郎風(fēng)超 劉佳偉 姜愛峰

摘要：工程力學(xué)是一門研究物體機械運動以及物體承載能力的基礎(chǔ)科學(xué)，為工科類院校重要的技術(shù)基礎(chǔ)課之一，其理論性系統(tǒng)性強、邏輯嚴(yán)密、比較抽象，但與工程實際具有密切的聯(lián)系。目前教學(xué)過程中，存在著學(xué)生實踐經(jīng)驗缺乏、綜合分析實際問題能力差，以及學(xué)習(xí)差異性大等問題。本文以內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)為例，分析了不同年級、不同專業(yè)學(xué)生的成績分布情況、差異性以及學(xué)習(xí)過程中存在的問題，針對具體問題提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，為工程力學(xué)的學(xué)習(xí)和教學(xué)提供一些可借鑒的方法。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué);教學(xué)改革;探討

一、緒論

工程力學(xué)是工科專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課之一，其介于基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間，既有較強的理論性，又與工程實踐密切聯(lián)系，該課程是機電、建筑、橋梁、交通、能動等工科專業(yè)的必修課[1]。通過理論力學(xué)學(xué)習(xí)掌握質(zhì)點、質(zhì)點系以及剛體機械運動的基本規(guī)律和研究方法，能夠分析多剛體運動機構(gòu)，求解系統(tǒng)動力學(xué)問題。通過材料力學(xué)學(xué)習(xí)掌握構(gòu)件的強度、剛度以及穩(wěn)定性問題的計算方法，掌握材料力學(xué)的基本理論和概念，能夠分析變形體在載荷作用下的相關(guān)力學(xué)性能。

針對工程力學(xué)課程改革措施，文獻(xiàn)[2]通過引入多媒體現(xiàn)代教育手段，采用案例教學(xué)、討論對比教學(xué)以及歸納習(xí)題、強化實踐環(huán)節(jié)調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。文獻(xiàn)[3]針對應(yīng)用型普通本科高校主要培養(yǎng)面向市場和生產(chǎn)一線的應(yīng)用型人才的目標(biāo)，從工程力學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀出發(fā)，對工程力學(xué)理論和實驗教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等開展了研究。教學(xué)改革中，將最新的學(xué)習(xí)方法如思維導(dǎo)圖等引入到具體的教學(xué)過程中，結(jié)合教學(xué)存在的問題提出建立、解析思維導(dǎo)圖的解決辦法[4]。文獻(xiàn)[5]分析了工程力學(xué)教學(xué)特點，提出實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合的工程力學(xué)教學(xué)方法。

各種改革方法在教學(xué)實踐中起到了一定積極作用，但是各種改革都是面向所有高校學(xué)生，而缺少針對性以及具體的學(xué)習(xí)效果評價。因此本文對作者所在的高校近十年來的工程力學(xué)學(xué)習(xí)情況進(jìn)行統(tǒng)計并分析對應(yīng)的教學(xué)效果以及差異性原因，并針對上述問題進(jìn)行工程力學(xué)改革嘗試，為其他課程的教學(xué)提供一些可借鑒的方法。

二、工程力學(xué)教學(xué)效果統(tǒng)計及原因分析

作者所在高校是以理工類為主的綜合性大學(xué)，工程力學(xué)主要面向機械、化工、能源、材料、土木、輕工與紡織等學(xué)生。針對近十年來所教授學(xué)生的工程力學(xué)試卷成績進(jìn)行統(tǒng)計，按照不同年份以及2018學(xué)年的不同專業(yè)的學(xué)生的平均成績進(jìn)行統(tǒng)計，其統(tǒng)計結(jié)果如圖1，2所示。

圖1反映了近十年工程力學(xué)平均成績呈現(xiàn)明顯下降趨勢，其中18年平均成績僅為50分，較13年下降了32%。不同專業(yè)在2018年度內(nèi)的平均成績也存在著較大差異，如圖2所示，其中工設(shè)專業(yè)成績較高為60分，而服裝設(shè)計平均成績僅為46分。上述成績的差異性主要體現(xiàn)在以下方面：（1）近年學(xué)生的整體水平下降嚴(yán)重，其中數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不扎實。（2）不同專業(yè)的入學(xué)層次不同導(dǎo)致成績差異性大。（3）考試過程中有相當(dāng)多的學(xué)生存在考試作弊的傾向。（4）沉迷于網(wǎng)絡(luò)游戲和短視頻等。

