章向明等

【摘要】“上好一堂課”是每位教員的奮斗目標(biāo)。本文從板書、學(xué)科的交叉融合、科研與創(chuàng)新、理論聯(lián)系實(shí)際等四個(gè)方面闡述了“教員要提高課堂教學(xué)效果，必須經(jīng)過長(zhǎng)期的修煉和積累”。通過具體的教學(xué)體驗(yàn)和實(shí)例給出了“沒有課堂外的積累，就沒有課堂內(nèi)的輝煌”的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】工程力學(xué) 課堂教學(xué) 素質(zhì)教育 板書 創(chuàng)新 理論聯(lián)系實(shí)際 學(xué)科交叉

【中圖分類號(hào)】G645 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）01-0255-02

教學(xué)過程是由一個(gè)又一個(gè)“一堂課”連接起來的，教員應(yīng)該把自己所上的每一堂課作為學(xué)科建設(shè)的一個(gè)組成部分去經(jīng)營(yíng)。“上好一堂課”是每位教員的奮斗目標(biāo)。要上好一堂課首先取決于教員對(duì)待教學(xué)的態(tài)度，即“態(tài)度決定一切”。在教學(xué)上要舍得下功夫，陸游有句話叫“工夫在詩(shī)外”——意思是說詩(shī)寫得好不好在于詩(shī)以外的東西。講好一堂課不僅僅是靠 “精心準(zhǔn)備”就可以完成的。這需要教員天長(zhǎng)日久的修煉，經(jīng)年累月的積累，不斷學(xué)習(xí)，不斷總結(jié)，不斷提高和充實(shí)自己。正如那句話：“臺(tái)上一分鐘，臺(tái)下十年功”。沒有課堂外的積累，就沒有課堂內(nèi)的輝煌。

1.板書

板書作為一種直觀的教學(xué)手段，是教員表達(dá)教學(xué)內(nèi)容的重要方式之一。板書字體優(yōu)美、流暢使人賞心悅目。字跡工整的板書可使學(xué)員對(duì)課堂講授的內(nèi)容產(chǎn)生深刻的印象，也能得到美的藝術(shù)享受。評(píng)價(jià)一堂課的好壞，板書的優(yōu)劣是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。如何才能寫好板書呢？從下面的兩個(gè)故事中可以看出某些道理。

第一個(gè)故事叫“入木三分”。據(jù)說，“山海關(guān)”三字在十里之外看過去，是 “山海門”，“關(guān)”字里面的“絲”字看不見。相傳，“山海關(guān)”三字是請(qǐng)大書法家王羲之寫的，誰知王羲之將“關(guān)”字寫了一半就去世了，他的兒子王獻(xiàn)之接著寫，由于王獻(xiàn)之的功力不夠，“關(guān)”字里面的“絲”字力道就差些，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去 “山海關(guān)”就變成“山海門”了。王羲之的字，筆力強(qiáng)勁，墨跡能透入木板深處，雖在很遠(yuǎn)的地方也清晰可見。據(jù)說王羲之每天手腕懸空，掌心藏一雞蛋，練習(xí)寫字，天長(zhǎng)日久，腕部肌肉越來越有力，以至于有人從背后突然奪其毛筆，也不能奪下，其握筆的力度和筆墨的滲透力可想而知。

第二個(gè)故事叫“百步穿楊”。一天，漢朝大將軍李廣，在校場(chǎng)上表演射箭，站在百步開外的地方，射楊樹的葉子，能百發(fā)百中。李廣每射一箭，校場(chǎng)上都是掌聲雷動(dòng)，大家都為李廣的箭法叫好！這時(shí)，校場(chǎng)邊走來一位賣油翁，看后，冷冷地說“熟而已”。一位士兵聽到后忍不住問“難道您還能射得更準(zhǔn)些？”，只見那賣油翁也不說話，取出一油壺，放在地上，再在壺口上放一枚銅錢，銅錢的正中有一小孔。賣油翁拿舀子舀了一勺油向油壺倒去，只見那油，盡成一條細(xì)線，不偏不倚從銅錢的孔中穿過， 其準(zhǔn)度比李廣射箭，有過之而無不及。

