摘要：“工程力学”是工科院校的一门专业基础课，具有系统性和完整性，针对“工程力学”教学现状和工程的需要，以培养学生综合工程素质为目的，从课堂教学、实验教学和成绩考核等方面，阐述了当前“工程力学”教学存在的问题及相应的改革措施。
关键词：工科院校；工程力学；教学改革
作者简介：欧蔓丽（1973-），女，湖南株洲人，湖南工业大学土木工程学院，副教授；曹伟军（1972-），男，湖南长沙人，湖南工业大学土木工程学院，副教授。（湖南 株洲 412007）
基金项目：本文系2010年湖南工业大学教学研究与改革项目（项目编号：2010D52）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）17-0071-02
“工程力学”是工科院校一门理论性和工程实路性都较强的专业基础课，也是必修课程之一，“工程力学”对培养学生解决工程问题的能力和其他后续课程的教学都具有重要意义，多年来一直受到广大工科专业师生的重视。“工程力学”课程在相关学科的知识架构中，处于链接基础知识和专业知识的重要一环，为解决工程问题提供理论基础和方法，为土木类专业课程学习及设计奠定基础。“工程力学”是研究构件承载力的学科，是一门理论性和实践性都特别强的技术基础课程，其中的理论和方法不仅可以满足后续课程的需要，而且可以直接应用于工程实践，在培养各类工程型人才中起到重要的作用。[1]“工程力学”的知识在一系列重要工程领域内发挥着支撑性基础作用，它的发展水平在很大程度上制约、决定了这些工程领域的技术发展水平。
湖南工业大学（以下简称“我校”）的建筑环境设备、冶金工程、金属工程等专业都开展了“工程力学”课程，该课程在教学内容、实验教学、教学方法及考核方法等重要环节上，都存在着一定的不足之处，不能取得理想的教学效果。为了提高教学效果，使工科类专业的学生掌握必备的力学知识，为专业课程的学习打下良好的基础，对“工程力学”课程的改革势在必行。
一、课堂教学方法的改革
1.教学内容的改革
“工程力学”由静力学、材料力学以及运动学与动力学三部分组成。静力学部分包括静力学基本概念、简单力系、平面任意力系、空间力系等内容，主要研究受力分析和刚体的平衡问题，是材料力学的基础。材料力学部分包括轴向拉伸或压缩、扭转、剪切与挤压、弯曲变形、强度理论、组合变形和压杆稳定等内容。运动学与动力学部分包括点的运动、刚体的基本运动、点的运动合成、刚体的平面运动、质点和刚体的动力学基础、动能定理以及动静法等内容。不论多课时还是少课时，现今普遍的做法是：以经典“工程力学”（静力学、材料力学）为主，课时占到三分之二。工程动力学部分由于难以理解，因此，理论部分介绍极少，往往直接给出经验公式，跨越式地进入实际应用部分。这种安排造成了内容上的脱节，使学生知其然而不知其所以然。要进行这方面的研究与分析，力求使学生知其然也知其所以然。[2]
“工程力学”主要由理论力学和材料力学组成，这两个学科有各自的体系，在教学时要根据学生的专业不同对教学内容和结构进行重新的整合，培养学生学习的主动性和对知识的融会贯通能力。整合后的教学体系分为静力学、材料力学和运动学三个模块，并且将教学内容优化成同类型的知识单元模块，形成串联系统，充分发挥知识的连贯性。在内容安排上，先讲授静力学基本理论、内力和内力图，然后是构件的强度、刚度和稳定性计算，最后讲授运动学和动力学基础，教学过程要保证理论力学和材料力学内容的紧密联系和结合。
2.多媒体教学方法的研究应用
