以专业课为导向的力学课程教学模式改革研究

1、以专业课为导向的力学课程教学模式改革研究摘要：该文围绕以专业课为导向的力学教学模式改革研究这一主题，从现代力学课程教学改革的意义，到力 学课程教学改革的研究价值，阐述了力学课程教学改革的研究过程，总结了以专业课为导向的力学课程教学案例 的设计，以及课程考核方式的改革等。以期促进力学课程与其他学科相结合、力学与工程技术相结合，力争培养具 有扎实的力学基础的工程应用型本科人才。关键词：材料力学；结构力学;教学方式；教学改革Research on the Reform of Teaching Mode ofMechanics Course Oriented by Specialized Course

2、sAbstract： This paper focuses on the subject of the reform of mechanics teaching mode oriented by professional courses, fro8 the significance of modern mechanics teaching refor8 to the research value of mechanics teaching refor8, expounds the research process of mechanics teaching reform, summarizes

3、 the design of mechanics teaching case oriented by professional courses, and the reform of course assessment methods. In order to promote the combination of mechanics and other disciplines, mechanics and engineering technology, and strive to cultivate engineering application- oriented talents with s

4、olid mechanics foundation.Key words： Mechanics of materials; Structural mechanics; Teaching methods; Teaching reform近年来，国内外许多学者都对力学课程教学进行 了改革，也取得了一些成效，这些教学改革成果对力学 授课有一定的借鉴意义o但是，当前的力学课程教学效 果未能达到预期，多数专业课程教师反映学生力学基 础知识薄弱，未能将力学基础知识灵活运用于专业课 程中，为此提出以专业课为导向的力学课程教学模式 的改革，以更好地开展后续专业课程教学，进而为培养 具有扎实力学基础的工程应用型本

5、科人才打下坚实的 基础。1力学课程教学改革的意义1.1响应国家的相关政策，培养应用型本科人才现阶段国家教育改革的重点是培养应用型、复合 型、技能型人才o用人单位在招聘的时候也更加青睐那 些具有相关专业实践经验的应用型人才。本项目以国 家培养政策为背景，研究以专业课为导向的力学教学 模式，旨在为国家培养应用型本科人才。1.2提升力学在教学中的核心地位随着时代的发展，传统的力学课程教学内容和方 法已不能适应新时期的要求。力学课程教学往往不能 结合工程实践，学生学习内容比较抽象,提不起学习兴 趣。这就需要探索以专业课为导向的、新的力学教学模 式，本项目主要是通过力学课程教学改革将力学课程 与专业课程

6、教学结合起来，使力学真正融合到专业学 科中，以此提升力学在教学中的地位，提升学生对力学 的学习兴趣。1.3提升专业课程的学习效率和能力通过对专业课程课堂授课情况的调研发现，在专 业课程教学时教师还需给学生补授大量的力学基础知 识，专业课程教学内容增加，加重了教学负担，影响了 专业课程的进度。为了让学生能够更好地深入专业课 程的学习，本项目探索以专业课为导向的力学教学模 式，为后续专业课程的开展提供有效的衔接，同时提升 学生学习专业课程的效率和能力。通过力学课程教学 改革把力学课程与专业课程教学结合起来，使力学真 正融合到专业学科中，以此真正体现力学在工程专业 人才培养过程中的核心地位。1.4提

7、升学生的实践应用能力学生在理论课程学习结束后，专业课程通过课后 大作业、课程设计、毕业设计等实践教学来考察理论与 实践的结合应用。通过促进力学课程教学与其他课程 教学相结合，力学与工程技术相结合，提升学生的实践 应用能力， 培养具有扎实的力学基础的工程应用型本 科人才。2力学课程教学改革的研究过程2.1调查研究通过问卷调查、班级走访、学生座谈等方式，调研学院工程相关专业基础力学课程的教学方法以及学生 期望的教学方法；对力学课程教学改革实施前学生对 力学课程的学习和认知情况进行了相关调研，对专业 课如水工钢结构、水工钢筋混凝土结构等课程学生学 习能力和培养情况等进行了调研。2.2教学设计根据调研

