高职高专《工程力学》教学改革的尝试与总体思路

摘要：《工程力学》是一门理论性和实践性都较强的重要专业基础课，也是高职高专工科专业的必修课，当前《工程力学》课程的教学现状不容乐观，教学内容与体系都存在一些问题，我们对其进行分析。提出了改革思路。

关键词：教学改革；工程力学：高职高专工科类

作者简介：李艳芳(1968-　)，女，重庆人，江西科技师范学院副教授，工程硕士，研究方向为工程力学及其教学；蔡久评(1961-　)，男，江西新建人，江西科技师范学院教授，研究方向为高等教育和自动控制。

基金项目：江西省教育厅2008年省级立项资助课题“新形势下高职高专机械类专业《工程力学》的立体教学与实践”(项目编号：JXJG-08-13-8)部分研究成果。

中图分类号：G712　文献标识码：A　文章编号：1001-7518(2011)03-0069-04

高职高专工科类《工程力学》是由高等本科教育体系中相对独立的《理论力学》和《材料力学》这两门课程组合而成的，是工科类专业必修的专业基础课程。工程力学是一门承前启后的课程，它的先导课程是《机械制图》、《物理学》和《高等数学》，它的后继课程则是《机械设计基础》、《机械制造》等课程。《工程力学》课程在本科教育中都能实现既定的教学目标。达到预期的教学效果和质量。但是，在高职高专的教学过程中。由于总体课时有限，《大学物理》课程通常被取消，《高等数学》课程也存在着教学时间不足、教学内容不深、教学目标不到位等现象。难于满足《工程力学》对《高等数学》知识面的要求，再加上高职高专的学生总体素质不高、基础较差等因素，使《工程力学》的教学效果和质量很不理想，不仅学生掌握不了应有的知识，也常常使教师感到棘手和困惑。近年来，我们结合《工程力学》的教学实践，有针对性的进行了一系列的有益探索，取得了一些初步成效。但仍有许多问题需要进一步深入分析和认真研究，为此，我们成立了《工程力学》教学改革专项研究课题组，申报了江西省教育厅教改课题一一新形势下高职高专机械类专业《工程力学》的立体教学与实践，并获准专题立项。下面我们拟从高职高专教学的现状、教学改革的尝试、总体思路和方案等几方面展开论述。

一、《工程力学》教学现状及存在的问题

当前，高职高专《工程力学》教学存在问题的主要矛盾是科学技术的日新月异，力学的新知识不断涌现，新的技术领域、新的工程技术对力学理论知识的需求越来越深。社会对工科类人才的力学知识和技能也越来越高；而在高职高专的教学计划中。分配给《工程力学》课程的课时却越来越少。使得在教学实践中。出现了很多问题。具体表现在四个方面。第一方面。与本科院校的学生相比，高职高专的生源参差不齐，学生总体基础和素质要差一些：一是学习动力不足，自信心、进取心不强；二是沟通表达的能力比较欠缺：三是应用知识分析问题与解决问题的能力和水平有限。第二方面。《工程力学》受重视的程度大大降低，教学未得到应有的重视。由于《工程力学》是一门基础课程，部分决策者认为其实用性不强，对掌握专业技术帮助不大，所以常常压缩《工程力学》的教学时间，而教学时间的不足又直接给学生造成了该课程重要性不大的误解，因此。学生往往在《工程力学》上投入的精力较少，影响了对《工程力学》的学习。第三方面，课程内容陈旧。教学内容过多过繁。教学方法是单纯的知识灌输。课堂气氛沉闷。不能给学生留出充分的思维空间。加上力学知识本身的抽象难懂、枯燥无味，增加了学生接受和消化力学知识的困难。第四方面。实验条件缺乏和教学手段落后，学生缺乏感性认识，不利于学生独立思考及分析与解决问题能力的培养，更谈不上培养学生分析和解决工程实际问题的能力。

客观地审视高职高专《工程力学》教学中存在的弊端所造成的后果，不仅是本课程教学效果不理想。学生成绩不佳。还影响到了后续课程的学习。另外，《工程力学》课程的缩减，也使得教学实践中与前导课程如《工程制图》、《高等数学》的教学很难安排得当，反过来又影响到《工程力学》的教学。因而《工程力学》教学必须作出相应的改革，以更好地适应当前社会对应用型、技能型人才的需要。有针对性地进行高职高专《工程力学》的教学研究，对提高教学效果，具有现实意义。我校正经历着从单一型办学向综合型大学转变的关键时期，如何实现“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的人才培养目标。对课程尤其是基础课程的设计和改革是必要的。高职高专《工程力学》课程作为一门重要的专业基础课程，新形势下既没有现成的教学方法、教学目标、教学手段，也没有现成的教材和评估手段适合高职高专《工程力学》教学，做好高职高专《工程力学》课程立体教学研究与实践是新时期的一项紧迫课题。

