以專業(yè)課為導向的力學課程教學模式改革研究

1、以專業(yè)課為導向的力學課程教學模式改革研究摘要：該文圍繞以專業(yè)課為導向的力學教學模式改革研究這一主題，從現(xiàn)代力學課程教學改革的意義，到力 學課程教學改革的研究價值，闡述了力學課程教學改革的研究過程，總結(jié)了以專業(yè)課為導向的力學課程教學案例 的設計，以及課程考核方式的改革等。以期促進力學課程與其他學科相結(jié)合、力學與工程技術相結(jié)合，力爭培養(yǎng)具 有扎實的力學基礎的工程應用型本科人才。關鍵詞：材料力學；結(jié)構(gòu)力學;教學方式；教學改革Research on the Reform of Teaching Mode ofMechanics Course Oriented by Specialized Course

2、sAbstract： This paper focuses on the subject of the reform of mechanics teaching mode oriented by professional courses, fro8 the significance of modern mechanics teaching refor8 to the research value of mechanics teaching refor8, expounds the research process of mechanics teaching reform, summarizes

3、 the design of mechanics teaching case oriented by professional courses, and the reform of course assessment methods. In order to promote the combination of mechanics and other disciplines, mechanics and engineering technology, and strive to cultivate engineering application- oriented talents with s

4、olid mechanics foundation.Key words： Mechanics of materials; Structural mechanics; Teaching methods; Teaching reform近年來，國內(nèi)外許多學者都對力學課程教學進行 了改革，也取得了一些成效，這些教學改革成果對力學 授課有一定的借鑒意義o但是，當前的力學課程教學效 果未能達到預期，多數(shù)專業(yè)課程教師反映學生力學基 礎知識薄弱，未能將力學基礎知識靈活運用于專業(yè)課 程中，為此提出以專業(yè)課為導向的力學課程教學模式 的改革，以更好地開展后續(xù)專業(yè)課程教學，進而為培養(yǎng) 具有扎實力學基礎的工程應用型本

5、科人才打下堅實的 基礎。1力學課程教學改革的意義1.1響應國家的相關政策，培養(yǎng)應用型本科人才現(xiàn)階段國家教育改革的重點是培養(yǎng)應用型、復合 型、技能型人才o用人單位在招聘的時候也更加青睞那 些具有相關專業(yè)實踐經(jīng)驗的應用型人才。本項目以國 家培養(yǎng)政策為背景，研究以專業(yè)課為導向的力學教學 模式，旨在為國家培養(yǎng)應用型本科人才。1.2提升力學在教學中的核心地位隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的力學課程教學內(nèi)容和方 法已不能適應新時期的要求。力學課程教學往往不能 結(jié)合工程實踐，學生學習內(nèi)容比較抽象,提不起學習興 趣。這就需要探索以專業(yè)課為導向的、新的力學教學模 式，本項目主要是通過力學課程教學改革將力學課程 與專業(yè)課程

6、教學結(jié)合起來，使力學真正融合到專業(yè)學 科中，以此提升力學在教學中的地位，提升學生對力學 的學習興趣。1.3提升專業(yè)課程的學習效率和能力通過對專業(yè)課程課堂授課情況的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在專 業(yè)課程教學時教師還需給學生補授大量的力學基礎知 識，專業(yè)課程教學內(nèi)容增加，加重了教學負擔，影響了 專業(yè)課程的進度。為了讓學生能夠更好地深入專業(yè)課 程的學習，本項目探索以專業(yè)課為導向的力學教學模 式，為后續(xù)專業(yè)課程的開展提供有效的銜接，同時提升 學生學習專業(yè)課程的效率和能力。通過力學課程教學 改革把力學課程與專業(yè)課程教學結(jié)合起來，使力學真 正融合到專業(yè)學科中，以此真正體現(xiàn)力學在工程專業(yè) 人才培養(yǎng)過程中的核心地位。1.4提