多媒体教学是一种新的教学手段，集声音、文本、图形、图像、动画、视频为一体，而且不受时间和空间的限制。“工程力学”课程教学需要大量的图形绘制、公式推导，传统的教学绘图需要浪费较多的课堂时间，对教师的板书有一定的要求，因此很多年轻教师上课把握不好进度；很多力学概念需要用工程实例来说明，但是用板书和口述难以解说清楚。在课堂上采用教师在课前精心制作的课件，图形和公式推导比教师在黑板上的临时板书精美和规范，层次分明、色彩鲜艳，可以把在黑板上难以描述的运动规律和工程实例用动画形式展示出来，一目了然。使“工程力学”课程生动直观，不再是一门难理解、抽象、枯燥的纯理论课程，大大加快了教师的教学节奏，极大地调动了学生学习的主动性和积极性，教学效果远胜于传统的教学。
多媒体教学的关键是教师要制作一套高质量的课件，首先课件要符合大纲的要求，不能采用“拿来主义”使用现成的课件。课件要紧扣教材，知识点符合大纲的要求，文字简明扼要，编排上做到主次分明，重点突出；课件设计要求字体大小适中，背景颜色简洁，图片清楚，保证所有学生都可看清课件内容；课件编排多引入动画和工程实例的视频，激发学生的兴趣。
多媒体教学是一种很好的辅助教学的手段，但在教学时不能喧宾夺主，教师上课时对着屏幕简单地念文字和公式，教师变成了解说员，媒体屏幕成为了教学中心，这种新型的“照本宣科”教学效果肯定不好，现代教学过程中教师仍应起主导作用。
3.教学手段的改革
“工程力学”是一门主要的专业基础课，学生的掌握程度直接影响后续专业课程的学习。因此需要采用多种教学手段，提高教学效果。该课程公式较多，很多教师为了完成教学进度在课堂上忽略了推导过程直接讲解，这样学生形成了机械记忆，在做习题时套用公式，对知识点并没有理解。很多基本公式是解决工程实际问题的基础，教学中应该对定理进行推导讲解，这样学生能理解记忆，有利于培养学生创新思维能力。
“工程力学”课程内容抽象、枯燥，在教学中加入大量工程实例的讲解，提高学生学习兴趣。在讲解支座时，固定铰链支座以门的活页为例、活动铰链支座以桥梁一端支座为例、固定端约束以房屋的雨篷和阳台牢固的嵌入墙内为例，讲解形象直观，学生能掌握并且记忆深刻。在教学中，每次课后要布置下次上课的内容，并且出几个思考题在课堂上进行提问，这样学生慢慢就养成了预习的习惯，在课堂上带着问题主动思考，由被动学习变成主动学习，使学生学习效率和教师教学效果都有提高。
二、实验教学的改革
1.改变实验教学观念
在实验环节上，很多学校是分开进行的，即任课教师不管实验，实验教师不了解实际教学进度。尽管在教学日历上任课教师安排了实验时间，但由于实验条件的限制，一次实验要持续近两个星期，于是出现头一个实验还没做完，下个实验的时间就到了的状况。同时很多实验都是公式和原理的验证性实验，学生只要按照程序记录数据，观察实验现象，带入公式进行计算就可完成实验报告，实验毫无新意和挑战性。另外，实验没有单独学分，实验教师无法给出独立的成绩。只能由实验教师把成绩交给任课教师，任课教师再将该成绩列入学生的平时成绩中。即便总平时成绩占30%，实验成绩也只能占9%左右，显然比重过小。同时，实验成绩由任课教师认可也是不合理的。
一般性院校人才培养的根本目的是为国家和地方经济发展培养高级应用型人才，这也是一般性院校与重点院校在培养目标上的根本区别。课堂教学、实践教学及实验教学的综合教学形式是一般性本科院校实现应用型人才培养目标的主体性教学之一，是一般性工科院校本科教学的重要环节，是深化理论知识、进行科学训练、培养学生实践能力和创新能力、实现知识—能力—素质转化的重要途径。因此实验教学体系的科学性、合理性，实验教学资源建设、利用的好坏及实验教学质量的高低，对于一般性本科院校完成应用型人才培养和服务社会的历史使命具有重要的意义。[3]
2.实验教学方法改革
