工程力学论文范文第1篇
摘要：工程力学是高等院校工科类专业的一门力学基础课程。本文针对工程力学课程内容理论性强、公式繁多、内容抽象等特点，结合风景园林以工程设计为主的专业特点，从教学内容优化、教学方法创新和考核方式多样化等方面提出教学改革的措施，为提高工程力学课程教学质量提供理论参考。
关键词：风景园林；工程力学；教学改革
《工程力学》课程是风景园林专业的一门重要理论基础课程，它具有较强的工程性、实践性和应用性，是衔接基础课程和专业课程的重要桥梁。因此，只有保证《工程力学》良好的教学质量，才能使学生符合高等教育人才培养方案的要求。
一、《工程力学》在风景园林本科教学中的问题
1.学生对《工程力学》课程的重视度不高。在风景园林专业的培养方案中，《工程力学》课程一般开设在第3学期，即本科大二学年的第一个学期。这个阶段的学生对本专业的专业需求了解不充分，他们认为理论基础课程和自己所学专业关系不大，甚至认为《工程力学》学不好不会影响他们对专业知识的学习，更不会影响到就业问题。因此，他们根本不重视《工程力学》课程的学习。此外，《工程力学》的内容以物理知识为基础，让学生认为它仅仅是物理课程的力学部分的延伸，没有新内容，从而放松了对课程的学习。
2.《工程力学》课程理论性强、内容抽象、公式繁多，学生学习兴趣极低。在《工程力学》的课堂上，如果采用“粉笔+黑板”的模式进行公式的讲解和推导，难以实现师生之间的互动，那么学生的学习情绪低到极点，课堂气氛非常沉闷，而且学生记住公式的效果也是非常差。但是《工程力学》的教学内容中就是公式偏多，而且基本都要求熟记。此外，风景园林专业部分学生的物理基础较差，对《工程力学》内容学习存在很大困难，从而出现厌学或弃学的现象。因此，如何提高学生的学习兴趣，提高课堂质量，是《工程力学》课程急需解决的关键问题。
3.考核方式没有针对性。传统的考核方式基本上是上课出勤、课外作业和期末考试，没有根据课程教学需要进行相对应的调整。因此，没有针对性的传统考核方式将不再适用，而是要进行相对应的改革。
二、《工程力学》课程的教学改革措施
针对以上《工程力学》在风景园林本科教学中的问题，西北农林科技大学力学教研组结合专业特点和要求，提出以下几点教学改革建议：
1.安排低年级本科生参与科研，使学生充分认识《工程力学》在专业设计中的重要性。《工程力学》是现代工程技术的重要理论基础课，是工科专业必修的一门理论基础课，它直接影响到后续专业课程的学习。风景园林专业的学生在学习《工程力学》课程之前，没有接触专业实训，因此无法充分认识课程内容在实际设计应用中的重要性。为了克服这一不足，力学教研室提出，让大学一、二年级的学生参加创新实验室以及教师的一些项目研究工作。具体措施如下：（1）学生自行组队，一般以5—8人为一小组，报名参加创新实验或加入某一科研团队。（2）小组拟研究的题目可以自拟，然后申请学院的资助；也可以直接参加科研团队中现有的科研项目，由指导老师委派科研任务。在这个过程中，由于学生数量较多，为了减轻指导老师的负担，建议每个小组分配一名研究生作为指导，带领本科生参加实验。（3）指导老师提出学生所从事的项目研究存在的问题，并指出要求学生掌握的基础理论知识，让学生带着实际问题回到课堂学习，有助于提高学生的学习积极性和主动性。此外，还要监督参与的本科生参加研究生的科研讨论例会，适当提问，让学生思考，最后再派研究生给他们解答，从而达到让他们参与科研的目的。
只有让学生对专业方向和工程实际有一定的认识，才能激励他们对专业知识求知的欲望。老师在《工程力学》开始的第一堂课，充分强调《工程力学》理论知识对学习专业知识的衔接性，进而提高学生对学习《工程力学》课程的重视程度。
2.针对《工程力学》课程内容抽象、公式繁多的问题，对教学方式进行改革。针对《工程力学》课程理论性强、内容抽象、公式繁多，学生学习兴趣极低的问题，我们提出在课堂上对学生进行分组，让学生内部自行互相监督学习。我们以《工程力学》第六章“圆轴扭转时的强度和刚度计算”中的“圆轴扭转变形与刚度计算”为例，讲解我们的教学改革措施。
在传统的教学中，一般就是对全班讲解扭转变形的特点、表征扭转变形的物理量，以及相关的公式，然后在课件上摆出相应内容的几个例题，再布置两套课后练习题，这一节内容就算讲完了。在这种模式下，学生对公式的理解和记忆程度很低。在教学改革中，我们的具体措施如下：（1）在新内容开始之前，先让学生写出前面章节学过的“拉伸与压缩”、“剪切与挤压”变形的特点、表征的物理量和相关计算公式。考虑到可能不是每个学生都能记住，因此我们让学生以学习小组为单位进行讨论，对相关内容进行整理，使学生加深印象。（2）老师通过语言引导，让学生思考：扭转变形和前面所学的“拉伸与压缩”、“剪切与挤压”变形的变形形式和特点有何不同？他们所列的物理量和公式能否准确表征扭转变形的变形行为？等学生给出否定的答案之后，再引出新的物理量和计算公式，这样可以加深学生对新公式的理解和记忆。（3）对同一个知识点，通过形式的改变列出多个例题（保证每个小组一个例题），让学生小组讨论。随后，老师随机点小组内一名学生上讲台列出答案并进行讲解。如果答案错误或不会讲解，则该小组内所有学生在这一小节的考核成绩全部为零。为了不影响小组其他成员的成绩，成绩差的学生会主动学习课程内容；为了不让自己的平时成绩受到影响，成绩佳的学生也会监督小组其他成员学习，从而达到提高课堂效率的目的。
