高职《工程力学》课程教学改革

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摘 要：《工程力学》是高职院校工科专业必修的技术基础课程,进行课程改革已势在必行.按照高职课程改革发展的要求,应对《工程力学》课程目标和课程结构重新审视并进行理性思考,从课程服务对象——专业课程及工程实际所负载的专业技术基础知识出发,探索课程知识的结合点,构建具有高职特色的课程结构,以保证《工程力学》课程目标的实现.

关 键 词：高职；工程力学；教学改革

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2013）04-0049-02

《工程力学》是高职院校工科专业必修的技术基础课程,主要为学生后续的专业知识学习提供理论支撑,但学时的不断压缩及市场对高职人才职业素质要求的进一步提高,使得传统教学方式下《工程力学》课程的学习已经与之不相适应.如何优化课程教学内容,积极探索有效的教学方法,以更好地培养学生的职业能力和职业素质,适应社会与市场发展,需要每一个《工程力学》课程教师思考.笔者拟以我院《工程力学》课程的教学情况,探索对该课程的教学改革.

高职《工程力学》课程教学的现状

内容安排目前,大部分高职院校工科专业《工程力学》课程安排的学时很少.笔者所在学院《工程力学》课程教学约56学时,教学内容包括理论力学与材料力学.理论力学主要讲解静力学平面力系部分,空间力系部分往往仅做简单介绍.材料力学部分通常以静力学平面力系为基础,依次按照杆件的拉压——剪切与挤压——扭转——弯曲变形,从强度、刚度和稳定性方面进行失效分析研究.

学生学情初进高职学习,学生的学习信心和兴趣通常较浓厚,但必要的工程背景知识的不足导致学生产生学习障碍.另外,就业因素的影响使得部分高考文科生进入工科专业学习,其力学基础知识的薄弱给教师的教学组织带来相当的难度,该部分学生在传统教学方式下的学习举步维艰.诸多原因致使《工程力学》课程按照传统方式进行教学,在评价考核时,出现大部分学生不能通过的现象.

对高职《工程力学》课程的思考

随着高职教育的发展,高职课程改革经历了基于实践本位课程改革——能力本位课程改革——工作过程本位课程改革三个阶段.要适应社会发展需求,做好《工程力学》课程教学的改革,必须更新教育理念,与时俱进,理性思考.

高职《工程力学》课程目标工程力学的基本理论和基本方法广泛用于各类工程技术中,是工程技术的重要基础.工程力学“实践——抽象——推理——结论”的分析研究方法,对培养学生创新思维及观察、分析、解决问题的能力有促进作用.查阅分析众多的高职《工程力学》教材,虽然对该课程学习目标表述不同,但归根结底都希望学生能够对简单工程结构进行力学建模,学会对工程实际结构进行强度分析,在知识内化的过程中,实现专业能力、职业能力和社会能力的培养和提高.

高职《工程力学》课程结构笔者长期进行《工程力学》课程教学,将诸多使用过的高职《工程力学》教材与本科教材对比分析发现,高职《工程力学》教材与本科教材内容范围相似,难度降低.从本质上看,有量的变化,却无质的不同,在编写体系上仍未摆脱学科知识系统性、完整性要求的影响,课程结构中知识点重复多,知识学习过程与课程目标所要求的使学生掌握工程实际结构强度分析不相符合,不能与后续专业课程知识需求良好对接,学生对一些常见的简单工程结构都难以独立地进行强度分析.

高职《工程力学》课程的学情特点以理论力学、静力学部分为基础展开的《工程力学》课程学习让学生容易出现“炒冷饭”的厌学情绪.同时,高职学生逻辑思维能力和自控能力普遍较弱,相对而言,形象思维能力则较强,这在笔者多年的《机械制图》课程教学中得到证实：学生在多门逻辑思维能力要求较高的课程学习中困难重重,但因为更乐于用形象思维方式考虑问题,《机械制图》课程可以学得相当出色.高职学生思维方式上的这种特点,为高职《工程力学》课程有针对性的教改指出了方向.

