【摘要】工程力學(xué)作為工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，具有概念公式多、理論復(fù)雜、思維抽象等特點，教學(xué)實踐中普遍存在著“學(xué)生難學(xué)、老師難教”的現(xiàn)象。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)自信心，本文提出工程力學(xué)的形象化教學(xué)改革，主要從三方面著手，分別為：將基本概念和知識點形象化，采用形象化案例式教學(xué)模式以及借助計算機仿真軟件將力學(xué)模型直觀化、瞬態(tài)運動過程化。通過形象化教學(xué)改革，增強課程的趣味性和直觀性，提高學(xué)生的感性認(rèn)識，并培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識解決工程實際問題的能力，從而為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】工程力學(xué) 形象化 改革 直觀化 過程化

【中圖分類號】G64 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）01-0239-01

工程力學(xué)是工科專業(yè)尤其是機械專業(yè)重要的基礎(chǔ)課，不僅是工科專業(yè)的先行課和基礎(chǔ)課，更有著很強的工程背景和工程應(yīng)用性。工程力學(xué)的學(xué)好與否直接關(guān)系著學(xué)生對整個專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。然而，由于這門課程的概念公式多，理論復(fù)雜、思維抽象，教學(xué)實踐中普遍存在著“學(xué)生難學(xué)、老師難教”的現(xiàn)象。

鑒于工程力學(xué)的教學(xué)特點，教師有必要不斷提高自身教學(xué)水平，在教學(xué)中采用形象化的教學(xué)手段和方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，端正學(xué)習(xí)態(tài)度，增強學(xué)習(xí)自信心。為解決教學(xué)中存在的困難，提高教學(xué)質(zhì)量，本文進行了積極的探索，提出以下幾方面內(nèi)容：

1.將基本概念和知識點形象化

工程力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容中包括大量的概念，為了在有限的學(xué)時內(nèi)將基本概念和知識點傳授給學(xué)生，就要提高授課效果，增強課堂趣味性。教師在講授時不僅要進行科學(xué)分析，更要想辦法將抽象思維形象化、直觀化，縮短理論與生活的距離。如在課件中應(yīng)用flash動畫、錄像、照片等影音資料，通過聲情并茂的課堂演示，增強學(xué)生的感性認(rèn)識，促進學(xué)生的求知欲望。

除了教學(xué)生理解記憶，還可采用形象記憶法幫助學(xué)生快速識記。如在講授彎矩的正負(fù)號規(guī)則時，教材中給出這樣的規(guī)定：“作用在左側(cè)截面上使截開部分逆時針方向轉(zhuǎn)動；或者作用在右側(cè)截面上使截開部分順時針方向轉(zhuǎn)動者為正；反之為負(fù)?！睂W(xué)生感覺拗口，容易混淆，筆者在課堂中提出下述形象記憶法：將自己的身體做為截斷的一部分梁，左右手舉過頭頂做大猩猩狀，手臂彎曲的方向即為相應(yīng)截面的彎矩正方向，要求學(xué)生以此形象識記知識點，學(xué)生在老師形象展示時捧腹大笑，在活躍的課堂氣氛中掌握了知識點，課堂反應(yīng)良好，提高了課堂學(xué)習(xí)的積極性。為了使基本概念形象化，提高課程的趣味性，這就要求教師多留心，不斷積累經(jīng)驗，幫助學(xué)生采用形象的方法理解和識記基本概念，為后續(xù)概念的應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

2.采用形象化案例式教學(xué)模式

工程力學(xué)有很強的應(yīng)用性，在課學(xué)中應(yīng)廣泛使用實際工程中的案例，引導(dǎo)學(xué)生想象工程實際場景，并用所學(xué)理論知識解決工程問題，培養(yǎng)學(xué)生的分析問題解決問題的能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。