3.根据专业特点和教学方式，进行考核形式改革。（1）根据专业特点进行考试内容的改革。风景园林专业的培养目标注重的是工程设计，作为对专业课程起到托举和衔接作用的《工程力学》课程，在考试中除了充分体现对基本知识和基本理论的理解考查外，应该增加一些力学计算在工程实际中应用的题型和一些根据力学理论知识评价和预测工程系统可靠性的题型，注重考查学生的综合运用水平。这样不仅可以避免学生死记硬背例题和考试抄袭教材或教案的现象，而且可以激发学生将《工程力学》课程知识与工程实际相结合，提高知识的灵活运用能力。（2）根据教学方式的不同进行考核方式的改革。传统的考核方式是平时成绩占30%和期末考试成绩占70%，且平时成绩由到课率和课外作业组成。我们改革后的考核方式是平时成绩占60%，期末考试成绩占40%。提高平时成绩的比例，降低期末成绩的比例，有利于避免学生平时学习懒散、只在期末突击复习的不良学习习惯。平时成绩中没有到课率这一项，只有课前提问20%、课外作业10%、课堂小组讨论学习50%和实验20%。学生到课率是考核的基本要求，到课率不作为考核项，但是只要缺课3次以上，就不具备参与考核的资格。平时课前提问主要是考查学生的预习情况，对本节课的课堂效率影响较大，所以占平时成绩的20%。课外作业主要起到提醒学生复习的作用，但是难免有互相抄袭的现象，为了提高考核的公平性，课外作业只占平时成绩的10%。平时成绩的考核重点是课堂效率的成绩，我们的课堂改革是分组讨论学习，预先设定总的讨论学习分数100分，除以课程全过程讨論的次数，得到每次讨论学习的最高分值。根据每个小组学习的效果，包括做题准确率、小组出勤率以及组内合作情况，再进行打分。最后所有讨论学习的分值占平时成绩的50%。平时成绩的最后一项是实验成绩，实验过程可以锻炼学生的动手能力，促进对课程知识的思考，因此为了提高学生的重视度，实验操作水平占平时成绩的20%。这样的考核方式更能全面反映学生的学习能力，有利于培养学生的良好的学习习惯，提高其创新能力和团队合作能力。
三、结束语
《工程力学》课程作为风景园林专业一门重要的理论基础课程，对提高学生的创新能力和分析解决实际问题的能力至关重要。本课程组根据风景园林专业的特点和培养目标，提出《工程力学》课程的教学改革方案，并在教学中分层次、分阶段、循序渐进地实施教学改革，不断总结经验，逐步完善，对提高《工程力学》课程的教学效果起到一定的参考作用。
参考文献：
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[2]李新领，张世芳，李纪刚，桑永英，周志男.《工程力学》教学中存在的问题及教学改革探讨[J].教学实践探索，2016，（3）.
[3]张敏，黄华恢，孙凌云，陈爽.基于土木工程培养的工程力学教学方法与实践改革[J].教育教学论坛，2016，（26）.
工程力学论文范文第2篇
【摘要】结合案例教学的特点，笔者实践了《工程力学》案例教学模式。此模式包括准备、讨论、总结、巩固几个阶段，有利于启发学生学习兴趣。教学中注意精选案例，注重实践，及时纠正错误。
【关键词】《工程力学》 案例教学 特点 操作过程 注意事项
《工程力学》课程是中等职业技术学校二产类专业必修的重要专业技术基础课，本课程具有力学基础理论多和工程应用广泛的特点，是学生从基础课到专业课学校的重要桥梁。课程既包含了大量基本概念、力学原理和理论，同时又包含了大量应用方面的内容。我们学校是培养实用型人才的二产类中等职业技术学校，要求学生通过对本门课程的学习既要做到理解基本概念，掌握基础理论，更要求能够注重理论与实际相结合，提高解决工程实际问题的能力。因此我们认为：最重要的是教会学生乐于求学、勤于思考、善于理论联系实际，培养学生提出问题、发现问题并能科学分析和创造性地解决工程实际问题的能力。我们学校存在着班型小、学生学习兴趣低、基础差等特点，传统教学方法效果差，所以要求我们必须改变传统教学方法。近年来，我们探索性地开展案例式教学法，并取得一定的成效。
一、案例教学法的特点
案例教学法与传统的教学法相比較具有以下特点
1.高度的拟真性和故事性。我通常以故事的形式引入案例，一是可以激发学生的学习兴趣，二是让学生感到所学的知识可以解决实际问题，更贴近实践，从而提高学生主动学习的积极性和主动性。
2.灵活的启发性。案例教学必须设计一系列相互关联、逐步深入的思考题，其中有的比较外露，有的比较含蓄，有的是知识性的，有的是开放性，留给不同类型的学生去挖掘和探索。案例中设计的问题，关键是能启发学生的思考。
3.鲜明的自主性。案例教学法是以研究“工程案例”为中心，学生以掌握分析、解决问题的方法为主，教师引导学生针对某工程具体案例，学习、研究如何综合运用知识分析和解决问题。此法改变了传统以教师为中心，学生被动停课的现状，极大地激发了学生自主学习的积极性。
二、实施工程力学案例教学法的操作过程及步骤
教师要想在教学过程中熟练运用案例教学法，首先必须查阅大量的资料，掌握与具体的课堂情境有关的实践知识，进行案例收集、整理、分析，或者通过与企业的信息交流，获取最贴近工程实践的案例。所以案例教学的实施可分为如下几步：
1.准备阶段。一是要做好案例收集。案例收集要有层次性、典型性，还要注意是与非、正与反、点与面、理论与实践的结合，同时一定要满足学生的好奇心。比如在讲作用力与反作用力时，我会以某型世界知名直升飞机经典战斗故事为教学案例，来引出直升飞机飞行升力的产生，比较与火箭和宇宙飞船推力的不同来让学生理解力的作用于反作用公理。案例收集可以有师生共同完成。二是要做好问题的设定。恰如其分的问题设定，可以让学生的讨论保持在正确的轨道。比如我会设定如下问题：直升飞机为什么会起飞？会飞出大气层吗？火箭为什么会飞出大气层等。
2.通过案例解读和讨论，开展探究性学习。探究性学习是一种通过鼓励学生积极参与、探索、思考、实践的具有教育性、创造性、实践性的主题活动，在构建认知结构的过程中促进学生多方面能力综合发展。讨论采用分组的形式，每组设一个组长，并尽量让每组的学生能力接近。组长是讨论的组织者，协调本组讨论有序进行，总结讨论结果，帮助其他同学共同学习。学生在讨论中必须积极主动方言，充分表达自己对问题的理解和分析。同事注意倾听别人的分析和见解。教师在此过程中适当维持秩序，恰当的指导和引导。
