工科专业基础力学课程的教学改革研究

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　　【摘 要】目前，力学课程主要以单纯传授知识为主，引入了现代化的教学手段，从教学内容、教学方式、考核方式三方面入手，提高了课堂教课的效率，改变了传统的考核方式，灵活地采用半开卷的方式作为考核方式，结合实验讲解课本上的知识，做到了书本知识与实践相结合。实践表明，这些方法有利于提高学生的综合素质。
　　【关键词】力学课程;考核方式;实践
　　材料力学和理论力学作为基础性的工科专业课程，是机械、土木等工科专业必修的。其在以后的专业课学习中至关重要，是连接基础知识和专业课程的桥梁，因此，学好这门课对今后的学习具有很大帮助。在教学过程中，如果只是进行传统的书本知识教学，学生以后面对实际问题时将会无从下手。因此，如何将课堂教学与实践相结合是目前亟需解决的问题。
　　针对以上情况，充分利用学校教学资源和实验室资源，将传统的单纯传授书本知识变为课本知识结合实践环节的方式，从教学内容、教学方式、考核方式三个方面进行了改革，提高了教学质量。
　　1.基础力学教学内容的改革
　　1.1优化内容结构，调整教学体系
　　在课程教学安排中，主要是以材料拉压与剪切、扭转、弯曲应力、弯曲变形、应力应变分析、强度理论、组合变形、压杆稳定为主要脉络进行讲解，不利于学生将所学知识融会贯通，花费了大量时间。因此，在原有的教学体系上进行课程结构的改革显得尤为重要。
　　在课程设置上应该充分考虑到当前国家的科技水平，与时俱进，将一些国际前沿的理論和创新带入课堂，提高学生的眼界，适应时代的发展。
　　1.2拓展基本内容，增设新教学内容模块
　　传统力学大都是给出模型，然后对其进行弯曲强度等理论校核，但是，在实际生产生活中，产品的类别有很多，需要在理论的基础上，通过三维建模软件手动建模，进而再对其进行理论计算。因此，在教授学生理论力学知识的同时，也要锻炼学生建模的能力。
　　通常在力学教学中没有涉及软件的使用方面，比如，在模型建立完成之后，手算出来的结果很难直观看出问题所在，而目前很多有限元软件都可以直观的应力和位移云图，方便将结果在计算机上表示出来。通过这种方式，可以锻炼学生对软件的使用，大大提高了学生的自主学习能力，提高了课堂的效率及学生的积极性，同时也对学生往后的毕业设计和工作就业产生了积极效果，能够扩展学生的知识面。
　　2.基础力学教学方法的改革
　　2.1从身边的力学着手，提高学生的学习兴趣
　　通常在教学中，直接写出公式会导致学生不理解或者理解不到位，所以在教学中，将日常生活中的例子作为引子，引出本章要讲的内容很有必要。
　　 比如，材料力学中的弯曲变形，可以在生活中找到类比的东西，比如竹子：等强度梁;板簧：等强度梁;双杠：外伸梁减小弯矩，较小变形量;主梁，次梁：减小力对主梁产生的弯矩;还有就是应力集中的例子，比如掰黄瓜时，在某一部位用手指甲一剥就开了，这些都体现了应力集中。
　　2.2多媒体教学与传统教学手段结合，提高课堂效率
　　信息技术与材料力学相结合，有利于优化认知过程，提高教学效率。利用现代化的教育手段将复杂、抽象的内容，通过形、声、情、意形象化，可让学生直接感知和理解教学内容，有利于突出重点、化解难点，优化学生的认知过程，培养学生的学习能力。
　　随着科技的进步与发展，现在越来越多老师开始尝试在软件上布置作业，在网站上投放大量的学习资料，包括教学介绍、教学大纲、课堂复习、课后作业等一系列丰富多彩的学习内容。上课没有讲清楚的内容在课后可以通过在线的方式解答，学生有不懂的可以在网站上提问，老师看到之后第一时间进行解答，大大扩宽了学生与老师之间沟通的渠道。
　　3.基础力学课程考核的改革
　　作为教学最关键的一环，考核是检查学生上课听讲情况的有效手段。但是，传统的考核方式主要以闭卷考试为主，考虑到学生没有大量时间准备考试，所以知识点不会覆盖得很广，只是侧重于某几章节，不能全方位地考察，学生在准备考试的过程中，也会为了考试的重点而不去看其他章节，考前突击现象导致考试之后遗忘得很快，现提出一种半开卷的形式进行考核。
　　以下举几个例子：例如均质圆盘O放置在光滑的水平面上，质量为m，半径为R，均质细杆OA长为l，质量为m。开始时杆的铅锤位置，且系统静止。求杆运动到距水平线30度位置时的角速度。对于这类问题，首先讨论系统自由度、约束和广义坐标的选择。通常学生求解这类问题时需要列出动能方程、动量守恒定律等公式。而采用半开卷的形式，则可在黑板上写出动能定理公式。
　　又如，质量为m和2m，长度分别为l和2l的匀质细杆OA和AB在点光滑铰接，OA杆的A端为光滑固定铰链，AB杆的B端放在光滑水平面上。初瞬时，OA杆水平，AB杆铅直。由于初位移的微小扰动，AB杆的B端无初速地向右滑动，试求当杆运动到铅垂位置时，A点处的约束反力。通常的解法是先取系统为研究对象，由动能定理和运动分析，可以得到各个节点的支反力，从而得到B点约束反力。学生对于此类问题通常会死记硬背动能定理，不能全面复习所有知识，而是将动能公式和静力学方程写在黑板上，让学生运用公式解决一些复杂的问题，便于更好地理解问题、解决问题，为以后的学习奠定了基础。
　　这样考生就可以全面复习知识，包括一些平常不太涉及的概念和扩展的知识，有利于避免学生花费过多时间死记硬背公式，而将注意力集中在理解知识本身，从而将整本书理解透彻。
　　【参考文献】
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