梁玉媚 肇慶市技師學院

工程力學課程中探究型教學的實施

梁玉媚 肇慶市技師學院

以工程力學中的課題“提高梁強度的主要措施”為案例，結(jié)合在教學的過程中進行的一系列的教學設(shè)計，闡述了探究型教學方法的理念、內(nèi)容、方法與過程。

工程力學；探究型教學；教學方法；教學過程；科學素養(yǎng)的培養(yǎng)

engineering mech；apnriocsbe-based teac；hing teaching pro；ctehsse training of scientific accomplishment

孟子曾說：“受人以魚，只供一飯之需；授人以漁，則終生受益無窮。”從教學層面上講，教給學生學習和研究的方法，比教會他們定理、公式更為重要。教師在教學過程中應更注重對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)，開展探究型教學。這些道理很多人都懂，但如何在課堂教學上實施呢？本文結(jié)合工程力學的教學實踐，以課題“提高梁強度的主要措施”為案例，對在工程力學探究型教學的實施作了一些探討。

一、教學內(nèi)容問題化

傳統(tǒng)的課堂教學方法是以課堂講授為主，是一種單向的知識傳授，盡管傳遞的信息密度大，可控性強，但學生缺少自主思考的空間和時間。對講課內(nèi)容的組織和安排，應遵循認知規(guī)律，注重創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)。教師在教學過程中，根據(jù)教學的重點和難點精心設(shè)計問題，分階段、有目的和有技巧地將所要講授的內(nèi)容作為一個問題向?qū)W生提出，以激發(fā)學生求知和探究的欲望，促進學生的思維。問題既是學習知識的關(guān)鍵，又是教師講課的關(guān)鍵。

對于“提高梁強度的主要措施”一節(jié)，筆者打算不按教材那樣直接講述提高梁強度的各個主要措施，而是要給學生留出充分的思維空間，讓學生創(chuàng)造性地學習知識和應用知識。首先，根據(jù)學生認知規(guī)律，設(shè)計能夠反映所要學的知識、又能夠與學生現(xiàn)有知識經(jīng)驗相關(guān)聯(lián)的問題，引導學生對問題進行理論分析、討論和論證，并發(fā)現(xiàn)其中的關(guān)系，理解其中的新側(cè)面，從而解決問題。筆者設(shè)計的問題是：簡支梁在相同的荷載大小、不同的受力形式、不同橫截面形狀的五種情況下的受力計算（如表一）。把學生分成五組，請各組計算下表中數(shù)據(jù)。

通過計算表一，既讓學生復習、鞏固了舊知，也自然引出本節(jié)課要討論的問題：梁的承載能力與什么因素有關(guān)？怎樣提高梁的承載能力?這樣馬上激發(fā)學生的好奇心，學生的學習興趣就濃了。同時也給學生示范了一種運用基本理論進行定量分析的研究方法。達到讓學生自主學習，引導學生自己去發(fā)現(xiàn)問題的目的。至此學生對提高梁承載能力的方法有了些朦朧的認識，但還未深刻理解透砌，還要進一步精雕細刻，逐步探索研究。

二、教學過程探究化

當前，教學研究的重心正從知識傳授向能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，從重視結(jié)果向重視過程轉(zhuǎn)變。教育家施瓦布指出，“如果要學生學習科學的方法，那么有什么學習比通過積極地投入到探究的過程中去更好呢?” 施瓦布認為教師應該用探究的方式展現(xiàn)科學知識，學生應該用探究的方式學習科學內(nèi)容。

為了讓學生親身經(jīng)歷以探究為主的學習活動，培養(yǎng)他們的好奇心和探究欲，發(fā)展他們對科學本質(zhì)的理解，使他們學會探究解決問題的策略，為他們終身學習和生活打好基礎(chǔ)。緊接以上教學，筆者按照以知識點為驅(qū)動的邏輯順序，以問題解決為驅(qū)動的心理需要層層推進教學。引導學生分析問題，從抗彎強度條件出發(fā)，循序漸進，從簡單問題到復雜，讓學生自覺地、主動地探索，掌握認識和解決問題的方法和步驟，從中找出規(guī)律，形成自己的概念。

表一

第一步，學生分組對表一進行總結(jié)梳理，得出自己的結(jié)論和解釋，并將自己的結(jié)論清楚地表達出來，大家共同探討。一般來說，至少有一半的同學通過觀察表一的計算結(jié)果，就能知道答案。針對學生的回答，教師進行引導、點撥并總結(jié)：

彎曲正應力是控制梁彎曲強度的主要因素。提高梁的承載能力，是減少危險截面的最大彎曲應力。那么危險截面的最大彎曲應力與哪些因素有關(guān)呢？從抗彎強度條件結(jié)合表一可得出結(jié)論：