3.师生共同总结归纳。按着教师事先设定的问题和教材知识点逐一总结归纳，在总结过程中，可以采取组长汇报、师生问答等形式，尽量让学生感觉到知识点是学生讨论和学习的结果，而不是老师讲出来的。并对讨论情况进行总结，肯定学生中一些好的分析意见及独到见解，指出讨论中的优点和不足，澄清纠正讨论中的一些模糊和错误认识。同时要特别注意保护学生参与讨论的积极性，逐步提高案例讨论的质量。
4.应用巩固。结合案例做一道习题。通过前边的分析总结，学生已基本掌握了所学知识的要点，接下来由师生共同完成或由学生单独完成一道习题，来加强和巩固所学知识。一些分析和判断性的问题由学生分组讨论完成，计算类的问题由师生共同完成，因为我校学生数学基础特别差，看到计算题就有一种恐惧心理。所以，安排习题时千万不能太难，要让学生跳一下就能够着，否则会使学生产生畏难情绪，从而失去学习兴趣。
三、教学中应注意的几个问题
1.案例教学与理论教学的融合问题。并不是所有的内容都适合案例教学法。案例应与所对应的理论知识有直接联系，即案例教学一定要在理论基础上进行。只有将基本概念、基本原理理解得透彻，才能充分展开案例教学讨论，取得成效。二在理论知识普及和更新方面，传统讲授式教学法具有其独特的优势，它能全面、系统地向学生传授基本概念和基本知识。但在讲授中要注意理论部分力求少而经，并注意发挥学生的主动性、自觉性，使学生在系统掌握知识技能的同时，提高能力。
2.从教学需要出发精选案例。案例教学效果如何，在很大程度上取决于教师能否选择恰当的案例。精选出的案例应当是典型的，有代表性的，最能揭示所学理论的案例。同时要注意所选择的案例既不要过于复杂而使学生我从下手，又不能过于简单二不能涵盖教学重点。最好从学生熟悉的生活实际中选择案例。如果由教师编写，也应该符合生产生活实际。
3.并不是所有的问题都是开放的。有工程力学的课程特点，并不是所有问题的结论都是开放式的。当讨论过程中学生产生模糊认识甚至错误认识时，教师应及时指出纠正，着一定应该引起教师的注意。
工程力学论文范文第3篇
关键词：工程热力学;新能源;教学改革;教学方法
引言
“工程热力学”是能源动力类专业重要的专业基础课之一，是研究热能与其他形式能量之间的转换关系、转换规律及应用。一方面，该课程理论深奥、概念抽象、公式繁多且与工程实际联系紧密、应用性很强，使得师生都有难学难讲难考的体会[1]。如何提高该课程的课程教学质量，解决学生难学、教师难讲的问题，提高学生学习的积极性，是相关专业教师一直探索的问题。另一方面，新能源科学与工程专业是教育部2011年批准设立新建专业，学科建设正处于起步阶段，相关专业课程的建设需要在不断实践中探索与总结[2]。因此，针对新能源科学与工程专业进行工程热力学教学改革，突出更加贴近并体现专业特色，对保证教学质量，提高教学效果对培养新能源科学与工程专业高素质的科技人才都有十分重要的意义。下面，结合工程热力学课程特点和新能源科学与工程专业背景，对该课程教学方法改革提出了几点建议，供大家参考。
一、抓住课程精髓，培养学生节能意识
工程热力学以热力学第一、第二定律为理论基础，主要研究热能及热能与机械能转换规律，如何提高能源转化效率与能源利用的经济性。热力学第一定律是能量守恒和转换定律在热现象上的应用，从数量上揭示热能与机械能转换是守恒的;而热力学第二定律则揭示了热力学过程进行的方向性和限度以及能量转换过程的品质高低的问题。在能量转换过程中既受到热力学第一定律的限制，又受到热力学第二定律的约束，这两大基本定律是相互独立、相互依存，贯穿于整个课程的精髓[3]。
课程中涉及的基本概念都是伴随着这两大基本定律提出的，例如：闭口系统、开口系统、绝热系统和孤立系统，准静态过程和可逆过程、不可逆过程，热力学能、焓和熵，膨胀功、流动功、技术功和推动功，理想气体与实际气体，干球温度、湿球温度和露点温度等。热力学两大基本定律是热力过程分析和计算的基础，也解决了水蒸气的定壓发生过程的热力性质，湿空气的状态参数及加热和冷却过程的能量转换。此外，在热力学第二定律中，熵是一个重要概念、参数;从能量、能量利用角度描述，熵是不可逆耗散程度的量度，不可逆能量耗散越多，熵变化越大;熵增加，意味有效作功能量的减少。
热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的表现，其实是从数量角度解释了节能的基本原理。虽然从第一定律的角度分析自然界的能量是守恒的，但是不是所有能量都是便于被利用的，如环境物质的热力学能过程中耗散的能量;也不是所有能源都是可以持续被利用的，如不可再生的能源煤、石油和天然气。所有在没有寻找到合适的替代能源之前就必须数量上节约不可再生能源，并考虑能量的品质。热力学第二定律指出了宏观热现象过程不可逆，实质是从能源品质上确定了节能的基本思想。从节能角度考虑，因为不同形式能量品质的不同，在确证效果相同的同时，应首先使用低品质能源，来合理利用能源提高效率。因此，围绕热能的转换与利用展开，注重的是热能的有效利用。在讲解物质与能量转化规律及其应用过程中，节能不仅体现在数量上的节约，更体现在质量上的节约。合理利用能源要提高能源使用效率，更要减少能源消耗，发展好回收和利用低品位热能的技术，充分利用好工业中的余热等低品位热能。
二、体现专业特色，激发学生学习兴趣
