雷 歌 孫文福

（三亞學(xué)院，三亞 572022）

應(yīng)用型高校工程力學(xué)課程教學(xué)改革研究

雷 歌 孫文福

（三亞學(xué)院，三亞 572022）

本文以“應(yīng)用型人才培養(yǎng)”為目標(biāo)，針對(duì)現(xiàn)有工程力學(xué)教學(xué)中的不足，探索工程力學(xué)課程教學(xué)的新模式。在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)要做到與時(shí)俱進(jìn)，并注意聯(lián)系專業(yè)實(shí)際。選擇教學(xué)方式時(shí)，要注意貼合課程內(nèi)容，并善于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。實(shí)施教學(xué)過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，適當(dāng)引入CAE技術(shù)，積極鼓勵(lì)師生進(jìn)企業(yè)實(shí)習(xí)，多管齊下，提高學(xué)生的工程意識(shí)和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

應(yīng)用型高校；工程力學(xué)；課程教學(xué)；教學(xué)改革

一、引言

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的繁榮，眾多應(yīng)用型本科院校應(yīng)運(yùn)而生，我校已在“十三五”發(fā)展規(guī)劃中明確提出將學(xué)校建設(shè)成為特色鮮明的高水平應(yīng)用型民辦大學(xué)。在教學(xué)中應(yīng)配合學(xué)校的規(guī)劃，重新確立課程的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)，尤其應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、動(dòng)手實(shí)踐能力以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。為了順應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展，本人針對(duì)學(xué)校車輛工程這一特色專業(yè)所開設(shè)的工程力學(xué)課程進(jìn)行改革并對(duì)新教學(xué)模式展開研究。

工程力學(xué)課程是車輛工程專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課，對(duì)后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)起到承前啟后的橋梁作用。開設(shè)這門課的目的是希望學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用本課程的理論分析方法解決一些簡(jiǎn)單的工程實(shí)際問題；同時(shí)結(jié)合本課程的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和正確的世界觀，使學(xué)生在分析問題、解決問題、理論聯(lián)系實(shí)際及創(chuàng)新等方面的能力得到訓(xùn)練和提高。

二、當(dāng)前工程力學(xué)教學(xué)中的不足

1.教學(xué)內(nèi)容陳舊

工程力學(xué)教學(xué)內(nèi)容比較經(jīng)典，各教材差異不大。但是力學(xué)知識(shí)發(fā)展速度很快，新的現(xiàn)象、理論、方法、計(jì)算技術(shù)日新月異，特別是利用計(jì)算機(jī)解決大型、復(fù)雜的工程問題發(fā)展迅速，那么工程力學(xué)課程內(nèi)容就需要與時(shí)俱進(jìn)。

2.課堂氛圍沉悶

以往教師在工程力學(xué)課程教學(xué)中多以講解授課為主，學(xué)生的積極性沒有被充分調(diào)動(dòng)起來。由于學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，一旦有聽不懂的知識(shí)，就會(huì)跟不上老師的進(jìn)度，導(dǎo)致學(xué)生自信心受挫，從而產(chǎn)生厭學(xué)情緒，對(duì)課程提不起興趣，課堂氣氛沉悶。這種以“老師為中心”的教學(xué)模式，師生互動(dòng)效果不良，既不利于老師及時(shí)了解學(xué)生的掌握程度，也不利于學(xué)生主動(dòng)性的發(fā)揮，尤其與培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才這一目標(biāo)大相徑庭。顯而易見，以學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，教師引導(dǎo)學(xué)生為輔的教學(xué)模式勢(shì)在必行。

3.教學(xué)手段落后

現(xiàn)在工程力學(xué)授課基本上是多媒體課件與板書配合的方式。采用多媒體課件，能夠擴(kuò)大課堂信息量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，而板書能夠幫助學(xué)生理清知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)，將課堂知識(shí)深入理解記憶。尤其在例題講解的時(shí)候，板書的應(yīng)用更能達(dá)到理想的指導(dǎo)效果。這兩種方式結(jié)合的教學(xué)方法在教授理論知識(shí)的時(shí)候非常合適，但在教授工程實(shí)例及工程力學(xué)在生活中應(yīng)用時(shí)就捉襟見肘了。工程力學(xué)課程與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，培養(yǎng)學(xué)生將工程力學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)際中去是本課程的直接目的，所以應(yīng)積極尋找新的教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力。

三、工程力學(xué)教學(xué)改革探索

1.革新教育思想，更新教學(xué)內(nèi)容

組織教學(xué)內(nèi)容要與時(shí)俱進(jìn)，可在緒論部分、有關(guān)章節(jié)引言部分適當(dāng)介紹工程力學(xué)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景[1]。用淺顯的語(yǔ)言和生動(dòng)的實(shí)例介紹工程力學(xué)的最新研究成果、研究動(dòng)態(tài)和展望，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生對(duì)工程力學(xué)課程的興趣，增強(qiáng)他們對(duì)探索未來的求知欲。