8、资料的分析，研究编制本专业的培养目 标，建立以专业课为导向的结构力学教学大纲、教学思 路、教学模式、教学方法以及课堂教学设计等；讨论力 学课程教学与专业课程教学的融合点和渗入点，提出 基于专业课的力学教学模式&本项目以结构力学课程 为例,从下面两点进行了教学设计，以便用于后期的课 堂教学实践。梳理力学知识主线。本专业选用李廉馄教授主 编的结构力学教材，教材内容分为上下两册，多达十几 章$针对现阶段专业培养方案，没有必要把所有内容都 讲授一遍$根据专业培养方案中后续课程对力学的需 求，将结构力学教学内容从几何构造出发分为静定部 分内力求解与超静定部分内力求解，学生在学习的过 程中所有知识皆贯穿这

9、条主线$图1为结构力学按 几何构造分类的知识主线图& 业课程中的工程案例，注重基本概念和基本理论的理 解，加强公式训练，以拓宽本专业的相关知识面和应用 性为前提，培养学生工程实践能力&结构力学各教学章 节相关工程背景举例见表1&2.4教学评估针对实验班级开展实施基于专业课的力学课程教 学，在教学过程中不断补充和完善相关工程案例。并对 以专业课为导向的力学教学模式改革实施后学生对力 学课程的学习和认知情况进行问卷调查；对力学教学 改革实施后水工钢结构、 水工钢筋混凝土结构等课程 学生学习能力和培养情况进行调查； 通过对基于专业 课的力学教学模式的应用对结构力学课后作业、期末 考试等进行分析；以此

10、来评估教学改革的成果&本项目 研究中试验班级与未试验班级结构力学课程期末学 生考试成绩对比见表2。表2结构力学课程期末考试学生成绩对比表期末考试卷面平均成绩总评成绩优良比例及格率(2017级试验班)60.770.99.5%90.5%(2016级未实验班)52.963.211.3%71.8%图1图1结构力学按几何构造分类知识主线图由2017级实验班级和2016级未实验班级成绩对 比发现，试验班级总体卷面成绩提高了，及格率也提高 了 &但是从表中看到试验班级优良比例有所下降，针对 这个问题专门做了调查研究，从实验班级的理论力学 成绩、材料力学成绩分析得出，该实验班级力学基础较 差，前期对力学课程不

11、感兴趣，学习优良者寥寥无几， 造成结构力学考试成绩优良比例下降&本项目研究的 后续阶段可将研究结果应用于其他课程，以便提高教 学质量，达到培养应用型、创新型本科人才的目的&梳理教学案例，重新编写教案。力学课程教学前，本着不能减少力学课程基本授 课内容的原则，根据专业特点和力学课程教学要求选 取具有代表性的工程案例，考虑教学对象的差异性，重 新设计编写教案。本项目以结构力学课程为例,从以下 章节选取了案例知识点：平面几何构造分析;静定 梁内力求解；刚架的内力求解；桁架的内力求解; 超静定结构内力和位移求解& 2.3教学实施针对实验班级开展实施基于专业课的力学课程教 学，在教学过程中不断补充和完善

12、相关工程案例。教学 过程中重点根据结构力学教学章节分析典型案例及工 程背景，逐步更新授课内容，尽可能地紧密结合后续专3注重学生能力的培养，改革课程考核方式以专业课为导向的力学课程教学通过不同的方式 和途径对学生能力进行培养。任课教师在课前精心设 计每一堂课的教案，力争将专业素质教育融入课堂教 学内容之中；通过多样化、趣味化教学将力学与工程实 践紧密结合起来，培养学生的创新能力；同时注重课后 作业环节，以提高课堂学习的效率，注重培养学生的工 程素质;通过多手段教学以及结合专业课程案例讲授， 让学生充分认识力学课程在专业课程中的重要性；增 加力学课程的趣味性，让学生由畏惧力学课程逐步转 变为兴趣使

13、然的主动学习&根据现阶段教学现状积极 改革力学课程考核方式，以便进一步调动学生课堂学 习的积极性、增加学习趣味性，为取得显著的力学教学表1结构力学各教学章节相关专业课程工程举例教学章节部分相关工程案例几何组成分析通过几何构造分析，验证设计混凝土结构、钢结构体系能否作为工程结构来使用，并保证结构具有几何稳定性。静定结构内力计算混凝土结构、钢结构中静定梁式结构、拱式结构、桁架结构、刚架结构等的内力计算&力法、位移法计算和校核超静定混凝土结构、钢结构的刚度和强度，保证结构整体稳定性和安全性。力矩分配法不用联立方程组，应用近似计算法完成结构中内力的计算&矩阵位移法基于有限单元法的计算机软件，应用于混凝