7、升學生的實踐應用能力學生在理論課程學習結(jié)束后，專業(yè)課程通過課后 大作業(yè)、課程設計、畢業(yè)設計等實踐教學來考察理論與 實踐的結(jié)合應用。通過促進力學課程教學與其他課程 教學相結(jié)合，力學與工程技術相結(jié)合，提升學生的實踐 應用能力， 培養(yǎng)具有扎實的力學基礎的工程應用型本 科人才。2力學課程教學改革的研究過程2.1調(diào)查研究通過問卷調(diào)查、班級走訪、學生座談等方式，調(diào)研學院工程相關專業(yè)基礎力學課程的教學方法以及學生 期望的教學方法；對力學課程教學改革實施前學生對 力學課程的學習和認知情況進行了相關調(diào)研，對專業(yè) 課如水工鋼結(jié)構(gòu)、水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等課程學生學 習能力和培養(yǎng)情況等進行了調(diào)研。2.2教學設計根據(jù)調(diào)研

8、資料的分析，研究編制本專業(yè)的培養(yǎng)目 標，建立以專業(yè)課為導向的結(jié)構(gòu)力學教學大綱、教學思 路、教學模式、教學方法以及課堂教學設計等；討論力 學課程教學與專業(yè)課程教學的融合點和滲入點，提出 基于專業(yè)課的力學教學模式&本項目以結(jié)構(gòu)力學課程 為例,從下面兩點進行了教學設計，以便用于后期的課 堂教學實踐。梳理力學知識主線。本專業(yè)選用李廉餛教授主 編的結(jié)構(gòu)力學教材，教材內(nèi)容分為上下兩冊，多達十幾 章$針對現(xiàn)階段專業(yè)培養(yǎng)方案，沒有必要把所有內(nèi)容都 講授一遍$根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案中后續(xù)課程對力學的需 求，將結(jié)構(gòu)力學教學內(nèi)容從幾何構(gòu)造出發(fā)分為靜定部 分內(nèi)力求解與超靜定部分內(nèi)力求解，學生在學習的過 程中所有知識皆貫穿這

9、條主線$圖1為結(jié)構(gòu)力學按 幾何構(gòu)造分類的知識主線圖& 業(yè)課程中的工程案例，注重基本概念和基本理論的理 解，加強公式訓練，以拓寬本專業(yè)的相關知識面和應用 性為前提，培養(yǎng)學生工程實踐能力&結(jié)構(gòu)力學各教學章 節(jié)相關工程背景舉例見表1&2.4教學評估針對實驗班級開展實施基于專業(yè)課的力學課程教 學，在教學過程中不斷補充和完善相關工程案例。并對 以專業(yè)課為導向的力學教學模式改革實施后學生對力 學課程的學習和認知情況進行問卷調(diào)查；對力學教學 改革實施后水工鋼結(jié)構(gòu)、 水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等課程 學生學習能力和培養(yǎng)情況進行調(diào)查； 通過對基于專業(yè) 課的力學教學模式的應用對結(jié)構(gòu)力學課后作業(yè)、期末 考試等進行分析；以此

10、來評估教學改革的成果&本項目 研究中試驗班級與未試驗班級結(jié)構(gòu)力學課程期末學 生考試成績對比見表2。表2結(jié)構(gòu)力學課程期末考試學生成績對比表期末考試卷面平均成績總評成績優(yōu)良比例及格率(2017級試驗班)60.770.99.5%90.5%(2016級未實驗班)52.963.211.3%71.8%圖1圖1結(jié)構(gòu)力學按幾何構(gòu)造分類知識主線圖由2017級實驗班級和2016級未實驗班級成績對 比發(fā)現(xiàn)，試驗班級總體卷面成績提高了，及格率也提高 了 &但是從表中看到試驗班級優(yōu)良比例有所下降，針對 這個問題專門做了調(diào)查研究，從實驗班級的理論力學 成績、材料力學成績分析得出，該實驗班級力學基礎較 差，前期對力學課程不