新能源科学与工程专业是培养学生具备能源工程、工程热力学等基础知识，掌握新能源转换与利用原理、新能源装置及系统运行技术，发展好利用包括风能、太阳能、生物质能等方面新能源的工程与技术，毕业后能够在国家新能源科学与工程领域从事教学、研发、管理等方面的工作。工程热力学是新能源科学与工程专业的专业基础课之一，它以热功转换规律为理论依据，以提高能量转换效率为研究目标。工程热力学的理论研究及技术发展，面向能源的有效利用是传统的研究领域，在节能减排中大有作为，也是当下最热门的研究领域。根据新能源科学与工程专业背景，在绪论中增加介绍自然界中已开发的各种能源，包括太阳能、风能、水能、地热能、核能、生物质能、海洋潮汐能在国内使用和发展现状;对国家经济、社会、环境的已经发挥积极而重要作用;同时也指出了需要克服的困难和探讨了行业发展前景，这些引起学生的充分关注，激发学生的学习兴趣，鼓舞学生的研究热情。
热能的利用离不开热工设备，诸如锅炉、汽轮机、内燃机和各类换热器，它们承担着热能直接利用或间接利用的具体任务。另外，工程中还有另一类热工设备与装置，如压气机和制冷机等，它们的工作过程与热机相反，但同样存在着热能和机械能的能量转换。针对新能源专业，一方面围绕热与功转换，例如集中供热供暖的热源，常取自热电联产，空调的冷源来自制冷装置等内容;另一方面掌握动力循环、制冷循环等不同热力循环在实际设备和工程中的应用，熟悉实现热能转变为功所需设备，提高热效率的途径。动力循环要侧重让学生理解它的基本原理和掌握提高效率的途径;制冷循环及热泵部分，要让学生在清楚构成循环的各个设备部件以及各部件对循环的影响的前提下，掌握热力循环的原理。
为了进一步激发学生对工程热力学课程的学习兴趣，同时也为了使热工学教学内容更加丰富多彩，我们提供课程同步学习资料，并关注学科交叉前沿研究热点在教学上及时增加相关内容。例如，太阳能热利用技术;半导体制冷、地源热泵循环的研究;余热的利用和节能技术;分布式能源系统;核能、太阳能、风能、生物能等可再生能源在国内外的实际应用案例;新能源汽车动力循环，太阳能热水系统，建筑节能中的热力学问题等。
三、理论联系实际，培养学生工程应用能力
工程热力学具有很强的工程应用背景，教学目的是学生能够将所学回归工程实践，掌握科学系统的工程实践活动设计方案或工程工艺，解决工程实践中具体的工程问题。因此在教学过程中，必需根据学生的具体专业制定教学大纲，设计具体教学环节，理论知识联系工程实际。可由具体工程实例的分析和计算，推进讨论课堂、分析课堂、辩论课堂，来实现研教结合、学思结合、知识课堂向能力课堂转变的开放性翻转课堂。这样学书本上的基本概念、原理不再是枯燥空洞，而是富有工程背景和使用价值的理论，从而使学生由单纯的知识学习升华为将所学知识科学应用到工程实践的能力培养。例如在工程热力学中学生都觉得状态参数熵很难理解，在教学时可以引入其在楼宇中节能技术中的应用。介绍楼宇节能技术评价中，如何利用熵权理论来确定各个影响指标的权重，从而直观准确地判断、选择、优化楼宇节能方案。
带领学生参观地方发电厂，使学生了解发电厂的工业流程，了解汽轮机、锅炉、给煤机等主要设备的外形、构造、操作以及工作原理;以冷藏库、家庭用的空调、电冰箱为例讲解制冷装置循环;介绍湿空气热学过程在中央空调、火力发电、集中供热采暖等中的具体应用。将教材内容和工程实例有机地联系起来，这不仅能使学生能够真正理解、掌握、运用所学的知识和原理，理性检验所学知识，而且能通过实际应用的参观、剖析等直观而感性的认识，激发他们的学习兴趣，培养学生利用所学知识分析、解决具体问题的思路和能力。
四、引入科研案例，培养学生创新能力
工程热力学这门课课程是在工程实践活动的基础上发展起来的，而其理论研究的新成果又将反过来推动能源动力领域的科技创新和技术革新[4]。我们在教学过程中，结合新能源科学与工程专业，介绍新能源领域中的前沿发展动态、科研项目和研究课题、典型能源应用实例。在讲解热力循环时，引入当前的热力循环研究的新思路和前沿熱点，特别是多能源综合利用的热力学循环和新的可再生能源热力循环，例如天然气与太阳能组合的多能源发电循环系统、燃料电池与太阳能联合发电的多能源循环系统、氢能热力循环、生物质能热力循环、地热能热力循环。
将课堂教学与教师科研相结合，一方面课堂教学引导教师积累科研案例、关注前沿，促进教师重视科研工作;科研工作又为课堂教学提供案例、注入活力，鼓舞教师热心教学工作，起到科研与教学相互促进、共同发展的作用;另一方面，加深学生对基本概念和理论知识的理解，培养学生分析问题和解决问题的能力，进而培养学生的科研能力、创新能力。
五、结束语
工程热力学作为一门非常重要的专业基础课，如何在课堂教学这个重要环节，深化教学改革、提高教学质量和效果，我们虚心学习了很多同行和前辈对此作出的有益探索和研究，他们给出了许多有价值的建议和研究成果;我们也要围绕新能源科学与工程专业培养目标与多年的教学经验，给出了课堂教学改革中的几点思路，希望与同行们交流与分享。在今后的教学中，还要更加深入持续地进行改革，不断优化课堂教学，希望通过改变教学思路，改进教学方法，激发学生的学习兴趣，真正提高学生运用所学知识分析和解决实际工程实践中具体相关问题的能力，为未来从事新能源相关工作打下坚实基础。
参考文献
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工程力学论文范文第4篇
摘要：由于传统的工程力学课程教学模式存在众多问题，故将有限元分析技术引入工程力学教学过程中，对授课内容、教学方法与实验方式进行改革与创新。
关键词：工程力学 有限元分析技术 课程改革