這兩個(gè)故事，告訴我們，要寫好板書，沒有捷徑可走，只能勤學(xué)苦練，天長(zhǎng)日久，必然“熟能生巧”，寫出的字必然剛勁有力，“熟而已”啊。

2.學(xué)科的交叉融合

素質(zhì)教育是一種新的教育思想、教育理念，而不是一門具體的課程，它通過教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)來體現(xiàn)。完成培養(yǎng)目標(biāo)的多門課程是一個(gè)有機(jī)的整體。工程力學(xué)課只是課程鏈條上的一環(huán)，是基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間承上啟下的橋梁。工程力學(xué)教學(xué)不是孤立的，與基礎(chǔ)課及專業(yè)課有密不可分的關(guān)系。任課教員必須熟悉相關(guān)課程的內(nèi)容，在教學(xué)中，注意與相關(guān)課程內(nèi)容的配合，加強(qiáng)對(duì)先修課程內(nèi)容的復(fù)習(xí)和運(yùn)用，如英語、數(shù)學(xué)等課程的知識(shí)看似與工程力學(xué)無關(guān)，其實(shí)相關(guān)。

英語是高素質(zhì)人才的必備條件，英語不斷線是現(xiàn)代大學(xué)教育理念的要求。在課堂教學(xué)中，教員在傳授學(xué)員專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，適時(shí)穿插外語表述，既活躍了氣氛，增強(qiáng)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，又?jǐn)U大了知識(shí)面，提高學(xué)員的外語水平，增強(qiáng)課堂的教學(xué)效果。例如，在講授“拉伸和壓縮時(shí)材料的力學(xué)性能”時(shí)，向?qū)W員說明有的書上是“拉伸和壓縮時(shí)材料的機(jī)械性能”?！傲W(xué)性能”與“機(jī)械性能”似乎風(fēng)馬牛不相及，如何解釋呢？起先，我想是不是“mechanical property”翻譯引起的？因?yàn)椤癿echanical”這個(gè)詞既是“力學(xué)的”，又是“機(jī)械的”。為了弄清其中原因，我查到一篇關(guān)于力學(xué)起源的論文介紹：在古希臘只有一門研究杠桿等簡(jiǎn)單機(jī)械受力的學(xué)科，那時(shí)還沒有力學(xué)與機(jī)械學(xué)的區(qū)分，力學(xué)與機(jī)械學(xué)屬于同一門學(xué)科，只是到了17世紀(jì)末，力學(xué)才變成一門全新的“自然科學(xué)”。因此，“mechanics”既是力學(xué)，也是機(jī)械學(xué)； “mechanical”既是“力學(xué)的”，也是“機(jī)械的”。從力的定義也可看出一些端倪，“力，物體間相互的機(jī)械作用”?！癿echanical property”；既可譯成“力學(xué)性能”，也可譯成“機(jī)械性能”。我認(rèn)為譯成“力學(xué)性能”更準(zhǔn)確些。

一個(gè)人的數(shù)學(xué)素質(zhì)越高，思維方式的靈活性、豐富性越明顯。如果說數(shù)學(xué)是創(chuàng)新之源，那么力學(xué)就是工科學(xué)員創(chuàng)新的根本。用數(shù)學(xué)原理深入闡述力學(xué)的原理和方法，可深化力學(xué)問題的本質(zhì)，利用數(shù)學(xué)方法的嚴(yán)密性可使力學(xué)原理的證明更加令人信服。工程力學(xué)教員在教學(xué)過程中應(yīng)通過新的數(shù)學(xué)方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬔堇[吸引學(xué)員，以演繹過程中邏輯的嚴(yán)密性激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情。在傳授知識(shí)的同時(shí)，潛移默化地傳授邏輯思維方法，提高學(xué)員的思維能力。

例如下面的例子。把圓形木料鋸成矩形截面的梁，根據(jù)寬窄不同，有多種不同的鋸法，高與寬之比等于多少最合理呢？北宋李誡的營(yíng)造法式認(rèn)為：當(dāng)梁的高與寬之比為3：2時(shí)， 梁具有最大的承載能力，鋸法最合理。我國(guó)的廟宇、亭臺(tái)、樓閣中的木梁的高與寬之比一般是3：2。

根據(jù)《工程力學(xué)》中梁彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式為σmax=M/Wz；顯然，Wz越大，應(yīng)力σ就越小，Wz最大時(shí)，梁承受力的能力就最強(qiáng)。為使梁具有最大承載能力，應(yīng)使Wz取最大值。矩形截面的抗彎截面模量為Wz=bh2/6。當(dāng)鋸法不同時(shí)，b和h是變量，Wz是b和h的函數(shù)。圓木直徑d是一個(gè)不變的值，因此有b2+h2=d2；為使Wz最大，必須在滿足b2+h2= d2的條件下，求函數(shù)Wz=bh2/6的極值。這是一個(gè)高等數(shù)學(xué)中的條件極值問題。

