考将各种教学方法灵活运用,进而调动学生学习工程力学的积极性,让学生对此课程产生浓厚的学习兴趣,帮助学生树立工程观念,理解基本理论知识并应用于实践,锻炼学生的分析、推理的逻辑思维,锻炼学生的联想力和组织合作能力及语言表达能力。

下面就本人在教学过程中应用的几种有效的教学方法总结如下,与大家交流。

3.1 实例法
以实例激发学生的理解联想能力,将理论与周围事物紧密相连,更好地理解理论知识,并可以发现于此有关的实例,锻炼学生的观察思考能力。

实例法就是不在单纯地纸上谈力学当中的乏味的定义、理论,而是以周围事物为实例,以此例子帮助学生理解、记忆、应用定义及理论。

如约束的概念对于学生来说是第一次接触,此概念不但要记住而且还要理解,教师可以以教室中的物体为例子,如教室中的某根梁在自重的作用下应做自由落体运动,而它处于静止状态的原因就是此运动受到了限制,而限制它运动的它周围的物体对于它来说就是约束。

比如在讲变形时,扭转变形只靠教师讲起受力和变形特点学生不好理解,我们可以举一个类似的例子,如我们在洗脸时拧手巾,手巾的变形就是扭转变形。

再比如在很多知识点都可以以屋内的梁或柱为例。

在对平面体系进行几何组成分析师,可以将校园内或学生常见的某个杆件体系为例,让学生试着应用规律进行分析,再比如介绍力矩概念时就可以以教室中的门作为例子,教师可以亲自将力施加在不同的位置,让学生观察效果,总结力使物体绕某轴转动的效果与那些因素有关。

再如在讲解平面杆件体系的几何组成时,可以给予学生某个工程实例进行分析等等。

此方法教学效果很好,首先学生对该门课程更感兴趣、课堂气氛较好、学生乐于参加探索、分析、总结理论要点知识,并且可以与周围事物联系密切,帮学生将知识与生活相连,增强学生的学习乐趣,对
周围事物的观察能力。

同时也体现了课堂教学要以学生为主体的教学理念。

3.2 角色转换法
学生往往认为工程力学授课过程枯燥乏味,觉得教师在讲台上干巴巴地讲无趣,教师可以改变一下思路,让学生也尝试一下向同学们讲解一个问题,在此过程中既锻炼了学生的思维、语言表达能力、同时学生加深对知识的印象、也增添了学习乐趣。

此法的设计是:教师预先布置好题目,留给学生时间完成讨论,教师抽点的方式请学生在讲台上写出并讲出在解决此问题时用到的知识点和思路,再由另一个学生给予检查,如有错误的地方给予纠正。

如果学生有某个问题无法解决,教师将给予提示与引导学生找到解题办法和思路。

此过程的表现均计入过程性考核成绩中。

此法对学生来说有“镜子作用”,在讲台下坐着的同学可以通过台上同学的做与讲和自己的思路对比,加深对知识的理解与认识,而且利用人们总是很容易发现别人错误的特点,可以将自己易范的错误、忽略的问题发现,在教师的引导下也可以做到一个自我更正.同时此法也充分体现了以学生为教学主体、教师起引导、启发作用的教学思想。

在练习、讲解作业时均可应用此法,效果较好。

3.3 对比法
在教学方法应用中,此法是教师常用的一种方法,效果较好。

在记忆各种公式、计算方法时可先分清各自特点及区别、对比记忆效果更
佳,不易混淆。

如力矩的计算公式和力偶矩的计算公式右侧的写法是一样的但大家要分清各自的含义。

前者是力的大小乘以矩心到该力作用线的垂直距离,后者是力偶中其中一个力的大小乘以力偶中两个力作用线之间的垂直距离。

而公式的左侧有明显的区别前者的M右下角标有矩心的坐标O,括号中是一个力,表示该力对矩心O的力矩,如果矩心改变,其公式中的d值和正负都有变化,所以前者与矩心有关。

而后者M右下角标无矩心坐标,括号里是力偶中的两个力,说明此计算就与这两个力有关,力大小,两个力作用线之间的垂直距离,力偶的转向确定后,M就定了,与矩心无关,所以无需标注矩心,因此也可以知道力偶对任意一点的矩心与矩心的位置无关,而力对一点的力矩与矩心的位置有关。

再如二力平衡中的两个力、作用力与反作用力中的两个力、力偶中的两个力都可以对比着记忆。

再如平面力学的平衡方程、平衡条件。

3.4 沟通+鼓励
学生是教学中的主体,教师的作用就是帮助学生很好地完成此课程的学习过程,教师要根据学生的具体情况给予耐心地沟通和鼓励,让学生树立起学好此课程的信心。

对理解能力好的同学可以给予他们一些课堂表现机会,以锻炼他们的心理素质、语言组织和表达力、同时也是为其他同学树立榜样。

对理解能力、基础差的同学要耐心鼓励,多给予一些关注,对他们的想法要耐心聆听,帮助他们发现错误,寻找正确的思路,有进步要给予肯定,这样帮助他们不断树立信心,培养学
习兴趣。

3.5 多点提问
工程力学是一门知识点较多、杂,前后知识联系紧密的课程。

根据这个特点教师要在授课过程中将讲授内容与前、后知识连接,使学生对前后知识有更深、更好地理解。

可以采用多点提问法,此法是多样性的,可以是讲解的内容与前边学过的有关可以提醒学生回忆,总结;也可以在讲解内容中予留一个和后边内容有关的问题,让学生画一个问号,等到设计此问题时回来再找问题解决它;也可以时对讲解的内容提问,应用其他的方法和内容是否可以解决,是否有什么规律。

如根据以往的教学经验学生对平面杆件的几何组成分析的内容较难理解,分析困难,三个规则很难做到灵活运用,除了让学生多做练习之外,我们在讲解静定结构的平衡计算时对给出的研究对象可以提醒学生考虑此结构的几何组成。

再如
3.6 充分利用多媒体教学
现代教学突破以往的单纯依靠板书的教学手法,可以充分采用多媒体教学手段,将文字、图片、声音、动画视频融为一体,展现在课堂上。

有声有色的情景式教学环境,使传统教学中枯燥抽象、用单一语言文字和图形难以讲清的内容变得生动具体。

还可以将工程领域的实际问题及时灵活地引入教学之中,激发学生的学习实践兴趣。

通过演示三维彩色仿真动画、动态教具和工程实例图片,可以拓展学生工程
视野,可以更好地将一些工程实例展现在学生眼前。

多媒体教学也有缺点,就是在讲到计算时学生接受稍差,所以教师可以结合板书讲解计算的步骤和做题过程中的注意事项效果更好。

多媒体与板书相结合,可以提高工程力学的教学质量。

4 结语
为配合高校培养高素质的应用型、技能型人才,又要适应现代高校对工程力学课程学时的压缩。

所以如何提高教学质量、和教学效果,是教师们应该思考的问题,而灵活运用、改进教学方法可以在保证教学质量的基础上提高教学效果,我们应在教学过程中不断总结探索更好的教学方法。

参考文献
[1] 吴欣,张奎.基于CDID工程教育大纲的材料力学的教学实践[J].2011 Academic and Teaching Seminar on Electronic Information Sciences of Higher V ocational Education(2011SEHVE),2011, Scientific Research:27-29.
[2] 马崇武,车京兰.对材料力学教学改革的研究[J].高等理科教育,2004,6:76-78.
[3] 杨志军,顾永强.材料力学课程教学改革与创新[J].山西建筑,2007,5:93-93.。