1.引言：工程力学是中职、高职与普通高等教育理工类专业所开设的专业基础课。传统工程力学课程教学过程中暴露出了如下问题：知识过于抽象，学生理解困难;教学手段陈旧，学生缺乏学习热情;分析方法与分析对象过于“理想化”，在实际工程中往往难以有效运用;实验设备与耗材成本较高，实验难以大量开展。为了有效解决上述四个问题，故在工程力学的教学过程中引入了有限元分析技术。有限元分析的概念于1943年提出，经过数十年时间不断地发展与完善，与迅速发展的现代计算机技术相结合，产生了数款成熟的有限元分析软件，广泛地应用于包括工程力学在内的众多工程领域。
2.教学方法的创新：在以往的工程力学教学过程中往往满堂灌，课件一页页翻，黑板上一遍遍写，而下面的学生们早已云游四方。试分析原因，无外乎两种情况：听不懂和听着没意思。工程力学的各种概念过于抽象，基础较为薄弱的学生无法理解，这种现象在职业院校中尤为明显。传统的讲授法也确实无法有效的激发学生的兴趣，学生对枯燥的公式与受力图毫无兴趣。为了解决上述问题，在工程力学教学过程中引入了有限元分析技术，利用有限元分析软件的可视化功能，使学生能够直观地看到应力的变化与分布情况，以及分析对象的变形和位移情况。教学实验中，学生对应力分析结果进行观察之后，能够快速理解教师讲授的相关知识，将感性认识上升到理性认识。相比传统的教学方法，引入有限元分析技术后，课程所需的教学时间大幅缩短，且学生的学习热情和知识理解能力大幅提升。
3.教学内容的创新：受人工计算的局限性制约，目前工程力学课程的内容多为“压杆稳定”等理想化的问题，研究对象的外形非常规则且受力情况较为简单，与现实工作中遇到的力学问题出入较大。导致学生难以“学以致用”，无法将简单的计算方法应用到实际的复杂工程问题之中。为了解决上述问题，对原有教学内容进行调整，保留了静力学和材料力学中基本的定义、概念;对平衡方程、强度计算等计算量较大且学生难以理解或掌握的内容进行大幅度的压缩或删减;加入了有限元分析软件操作使用的相关内容，培养学生模型预处理、网格划分、载荷设定和分析结果判读等有限元分析基本技能。简而言之，教学内容的变革是为了适应近些年“机器代人”的大趋势，用可靠地有限元分析软件取代复杂、难懂且精度有限的人工计算。从学生在工学交替实习与顶岗实习中的表现来看，掌握了有限元分析技术的学生已初步具备了强度校核等必备的基本工作技能，大幅缩短或省去了企业的二次培训，受到了用人单位的一致认可。
4.实验手段的创新：力学实验是力学教学中必不可少的一环，但高昂的设备购置费用、不断投入的耗材费用和被压缩的学时都无法保障传统的力学实验有效开展，故此以有限元分析技术作为基础的虚拟仿真力学实验，成为了传统力学试验方法的有效替代与补充。与传统的力学实验相比，虚拟仿真力学实验有很多相同点，比如也需要事先制定实验方案、编写实验手册、准备实验材料等;不同的是虚拟仿真实验对设备要求低，依靠普通的机房便能完成，且实验材料是利用三维设计软件建立的模型，能够每种分发给学生人手一個进行操作，保证每个学生都有动手机会，这是传统力学实验方式所难以达到的。学生通过虚拟仿真力学实验，在逐步熟悉有限元分析软件操作方法的同时，能够更加透彻地理解工程力学的相关理论知识，可谓是一箭双雕。
5.结语：有限元分析技术的引入，是一次成功的工程力学课程教学实验。首先，在课程内容方面，以操作简单、运算准确的有限元分析方法，替代了复杂且精度有限的人工计算，使学生能够真正的“学以致用”。其次，在教学手段方面，以直观的有限元分析过程展示，替代了各种抽象的图表和公式，激发学生学习兴趣的同时，大幅缩短了学生理解知识点所需的时间，可谓是事半功倍。再次，在实验课程开设方面，以虚拟实验替代真实实验，在为学校节约成本的同时为学生提供了更多的动手机会。此次在工程力学课程教学过程中应用有限元分析技术取得的成功经验，可以推广到其它类似课程的教学过程中，如热力学、机械设计、工业设计等，可在相关学科的教学过程中加以尝试。
工程力学论文范文第5篇
摘 要：本文以土木工程、水利水电工程专业学生为研究对象，将模块化思想引入结构力学课程教学与学习中，针对学生就业需求，将结构力学教学划分为课程信息模块、课程内容模块、课程资源模块和课程互动模块四大块。通过模块划分，充分调动我校学生的学习积极性及就业导向性，为培养就业导向下的合格学生提供了借鉴，为我校创建双一流学科奠定了坚实的基础。
关键词：模块化教学;结构力学;就业需求
一、背景
结构力学是高等院校水利工程、土木工程等工科专业的重要专业基础课程，主要针对结构的几何组成规律、结构内力特性、移动荷载下内力分布、结构位移计算、超静定结构内力计算及结构动力学计算等进行分析。该课程可培养本科生进行结构设计及计算的基本能力，为后续相关专业课程学习打下坚实的基础。
由于结构力学课程内容多、范围广、课时少，加之学生的就业竞争压力日趋激烈，结构力学课程现有的教学方法已不能适应社会多元化的就业需求。学生本科毕业后，可选择的渠道越來越多，如施工单位、勘查设计单位、甲方单位、监理单位、考公务员及事业单位、跨学科就业等。现有教学的模式并没有以学生的就业需求为导向，无法提供满足学生就业需求的个性化教学。因此，站在经济社会发展需要的高度，立足于学生的择业需求，认识和把握专业基础课程教学改革的必然性、重要性和紧迫性，开展结构力学课程的教学方法改革是高校教学改革的趋势。
二、结构力学教学研究现状
国内众多高校在结构力学课程改革方面做出了有益的探索。哈尔滨工业大学针对累加式考核模式存在的问题进行探讨，提出改进考核模式的措施，提升了结构力学课程的教学质量，构建与时俱进的教学考核模式[1]。同济大学为解决现有教学实验存在的问题，让学生更好地理解力学概念，将DIC全场应变测量系统运用于力学实验教学中，以代替传统的应变片和位移计测量。通过开展相关实验，验证结构力学可视化实验教学的可行性，进而探讨合适的结构力学教学实验方案[2]。西南石油大学在教学中引入雨课堂，通过设计教学过程、充分考虑在线教学需求，完善整合教学内容，充实教学方法及手段，实践了基于雨课堂平台的混合式“线上线下结合”的教学模式，实现了“互联网+教育”[3]。华北电力大学以大学生学为中心，基于移动互联网背景，提出了一种线上和线下相结合的混合式教学模式，激发了学生学习结构力学的兴趣。此外，在结构力学课程教学过程中课题组教师还融入了思政教育，将思政教育与工程实践相结合，进一步培养学生的爱国情怀[4]。