教師在講解知識點之前，應(yīng)先提出有關(guān)的工程案例，并同時展示圖片，再展開講解有知識點，之后先讓學(xué)生思考解決問題的方法，教師可給予思路的引導(dǎo)，并不急于給出答案。如在講解物體的重心內(nèi)容時，就可以給出轎車圖片，并提出問題：采取何種方法能夠確定小轎車的重心位置？由學(xué)生討論解決的方法，最后教師點評。這種生活實例不僅能吸引學(xué)生的注意力，又能啟發(fā)學(xué)生積極思考。這種以學(xué)生解決問題為主，教師引導(dǎo)為輔的教學(xué)模式更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心和求知欲。

3.力學(xué)模型直觀化、瞬態(tài)運動過程化

隨著國內(nèi)高等教育體制的改革，許多工科院校減少了工程力學(xué)課內(nèi)學(xué)時，就是為了給學(xué)生更多自主學(xué)習(xí)的空間，因此改進教學(xué)方法，利用計算機作為輔助教學(xué)工具就成為現(xiàn)代教學(xué)的發(fā)展趨勢。MATLAB作為一種集成度很高的語言，由于其功能強大、使用方便已經(jīng)在教學(xué)、科研和工程實際中廣泛使用。

在學(xué)習(xí)有關(guān)運動學(xué)和動力學(xué)的內(nèi)容時，對典型機構(gòu)的運動，手動計算只能解出某些瞬時的力學(xué)參數(shù)，對于機構(gòu)的整個運動過程，手動計算難度太高，且理解困難。利用仿真軟件對機構(gòu)的運動做過程分析，將機構(gòu)運動過程中各個參數(shù)變化的過程以曲線、圖表甚至動畫的方式表現(xiàn)出來，將運動過程更加直觀的展現(xiàn)給學(xué)生，降低了學(xué)生對動態(tài)運動的理解難度。目前已經(jīng)有很多這方面的研究，如王清等[1]利用MATLAB繪制了滾動圓輪上一點的運動軌跡圖、速度變化圖等，把生硬的公式變成了二維圖形。張寧等[2]利用simmechanics建立了曲柄連桿機構(gòu)的仿真模型，對其進行了運動學(xué)和動力學(xué)仿真。敖文剛[3]利用matlab設(shè)計出友好的虛擬實驗可視化用戶界面，將分析結(jié)果以曲線、動畫和表格表達出來。王繁生等[4]以matlab為仿真平臺并以Visual C++為開發(fā)環(huán)境開發(fā)了材料力學(xué)輔助教學(xué)軟件，使學(xué)生在課堂上直觀地了解到工程實際問題的處理過程。

以上種種均說明了借助計算機技術(shù)進行形象化、直觀化教學(xué)的可能性。教師可利用已有成果或自行研發(fā)典型力學(xué)模型或機構(gòu)動態(tài)運動的程序，應(yīng)用到學(xué)生課堂教學(xué)中和仿真實驗課中，既可提高學(xué)習(xí)興趣又可增強感性認(rèn)識，還可提高力學(xué)建模和數(shù)學(xué)計算的能力，為將來更好地解決工程實際問題打下基礎(chǔ)。

總之，在工程力學(xué)的教學(xué)中，鑒于該門課程的理論性和抽象性，教師應(yīng)不斷提高教學(xué)水平，采用一切形象化教學(xué)手段使教學(xué)內(nèi)容更加直觀化、可視化，幫助學(xué)生在有限的課時內(nèi)盡快掌握基本知識點，增強學(xué)生對此門課程的感性認(rèn)識，并培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識解決工程實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)，也為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]王清，龔長清. MATLAB在“理論力學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國電力教育， 2011，9：200-203

[2]張寧，田杰，陳奇. 基于simmechanics的曲柄壓力機機構(gòu)仿真分析[J].宜春學(xué)院學(xué)報，2013，35（3）：35-36，137

[3]敖文剛. 基于Matlab的可視化理論力學(xué)虛擬實驗[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報（科然科學(xué)版）， 2012，29（9）：101-105

[4]王繁生，蔣紅旗. Matlab在材料力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].高等建筑教育，2009， 18（4）：101-103

作者簡介：

孫敬敬，女，1984年生人，研究生，助教，重慶巿長江師范學(xué)院，研究方向，機械故障診斷，信號分析。