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工程力學(xué)專題論文
工程力學(xué)對于工程的開展有著重要的影響作用，下面就隨小編一起去閱讀工程力學(xué)專題論文，相信能帶給大家啟發(fā)。
材料力學(xué)是研究固體在不同形式外載荷作用下產(chǎn)生的變形特征及力學(xué)性質(zhì)的學(xué)科，它既是物理學(xué)、理論力學(xué)等基礎(chǔ)課程的延伸，又是后續(xù)彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等專業(yè)課程的基礎(chǔ)，在工科院校本科生的培養(yǎng)方案中有著十分重要的地位。材料力學(xué)教學(xué)在過去幾十年為我國培養(yǎng)了大批的工程人才，但是隨著知識大爆炸時代的到來以及國家對素質(zhì)教育的要求不斷提高，以教師為主導(dǎo)的傳統(tǒng)講授式教學(xué)難以滿足新時期對學(xué)生的培養(yǎng)要求，對材料力學(xué)課程進行教學(xué)改革勢在必行。研究性教學(xué)是指在一定的情景中，引導(dǎo)學(xué)生通過主動發(fā)現(xiàn)問題和解決問題而獲得知識、形成能力、發(fā)展個性的教學(xué)方法。它的實質(zhì)就是讓學(xué)生在教學(xué)過程中體驗科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用科學(xué)原理解決實際問題等不同類型的研究過程[1]。與傳統(tǒng)教師主導(dǎo)的講授式教學(xué)相比較，研究性教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，同時鍛煉協(xié)作意識。具體對于材料力學(xué)課程而言，實施研究性教學(xué)改革需要從課程體系的編排、案例教學(xué)的開展、考核方式的設(shè)置等方面進行具體設(shè)計和實施。
一、改革措施
研究性教學(xué)首先需要對課程體系進行重新編排，增加案例研討課，也需要對課程的考核體系進行改革，從而在保證公平和區(qū)分度的前提下，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，最大程度提升整體教學(xué)效果。
1.課程體系編排。研究性教學(xué)方法則是立足于學(xué)生為主體，通過各種方法激發(fā)學(xué)生主動探索的興趣，而不是被動的接受教師的想法，所以針對材料力學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)方法中存在的問題，需要對課程體系進行重新編排。具體措施如下：
(1)在緒論之后，加一部分內(nèi)容，即材料力學(xué)的知識體系，如圖1所示，應(yīng)該讓學(xué)生領(lǐng)悟到材料力學(xué)的知識體系是雙線程的，即按照變形的方式可以分為拉壓，剪切，擠壓，扭轉(zhuǎn)以及彎曲，而按照研究內(nèi)容，每種變形則要研究構(gòu)件的內(nèi)力，應(yīng)力，應(yīng)變，變形以及應(yīng)變能。學(xué)生了解了材料力學(xué)的課程體系以后，引導(dǎo)學(xué)生建立類似圖一的表格，在彎曲章節(jié)學(xué)習(xí)之后，要求學(xué)生將每一個格子里相應(yīng)的公式自己整理出來，這樣既能使學(xué)生在正式學(xué)習(xí)之前對可能總體結(jié)構(gòu)有個清晰的認識，又可以引導(dǎo)學(xué)生們自主思考，通過填表完善自己的材料力學(xué)知識體系。同時，又可以壓縮課時，把更多的時間留給案例研討課。彎曲之后還有應(yīng)力應(yīng)變分析、強度理論、組合變形以及壓桿穩(wěn)定等內(nèi)容，這些課程體系無需調(diào)整。
(2)將各章節(jié)的專題內(nèi)容分離出來，單獨成章，或者作為案例留給討論課。材料力學(xué)中的超靜定問題、薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)、彈簧變形等專題問題，并不屬于材料力學(xué)的主線，而是主線內(nèi)容的實際應(yīng)用。而研究性教學(xué)倡導(dǎo)學(xué)生們自主學(xué)習(xí)，在實際情境中思考、解決問題，所以將這些內(nèi)容從課堂教學(xué)主線中拿出來，單獨成章或者作為案例供討。
(3)重新安排實驗課課時。在48課時的材料力學(xué)教學(xué)中，實驗課一般占8課時，一般是在對應(yīng)章節(jié)講授之后再進行實驗，有個別學(xué)校由于實驗室相對緊張，有的班級更是等到學(xué)期末才能排到實驗課，這樣的實驗課安排使學(xué)生喪失了對未知實驗結(jié)果的期待，實驗課變成了被動的完成任務(wù)，使教學(xué)效果大大降低。根據(jù)研究性教學(xué)的本質(zhì)，為了引導(dǎo)同學(xué)們主動探索，建議將實驗課安排在知識點與實驗現(xiàn)象之間進行，例如在拉壓一章，實驗課應(yīng)放到應(yīng)力應(yīng)變的基本規(guī)律之后，材料拉壓的力學(xué)性能之前進行，這樣學(xué)生們既可以掌握實驗中所用到的知識點，又對未知的實驗結(jié)果充滿期待，有助提升學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)探索欲望。