三、工程力學(xué)教學(xué)改革相關(guān)措施

針對上述出現(xiàn)的具體問題，作者提出了相應(yīng)的改革措施，以提高工程力學(xué)學(xué)習(xí)成績并可推廣到其他課程如理論力學(xué)、材料力學(xué)等教學(xué)和學(xué)習(xí)中。

（一）強化基礎(chǔ)知識教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生積極思考

針對學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)整體不高的問題，可在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計加大基礎(chǔ)知識的講解。工程力學(xué)中用到的數(shù)學(xué)知識主要集中于向量、微積分這兩部分內(nèi)容，在涉及到該部分內(nèi)容時可適當(dāng)將其基本的數(shù)學(xué)知識重新與力學(xué)中具體事例相結(jié)合，并且賦予相應(yīng)抽象的數(shù)學(xué)量以具體的力學(xué)含義，如矢量可賦予力、速度、加速度等物理含義，其相關(guān)的數(shù)學(xué)理論運算就具有可視化的效果。

在加強基礎(chǔ)知識掌握的同時對講課的內(nèi)容組織和安排進(jìn)行構(gòu)思和設(shè)計，遵循認(rèn)知規(guī)律，注重創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，增強與學(xué)生的互動，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)[7]。不要把教學(xué)內(nèi)容填鴨式地向?qū)W生灌輸，而是有目的和針對性地將所要講授的內(nèi)容作為一個問題向?qū)W生提出，如在講授摩擦之前，可以引導(dǎo)學(xué)生去感知自己周圍所能接觸的物體表面的光滑程度，并提出如何測量其表面的摩擦系數(shù)的問題，并請同學(xué)設(shè)計相關(guān)的實驗方法，最后通過摩擦角的概念確定測量摩擦系數(shù)的一種方法。

（二）注重實踐教學(xué)，優(yōu)化課程內(nèi)容

針對不同專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)以及今后的專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容不同，可將相關(guān)專業(yè)的工程實踐滲透到課堂教學(xué)，結(jié)合具體專業(yè)優(yōu)化課程內(nèi)容。工程力學(xué)的理論部分比較抽象，同時學(xué)生缺少對應(yīng)的工程實際認(rèn)識，因此在教學(xué)過程中應(yīng)傾向于直觀性，充分利用相關(guān)專業(yè)的實例增強學(xué)生的感性認(rèn)識，同時優(yōu)化與專業(yè)相結(jié)合的講授內(nèi)容。

例如在講解靜力學(xué)平衡相關(guān)內(nèi)容時，可與土木專業(yè)中的學(xué)生十分熟悉的剛架結(jié)構(gòu)相結(jié)合講解平衡方程的應(yīng)用，不僅能給為今后結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，同時又助于學(xué)生對力學(xué)理論的掌握，還能夠幫助學(xué)生了解工程力學(xué)在土木工程專業(yè)中的應(yīng)用狀況，提高學(xué)生的主動學(xué)習(xí)知識和分析問題的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的力學(xué)學(xué)習(xí)能力。