14、土结构、水工钢结构复杂问题的计算&结构动力法对于地震作用下结构的振动，风荷载作用下高层结构、大型桥梁结构的振动，水荷载作用下水工结构的振动，需要通过结构动力分析来确定。表3结构力学课程期末综合考核成绩构成考核内容比重形式基础知识考核平时15平时作业，学习态度、课堂参与度、出勤、纪律等。期末53期末闭卷考试(基础知识占75%)专业应用能力考核平时15相关专业工程案例知识的分析解决，讨论等期末17期末闭卷考试(应用能力占25%)效果而努力。3.1多样化、趣味性教学，培养学生的创新能力随着力学教学改革的发展，传统板书力学授课已 不再适用。通过对力学课程课堂教学效果的调查发现, 多样化、趣味化等教学方

15、式比较受学生喜欢。调查结果 显示采用板书与多媒体结合方式授课方式比较受学生 欢迎，同时教学效果显著。但板书与多媒体结合授课还 需根据力学课程每一章节的内容和特征，寻求最优比 重分配，才能达到更好的教学效果。在结构力学教学中还应该注意培养学生创新能 力。例如在利用力法求解超静定结构时，选取不同的基 本体系就有不同的求解方式；可以按小组分配，每组学 生用一种不同的方法求解，然后大家汇总讨论；分组采 用多种解题方法求解同一题目，找出最为简便、快捷的 计算方法，以此增加学生对这块内容的理解和记忆，达 到了较好的教学效果。再例如绘制内力图时，通过一个 经典例题体现出荷载与杆件垂直、平行、重合等多种情 况

16、下内力图的绘制，可使学生快速掌握结构内力图的 技巧以及作图的乐趣；用力矩分配法计算超静定结构 时，利用计算机表格计算，可以减少手工计算工作量， 提高计算速度；对于学习能力较强的学生，推荐其使用 结构力学求解器建立结构计算模型，利用计算机软件 进行结构内力与位移的计算，并与手工计算结果相比 较，增加其创新能力及动手实践能力。3.2注重课后作业环节，提高课堂学习效率,培养学生 的工程素质根据对现阶段学生力学课程课后作业的调查研究 发现,力学课程作业抄袭现象较多。为提高课后作业的 正确率以及独立性，可在课间采取讨论方式让更多的 学生参与进来；先对习题的解答方式进行讨论，然后在 课后进行计算。达到的效

17、果，一是提高了习题的正确 率，避免给一个人课后独自思考带来困难；二是给一些 课堂没有听懂的学生二次理解的机会，提高了其对力 学课程的兴趣，增加了其独立完成作业的几率。对于课后作业，严格要求学生计算步骤要完整，文 字简练、字迹清楚、工整；结构计算简图、隔离体受力 图、基本体系图示、内力图等作图要规范；内力图要有 作图痕迹，内力大小、正负号等；所有图示图名、单位等 要标注清晰;计算分析过程步骤要有理有据；为培养学 生严谨工程素质，力学计算最后还要进行校核。对力学 作业严格要求以及学生作图习惯的养成，旨在培养学 生良好的工程素质。严谨的学习态度为学生后期进行 专业课的课程设计以及毕业设计等打下良好的

18、基础， 同时也为学生毕业后走向工作岗位做好准备。3.3改革课程考核方式以往力学课程的考核方法主要是以期末卷面成绩 为主，这样的考核方法过于片面，不能反映学生的实践 能力。为培养应用型人才，突出学生实践能力、创新能 力，结构力学课程的期末综合成绩由平时作业、课堂提 问、课堂课间讨论、出勤表现以及期末考试几部分综合 评定。现阶段本专业力学课程采用的考核方式及组成 见表3。4结语力学课程教学改革需通过长期的实践摸索，需要 通过师生、学校、社会等各方面的不懈努力和不断完善 才能取得良好的效果。在以专业课为导向的力学课程 教学模式的教学实验中关注和分析学生各阶段的学习 行为，以培养学生的工程素质、实践能力和创新能力为 目标，丰富教学方法和手段，改革教学内容和考试方 式；在钢结构、钢筋混凝土结构等专业课程教学