根據(jù)高等數(shù)學(xué)中條件極值的拉格朗日乘子法，構(gòu)造新的函數(shù)φ=ph2/6+γ（b2+h2-d2）；條件極值由下式求得φ/b=h2/6+2bλ=0；φ/h=bh/3+2hλ=0；消去乘子λ解得h=b=1.414，即 h：b=1.414是梁的高與寬的最佳比值。宋代營(yíng)造法規(guī)定h：b=3：2=1.5接近最佳比值。

通過這個(gè)例子詳細(xì)介紹了高等數(shù)學(xué)條件極值的求解方法和步驟及在工程實(shí)際問題中的應(yīng)用。把工程力學(xué)與其他課程結(jié)合起來講，不僅可提高學(xué)員學(xué)習(xí)工程力學(xué)的興趣，同時(shí)也提高了學(xué)員學(xué)習(xí)其他課程的興趣，更重要的是增強(qiáng)了學(xué)員對(duì)所學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫通和運(yùn)用，這樣才能把知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力。教員要先培養(yǎng)自己為全面的人，才能培養(yǎng)全面發(fā)展的學(xué)員。教員既要對(duì)本門課程的知識(shí)有詳細(xì)的了解和一定的研究，還要熟悉相關(guān)學(xué)科知識(shí)，而且是多多益善。

3.創(chuàng)新與科研

創(chuàng)新是民族的靈魂，培養(yǎng)創(chuàng)新能力是時(shí)代對(duì)教育提出的迫切要求。也是工程力學(xué)課程面臨的緊迫任務(wù)。教員是否具有創(chuàng)新意識(shí)，直接影響學(xué)員創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教員對(duì)學(xué)員起著耳濡目染和言傳身教的作用，是引導(dǎo)學(xué)員進(jìn)入科學(xué)殿堂和激勵(lì)學(xué)員攀登科學(xué)高峰的領(lǐng)路人。教員不但要有淵博的知識(shí)、高超的教學(xué)藝術(shù)，更要有崇尚科學(xué)、弘揚(yáng)科學(xué)、進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新的精神。教學(xué)是一門藝術(shù)，教員不僅要投入，而且要鉆研創(chuàng)新。

學(xué)員并不歡迎對(duì)教材的機(jī)械背誦或拉洋片式的講演，他們希望聽到教員的真知灼見。教員只有親身從事科研才會(huì)在教學(xué)中自然地流露自己的研究心得，才能激勵(lì)學(xué)員潛心鉆研、開拓創(chuàng)新，講起課來才有信手拈來的感覺。教員從事科研工作是充實(shí)、更新教學(xué)內(nèi)容的源泉，是提高教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)。只有肯花時(shí)間投入，才有知識(shí)的積累；只有不斷的積累，才可能有創(chuàng)新。

4.理論聯(lián)系實(shí)際

工程力學(xué)是工科學(xué)員最早接觸的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。大多數(shù)學(xué)員缺乏基本的工程背景知識(shí)，在學(xué)習(xí)過程中，常常感到工程力學(xué)概念抽象、理解困難。面對(duì)實(shí)際問題往往束手無策。如果使學(xué)員陷于純理論學(xué)習(xí)，就會(huì)感到枯燥無味，逐漸失去學(xué)習(xí)興趣。在工程力學(xué)的教學(xué)中，應(yīng)注意理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)員工程意識(shí)。理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用， 不但能培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新能力和工程意識(shí)，還能激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)積極性。自然就提高了教學(xué)質(zhì)量。水泥預(yù)制板的制作就體現(xiàn)一定的力學(xué)原理。預(yù)制板制作分3步進(jìn)行：第1步，張拉；第2步，澆注；第3步，放張。所謂張拉，就是用卷?yè)P(yáng)機(jī)將鋼筋拉直后，保持一定的拉力，再固定在場(chǎng)地兩端的支架上。所謂澆注，是將攪拌好的混凝土倒入模子中，震蕩、搗實(shí)。在水泥澆鑄過程中，鋼筋一直處于“張拉”狀態(tài)。所謂放張，是水泥完全固化后，剪斷鋼筋?！皬埨北砻嫔峡粗皇菍摻罾保瑢?shí)際上，還有兩層深刻的力學(xué)含義：1）提高鋼筋的質(zhì)量等級(jí)?！皬埨睍r(shí)使鋼筋應(yīng)力超過屈服極限，產(chǎn)生“冷作硬化”作用，提高鋼筋的彈性承載能力。但是，過分張拉會(huì)使鋼筋變細(xì)，損害其強(qiáng)度。產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力效果。放張時(shí)，鋼筋在彈性力作用下收縮，使預(yù)制板空載時(shí)靠近底層處于壓應(yīng)力狀態(tài)。