2.案例教學(xué)開展。案例教學(xué)的開展是研究性教學(xué)改革的核心，它是指在教師的精心策劃和指導(dǎo)下，以案例為基本教學(xué)材料，將學(xué)生帶入特定事件的情境中，采用個人閱讀分析、小組合作探究和全班交流互動等學(xué)習(xí)形式，借助案例材料提供的信息，運用所掌握的一些基本理論，去探究案例問題，提出解決方案[2]。案例教學(xué)的討論課設(shè)置4～6課時為宜，這些多余的課時量主要來自課程體系的重新編排，而其余的文獻查閱、分組討論、PPT制作以及報告撰寫留給學(xué)生課下完成。
案例教學(xué)不僅僅是簡單的課上討論，它需要課前準備、課上實施以及課后驗收三個階段：①課前準備。案例教學(xué)要求教師充分熟悉教學(xué)大綱及教材內(nèi)容，提前擬定教學(xué)行動計劃，明確每次案例教學(xué)的目的、重點、難點，選擇典型案例，列出問題討論提綱，提前發(fā)給學(xué)生。要在布置案例之前將學(xué)生分組，分組可以根據(jù)實際情況由學(xué)生自由組合或者由教師指定。案例的設(shè)計應(yīng)該滿足三結(jié)合原則，即盡量與專業(yè)背景相結(jié)合、與工程實際相結(jié)合、與社會熱點相結(jié)合。例如土木工程專業(yè)的學(xué)生，可以選擇桁架、樁基結(jié)構(gòu)等作為案例;石油工程的學(xué)生可選鉆桿、集輸管線作為案例;等等。②課上實施。案例由每組學(xué)生完成之后，需要在討論課上進行匯報。討論課由教師組織和引導(dǎo)，但是學(xué)生應(yīng)該是討論的主體，每組學(xué)生都要求在課前準備好案例匯報的PPT，建議以8分鐘為宜。每組學(xué)生需確定1名項目匯報人，同時每組要出1名評委，各組派出的評委組成評委團，負責(zé)對每個匯報進行點評和打分。
最后由教師集中點評，對討論的結(jié)果進行總結(jié)。評委團主要應(yīng)從以下幾個方面對匯報進行評價和打分：選題的意義和難易程度(20分)，力學(xué)模型建立是否合理(30分)，分析計算的準確性(30分)，PPT制作和講解(20分)[3]。建議對討論課全程進行錄像，錄像結(jié)果上傳到視頻網(wǎng)站供同學(xué)們觀看和總結(jié)，評委團的打分表由教師收回，作為最終成績的一部分。③課后驗收。學(xué)生們根據(jù)評委團以及教師的點評，需要在課后修改自己案例內(nèi)容并整理成報告，報告需按照科技論文的一般形式整理，即要求有摘要、引言、求解過程、結(jié)果分析、討論、結(jié)論和參考文獻。每組將報告提交上來以后，由教師打分，作為最終成績的一部分。 3.考核方式設(shè)置。材料力學(xué)課程的最終成績由三部分構(gòu)成，建議知識點的集中考察占40%，實驗占10%，案例成績占50%。其中知識點的考察按照傳統(tǒng)的考試形式集中進行;實驗成績主要依據(jù)實驗報告給出;案例成績主要依據(jù)討論課的表現(xiàn)和最終報告給出。教師們對最終案例的質(zhì)量不要過多苛求，而更要關(guān)注學(xué)生們在完成案例過程中分析問題、查閱文獻的、應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的能力和意識，以及在案例討論以及最終報告完成過程中體現(xiàn)的協(xié)作精神以及綜合能力。
二、教改反饋及思考
筆者通過對近兩年66名學(xué)生進行不記名問卷，發(fā)現(xiàn)對教學(xué)手段完全滿意的占83.3%，認為基本滿意的占10.6%，不滿意的僅占6.1%。不滿意的同學(xué)多認為案例部分占用時間過多，負荷過重，還有個別同學(xué)提到，給每組同學(xué)相同的案例分數(shù)并不公平，因為同學(xué)的貢獻差距很大，給相同的分數(shù)會降低同學(xué)們的積極性。以上確實是在教學(xué)改革中存在的問題，案例任務(wù)的輕重應(yīng)該因?qū)W生素質(zhì)而異，如果學(xué)生反映任務(wù)過重，可以適當(dāng)減少案例的個數(shù)，延長案例的完成時間，或者增加組員的數(shù)量。對于每組同學(xué)同分不公平的反饋，確實要引起重視，筆者建議在最終的報告上讓組長標注每個同學(xué)負責(zé)的具體工作，最終的成績依此來體現(xiàn)區(qū)分度。總之，材料力學(xué)的研究性教學(xué)改革不會一蹴而就，需要與時俱進，不斷完善。
研究性教學(xué)是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的一次革命，它可以引導(dǎo)學(xué)生通過主動發(fā)現(xiàn)問題和解決問題而獲得知識、形成能力、發(fā)展個性，讓學(xué)生在教學(xué)過程中體驗科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)，并應(yīng)用發(fā)現(xiàn)的科學(xué)原理解決實際問題。對材料力學(xué)實施研究性教學(xué)需要從三方面入手，一是要對課程體系重新梳理，讓壓縮課時的同時讓學(xué)生抓住材料力學(xué)的知識主線;二是引入案例式教學(xué)，通過案例的完成和討論激發(fā)學(xué)生們的求知欲望，提升學(xué)生們發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，以及團隊協(xié)作精神和報告寫作能力;三是需要對課程的考核方法做出針對性的改革，保證公平的前提下的體現(xiàn)一定的區(qū)分度。材料力學(xué)的研究性教改開展時間尚短，學(xué)生們的反饋肯定了研究性教改的同時也為我們糾正了一些問題。盡管未來還會遇到很多未知的困難，但相信只要教學(xué)管理部門、教師和學(xué)生共同努力，材料力學(xué)的研究性教改一定會越來越完善，為我國新時代創(chuàng)新型人才培養(yǎng)做出重要的貢獻。
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