工程力学教学的一些思考

工程力学教学的一些思考

“建设现代职业教育体系”是继“卓越工程师”之后的又一工程教育导向。土木工程作为军用和民用工程中的重要分支，面临着与时俱进的挑战，作为土木工程专业基础性、前瞻性的力学分析能力，根植于力学课程，反映在土木工程分析现场。由于工程性、实践性和创新性的错位，使得目前力学与专业、专业与职业在相互衔接系统化的教学上尚有很大差距。笔者针对力学教学中的一些现象进行反思，提出了从教学指导思想，教学方法和教学评价方面的积极探索，有利于融合力学为专业人才培养服务。

标签：力学分析能力；系统观念；开放式课堂；评价方式

目前应用技术型大学的力学课程仍旧沿用研究型大学的课程设置，课程落后于产业发展，从大一的基础课不知方向到大三密集的专业课，整个学习过程反馈路径漫长，相当一部分学生的主动性不足；同时力学与土木工程专业课程间的呼应、深化之平台不牢固。工程力学课程与结构专业课各自为营，教师间缺少指向职业核心能力的交流，学生的知识点割裂；从职业的愿景而言，人才培养方式与职业对接程度不高，屡见不鲜的工程事故，彰显了土木专业毕业生结合所学知识进行预警处理能力的不足。针对工程建设期内各种安全措施所涉及的力学原理，现有课程的教学内容存在不足。这些现象和问题迫切的需要学生和老师从纷繁的信息中搜索专业的内核，搭建一个完整的知识框架，形成一个从力学到专业的系统。以整体化的工程观，构建教学内容和形式。笔者结合近年的力学教学的情况，从力学的课堂教学谈一点粗浅的认识。

1.力学课程教学的思想指导-系统化

工程是以一系列科学知识为依托，应用这些科学知识，并结合经验判断、经济的利用自然资源为人类服务的一种专门技术。工程活动历来就是一个复杂的体系，规模大、涉及的因素多。尤其是现代社会实施的大型工程都具有：多种基础理论学科交叉、复杂技术综合运用、众多社会组织部门和复杂的社会管理系统纵横交织、复杂的从业者个性特征的参与、广泛的社会时代影响等因素的综合运作的特点。作为土木工程专业培养的毕业生，在工程的实现中扮演者工程师的灵魂角色。美国学者J.波多格纳说“工程师在组织化社会中的基本作用是一种整合作用，工程师的作用是构建整体”。

服务于土木工程的力学课程教学[1]应围绕培养学生具备力学基本知识和解决力学问题的技能，这种基本知识和技能能够适应后续课程的需要，具有把工程中的力学现象转化为工程力学问题的基本经验，能把所学理论知识转化为实际应用能力，具有适应今后工作岗位对工程力学知识的要求，并在实际岗位上不断补充提高工程力学知识的能力。而在实际的教学中由于力学课程以逻辑性见长，学生往往迷失于庞杂的公式和理论推演中，一些数学基础一般的学生力学学习兴趣不浓厚，课堂上共鸣不高，对于力学作用的甚了了引发了被动机械的接受知识，在实际施工现场中不能将其转化为主动分析的诉求。比如虽然国家出台了一系列

的安全施工规程，在现实中施工的事故却重复的出现。在土木工程中为了解决垂直和水平运输而搭设的大型脚手架，本意是为了提高工程效率，但在实际工程中存在大量失稳的案例。一方面是学生在学校包括初进职场了解到的大多是单调的规范条文，一扫而过印象不深，另一方面是对于安全性的重视不能与相应的力学理论结合，比如其中涉及的力学原理如平衡、压杆稳定等没有细究。力学的源与专业的流不能有机的结合发挥最大的优势。如能有效的提高力学的分析能力，转化为学生职场的软实力，将促进教学相长，达到双赢互惠。