二、教学改革的尝试和启示

教学改革是一个常提常新的课题，教师如何将传授知识与提高学生素质相结合，让学生的求知精神、创新意识、学习态度及思维方法等在教学中得到培养，是摆在我们老师面前的新课题。近三年来，我们根据以“应用”为目的。以“必需、够用”为度的指导思想。针对高职高专学生在学习方面总体素质较差的现状，在高职高专机械类《工程力学》教学的课程内容及体系结构、研究制作相适宜的多媒体课件、选定因材施教的教学方法及手段等方面进行了以下的探索：

(一)教学目标的研究与实践。要求教师在对学生进行知识教育的同时，注重对学生的能力、素质进行培养和教育。同时确定课程教学内容，构建新的课程内容结构，制定教学大纲，其原则是：1　重组体系；2　更新内容；3　降低难度，注重运用。

(二)教学方法的研究与实践。要求教师根据不同的授课内容、授课目的以及师生互动的需要，对授课内容组合随时进行更新，选定教学方法及手段，启发、引导、运用师生沟通的交互式教学方法：采用适宜的多媒体教学手段：并在网上提供CAI课件、电子教案、教学基本要求、教学日历与答疑系统等多种学习媒体。

(三)教材的研究与实践。要求教学内容更形象、更直观，有助于学习和记忆；建立实验教学力学体系，发挥实验教学在学生科学素质教育中的主导作用。

(四)教学手段的研究与实践。通过改革创新教学手段，提高学生的学习兴趣。学生求知欲强了，师生互动参与就能更加积极主动。

(五)教学评估的研究与实践研究。改革课程考核内容与考核方式，用更新、更好的考核方法达到更好的效果。

三、教学改革的总体思路

高职高专《工程力学》教学改革总的原则是：以教育部2006年11月16日下达的《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》为指导，秉承高等职业教育培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才的使命，培养学生的社会适应性，教育学生终生学习的理念，提高学生学习的能力。该意见明确提出：加大课程建设与改革力度。

增强学生的职业能力。改革课程体系和教学内容；建立突出职业能力培养的课程标准，规范课程教学的基本要求，提高课程教学质量；改革教学方法和手段，融“教、学、做”为一体，强化学生能力的培养，加强教材建设，重视优质教学资源和网络信息资源的利用，把现代信息技术作为提高教学质量的主要手段。根据该《意见》的精神，我们对《工程力学》教学改革的总体思路是：重新确定理论和实验教学内容，制定教学实验大纲，确定教学手段和方法。制作多媒体教学软件，制订课程考试内容和考核方法。

四、教学改革的具体内容

(一)改革教学内容

工程力学教学内容要与高职高专学生的能力、知识结构相适应，不要去不切实际地提高。作为基础理论课教学以“必须、够用”为出发点。做到“必须”就是符合专科人才培养的规格的要求，做到“够用”就是要为后继课程打好基础。我们针对高职高专人才培养的规格和去向。确定专业课教材的内容，加强实用性和针对性教学。重点培养学生的解决实际问题的能力。强化学生的工程意识。教学中减少不必要的的数学推导和数理论证。《工程力学》教学内容的改革应重点突出“应用型”这一特点，从专业特点、教学需要、知识结构优化等角度和工程实际应用出发，科学合理地进行删减。并且淡化对基本定理的理论推导。把重点放在能够理解基本定理与应用基本定理。加强基本定理在工程实际中的应用。删减教学内容是删去陈旧、减少重复。再进行重组，保证其内容的衔接。这样可以加强课程的针对性和逻辑性，从而达到减少学时提高教学质量的效果。《工程力学》教学内容分为静力学、材料力学和动力学三个板块。其中的静力学分为三个部分，每一部分讲解之前进行任务引入，解决任务的方法，相关知识点介绍，最后进行知识拓展。第一部分刚体静力分析基础：分为静力学的基础和物体的受力分析。第二部分力系的简化与平衡：分为平面汇交力系的合成与平衡；平面力偶系的合成与平衡：平面任意力系的合成与平衡；平面平行力系的合成与平衡；物体系统的平衡问题和空间力系及重心。第三部分摩擦问题：滑动摩擦；动摩擦简介和考虑摩擦时物体的平衡。材料力学部分，打破传统的按变形基本类型划分章节体系的思想，将原来教材内容分为拉伸与压缩、扭转、剪切与挤压、弯曲变形、压杆稳定六个章节。调整为内力、应力、强度、刚度四个部分教学。第一部分基本变形与组合变形的内力：分为轴向拉压内力；剪切内力；扭转内力；弯曲内力；组合变形时的内力。第二部分杆件基本变形时的应力分析：分为轴向拉压应力：剪切变形时横截面的应力；圆轴扭转变形时横截面的切应力；梁的应力。第三部分杆件的强度设计：分为拉压杆强度计算；圆轴扭转的强度计算；梁的正应力强度计算；组合变形杆件的强度计算。第四部分的杆件刚度计算：分为拉(压)杆的刚度设计；受扭圆轴的刚度设计：梁的刚度设计和提高杆类构件承载能力的方法，第四部分的压杆稳定性：分为稳定性设计：压杆的临界力和临界应力和工程结构压杆失稳的破坏事件。这样可以对于拉伸与压缩、扭转、剪切与挤压、弯曲变形、组合变形进行内比教学，能够着重培养高职高专学生熟练掌握用强度。刚度、稳定性校核公式解决各类不同问题的方法。动力学部分为：质点的运动；刚体的基本运动；点和刚体的合成运动；动能定理的应用。这部分内容在大学物理里已经讲过。可以少讲或不讲。