工程力學(xué)課程是我校車輛工程專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課，所以在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)要注意聯(lián)系專業(yè)實(shí)際，例如在講靜力學(xué)部分幾大約束類型時(shí)，可以結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸、活塞、連桿和曲軸分析各約束類型；進(jìn)行力偶理論部分教學(xué)時(shí)，可應(yīng)用轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤現(xiàn)象，以及在金工實(shí)習(xí)時(shí)中用絲錐攻螺紋原理幫助學(xué)生理解力偶；在介紹材料力學(xué)部分的扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，可以汽車的主傳動(dòng)軸為例，大家都明白汽車主傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)把發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的力矩傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，它主要的變形方式是扭轉(zhuǎn)變形。通過分析等截面圓軸，其最大切應(yīng)力出現(xiàn)在承受扭矩最大的橫截面上的最外圈，顯而易見，橫截面中心部分承受的切應(yīng)力很小，可知這部分材料沒有得到充分利用，所以工程上常將軸做成空心軸。既可以保證了強(qiáng)度，又節(jié)約了材料，并且很輕便[2]。

2.采用靈活多變的教學(xué)手段

工程力學(xué)這門課程被安排在大二第一學(xué)期，學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程之前還沒有完成相關(guān)實(shí)踐性課程的學(xué)習(xí)，所以很多學(xué)生反應(yīng)在學(xué)這門課程時(shí)會(huì)感到吃力。鑒于課程內(nèi)容中會(huì)涉及到一些難以理解的結(jié)構(gòu)，在講解新知識(shí)的時(shí)候應(yīng)列舉一些比較熟悉的實(shí)物結(jié)構(gòu)，或者通過引入工程動(dòng)圖，動(dòng)畫的方式增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，從而加深對(duì)理論的理解。

為培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，課堂上多采用工程實(shí)例以及生活中的力學(xué)問題作為案例。在工程案例的講授中，可采用啟發(fā)式，培養(yǎng)學(xué)生善于設(shè)問、積極分析、勇于解決問題的能力。通過介紹工程實(shí)例，使理論與實(shí)際充分融合，互為補(bǔ)充，這種教學(xué)方法貼合生活實(shí)際學(xué)生接受起來容易，教學(xué)效率明顯提高[3]。

在教學(xué)時(shí)注重課堂教學(xué)的整體設(shè)計(jì)，通過引入真實(shí)工程項(xiàng)目引出任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生建立力學(xué)模型并綜合獨(dú)立分散的知識(shí)點(diǎn)直到最終解決實(shí)際問題，這樣從提出問題，尋求解決方法，選擇實(shí)施方案，到得到結(jié)果整個(gè)過程全程參與，從而掌握完成工程任務(wù)必要的知識(shí)[4]。

3.注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

在開學(xué)之初就讓學(xué)生思考怎樣學(xué)好工程力學(xué)這門課，并寫出自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃，讓學(xué)生能夠主動(dòng)思考，自主安排自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃，并監(jiān)督學(xué)生完成。

定時(shí)檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，每位同學(xué)需要把學(xué)習(xí)時(shí)遇到的問題以及解決的方法進(jìn)行總結(jié)，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

教學(xué)過程中不斷安排課堂提問和不失時(shí)機(jī)的進(jìn)行啟發(fā)思維，師生互動(dòng)，讓學(xué)生參與交流、分享觀點(diǎn)，對(duì)于復(fù)雜的問題采用分組討論方式進(jìn)行解答，并組織學(xué)生進(jìn)行總結(jié)和歸納。同學(xué)在辯論之后，能清楚地明白基礎(chǔ)理論，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。這種方法能夠促使學(xué)生交流見解，同時(shí)分配組員時(shí)兼顧不同層次學(xué)生，爭(zhēng)取使每位學(xué)生都能有所收獲。

在習(xí)題講解部分，適當(dāng)采用學(xué)生走上講臺(tái)解題的方法，檢查學(xué)生知識(shí)掌握情況，并鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。

4.引入CAE技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工程裝備的設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析中都離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持，應(yīng)用CAE軟件對(duì)解決復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)問題具有重要意義[2]。引入CAE技術(shù)可以為學(xué)生解決工程問題提供一種新思路，例如，在材料力學(xué)的教學(xué)中，進(jìn)行理論求解外伸梁的剪力和彎矩之后，可以利用ANSYS軟件建立梁的力學(xué)模型，進(jìn)行求解，得到梁在不同位置的變形情況以及應(yīng)力、應(yīng)變情況。圖1所示為外伸梁的結(jié)構(gòu)及受載示意圖，在進(jìn)行外伸梁受力分析時(shí)，通過有限元分析軟件ANSYS，建立梁的三維模型，施加相應(yīng)的約束類型和集中力、力偶等載荷。圖2所示為外伸梁力學(xué)仿真模型。完成求解計(jì)算，得到結(jié)果。圖3所示為梁沿Y方向的變形云圖，利用軟件的三維可視性，直觀顯示外伸梁在相應(yīng)受力及約束條件下不同位置的變形情況。這種交互式的體驗(yàn)方法，可以激發(fā)學(xué)生的興趣，加深對(duì)理論知識(shí)的掌握和理解。圖4所示，為應(yīng)用ANSYS軟件繪制梁的剪力圖，圖5為應(yīng)用ANSYS軟件繪制梁的彎矩圖，也可同理論結(jié)果相對(duì)比，驗(yàn)證理論結(jié)果的正確性。