（三）加強考試紀(jì)律，規(guī)范相關(guān)成績評價制度

針對考試紀(jì)律不嚴(yán)格、考試過程中有相當(dāng)多的學(xué)生存在考試作弊傾向的問題，老師要與相關(guān)職能部門如教務(wù)處等相聯(lián)合，共同將考試作弊遏制于萌芽狀態(tài)?？荚囀菣z驗學(xué)生學(xué)習(xí)情況的重要手段，同時其成績與相關(guān)評獎以及就業(yè)直接相關(guān)。如果出現(xiàn)大面積考試作弊現(xiàn)象，則會導(dǎo)致平時不學(xué)習(xí)或者學(xué)習(xí)不好的同學(xué)考試成績反而高于真正學(xué)習(xí)的同學(xué)，對學(xué)生來說喪失了公平性，從而嚴(yán)重影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此學(xué)校要規(guī)范考場秩序、嚴(yán)肅考風(fēng)考紀(jì)、凈化考試環(huán)境、倡導(dǎo)誠信考試，并且對相關(guān)監(jiān)考老師進(jìn)行責(zé)任認(rèn)定，做到監(jiān)考老師應(yīng)盡的義務(wù)，確保不會出現(xiàn)作弊現(xiàn)象。目前作弊較為突出的是利用現(xiàn)代通信技術(shù)如微信群、QQ群等手段進(jìn)行大規(guī)模作弊，因此相關(guān)部門應(yīng)該借鑒全國性考試的相關(guān)措施，如采用探測器等嚴(yán)格限制學(xué)生攜帶通信設(shè)備進(jìn)行考試。

在加強考試紀(jì)律的同時要規(guī)范相關(guān)測評工作，保證真正學(xué)習(xí)的學(xué)生能夠得到其應(yīng)有的收獲，而不學(xué)習(xí)的同學(xué)要受到相應(yīng)的警告以及處分。在評價過程中要嚴(yán)格按照學(xué)校規(guī)章制度執(zhí)行，確保公平、公正的進(jìn)行評價以保證學(xué)生學(xué)習(xí)的動力和積極性，讓考核更加科學(xué)、合理、貼近實際[8]。

（四）加強課堂質(zhì)量，杜絕從事與學(xué)習(xí)無關(guān)事項

針對學(xué)生上課手機上癮以及沉迷于各種網(wǎng)絡(luò)游戲和短視頻等，導(dǎo)致在上課期間不能投入到課堂學(xué)習(xí)中的問題，應(yīng)理論聯(lián)系實際，將生活中的實例引入課堂，采用案例教學(xué)法，將學(xué)生的注意力吸引到課堂。在教學(xué)活動中優(yōu)化設(shè)計教學(xué)活動，使教學(xué)活動形式多樣化，同時依據(jù)確定的教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)不同的教學(xué)環(huán)節(jié)，依學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，對知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理安排，并采用循序漸進(jìn)、因勢利導(dǎo)有效的教學(xué)方法[9]，以盡可能優(yōu)化課堂的授課設(shè)計，使學(xué)生在有限的時間內(nèi)到達(dá)學(xué)習(xí)目的，將學(xué)生的注意力吸引到教學(xué)內(nèi)容中，而不至于使課堂教學(xué)變得沉悶、枯燥。同時可以靈活采用多媒體，適當(dāng)?shù)夭捎矛F(xiàn)代教學(xué)技術(shù)通過聲像并茂、知識趣味交融的學(xué)習(xí)環(huán)境，增強學(xué)生的感知認(rèn)識、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。可根據(jù)課程內(nèi)容，合理和科學(xué)地選擇各種教學(xué)手段使課堂教學(xué)豐富多彩。

四、結(jié)語

工程力學(xué)是工科類專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課并且與現(xiàn)實生活息息相關(guān)，同時與工程技術(shù)的發(fā)展相輔相成。工程力學(xué)課程改革的關(guān)鍵在于要能夠精確定位教學(xué)中的問題，并針對具體的問題進(jìn)行相應(yīng)的改革，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而培養(yǎng)學(xué)生的實踐感性認(rèn)識，提高力學(xué)知識的綜合運用能力，為改進(jìn)教學(xué)效果，促進(jìn)教學(xué)改革，為新世紀(jì)新工科人才培養(yǎng)提供有效的途徑。

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基金項目：本文系內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)教改項目（2019233）的研究成果

作者簡介：郎風(fēng)超（1978— ），男，蒙古族，河北圍場縣人，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)理學(xué)院力學(xué)系，副教授;劉佳偉（1992— ），男，漢族，山東煙臺人，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士研究生;姜愛峰（1980— ），男，漢族，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)理學(xué)院力學(xué)系，講師。