模块化思想最早起源于制造业，后被引入服务领域[56]。模块化是一种将复杂事物进行分析的方法，可以将问题进行分解、简化，从而便于寻求子问题的解，最后综合得出结论。在高校专业基础课程教学改革方面的应用中，采用模块化理论进行分析的研究甚少。本课题以我校土木工程、水利水电工程专业学生为研究对象，将模块化思想引入结构力学课程教学与学习中，针对学生就业需求，将结构力学教学划分为课程信息模块、课程内容模块、课程资源模块和课程互动模块四大块。通过模块划分，充分调动我校学生的学习积极性及就业导向性，为培养就业导向下的合格学生提供了借鉴，为我校创建双一流学科奠定了坚实的基础。
三、教学体系
就业需求驱动的结构力学课程的模块化教学体系主要包含课程信息模块、课程内容模块、课程资源模块和课程互动模块。四个模块互相支撑，共同组成结构力学课程的模块化教学体系。
课程信息模块包含课程概括、教学信息与学习指导三部分。课程概括包含结构力学课程的教学目的、教学背景及教学方法等，可为工科学生提供对该课程的基本概念，使学生明白为何要上该课程、该课程应该如何上等。使学生拥有充足的动力进行该课程的学习，并使学生今早建立起对该课程的认识。教学信息包括教学内容、互动方法、教学设计等，通过教学内容使学生掌握结构力学课程的重难点，构建课程知识体系，搭建课程知识框架。通过互动方法使学生与教师充分互动，最大限度地调动学生的积极性，减少无效及低效的学习时间，改变传统教学模式。教学设计主要包含课堂教学、课后练习及考核方法的设计，通过课堂、课后及考核三位一体的教学及考核模式，搭建完善的教学设计体系。
课程内容模块包含理论力学、材料力学和结构力学三大部分。其中理论力学主要包含静力学、动力学和运动学三个基本板块，静力学侧重研究刚体的静力平衡问题，动力学侧重研究物体在动力荷载作用下的响应特性，运动学侧重研究刚体的机械运动特性。材料力学主要针对杆件等结构的内力状态（包括轴力、剪力、弯矩等）进行研究，分析材料的强度、刚度及稳定性问题。结构力学主要针对杆件体系进行研究，主要包括结构几何组成分析、内力分析、位移计算、力法及位移法求解超静定结构等。三大基础力学是层层递进、互相补充的。理论力学以平衡为基准，是各类力学的基础，材料力学以内力为对象，是从细部分析材料受力特性，结构力学以杆件体系为对象，从宏观上分析结构受力。
课程互动模块包含试验天地、在线测试及在线答疑三大部分。其中实验天地通过给出结构力学基本概念、原理、方法及相关力学现象的动态演示，结合结构力学中常规的试验设计（包括结构力学求解器、结构动力学试验等），帮助学生建立利用结构力学知识完成工程实际问题的思维模式。在线测试通过网络平台提供往年考核试卷、单元测试、外校考研真题、考研模拟试卷等，学生可通过在线测试，及时了解学习情况，掌握学习进度、分析与外校优秀学生差距并可针对性地展开复习。在线答疑通过在线网络服务（例如QQ群、微信群、钉钉群等），进行常见问题解答、考研咨询、课程辅导等，同时还提供讨论区，方便同学们进行在线交流，进而做到对所学知识的尽快掌握。
课程资源模块包含练习题库、学习网站和名师讲学三大部分。其中练习题库通过建立课程学习数据库并进行电子化来实现对已有题型的整合，摆脱现有教学中优秀习题流失严重、习题传播面狭窄等问题。练习题库的建立一方面可使教师的教学更加方便，另一方面也可为学生搭建一个更加高效的学习平台。学习网站包括自建网站、公共网站与外校网站，自建网站面向校内学生，将定期上传学习资料并提供学生学习交流与答疑的平台;公共网站为各大网络学习平台，鼓励学生积极主动从各学习平台上获取学习资料并在校内分享;外校网站主要指其他开设结构力学课程的高校所建立的学习平台与资源网站，通过资源整合及资料共享，使我校学生能够及时跟进优秀高校的学习进度及深度。
需要指出的是，模块化教学体系中课程信息模块、课程内容模块、课程资源模块和课程互动模块并非是各自独立的，而是相辅相成互持互助的。具体来说，课程信息模块从宏观上指导其他模块，为其他模块提供课程的学习目的、方法等，是其他各种模块的基础。课程内容模块是主干，通过内容的不同进行模块划分，一方面可方便学生学习，另一方面可为学生提供清晰的课程脉络，使学生明白各部分学习的前景。课程资源模块是课程内容模块的补充及拓展，课程内容模块侧重于从教材内容提供教学信息，而课程资源模块则是全方位、立体式的学习资源整合，涵盖了线下到线上的各类学习资源。课程互动模块侧重于从教学方法上整合各类资源，搭建教师讲解、实验操作、考核评估、问题反馈及师生互动的教学模式，将前述固化的各类模块资源灵活调动，进而达到最佳的学习效果。
四、教学方法
在三峡大学高教研究重点项目“就业需求驱动的基础力学模块化教学方法研究”资助下，以三峡大学实际情况出发，将模块化理论及思想引入结构力学教学中，进行系列教学改革。教学改革以就业需求为驱动，以水利水电行业为特色，以学生自身特色为两点，在教师与学生充分沟通的基础上，对结构力学课程进行模块划分，指定模块化的教学大纲及教学方法。主要包含如下内容：
（一）就业需求
为了解我校学生就业需求，对学习结构力学课程的水利水电工程和土木工程专业学生开展广泛的问卷调查。问卷共发放435份，回收421份，其中水利水电工程245份，土木工程176份。学生就业意向涵盖施工单位、勘查设计单位、甲方单位、监理单位、考公务员及事业单位、跨学科就业六大门类，问卷具体结果如下表所示。