為什么預(yù)制板要配置鋼筋，而且要配置在靠近下表面處？為什么預(yù)制板不能翻過來放置呢？這是因?yàn)轭A(yù)制板在碼放時(shí)或在房屋結(jié)構(gòu)中，基本上處于簡(jiǎn)支狀態(tài)。其橫截面上的應(yīng)力沿梁的高度線性分布。靠近上邊緣受壓、靠近下邊緣受拉?；炷翆儆诖嘈圆牧?，抗拉能力差，抗壓能力強(qiáng)，鋼筋必須配置在受拉一側(cè)，即配置在預(yù)制板的下邊緣處，降低混凝土的拉應(yīng)力。如果將預(yù)制板翻過來放置，就很容易踩斷。

預(yù)制板為什么要有孔洞呢？根據(jù)梁的彎曲正應(yīng)力分布可知，梁在中性層附近正應(yīng)力很小，如果中性層附近與上、下邊緣處用一樣多的材料就會(huì)浪費(fèi)，去掉中性層附近的材料，既節(jié)約材料，又減輕重量，產(chǎn)生類似工字形截面的效果，是梁的合理截面形式。水泥澆注前，在模子中，插入圓柱筒，水泥澆注后，及時(shí)旋轉(zhuǎn)圓柱筒，用卷?yè)P(yáng)機(jī)拔出圓筒即形成孔洞。

通過對(duì)常見力學(xué)現(xiàn)象的分析，可以提高學(xué)員的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，有助于學(xué)員全面掌握分析、解決問題的一般過程，使學(xué)員學(xué)會(huì)透過現(xiàn)象看本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)員分析、解決問題的能力，同時(shí)促進(jìn)學(xué)員積極思維、嘗試創(chuàng)新、學(xué)以致用。為此，教員平時(shí)應(yīng)注意觀察、積累和琢磨，才能生動(dòng)形象、有說服力地把生活實(shí)例引入到課堂教學(xué)中來。

5.結(jié)論

教育不是一項(xiàng)立竿見影的工作，對(duì)人的影響往往是“無形的”。教員要注重自身能力的不斷發(fā)展和自身科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，不斷更新、提高自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，建立起具有自己個(gè)性的教學(xué)特色，獨(dú)特的教學(xué)藝術(shù)，依靠個(gè)人的人格魅力、淵博的學(xué)科知識(shí)、優(yōu)秀的為人品質(zhì)、有效的組織能力，贏得學(xué)員的歡迎。教員真正備好“一堂課”是需要用一生的時(shí)間。如果你想成為一名優(yōu)秀的教員，請(qǐng)記?。汗し蛳略谡n堂外。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡振綱，侯秀梅，侯曉強(qiáng). 《力學(xué)》教學(xué)中的邏輯嚴(yán)密性[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，28（2）：178-180

[2]蔡路軍，磨季云，韓芳.材料力學(xué)部分內(nèi)容雙語教學(xué)的探討 [J].新課程研究，2012，（4）：52-53

[3]李為虎. 一種工科理論力學(xué)教學(xué)模式的構(gòu)想與實(shí)施.力學(xué)與實(shí)踐，2010，32（3）：126-127

[4]喬淑玲. 深化力學(xué)教學(xué)改革 提高課堂教學(xué)質(zhì)量[J].山西建筑，2010，36（23）：221-222

[5]葉志明. 略談一名基礎(chǔ)力學(xué)課程教師的基本功[J].力學(xué)與實(shí)踐，2005，27（3）：75-76

[6]陸明萬，李俊峰，張雄，任革學(xué)，高云峰. 熱愛教育事業(yè)，教學(xué)科研相長(zhǎng)[J].力學(xué)與實(shí)踐，2005，27（3）：76-78

[7]劉漢義.工程力學(xué)教學(xué)中如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[J].鷺江職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，10（4）：47-50

[8]張東曉，李萍. 力學(xué)教學(xué)中的人文素質(zhì)教育探微[J].黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，22（3）：82-84

[9]章向明.彎矩圖中彎矩極值的確定[A]. 第14屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C]，2005：508-511.

[10]王延鳳. 一些力學(xué)名詞的來歷[J]. 物理與工程，2004，14（2）：50-52

作者簡(jiǎn)介：

章向明，安徽廬江人，男，漢族，1963年4月生，教授，博導(dǎo)，工學(xué)博士，海軍工程大學(xué)理學(xué)院力學(xué)系副主任，主要從事有限元分析與計(jì)算，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)。