圖1 外伸梁的結(jié)構(gòu)及受載示意圖

圖2 外伸梁力學(xué)仿真模型

圖3 外伸梁Y方向變形云圖

圖4 ANSYS求解剪力圖

圖5 ANSYS求解彎矩圖

5.鼓勵(lì)師生進(jìn)企業(yè)實(shí)習(xí)

學(xué)校由汽車企業(yè)出資辦校，采用校企聯(lián)合育人的培養(yǎng)模式，所以車輛工程專業(yè)具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槲倚＝處熀蛯W(xué)生可以利用寒暑假時(shí)間去汽車企業(yè)參觀和實(shí)習(xí)，并能得到工廠的專業(yè)培訓(xùn)，還能近距離接觸生產(chǎn)線，親眼目睹汽車的生產(chǎn)過程。師生通過體驗(yàn)企業(yè)的生產(chǎn)模式，從而真正參與到汽車制造中去，拓寬教師和學(xué)生知識(shí)面，提升學(xué)生的行業(yè)認(rèn)知和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

進(jìn)企業(yè)實(shí)習(xí)給學(xué)生提供了將所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去的途徑，可以提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。同時(shí)學(xué)生在實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題進(jìn)而提高自己的創(chuàng)新能力。對(duì)于解決不了的問題，可以通過在校繼續(xù)學(xué)習(xí)研究，解決自己的疑惑，從而發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激勵(lì)學(xué)生的興趣[5]。

只有了解市場(chǎng)的需求才能培養(yǎng)出社會(huì)真正需要的人才，走進(jìn)企業(yè)有助于教師了解社會(huì)的需求，及時(shí)調(diào)整教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，并有效提高教師的專業(yè)能力，促使教師不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)，掌握新技能，保持與社會(huì)發(fā)展同步。

四、結(jié)論

本文以“應(yīng)用型人才培養(yǎng)”為目標(biāo)，針對(duì)現(xiàn)有工程力學(xué)教學(xué)中的不足，探索工程力學(xué)課程教學(xué)的新模式，提出了工程力學(xué)課程教學(xué)改革的一些策略。在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)要做到與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)更新學(xué)科前沿知識(shí)和技術(shù)，并注意聯(lián)系專業(yè)實(shí)際。選擇教學(xué)方式時(shí)，要注意貼合課程內(nèi)容，并善于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。實(shí)施教學(xué)過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，適當(dāng)引入CAE技術(shù)，積極鼓勵(lì)師生進(jìn)企業(yè)實(shí)習(xí)等，多管齊下，提高學(xué)生的工程意識(shí)和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在教學(xué)過程中，不僅要教給學(xué)生必要的基礎(chǔ)理論知識(shí)，還要注重培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力、自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，善于應(yīng)用，樂于創(chuàng)新，這就是教學(xué)的目標(biāo)，也是衡量教學(xué)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。

[1]夏平，毛文貴，卿上樂.應(yīng)用型本科工程力學(xué)課程教學(xué)改革研究[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，20（1）：101-103.

[2]徐鵬，關(guān)學(xué)鋒.應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)深化材料力學(xué)教學(xué)改革研究[J].中北大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2005，21（3）：94-95.

[3]段潔利，盧玉華，嚴(yán)慕容，等.工程力學(xué)教學(xué)方法的創(chuàng)新探索與實(shí)踐[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2011（7）：56-57，60.

[4]陳麗華.工程力學(xué)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào) （社會(huì)科學(xué)版），2007，3（3）：434-435.

[5]劉靜，周曉玲，汪中厚.淺談工程力學(xué)教學(xué)中實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2013，35（2）：177-180.

Reforming the Engineering Mechanics Course in Application Oriented Universities

LEI Ge,SUN Wenfu
（Sanya University,Sanya 572022,China）

This paper discusses the new mode of engineering mechanics course teaching,aimed at solving the problems in the existing teaching methods and encouraging “applied talents training”.The teaching content should be updated and the attention should be paid to professional practice.Teaching methods should be based on the course content and be good at mobilizing students’enthusiasm.The process of teaching should be focused on cultivating students’autonomous learning.Teachers and students can make good use of CAE technology and go to a factory so as to help the students to put their knowledge into practice.Using the above methods,we can possibly improve the students'engineering consciousness and competitive abilities.

application oriented university;engineering mechanics;course teaching;educational reform

G642.0

雷歌（1987—），女，助教，研究方向：機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能。

2015年度海南省高等學(xué)校教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（Hnjg2015-63）。

姚歆燁）