提炼专业课程中的力学知识点，从建筑材料，到钢结构，混凝土结构，高层、抗震、施工等，针对力学抽象概念远离土木工程工程实际的现实，尝试通过合理设置工程情境和场所激发学生的创新思维，通过力学课程与专业课程中知识点有意识、有组织的再现，深化学习经验、理清专业框架，养成系统化的工程职业态度。比如通过创设施工监理中检查钢筋笼的技术要点，引导学生思考钢筋的摆放位置与力学中内力图的关系，进一步巩固内力，约束力的求法，在材料、施工规范的考量，构造设计的要求等相关课程中的再研究，让学生概念深刻，有兴趣而不迷失于庞杂的钢筋的作用与力学简化计算的公式推导中。比如分组探讨研究建筑材料的堆放问题，涉及了力学课程中的平衡，材料的抗剪和自然止息角，在施工安全和材料性能等专业课程中能借由力学的回顾，使学生更深刻的理解为何不能紧贴垂直堆放于砌体墙旁。

2.力学课堂的教学方法—开放式课堂

理论都是来源于实践而高于实践的，在力学课程教学中尤其要注意应用化。比如力学模型的简化，在材料力学中受弯的梁，分析工程的合理截面是一个典型理论结合实际的例子，通过学生小组形式收集工程图片，给与指导，筛选并展示工程中常用的混凝土截面和钢结构截面形式[2]，矩形，圆形，槽钢，工字钢，翼缘加强的工字钢等，引导学生了解基本的工程概念，而通过力学的严密演算，告诉学生受弯截面选择时截面抗弯模量和面积之比越大越好的之所以然，在工程中如何使截面积远离中性轴（如图1）。在力学理解的基础上，进一步的设计教学环节，比如四个截面积一样的角钢，如何放才能更好的发挥材料性质。让学生的对于材力中截面设计的意义进一步觉醒（如图2）。

通过抽象概念的积极课本引申，有针对性的引导学生在生活中积极搜索，在提升学生力学学习主动性的同时，极大的锤炼了学生的工程素养，提升了学生“可雇佣能力”的筹码。通过感知探索——提示总结——重现深化的教学模式，着力打造学生学习力学的三个阶段：第一阶段：昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路—学生在找寻力学与专业的契合点；第二阶段：衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴—应用力学的知识奋力解决专业的问题；第三阶段：众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处—发现力学和专业紧密联系的成就感。

3.力学课堂的评价学生机制

从教学评价[3]本身来看，很多情况下，学生为评价，更直接的说是为课程考试为学，考什么就学什么，教学到底对学生创造了什么样的价值没有深究。人

们热切的关注于考试的结果，是排名第几？是归在哪个档次？这种功利性的焦虑对于职业生涯并没有什么好处，相反过于强调个体能力依然不能适应社会化的合作需求。舞弊也从另一个角度证明了教学价值的缺失。本应贴近工程实际的力学教学如何走出这个瓶颈。笔者在教学中发现在调动学生的主动性前提下，好学生和坏学生的标准，变的不是那么凌厉。在力学课堂上创设了生活中晾衣杆的模型，引导学生通过论文、小组汇报等讨论和思考一般能晾多少件衣服，枯燥力学知识落地生根的探讨展示了出了学生无尽的创造力，有的学生创造性的应用了橘子皮测量内径，有的学生对于一个资料参数的确定搜索了诸多资料，书写作业不认真的学生也积极的参与到这个实际操作的环节。力学教学通过多元化的考核形式，其终极目的是为了提升专业的职业竞争力，而不应该仅仅局限于考试分数的高低。

4.小结

本文针对目前土木工程专业力学教学脱离工程的实际，提出了一些思考和建议，在力学教学思想上要高屋建瓴，需要老师具备扎实、系统的知识，在课堂上要创设良好的工程情境，以期能更客观的评价学生的学习效果。

参考文献

[1] 谢仲贤、邱铁平.转变工程力学教学方法的探索[J].力学

与实践，2000.22：55-57.

[2] 袁海庆.材料力学[M].武汉：武汉理工大学出版社，2014

[3] 杨启亮.为教学的评价和为评价的教学[J].教育研究.2012，7：98-103.