可以发现，施工单位、勘查设计单位、甲方单位、监理单位、考公务员及事业单位、跨学科就业六大门类就业方向均有学生选择，这既体现了当前学生就业的灵活性，也说明了进行模块化教学改革的必要性。对水利水电工程专业来说，施工单位、设计单位、甲方、公务员及事业单位选择人数最多，共占93%。对土木工程专业来说，施工单位、设计单位、甲方、公务员及事业单位选择人数最多，共占90%。
两类专业中勘查设计单位选择人数均较多，可达三分之一以上。据此，在结构力学课程教学中需要重点阐述各类结构组成思想、设计原则、内力及稳定性计算等，以为学生日后从事该工作打下坚实的理论基础。甲方单位为选择人数第二的就业方向，这部分学生不需要精通各类计算，但须对结构设计基本理论有清洗的认知，因此在课程教学中应加强对结构设计思想的阐述。施工单位是选择人数第三的就业方向，因此在教学中应穿插讲解部分实际工程案例，并对实际工程结构进行简化计算，使学生能够将实际工程结构与理论知识结合起来，更加有效地实现对现有知识体系的理解及应用。
（二）课程内容
根据前述调查问卷结果，对结构力学课程进行模块划分，主要包含基础模块、核心模块和就业导向模块三大部分。基础模块主要是指结构力学课程中绪论、结构几何组成分析及结构内力的基本概念等内容;核心模块主要指课程中的内力计算及内力图绘制、结构位移计算、力法及位移法几部分;就业导向模块主要包括影响线、虚功原理、矩阵位移法及结构动力学计算部分。
基础模块部分是结构力学课程的学习基石，是各种就业方向均需努力学好的专业基础。通过该部分学习，掌握结构力学的基本概念、结构内力的基本计算方式以及结构的几何组成方式。该部分的熟练掌握，一方面可为后续学习内容奠定基础，另一方面也可使学生掌握该课程的基本脉络。同时，该部分的熟练掌握，对部分日后不从事施工及设计工作的学生依然具有重要的参考及借鉴价值。例如，熟练掌握结构几何组成分析方法，可使学生对常见结构是否静定及稳定具有初步的判断，对结构内力模式拥有一定的鉴别能力。
核心模块部分是结构力学课程的重中之重。内力图计算及内力计算部分包括常见的单跨梁、连续梁、桁架、刚架、拱及组合结构等，这几乎包含了工程中大部分常见结构，学习之后可对常见结构的内力特性具有较为清晰的认知，对常见荷载下结构的内力特点也具有较明确的理解。结构位移计算囊括了荷載、温度、制造误差、支座移动等常见情况下结构位移的计算方法，这对于日后拟从事设计及施工领域的学生至关重要，对拟从事监理和甲方单位的学生也具有重要的参考价值，可为日后定量及定性判断结构变形及位移规律提供强有力的知识保障。力法及位移法是超静定结构计算的两种常见方法，也是后续学习矩阵位移法的基础，这部分内容对日后拟从事设计及研究工作的学生至关重要，是结构力学学习中的重点及难点。
就业导向模块是具有鲜明就业特殊的课程内容模块。主要包括影响线、虚功原理、矩阵位移法及结构动力学计算部分。影响线部分重点学习移动荷载下结构内力变化规律;虚功原理理论性很强，是历年学习的难点，但该部分的学习可对后期知识的认知提供强有力的理论支撑;矩阵位移法对学生数学功底有较高要求，该部分是后期学习有限单元法的基础;结构动力计算重点阐述动力荷载下结构的振动及内力特性。影响线部分对从事施工、设计等行业的学生十分重要，一方面可使学生对施工中结构危险做定量分析，另一方面也可敦促学生进行更为合理的结构设计。虚功原理和矩阵位移法是拟在该行业深造的学生必须重点学习的知识点，对从事设计行业的学生也具有较重要参考意义。结构动力计算部分对从事施工、设计行业学生具有重要意义，对包括地震作用在内的动力荷载下结构动力特性研究非常重要，是该部分学生需掌握的内容。
（三）课程配套
课程配套主要包括课程资源及课程互动，其中课程资源模块包含练习题库、学习网站和名师讲学三大部分，课程互动模块包含试验天地、在线测试及在线答疑三大部分。课程配套是结构力学学习的重要保障，可有效缓解该课程难度大、较抽象等问题。在课程资源模块中，除常规基础及核心问题，可依据学生就业方向自主选择。例如，拟从事施工行业的学生可选择含施工方案的网站进行学习，从事设计行业的学生可自主学习各类等计算软件，从事监理行业的学生可侧重于国家标准及行业规范学习，从事甲方的学生可多了解工程管理方面的知识，拟进入事业单位和公务员的学生可侧重了解国家政策及相关法律法规等。
五、结语
本课题以我校土木工程、水利水电工程专业学生为研究对象，将模块化思想引入结构力学课程教学与学习中，针对学生就业需求，将结构力学教学划分为课程信息模块、课程内容模块、课程资源模块和课程互动模块四大块。通过模块划分，充分调动我校学生的学习积极性及就业导向性，为培养就业导向下的合格学生提供了借鉴，为我校创建双一流学科奠定了坚实的基础。
参考文献：
[1]李亮，吕娜，曹正罡.“结构力学”课程累加式考核模式探讨[J].教育教学论坛，2020（44）：1719.
[2]陈涛，孙凯，尹文良.可视化结构力学教学实验初探[J].高等建筑教育，2020，29（05）：133136.
[3]孟庆成，齐欣，李翠娟，江南，许浒.基于雨课堂的混合式教学在结构力学中的应用与探索[J].大学教育，2020（11）：6771.
[4]张新春，汪玉林.以学生学为中心的结构力学课程教学改革[J].大学教育，2021，01：7275.
[5]陈学武.模块化案例教学法在骨科教学中的应用思考[J].中国继续医学教育，2021，13（09）：912.
[6]雷静.1+X证书制度下物流管理专业模块化课程教学探析[J].投资与合作，2021（03）：141142.