传统的时间教学内容偏重理论的验证实验，这些实验很难激发学生的兴趣和对实验的热情，不能有效提高学生进行科学实验和工程的动手能力。基于工程应用能力的培养，“工程力学”教学方法的改革必须加强力学实验环节，通过动手实践与计算机辅助分析，加深学生对理论知识和基本概念的理解与掌握，提高解决实际工程问题的能力，激发学生的创造力。在实验课的教学中，采取开放式、研究性教学模式组织实验教学。开放实验室，减少验证性实验，增加综合性、自主性设计的实验内容。力学实验教学环节由演示实验、基本实验、自主性创新实验和计算机辅助分析四个部分组成，在实验教学中重点培养学生独立提出问题、分析问题和解决问题的能力。
3.改革实验教学内容
学生实验是科学理论的源泉，也是学生提高工程技术的措施，在传统的理论性基础性实验的基础上，通过与工程实践紧密联系的“开放式、研究性”教学模式组织实验教学，有利于提高实验教学的效果。
根据“工程力学”课程特点，可把实验分成三个层次。第一层次为验证性实验，包括拉伸、压缩、扭转等实验，学生可根据实验的过程，通过实验结果绘图和计算验证基本原理；第二个层次为设计性和综合性实验，根据工程结构实例进行实验方案的设计，通过动手粘贴应变片、设计电桥等基本性能的训练，测量应变数据，完成与工程实例相关的实验；第三个层次为综合性和研究性实验，以创新实践训练、工程项目、课题研究、科技竞赛为主，吸引各学科、各专业有特长的优秀学生参与创新活动。
三、考核方法的改革
1.平时成绩考核
要加强对平时成绩的考核，作业是平时成绩的一个重要体现。平时作业一般应选择课后有代表性的题目，针对课堂的知识点进行训练。提高对学生平时作业的要求，既能使学生夯实所学的知识，也能培养学生认真踏实的学习态度，提高学生规范的书面表达能力。“工程力学”公式繁多，计算复杂，只有平时认真学习才能反映真实的成绩，因此要加强平时成绩的考核，反映学生学习的真实面貌，
2.实验成绩考核
实验成绩分为实验前的预习、实验中的操作和实验后的实验报告完成。具体考核学生对实验目的、实验原理、实验步骤的掌握，实验操作的熟练程度和实验数据处理的能力。把实验成绩列入总成绩的考核，有利于提高学生对实验的重视程度和培养学生的动手能力。
3.期末成绩考核
考试内容的改革是考核改革的重点，考试内容的选取上，应该增加与工程应用相关的知识和综合知识，减少纯粹的公式计算，对学生本学期“工程力学”知识全面考查。考试内容要紧扣课程考试大纲，重点突出、设计难点，尽量覆盖课程所学的知识。试题应该以掌握理论为基础，着眼于考查学生灵活运用“工程力学”知识分析和解决工程实例的能力。[4]
四、结论
对于教学型工科院校，要提高学校的声誉及毕业生的社会竞争能力，重点是培养学生的动手能力和社会适应能力。“工程力学”作为工科学生重要的基础课程，其课堂教学环节、实验教学环节对培养应用型人才起着至关重要的地位，
所以基于工程应用能力培养的工科院校，对“工程力学”课程教学方法进行改革与创新研究，可使课程授课内容、教学方法、考核方法等更好地适应本校相关专业学生的要求，适应时代的要求，可使学生更好地掌握专业理论基础，学会运用专业理论基础分析和解决工程实际问题，并具备一定的创新能力。而适应目前全国工科院校“工程力学”教学形势的发展，提高该课程的教学质量，也具有现实意义。
参考文献：
[1]周济.大力加强教学工作切实提高教学质量：在第二次全国普通高等学校教学工作会议上的讲话[R].2004.
[2]王建祥，苏枋，等.工程力学实验教学的改革与探索[J].力学与实践，2010，32（1）：130-133.
[3]黄俊，杜成斌.浅谈模拟实验在工程力学课堂教学中的应用[J].实验技术与管理，2007，24（10）：208-311.
[4]聂永芳，张素君，曹军.突破传统教学模式圣华工程力学课程改革[J].力学与实践，2010，32（5）：98-99.