11、感興趣，學習優(yōu)良者寥寥無幾， 造成結(jié)構(gòu)力學考試成績優(yōu)良比例下降&本項目研究的 后續(xù)階段可將研究結(jié)果應用于其他課程，以便提高教 學質(zhì)量，達到培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型本科人才的目的&梳理教學案例，重新編寫教案。力學課程教學前，本著不能減少力學課程基本授 課內(nèi)容的原則，根據(jù)專業(yè)特點和力學課程教學要求選 取具有代表性的工程案例，考慮教學對象的差異性，重 新設計編寫教案。本項目以結(jié)構(gòu)力學課程為例,從以下 章節(jié)選取了案例知識點：平面幾何構(gòu)造分析;靜定 梁內(nèi)力求解；剛架的內(nèi)力求解；桁架的內(nèi)力求解; 超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移求解& 2.3教學實施針對實驗班級開展實施基于專業(yè)課的力學課程教 學，在教學過程中不斷補充和完善

12、相關工程案例。教學 過程中重點根據(jù)結(jié)構(gòu)力學教學章節(jié)分析典型案例及工 程背景，逐步更新授課內(nèi)容，盡可能地緊密結(jié)合后續(xù)專3注重學生能力的培養(yǎng)，改革課程考核方式以專業(yè)課為導向的力學課程教學通過不同的方式 和途徑對學生能力進行培養(yǎng)。任課教師在課前精心設 計每一堂課的教案，力爭將專業(yè)素質(zhì)教育融入課堂教 學內(nèi)容之中；通過多樣化、趣味化教學將力學與工程實 踐緊密結(jié)合起來，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力；同時注重課后 作業(yè)環(huán)節(jié)，以提高課堂學習的效率，注重培養(yǎng)學生的工 程素質(zhì);通過多手段教學以及結(jié)合專業(yè)課程案例講授， 讓學生充分認識力學課程在專業(yè)課程中的重要性；增 加力學課程的趣味性，讓學生由畏懼力學課程逐步轉(zhuǎn) 變?yōu)榕d趣使

13、然的主動學習&根據(jù)現(xiàn)階段教學現(xiàn)狀積極 改革力學課程考核方式，以便進一步調(diào)動學生課堂學 習的積極性、增加學習趣味性，為取得顯著的力學教學表1結(jié)構(gòu)力學各教學章節(jié)相關專業(yè)課程工程舉例教學章節(jié)部分相關工程案例幾何組成分析通過幾何構(gòu)造分析，驗證設計混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)體系能否作為工程結(jié)構(gòu)來使用，并保證結(jié)構(gòu)具有幾何穩(wěn)定性。靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)中靜定梁式結(jié)構(gòu)、拱式結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、剛架結(jié)構(gòu)等的內(nèi)力計算&力法、位移法計算和校核超靜定混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的剛度和強度，保證結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和安全性。力矩分配法不用聯(lián)立方程組，應用近似計算法完成結(jié)構(gòu)中內(nèi)力的計算&矩陣位移法基于有限單元法的計算機軟件，應用于混凝

14、土結(jié)構(gòu)、水工鋼結(jié)構(gòu)復雜問題的計算&結(jié)構(gòu)動力法對于地震作用下結(jié)構(gòu)的振動，風荷載作用下高層結(jié)構(gòu)、大型橋梁結(jié)構(gòu)的振動，水荷載作用下水工結(jié)構(gòu)的振動，需要通過結(jié)構(gòu)動力分析來確定。表3結(jié)構(gòu)力學課程期末綜合考核成績構(gòu)成考核內(nèi)容比重形式基礎知識考核平時15平時作業(yè)，學習態(tài)度、課堂參與度、出勤、紀律等。期末53期末閉卷考試(基礎知識占75%)專業(yè)應用能力考核平時15相關專業(yè)工程案例知識的分析解決，討論等期末17期末閉卷考試(應用能力占25%)效果而努力。3.1多樣化、趣味性教學，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力隨著力學教學改革的發(fā)展，傳統(tǒng)板書力學授課已 不再適用。通過對力學課程課堂教學效果的調(diào)查發(fā)現(xiàn), 多樣化、趣味化等教學方

