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工程力學(xué)專(zhuān)題論文
工程力學(xué)對于工程的開(kāi)展有著(zhù)重要的影響作用，下面就隨小編一起去閱讀工程力學(xué)專(zhuān)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)等基礎課程的延伸，又是后續彈性力學(xué)、結構力學(xué)等專(zhuān)業(yè)課程的基礎，在工科院校本科生的培養方案中有著(zhù)十分重要的地位。材料力學(xué)教學(xué)在過(guò)去幾十年為我國培養了大批的工程人才，但是隨著(zhù)知識大爆炸時(shí)代的到來(lái)以及國家對素質(zhì)教育的要求不斷提高，以教師為主導的傳統講授式教學(xué)難以滿(mǎn)足新時(shí)期對學(xué)生的培養要求，對材料力學(xué)課程進(jìn)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，引導學(xué)生通過(guò)主動(dòng)發(fā)現問(wèn)題和解決問(wèn)題而獲得知識、形成能力、發(fā)展個(gè)性的教學(xué)方法。它的實(shí)質(zhì)就是讓學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中體驗科學(xué)原理的發(fā)現和應用科學(xué)原理解決實(shí)際問(wèn)題等不同類(lèi)型的研究過(guò)程[1]。與傳統教師主導的講授式教學(xué)相比較，研究性教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng )造性思維，同時(shí)鍛煉協(xié)作意識。具體對于材料力學(xué)課程而言，實(shí)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(kāi)展、考核方式的設置等方面進(jìn)行具體設計和實(shí)施。
一、改革措施
研究性教學(xué)首先需要對課程體系進(jìn)行重新編排，增加案例研討課，也需要對課程的考核體系進(jìn)行改革，從而在保證公平和區分度的前提下，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習的興趣，培養學(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(guò)各種方法激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索的興趣，而不是被動(dòng)的接受教師的想法，所以針對材料力學(xué)傳統教學(xué)方法中存在的問(wèn)題，需要對課程體系進(jìn)行重新編排。具體措施如下：
(1)在緒論之后，加一部分內容，即材料力學(xué)的知識體系，如圖1所示，應該讓學(xué)生領(lǐng)悟到材料力學(xué)的知識體系是雙線(xiàn)程的，即按照變形的方式可以分為拉壓，剪切，擠壓，扭轉以及彎曲，而按照研究?jì)热�，每種變形則要研究構件的內力，應力，應變，變形以及應變能。學(xué)生了解了材料力學(xué)的課程體系以后，引導學(xué)生建立類(lèi)似圖一的表格，在彎曲章節學(xué)習之后，要求學(xué)生將每一個(gè)格子里相應的公式自己整理出來(lái)，這樣既能使學(xué)生在正式學(xué)習之前對可能總體結構有個(gè)清晰的認識，又可以引導學(xué)生們自主思考，通過(guò)填表完善自己的材料力學(xué)知識體系。同時(shí)，又可以壓縮課時(shí)，把更多的時(shí)間留給案例研討課。彎曲之后還有應力應變分析、強度理論、組合變形以及壓桿穩定等內容，這些課程體系無(wú)需調整。
(2)將各章節的專(zhuān)題內容分離出來(lái)，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(wèn)題、薄壁圓筒的扭轉、彈簧變形等專(zhuān)題問(wèn)題，并不屬于材料力學(xué)的主線(xiàn)，而是主線(xiàn)內容的實(shí)際應用。而研究性教學(xué)倡導學(xué)生們自主學(xué)習，在實(shí)際情境中思考、解決問(wèn)題，所以將這些內容從課堂教學(xué)主線(xiàn)中拿出來(lái)，單獨成章或者作為案例供討。
(3)重新安排實(shí)驗課課時(shí)。在48課時(shí)的材料力學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗課一般占8課時(shí)，一般是在對應章節講授之后再進(jìn)行實(shí)驗，有個(gè)別學(xué)校由于實(shí)驗室相對緊張，有的班級更是等到學(xué)期末才能排到實(shí)驗課，這樣的實(shí)驗課安排使學(xué)生喪失了對未知實(shí)驗結果的期待，實(shí)驗課變成了被動(dòng)的完成任務(wù)，使教學(xué)效果大大降低。根據研究性教學(xué)的本質(zhì)，為了引導同學(xué)們主動(dòng)探索，建議將實(shí)驗課安排在知識點(diǎn)與實(shí)驗現象之間進(jìn)行，例如在拉壓一章，實(shí)驗課應放到應力應變的基本規律之后，材料拉壓的力學(xué)性能之前進(jìn)行，這樣學(xué)生們既可以掌握實(shí)驗中所用到的知識點(diǎn)，又對未知的實(shí)驗結果充滿(mǎn)期待，有助提升學(xué)習興趣，激發(fā)探索欲望。
2.案例教學(xué)開(kāi)展。案例教學(xué)的開(kāi)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(gè)人閱讀分析、小組合作探究和全班交流互動(dòng)等學(xué)習形式，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(wèn)題，提出解決方案[2]。案例教學(xué)的討論課設置4～6課時(shí)為宜，這些多余的課時(shí)量主要來(lái)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(xiě)留給學(xué)生課下完成。