(二)改革教学方法及手段

一直以来，《工程力学》课程是“灌输式”的课堂教学方法，讲得多和细，很少给学生留出充分的独立思维空间，很难有效调动学生学习的积极性和主动性。我们通过几年的教学实践表明，改革教学方法，采用现代化教学手段，可以有效提高教学效率与效果。我们抓住《工程力学》课程有很强的工程背景这一特点。利用多媒体课件进行教学。将工程实例生动地展示在学生面前，用动画将力学抽象难懂的内容形象地表达出来，就可以轻易地化解教学难点、缩短学生的认知过程；还可以通过多媒体屏幕将烦琐冗长的板书内容快速投影出来。有利于提高课堂节奏和教学效率。例如，“约束与约束反力”、“提高梁弯曲强度的主要措施”、“空间力的投影和力矩计算”及“刚体的平面运动”等知识单元，均有课堂板书量大、抽象概念多、需要的图形和图片数量多等特点，如果用传统的方式方法进行教学既费时又费力。而且教学效果也不理想。而利用恰当的多媒体课件辅助教学，则可以吸引学生注意力，激发学生学习兴趣，学生基本上能够当堂消化学习内容，大大地提高了课堂教学效率和效果。

工程力学是一门理论性较强的技术基础学科，工程力学的定理、定律和结论广泛地运用于各行各业的工程技术之中，它是解决工程实际问题的重要基础。我们在教学及制作多媒体课件的过程中，克服为理论而理论的学科化倾向，将工程实例如发射卫星时需要研究弹道运动；机器零件传递运动时，需要研究零件的强度、刚度和振动；挖掘机设计时需要研究原动机的运动如何转换为铲斗的曲线运动；大型建筑结构的设计需要研究压杆的稳定性、地震引起的振动，等等。用动画效果帮助学生解决力学模型建立等问题、并通过屏幕快捷地投影代替烦琐的板书，极大地提高了课堂节奏。达到提高课程教学质量和教学效率目的。而且多媒体还有不可替代的连贯性优势，在推证力学原理和讲解习题过程方面，其优势更明显。我们还自编教学指导书，要求学生课前自学，课后复习，并做好读书笔记。课堂上教师随机安排学生对所学内容进行讨论、概括、总结，并根据课堂讨论情况及时纠正，及时解答学生自学中产生的错误概念和疑难问题，然后对重点、难点内容详细讲授。同时，指导学生适量做一些有代表性的课外作业和力学大作业，对所学的知识加以巩固。此外，还可通过典型例题及工程实例边讲边讨论，激发学生思维，活跃课堂气氛，提高学生学习参与性与主动性。这样做的效果良好。

(三)改革实验教学

实验化教学提出的实验包括演示实验和学生自己操作的实验。我们认为，在理论讲解之前的实验应采取演示的形式。以教师演示、学生观察为主。在学生学完理论知识后，对知识有了一定的理解。再要求学生自己动手设计或验证实验，在实验中复习巩固已经学过的知识，发现新问题，锻炼发现问题自我解决问题的能力，使教学达到事半功倍的效果。达到教是为了不教的目的。对于一些理论性强，公式繁琐，参数概念容易混淆的章节，按照实验化教学遵循“实验——理论——再实验”的规律教学，效果较佳。例如圆轴扭转的性质及横截面上切应力的计算中，若直接讲理论，很多学生分不清楚剪切角和扭转角，从而对这个知识点失去兴趣，则接下来的实验也是应付而已。而先做实验，给学生形象直观的概念，引起学生对所学内容的兴趣，调动学生自学的积极性，再讲理论学生就容易接受。接着的实验才能起到作用。实验教学的目的，除配合相应的理论教学外，主要是培养学生的动手能力，培

