面向工程应用型人才培养的工程力学教材建设

摘 要工程力学主要研究物体机械运动和构件弹性变形的一般规律.它不仅是工科专业重要的技术基础课,而且是能够直接用于工程实际的技术学科.本文着眼于地方工科院校,阐述了编写工程力学简明教材的必要性,并就简明教材编写和课堂教学探讨了一些具体的做法.

关 键 词工程力学；教材编写；课程教学

中图分类号：O31

1工程力学课程概况

工程力学是面向工程实践的需要,为研究、解决工程中的力学问题而提供理论依据和计算方法的学科[1].它主要研究物体机械运动和构件弹性变形的一般规律.工程力学不仅是工科院校绝大多数专业开设的一门专业基础课,而且是能够直接用于工程实际的技术学科,因此具有十分重要的地位.通过工程力学课程的学习,使学生对刚体机械运动一般规律和杆件的强度、刚度及稳定性等问题有明确的基本概念,并掌握其基本理论和基本方法,具有独立分析有关工程力学问题的能力,并为后继专业课程学习以及从事工程技术工作打下坚实的力学基础.

2工程力学简明教材的建设

2.1工程力学简明教材编写的背景

现有工程力学教材大多都是部属院校编写,概念较为理论且抽象,难以适应当前高等教育大众化的需求.同时现有教材,内容往往偏多,不太适合当前国内很多工科高校非力学专业所开设的“中少学时”工程力学课程使用.而且随着我国高等教育专业调整和课程体系改革的不断进行,工程力学课程的学时越来越少也成为不争的事实.为适应我校的发展需求,在很多工科相关专业设置了少学时（96学时）的工程力学.要求工程力学的课程教学精简,通俗易懂,且偏重于工程.而目前,相对我校工程力学课程而言,现有多数工程力学教材内容较多、习题较难、学生学习起来有一定难度,工程力学的教学体系依然承袭原有的多学时理论力学和材料力学的体系方法,只是学时有所减少,内容有所删减,无论是教材、课件、教学

方案及课程的网络建设等对少学时的工程力学来说,都略显体系繁冗,不能完全满足我校多专业多层次的教学要求.因而,面向非重点工科院校的非力学专业学生,整个工程力学课程体系应力求创新和简化,由浅入深,通俗易懂,偏重工程,以适应当前大学教学改革以及高等教育大众化的需要.

2.2工程力学简明教材编写的思路

在上述背景下,编写适合我校相关专业学生特点的教材,因材施教,因地制宜,适应当前教学改革的形势和需求是必须的.因此,依据教育部非力学专业力学基础课程教学指导分委员会最新制定的“理工科非力学专业基础力学课程教学基本要求”,参考相关兄弟院校的教学基本要求及教学大纲,以我校“工程力学”教学基本要求及教学大纲为基准,拟编写适合普通工科院校非力学专业的《简明工程力学》,突出工程力学的应用之地,以培养工程应用型人才.

我校工程力学课程为机械工程学院、城市轨道交通学院、航空运输学院、飞行学院、材料工程学院、汽车工程学院、管理学院（工程管理专业）等专业的学科基础必修课.由于学生专业分布广,人数多,学习的内容侧重点和要求掌握的程度各不相同.以航空器械维修、交通工程和汽车怎么写作工程等专业为例,除了要求学生掌握基本力学知识外,如果简明教材或授课采用的工程实例和习题能够和航空航天工程、重大土木工程和汽车工业相结合就能达到更好的教学效果.一方面,学生可以了解到工程力学实际上有着广泛而又深入的工程应用背景,另一方面,也能够激发学生的学习热情、提高学习兴趣,并能顺利过渡到后续专业课程的学习.

笔者近年主要承担工程力学课程教学工作,清晰地了解不同专业学生的学习状况和兴趣需求.在平时备课中,我们也注意收集许多富有专业实践性或趣味性的生活和工程实例[2-5],并适当补充到教学当中.这些为编写该简明教材累积了不少素材.编写针对我校特色的工程力学教材,不仅能实现因材施教,对于培养我校学生分析和解决实际问题的能力也有积极的意义.

2.3工程力学简明教材的特点

以力学的基本概念和原理为主线,优化课程体系,重组教学内容并突出重点,加强前后呼应,实现教学内容的融会贯通,以便于学生建立起对力学学科的整体认识[6].更多地采用从一般到特殊的内容体系,以便于全面、准确地阐述基本概念和基本定理,使学生牢固掌握工程力学的基本理论.立足于“少学时”,理论阐述力求简明,文字简洁,讲授最基本的知识与方法,删除一些偏深和偏难的内容,舍弃某些专题的讨论,加强学生工程观念的培养和突出力学在工程实践中的应用,编入一些密切结合工程实际的例题与习题,以供教师选用和学生练习之用.通过对工程实例的简化和分析,培养学生建立力学模型和解决实际问题的能力.

3工程力学课程教学的思考及举措

与简明教材相配套,不言而喻,其课程教学亦具有举足轻重的地位和作用.工程力学内容相对较多,且较为枯燥,而学时又偏少,因此如何在有限学时内让学生掌握其精华的确不是一件容易的事情.鉴于此,笔者积极思索和调研,采用了一条主线贯穿其中的教学方法,即以解析方法为主线,串连静力学、运动学、动力学与材料力学四大篇章的内容.三年多的教学实践下来,学生评教反馈较好,即能够较快地掌握解析方法及其思路,从而应用于求解静力学、运动学和动力学及材料力学问题.工程力学课程有很强的工程背景,在教学过程中利用多媒体技术,将一些工程实例通过屏幕生动地展现在学生面前,可帮助学生培养将研究对象抽象为理想化力学模型的能力[1]；同时授课过程中尽量补充教师本人及他人与工程力学相关的最新科研工作和成果,以引导学生了解力学学科前沿,提高学生的感性认识和学习兴趣.积极采用“启发式”、“研讨式”[7]等生动活泼的教学方法,改革“灌输式”教学方法,变“以教师为主体”为“以学生为主体,以教师为主导”[8],激发学生灵感,充分调动学生的主动性和积极性,给学生思考和发挥创造性的空间,倡导师生互动,及时了解学生的反映,课堂教学效果良好.另外,努力贯彻因材施教的思想,重视学生的个性发展,鼓励和积极组织学生参加各种课外科技创新活动,如全国周培源大学生力学竞赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛及大学生创新活动计划等.

4结语

对于地方工科院校非力学专业,编写面向工程应用型人才培养的工程力学简明教材是当前高等教育大势所趋.笔者正在编写的《简明工程力学》即是在此方面的一次尝试,其力求概念由浅入深,突出重点内容,表达通俗,阐述简明,并尽量结合工程实例,可作为地方工科院校“少学时”工程力学课程的教材.与教材建设相适应,其课程教学自然具有重要的地位.通过工程力学课程的学习,可以培养学生丰富的想象能力、科学的思维能力,并为后续专业课程的学习和解决工程实际问题提供基本理论和方法.

赵玉成,喻梅.工程力学课程内容体系及教学改革研究.力学与实践,2009,31（5）：69-71,60.