1.梁的正應力主要與彎矩有關(guān)，與抗彎截面模量有關(guān)；

2.要提高梁的承載承力，應從兩方面考慮：

（1）合理安排梁的受力情況，以降低Mmax的值；

（2）采用合理的截面形狀，以提高W的數(shù)值，充分利用材料的性能。

第二步，緊跟以上討論結(jié)果，學生自然就提出有待進一步探究的問題:如何合理安排梁的受力情況，以降低Mma x的值？如何選擇合理的截面形狀？

教師與學生共同擬定合理的研究計劃，學生自己觀察總結(jié)，教師要注意幫助學生選擇恰當?shù)姆椒?。并適時提供指導、點撥，得出結(jié)論：

1.合理安排梁的受力情況，以降低Mmax的值；

（1）合理布置梁的支座；

（2）合理布置梁的載荷；

2.采用合理的截面形狀，以提高W的數(shù)值，充分利用材料的性能：

（1）形狀和面積相同的截面，采用不同的放置方式，則Wz值可能不相同。

（2）面積相等而形狀不同的截面，其抗彎截面模量Wz值不相同。選擇梁的理想截面，可以從以下兩方面來考慮：

①用最小的截面面積得到大的抗彎截面模量，使梁的材料充分發(fā)揮作用。

②截面形狀應與材料特性相適應，使截面形狀符合經(jīng)濟的原則。

第三步，引導學生從表一跳出來，擴展思路，從其他方面思考。比如在彎矩圖方面想想辦法，提高梁的強度。從而引出等強度梁。

第四步，從理論應用到實踐。通過圖片介紹工程上一些實際的例子，也可讓學生討論生活中見過的例子，引導學生運用理論知識去分析。按照問題解決中的推論路線邏輯地將新理解與基本原理及相關(guān)知識聯(lián)系起來，與實際例子聯(lián)系起來，實現(xiàn)知識經(jīng)驗的整合。以此進一步激發(fā)學生探索的興趣,使學生產(chǎn)生強烈的學習愿望。在熱烈、愉快的氣氛中把一堂課的教學推向高潮,達到“課已盡,趣猶存”的效果。

至此，通過逐步深入地提出問題、分析問題和解決問題。學生已掌握了提高梁的強度的措施，達到了掌握與理解知識的目的。同時，在探究型教學的過程中，學生的主體地位、自主能力都得到了加強，學生需要思考怎么做甚至做什么，而不是讓學生接受書本上或者教師提供的現(xiàn)成的結(jié)論。在整個探究過程中，學生充滿了興趣，學得更生動、更有效。毋庸置疑，學生對通過這樣的途徑獲得的知識會理解得更透徹，掌握得更牢固。獲得的不僅是力學知識，更是科學素養(yǎng)的提高。在教學中也落實了知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三維目標的要求。

三、教學環(huán)境動態(tài)化，實現(xiàn)師生互動

在教學的實施過程中，動態(tài)化的課堂和有效的師生互動是探究型課堂教學成功的關(guān)鍵。

創(chuàng)建動態(tài)的課堂，基于充分的預設(shè)。正如本文的教學案例中設(shè)計的問題，涵蓋本課的重點和難點。這些具有啟發(fā)性和思考性問題把學生的思維調(diào)動起來，將他們已有的知識和剛接觸的新知識合理地構(gòu)建起來，從而讓課堂的動態(tài)生成有了依托。而達成一個精彩的動態(tài)課堂，更需要教師要為學生創(chuàng)設(shè)和諧的學習環(huán)境，愉悅的學習氣氛，使學生敢想、敢說、敢問、敢做。教師在整個教學的過程中要避免“一言堂”，學生對老師提出的問題要有響應，允許了課堂上不同聲音的出現(xiàn)，老師與學生之間要有對話和交流。

實現(xiàn)師生互動，關(guān)鍵是學生的“動”。學生的“動”具有主動性和能動性，但基于自身知識和能力的局限，沒有教師的參與引導，很難動得自如、動得深刻、動出創(chuàng)新。因此教師必須把握教育時機，引導互動。只有當教師不失時機地把握教的機會，引導、點撥、質(zhì)疑、啟發(fā)、調(diào)節(jié)，才能調(diào)動課堂氛圍，激發(fā)互動。把握什么樣的教學機會及時“出擊”，激發(fā)互動呢？在教學中，筆者認為應該從以下幾方面著手：

1.看書自學遇到難點、疑點時，組織學生討論，教師參與其中不斷點撥，拋磚引玉，適當提出一些“爬坡”性問題，引導、啟發(fā)、解惑。

2.求異、探新、延伸遇到困難時，提建議導向誘思，提供信息“鋪路架橋”，教給方法，開拓思路。 如在學習梁的承載能力與什么因素有關(guān)時，可向?qū)W生提出對梁的危險截面的思考。

3.學生遇挫感到氣餒時，提供通向成功的信息，幫助他們增強克服困難的信心。 如在第三步中，引導學生擴展思路，從其他方面思考時，可建議學生畫出懸臂梁的彎矩圖。

四、結(jié)語

探究型教學是教師引導學生從學科領(lǐng)域和現(xiàn)實生活中選擇研究主題，創(chuàng)設(shè)一種類似科學研究（學習）的情境，運用類似科學研究的方法，通過多維互動的教學關(guān)系，使學生主動探究問題，獲得知識、技能、情感和態(tài)度的發(fā)展，促進學生提高科學素養(yǎng)的教育模式。在教學實施過程中,它把教師的主導作用、學生的主體作用、將知識的傳授與能力的培養(yǎng)統(tǒng)一起來,能最大限度地調(diào)動學生的學習積極性，培養(yǎng)他們主動學習和創(chuàng)新學習的精神，形成自主學習的良好習慣，獲得終身受益的自學能力，成為適應新世紀需要的創(chuàng)造性人才。但同時，也對教師提出了更高的要求。在探究教學過程中，教師要起到“導演”的作用，其備課的內(nèi)容加大，不僅要考慮教授的內(nèi)容，還要考慮實施的細節(jié)。而且在操作的過程中，時間的掌控、課堂的組織也頗具挑戰(zhàn)性。其次，課堂的互動是否能有效地進行，學生個體差異是否都能照顧到，這些都是要考慮的問題。

[1]陳效蘭，張巖.師生互動式研究型教學對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的探索.教育探索. 2008年10期

[2]崔夢樓，徐軍.關(guān)于研究型教學的思考.教育探索.2007年9期

Implementation of Probe-based Teaching in the Course of Engineering Mechanics

LIANG Yu-mei Zhaoqing technical college

The topic in engineering mechanics"The main measures to improve beam strength"as a case, with a series of instructional design In the teaching process , elaborated the ，idceoantent, method and process of probe-based teaching methods.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.114