基金项目：三峡大学2020年高教研究重点项目“就业需求驱动的基础力学模块化教学方法研究”（项目编号：GJ2006）
作者简介：崔先泽（1989— ），河南信阳人，博士，副教授，研究方向：水利工程、结构力学。
工程力学论文范文第6篇
1 教学内容的改革与创新
长期以来, 工程力学教学内容过于强调课程本身理论的系统性与完整性, 注重公式的推导及过于强调理论性, 力学知识在工程技术领域中的应用介绍的很少, 尤其缺乏对学生将工程实际问题转化为适当的力学模型及运用所学知识解决生产实际问题能力的培养。这样的教学体系必然导致理论偏难且繁多、学生学习吃力而效果不佳, 因此对教学内容的革新已势在必行。
教学内容的革新主要体现在删除陈旧内容、增加新内容, 设计教学内容编写模式等方面, 主要围绕以下几点展开: (1) 坚持以能力为本位, 重视实践能力的培养。技工教育培养的是应用型人才, 所以工程力学教学内容的改革应突出“应用型”这一特点, 要从教学需要、专业特点、工程实际应用和知识结构整体优化等角度出发, 合理确定学生应具备的能力结构与知识结构, 对教材内容的深度、难度进行调整, 同时, 进一步加强实践性教学内容, 重视实践能力的培养, 以满足企业对技能型人才的需求。 (2) 应注重教学内容的更新, 尽可能多地在教学中充实新知识、新技术、新设备和新材料等方面的内容, 使具有鲜明时代特征的新鲜血液及时融入在教学内容中。 (3) 教学内容应贯彻国家关于职业资格证书与毕业证书并重, 职业资格证书制度与就业制度相吻合的精神, 力求使教学内容涵盖有关国家职业标准的知识和技能要求。 (4) 为给学生营造一个更加直观的认知环境, 教学内容在教材编写模式方面, 尽可能使用图片、实物照片或表格形式将各个知识点生动地展现出来, 同时, 针对相关知识点, 可设计一些贴近生活的导入和互动性训练的内容, 以利于引导学生自主学习。
2 教学方法的改革与创新
改革教学内容的同时, 也要重视教学方法的改革。教学的目的, 除了让学生掌握工程力学的教学内容, 还要教给学生获取新知识、创造新成果的思维方式和思想方式, 培养学生辩证唯物主义观点以及分析问题、解决问题的能力。我们的教学方法要在发挥教师主导作用的同时, 充分发挥学生的主体作用, 为学生积极参与创造条件, 引导学生去思考、去探索、去发现, 使学生的思维活跃起来, 求知欲强烈起来, 从而让学生从知识、技能的被动接受者转变为主动参与者和积极探索者。为此, 我在传统教学方法 (讨论、互动式、情景式等) 的基础上, 结合教学对象接受知识的能力和本课程的特点, 尝试了下述教学法并取得了良好的教学效果。
2.1 进行科学史、科学家传记和科技新成就的教育, 诱发学生的学习兴趣
瓦特发明蒸汽机, 茅以升造桥的科学史;葛洲坝工程、北京奥运主场馆“鸟巢”的科技成就;力学名人胡克、钱学森的科学家传记等内容在力学课中的引入, 可使学生从感性上对力学产生浓厚的兴趣, 从而大大缩短了学生和力学的距离, 而且通过回顾力学大师们的光辉思想历程, 引导学生领略科学家们非凡巧妙的创造思维及他们这种创新的自觉性与主动性、勇敢性与挑战性, 在诱发心灵触动之际更易于激发学生发奋学习的豪情壮志。
2.2 进行案例教学, 对学生进行职业素养和责任感的教育
工程力学研究的领域非常广泛, 任何一项工程项目都与工程力学问题紧密相关。但往往由于力学知识运用的不得当导致构件的尺寸、截面形状等方面设计的不合理, 进而引发了大型事故发生。如建于华盛顿州的塔库马大桥, 虽然其轻型的桥塔、柔韧的桥面一度成为了悬索桥美学设计的时尚, 但因其强度条不够而导致桥面扭曲变形过大, 最终破坏坍塌。诸如此类的案例渗透告诉大家知识的学习、运用来不得半点马虎, 工程质量终身负责制更让大家铭记责任的重大。
2.3 进行分层次教学, 面对不同的教学对象因材施教
由于教学对象 (初中班、高中班) 的文化基础不等, 接受知识的能力也不同, 采取相同的教学方法、讲授同样的教学内容, 必将产生不同的的教学效果。为此, 教师应区别对待不同层次的学生, 实施因材施教。首先, 教学内容应有梯度。对于力学中的基础型课程内容, 可以专业课“必需、够用”为原则, 面向全体学生都给予讲授;而对于理论难度比较大的课程内容 (如摩擦角与自锁现象) 可作为知识拓展内容, 在高中班级详细讲解, 而初中班级仅供了解即可。另外在作业布置上也应结合教学对象的不同而难易适度。
2.4 采用现代化教学手段, 提高教学的效率与效果
工程力学课程有很强的工程背景, 在不能实现现场讲课的情况下, 我们可利用电教片将一些工程实例通过屏幕生动地展现在学生面前, 帮助学生解决工程力学模型建立的问题。还可利用多媒体教学软件及自作课件运用于课堂教学, 这样可极大减少繁琐计算的时间, 使学生将主要精力用于理解、应用上, 教师也有更多的时间实施启发、诱导。利用多媒体课件辅助教学, 则可缩短学生的认知过程, 有利于提高课堂节奏和教学效率。
3 考核内容与方法的改革
传统的工程力学考核内容多以再现书本知识为主, 概念、定理、推论等主要知识点成为学生死记硬背的重点, 填空、判断、选择等常见题型也只是为了让学生吃透这些内容, 即使有计算题, 也仅仅局限于固定题型。如此考核, 只会导致学生机械性地学习与记忆, 而考试过后, 只会将力学所学忘得所剩无几。为此, 首先要在考核内容上加以调整。应减少以再现书本知识为主的考试内容, 增加一些利于加强学生对知识的理解和应用的题型。可利用一些工程实例考核相应的定理、定律等知识点, 这样的考试, 使学生思维更活跃, 更易激发学生的创新意识, 培养学生综合运用知识的能力, 从而使考试真正成为进一步深化学习的重要教学环节, 不再被学生视为沉重的负担。其次在考核形式上加以更新。传统的考试形式采取期末考试一锤定音的模式, 而忽略了学生平时的学习情况。可将平时上课中涉及到的如考勤及认真态度、提问回答、作业、小实验的开发等情况作为平时成绩考核事项, 占总成绩的50%, 而期末考试成绩也只占50%, 这种分阶段的全程性考核方法评定的结果基本上与学生实际水平相吻合。而且, 这种考试方法学生不用花大量的时间去死记硬背, 而是靠平时知识的积累, 并能够加强对所学知识的理解、运用, 学生觉得学有所获, 也乐于这种考试。
摘要：本文从教学内容、教学方法、考核内容与方式等方面浅析了对《工程力学》教学的革新, 这对提高教学质量至为重要。