养学生的团结协作精神。例如材料力学性能测定实验，可首先通过观看演示实验录像，让学生熟悉相关仪器设备及实验步骤。然后再去机进行操作。我们通过万能实验机的自动描绘仪，让学生观察低碳钢和铸铁在拉伸过程所表现出来的有关强度和变形方面的特性：即从弹性阶段到屈服阶段再到强化阶段，最后到缩颈断裂阶段。把材料的应力---应变曲线通过计算机描绘出来。学生在通过实验得到了第一手感性材料后，再经教师讲授和启发，学习积极性和学习效果会明显提高。对塑性材料和脆性材料的力学性能有进一步掌握。另外。我们强化实验操作的重要性。培养学生的动手能力。对实验考核不合格者，则总评成绩不及格。

(四)改革课程考核方式

我们认为，仅以考试成绩评定学生能力水平的惯例已越来越不适应时代发展的要求，必须加于改革，建立适宜的动态考核机制。考试命题的主要题型分为填空题、选择题、简答题和计算题等题型。合理安排考试题耳的难易程度。试题难度分为难、较难、较易和易四个等级。四个等级在A、B卷中所占分数比例为2：3：3：2。在考核中达到四个能力层次的要求，即“综合运用”，就是在简单运用的基础上能用本课程规定的多个知识点来计算、绘图和分析比较复杂的工程应用问题：“简单运用”就是在领会的基础上能够运用本课程规定的少量知识点来计算、绘图和分析一般应用问题：“领会”就是在识记的基础上能够领悟和理解本课程规定的有关知识点的内涵与外延。熟悉其内容要点和它们之问的区别和联系，做出正确的解释、说明和论述；“识记”就是能够识别和记忆课程中定义、定理、定律、表达式、公式、原则、重要结论、方法、步骤、特征特点等做出正确的表述、选择和判断。

在考核形式上，应改革以“一份试卷定成绩”的一次性考试做法，采用多种形式，加强对学生平时学习的考核与督促。增加平时成绩在总成绩中所占的比重。而对学生平时的考核。可以采用作业检查、课堂提问、实验操作、实验报告以及阶段性测验等多种形式，不必仅仅局限于“做试卷”。改变以一次性考试为学习全过程定论的考核形式，有利于课程逐个阶段目标的实现，更能引导学生掌握良好的学习方法。可以较为准确地考查学生在每个阶段掌握知识的实际水平。全方位、多角度、较客观地反映出一个学生的真实成绩和综合能力。

在教学实践中，针对学生的成绩评定。我们采取了平时成绩(包括学生上课考勤及认真态度、回答提问情况、完成作业情况、阶段性测验、实验成绩等)占30％；期末考试成绩占70％。期末考试内容应包括概念、原理、思考题、计算题和实验内容，考试题型为填空、选择、简答题和运用计算，题量可适度，但覆盖面要广，尽可能做到理论联系实际。且要有一定比例(如20％)的难题，以消除学生自满心理，激发其进取意识。如此。可实现学生学习知识与学生能力相统一。学生的学习过程与学习结果相统一。考试内容、形式和成绩评定相统一。

五、教学改革体会

《工程力学》课程改革，是一项长期而又艰巨的任务。我们应根据各专业对力学课程教学的要求不相同。有针对性地分层次、分阶段进行教学改革试点，在探索中不断总结经验，逐步完善。我们经过几年来不断的探索与实践。积累了一些经验。获得了一些初步体会，也取得了一些研究成果。首先，我们认为对于高职高专各专业的学生，强化学生的工程概念，对于培养学生的专业素质和创新精神是非常重要的。其次。对传统的课程体系、教学内容及结构进行科学删减、重新整合，解决好与大学物理相关课程中有关力的基本概念和原理的重复问题：同时适当提高教学起点，减少教学课时。着重培养学生综合归纳能力和知识的融会贯通能力。再次。积极采用现代化教学手段。生动展示工程实例，解决教学难点，提高教学效率和效果。此外，还要改革传统的考试方法。以顺应素质教育的需要。

高职高专《工程力学》的课程改革既要符合高职高专专业的培养目标。以发展学生智能、提高学生素质、培养高质量应用型人才为出发点。保证学生具有宽厚、扎实的理论基础和基本的职业技能，又要根据力学课程教学涉及面广，各专业对力学课程教学的要求不尽相同的实际情况，积极稳妥，循序渐进，分层次、分阶段、有针对性地进行改革，在实践中不断探索，在探索中不断总结，在总结中逐步完善。我们从高职高专《工程力学》课程定位、教改目标、教学内容与教学方式的改革以及自身的实践。全面阐述了《工程力学>课程改革的基本思路和具体实践，从教改的效果看，是基本成功的。只要真正把教育教学改革落到实处，勇于实践。大胆探索。就可以闯出一条具有学校和课程特色的教改之路。《工程力学》课程的教改实践。为传统基础课程的教学改革提供了教改实例，对于其他传统基础课程的教学改革具有借鉴意义。

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