15、式比較受學生喜歡。調(diào)查結(jié)果 顯示采用板書與多媒體結(jié)合方式授課方式比較受學生 歡迎，同時教學效果顯著。但板書與多媒體結(jié)合授課還 需根據(jù)力學課程每一章節(jié)的內(nèi)容和特征，尋求最優(yōu)比 重分配，才能達到更好的教學效果。在結(jié)構(gòu)力學教學中還應該注意培養(yǎng)學生創(chuàng)新能 力。例如在利用力法求解超靜定結(jié)構(gòu)時，選取不同的基 本體系就有不同的求解方式；可以按小組分配，每組學 生用一種不同的方法求解，然后大家匯總討論；分組采 用多種解題方法求解同一題目，找出最為簡便、快捷的 計算方法，以此增加學生對這塊內(nèi)容的理解和記憶，達 到了較好的教學效果。再例如繪制內(nèi)力圖時，通過一個 經(jīng)典例題體現(xiàn)出荷載與桿件垂直、平行、重合等多種情 況

16、下內(nèi)力圖的繪制，可使學生快速掌握結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖的 技巧以及作圖的樂趣；用力矩分配法計算超靜定結(jié)構(gòu) 時，利用計算機表格計算，可以減少手工計算工作量， 提高計算速度；對于學習能力較強的學生，推薦其使用 結(jié)構(gòu)力學求解器建立結(jié)構(gòu)計算模型，利用計算機軟件 進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移的計算，并與手工計算結(jié)果相比 較，增加其創(chuàng)新能力及動手實踐能力。3.2注重課后作業(yè)環(huán)節(jié)，提高課堂學習效率,培養(yǎng)學生 的工程素質(zhì)根據(jù)對現(xiàn)階段學生力學課程課后作業(yè)的調(diào)查研究 發(fā)現(xiàn),力學課程作業(yè)抄襲現(xiàn)象較多。為提高課后作業(yè)的 正確率以及獨立性，可在課間采取討論方式讓更多的 學生參與進來；先對習題的解答方式進行討論，然后在 課后進行計算。達到的效

17、果，一是提高了習題的正確 率，避免給一個人課后獨自思考帶來困難；二是給一些 課堂沒有聽懂的學生二次理解的機會，提高了其對力 學課程的興趣，增加了其獨立完成作業(yè)的幾率。對于課后作業(yè)，嚴格要求學生計算步驟要完整，文 字簡練、字跡清楚、工整；結(jié)構(gòu)計算簡圖、隔離體受力 圖、基本體系圖示、內(nèi)力圖等作圖要規(guī)范；內(nèi)力圖要有 作圖痕跡，內(nèi)力大小、正負號等；所有圖示圖名、單位等 要標注清晰;計算分析過程步驟要有理有據(jù)；為培養(yǎng)學 生嚴謹工程素質(zhì)，力學計算最后還要進行校核。對力學 作業(yè)嚴格要求以及學生作圖習慣的養(yǎng)成，旨在培養(yǎng)學 生良好的工程素質(zhì)。嚴謹?shù)膶W習態(tài)度為學生后期進行 專業(yè)課的課程設計以及畢業(yè)設計等打下良好的

18、基礎， 同時也為學生畢業(yè)后走向工作崗位做好準備。3.3改革課程考核方式以往力學課程的考核方法主要是以期末卷面成績 為主，這樣的考核方法過于片面，不能反映學生的實踐 能力。為培養(yǎng)應用型人才，突出學生實踐能力、創(chuàng)新能 力，結(jié)構(gòu)力學課程的期末綜合成績由平時作業(yè)、課堂提 問、課堂課間討論、出勤表現(xiàn)以及期末考試幾部分綜合 評定?，F(xiàn)階段本專業(yè)力學課程采用的考核方式及組成 見表3。4結(jié)語力學課程教學改革需通過長期的實踐摸索，需要 通過師生、學校、社會等各方面的不懈努力和不斷完善 才能取得良好的效果。在以專業(yè)課為導向的力學課程 教學模式的教學實驗中關注和分析學生各階段的學習 行為，以培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)、實踐能力和創(chuàng)新能力為 目標，豐富教學方法和手段，改革教學內(nèi)容和考試方 式；在鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等專業(yè)課程教學