高职《工程力学》课程教学改革的实践

课程结构的调整构建具有职业特色的课程结构是进行高职课程教学改革,实现课程教育教学目标的关键.职业教育倡导“以实践为导向的课程模式”,具体到课程中,即按照工作过程设计项目,进行微观课程内容的改造.所设计的项目与企业生产和工作过程直接联系,充分体现现代企业工作的实际需要.《工程力学》作为技术基础课程,无法跨越专业课程直接服务于岗位工作,它体现的应是对职业的“多接口性”,服务的对象应是专业课,在服务专业课的同时承担培养学生将来需要的一些基本素质的任务.因此,对《工程力学》课程教学的改革,不能盲目地按某些专业课程教学改革模式机械教条地生搬硬套.分析《工程力学》的直接服务对象——专业课程,例如《机械设计基础》、《金属切削机床与刀具》、《机床夹具设计》等所负载的专业基础知识,根据机械工程实际,可以确定《工程力学》课程与专业课程及工程实际的知识结合点,即工程结构强度分析——讨论结构及构件在载荷作用下是否破坏的问题,包括破坏发生的位置、形式及破坏准则,以“工程结构强度分析过程”进行《工程力学》课程结构的构建,补充其他破坏形式内容的学习.

课程教学的组织（1）工程结构强度分析的内容安排.工程结构实际强度分析主要针对杆件的轴向拉压、剪切与挤压、扭转及弯曲四种变形.四种变形形式虽然不同,本质却都是构件截面不同方向的不同内力分量作用的结果.例如,轴向的内力分量分别对应拉压与扭转变形,横向内力分量分别对应剪切与弯曲变形.因此,对每一种变形而言,强度分析方法基本类同.教学中应重点引导学生对其中一种,例如,杆件的轴向拉压变形进行强度分析,体验其中的研究方法和研究思路,对其他几种变形可采取对比、举一反三的方式组织教学.以杆件的轴向拉压变形及强度分析为例,工程结构强度分析的具体过程为：第一,对工程结构进行力学建模,内容主要包括载荷、约束、构件等.第二,对构件进行载荷分析,内容主要包括隔离研究法、受力图、约束力、平衡力系及平衡方程等.第三,对构件进行内力分析,确定危险截面,内容主要包括截面法及内力图.第四,分析构件截面的应力分布,确定危险点,内容主要包括应力与应变、材料的力学性能、平面假设条件下构件变形截面处的应力分布规律等.第五,危险点强度分析,内容主要包括常用强度理论.（2）对工程结构刚度问题的分析.在杆件发生拉压或扭转、弯曲变形时的刚度问题研究中,可将构件规定为一种弹簧,根据学生在生活、工程实际中对弹簧变形时影响因素的认识给出其刚度系数,进行对比学习.构件在不同种变形情况下的刚度系数如表1所示.（3）对其他问题的处理.对相对独立、简单的内容,例如剪切与挤压、简单静不定问题等可作为扩展内容,进行精心设计,安排在课外让学生自学完成.例如,对温度应力静不定结构问题,可设计撰写小论文《高速铁路轨道如何实现无缝线路,减少振动,提高运行速度》,指导学生通过网络检索、图书资料查询等方式完成该部分内容的学习,不仅可训练学生力学建模和应用知识的能力,而且还能培养学生的工程意识.教学手段和方法要重点引导学生掌握和体验强度分析研究的过程：工程结构整体力学建模和边界条件分析——构建隔离体分析——构建截面内力分析——构建截面应力分布分析——截面危险点应力状态分析——强度分析等.要加强四种变形及强度分析的对比学习,改变以教师为主体的教学方式,采用学生小组讨论、工程实际结构强度分析过程汇报、学生与教师共同评价等方式促进教学任务的完成.例如,对弯曲变形部分的学习,笔者对所任教班级安排了两项学习内容：第一,扭转变形与弯曲变形的区别；第二,扁担工作时的变形及强度分析.事实表明,加强与扭转变形的对比学习,指导学生通过多种学习方法自主获取知识,开展小组交流、汇报及讨论等系列活动,学生知识内化的效果更好.

评价方式要加强过程管理,促进学生自主学习,按照面向“三个一切”的教育教学宗旨促进每个学生的成长.在《工程力学》课程学习中,要改变评价方式,可根据平时成绩与期末考试成绩综合评价学生的学习效果.平时成绩从占总成绩的30%调整为占50%,其中,考勤占10%、作业占10%、实际结构强度分析过程评价占30%.期末的闭卷考试调整为开卷,减少理论性知识的考核,增加实践性知识的考核.

通过对高职《工程力学》课程结构、教学组织、教学方法及评价方式的调整改变,可以减少重复性教学内容,使学生对工程实际结构强度分析有更清晰的认识,分析和处理强度问题的能力有明显的提高.在小组交流合作学习过程中,学生的学习主动性增强,沟通能力、自学能力、信息获取能力也有较大提升.