案例教學(xué)不僅僅是簡(jiǎn)單的課上討論，它需要課前準備、課上實(shí)施以及課后驗收三個(gè)階段：①課前準備。案例教學(xué)要求教師充分熟悉教學(xué)大綱及教材內容，提前擬定教學(xué)行動(dòng)計劃，明確每次案例教學(xué)的目的、重點(diǎn)、難點(diǎn)，選擇典型案例，列出問(wèn)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，分組可以根據實(shí)際情況由學(xué)生自由組合或者由教師指定。案例的設計應該滿(mǎn)足三結合原則，即盡量與專(zhuān)業(yè)背景相結合、與工程實(shí)際相結合、與社會(huì )熱點(diǎn)相結合。例如土木工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，可以選擇桁架、樁基結構等作為案例;石油工程的學(xué)生可選鉆桿、集輸管線(xiàn)作為案例;等等。②課上實(shí)施。案例由每組學(xué)生完成之后，需要在討論課上進(jìn)行匯報。討論課由教師組織和引導，但是學(xué)生應該是討論的主體，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(shí)每組要出1名評委，各組派出的評委組成評委團，負責對每個(gè)匯報進(jìn)行點(diǎn)評和打分。
最后由教師集中點(diǎn)評，對討論的結果進(jìn)行總結。評委團主要應從以下幾個(gè)方面對匯報進(jìn)行評價(jià)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(jìn)行錄像，錄像結果上傳到視頻網(wǎng)站供同學(xué)們觀(guān)看和總結，評委團的打分表由教師收回，作為最終成績(jì)的一部分。③課后驗收。學(xué)生們根據評委團以及教師的點(diǎn)評，需要在課后修改自己案例內容并整理成報告，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(guò)程、結果分析、討論、結論和參考文獻。每組將報告提交上來(lái)以后，由教師打分，作為最終成績(jì)的一部分。 3.考核方式設置。材料力學(xué)課程的最終成績(jì)由三部分構成，建議知識點(diǎn)的集中考察占40%，實(shí)驗占10%，案例成績(jì)占50%。其中知識點(diǎn)的考察按照傳統的考試形式集中進(jìn)行;實(shí)驗成績(jì)主要依據實(shí)驗報告給出;案例成績(jì)主要依據討論課的表現和最終報告給出。教師們對最終案例的質(zhì)量不要過(guò)多苛求，而更要關(guān)注學(xué)生們在完成案例過(guò)程中分析問(wèn)題、查閱文獻的、應用所學(xué)知識解決問(wèn)題的能力和意識，以及在案例討論以及最終報告完成過(guò)程中體現的協(xié)作精神以及綜合能力。
二、教改反饋及思考
筆者通過(guò)對近兩年66名學(xué)生進(jìn)行不記名問(wèn)卷，發(fā)現對教學(xué)手段完全滿(mǎn)意的占83.3%，認為基本滿(mǎn)意的占10.6%，不滿(mǎn)意的僅占6.1%。不滿(mǎn)意的同學(xué)多認為案例部分占用時(shí)間過(guò)多，負荷過(guò)重，還有個(gè)別同學(xué)提到，給每組同學(xué)相同的案例分數并不公平，因為同學(xué)的貢獻差距很大，給相同的分數會(huì )降低同學(xué)們的積極性。以上確實(shí)是在教學(xué)改革中存在的問(wèn)題，案例任務(wù)的輕重應該因學(xué)生素質(zhì)而異，如果學(xué)生反映任務(wù)過(guò)重，可以適當減少案例的個(gè)數，延長(cháng)案例的完成時(shí)間，或者增加組員的數量。對于每組同學(xué)同分不公平的反饋，確實(shí)要引起重視，筆者建議在最終的報告上讓組長(cháng)標注每個(gè)同學(xué)負責的具體工作，最終的成績(jì)依此來(lái)體現區分度�？傊�，材料力學(xué)的研究性教學(xué)改革不會(huì )一蹴而就，需要與時(shí)俱進(jìn)，不斷完善。
研究性教學(xué)是對傳統教學(xué)模式的一次革命，它可以引導學(xué)生通過(guò)主動(dòng)發(fā)現問(wèn)題和解決問(wèn)題而獲得知識、形成能力、發(fā)展個(gè)性，讓學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中體驗科學(xué)原理的發(fā)現，并應用發(fā)現的科學(xué)原理解決實(shí)際問(wèn)題。對材料力學(xué)實(shí)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(shí)的同時(shí)讓學(xué)生抓住材料力學(xué)的知識主線(xiàn);二是引入案例式教學(xué)，通過(guò)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)現問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，以及團隊協(xié)作精神和報告寫(xiě)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一定的區分度。材料力學(xué)的研究性教改開(kāi)展時(shí)間尚短，學(xué)生們的反饋肯定了研究性教改的同時(shí)也為我們糾正了一些問(wèn)題。盡管未來(lái)還會(huì )遇到很多未知的困難，但相信只要教學(xué)管理部門(mén)、教師和學(xué)生共同努力，材料力學(xué)的研究性教改一定會(huì )越來(lái)越完善，為我國新時(shí)代創(chuàng )新型人才培養做出重要的貢獻。
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