劉偉

摘要：針對當前工科彈性力學教學中存在的課時少、理論抽象、公式復雜、學生數(shù)學基礎較差、學習興趣不高等主要問題，文章根據(jù)筆者的教學經(jīng)驗提出了問題導向教學、由淺入深、抽象知識具體化、使用教學工具、總結(jié)助記口訣、強化知識總結(jié)、補充基礎數(shù)學知識等7類教學改進方法，對工科彈性力學課程教學改革具有促進作用。

關鍵詞：彈性力學;工科;教學改革

中圖分類號：G6423;TU-4 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2019）01-0065-03

彈性力學是巖土工程、地質(zhì)工程、土木工程、水利工程、機械工程、航天航空等工科專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課，并被廣泛應用于現(xiàn)代工程中。彈性力學是在理論力學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學三大力學基礎上，進一步研究非桿狀結(jié)構(gòu)體由于受外力作用、邊界約束或溫度改變發(fā)生的應力、應變和位移的學科。同時彈性力學也是一門力學基礎學科，其基本概念和研究方法被廣泛應用于其他學科，如塑性力學、斷裂力學、有限單元法等。培養(yǎng)學生掌握彈性力學的基本概念、基本理論、基本方法和求解力學的思路方法是本門課程學習的主要目的。前人對工科彈性力學教材的選擇[1]、教學中存在的問題[2]、教學方法的探討[3]、考核方法選擇[4]等方面做了很多研究。隨著教學對象的變化，教學中存在的問題也相應變化，在新形勢下對彈性力學教學進行改革非常必要。文章在總結(jié)彈性力學教學改革研究成果的基礎上，針對當前學生的學習特點進一步提出了幾點彈性力學教學的改進方法。

一、 當前彈性力學教學中存在的主要問題

當前的教學改革應針對教學中存在的主要問題開展，只有正確認識教學中存在的問題，教學改革方有源頭活水來。當前大學教學中所面臨的教育對象為95后到00后的學生，這些成長于多媒體時代的孩子更擅長形象思維，而不喜歡死板的公式推導。當前彈性力學教學中存在的主要問題如下：

（1） 課時少。彈性力學作為一門基礎性課程，受重視的程度不夠，很多學校對工科學生的彈性力學課時進行了壓縮，課時多為32學時，給彈性力學課程的教學帶來了困難[5-6]。

（2）彈性力學的理論較為抽象，不易于理解[5]。工科學生善于形象思維，對抽象概念的理解存在困難。（3）彈性力學的理論解法推導往往過于復雜而繁瑣，學生在學習的過程中如云海漫步，難以形成清晰的思路[7]。（4）數(shù)學基礎較差。工科學生的數(shù)學基礎相對較差，而彈性力學恰恰是一門對數(shù)學基礎要求較高的課程。（5）興趣不高?，F(xiàn)行教材只注重對理論的講解，學生對整篇的數(shù)學公式有畏難情緒，同時學生對該課程的認識不夠，認為該課程應用范圍不廣，對該門課的學習興趣不高[6]。

因此，針對當前教學中存在的主要問題，如何根據(jù)學生的實際情況對教學方法進行調(diào)整，提高學生學習的積極性，培養(yǎng)解決問題的能力，達到教學目的是非常有必要的。

二、彈性力學的教學改革探討

教學改革應在充分研究學情基礎上進行，有的放矢才能真正有益于教學的改進。在充分研究當前彈性力學教學中存在的問題和學生學情的基礎上，筆者結(jié)合實際教學經(jīng)驗，對當前工科彈性力學的教學提出如下教學改進方法。

（一）問題導向教學

“基于問題的學習”，即將學習設置在有意義的問題情境中，讓學生自主探究，調(diào)動學生學習的主動性[8]。問題導向法既提高了學生對理論的理解，又提高學生的學習興趣。 在實際教學中，改變以往連續(xù)講授的教學過程，在提出問題后，留出一段時間讓學生自主思考，然后將學生的思路引導到即將講授的內(nèi)容上。

（二）由淺入深，注重教學思路的邏輯性

在教學中要特別注意思路的邏輯性和條理性，由淺入深、循序漸進地講解。教學思路的跳躍導致學生思路的混亂，經(jīng)過多次反復的講解也很難消除思路混亂的影響。因此，在教學中，力求用最簡潔、最直接的思路講解一個公式的推導。

（三）抽象知識具體化，注重知識與日常經(jīng)驗的結(jié)合

當代大學生長于形象思維，而不喜抽象思維。例如，學生對泊松比的理解，單純通過公式進行講解，教學效果較差。教師可以粉筆盒為道具，在粉筆盒上加壓，讓學生想象粉筆盒被壓扁，垂直方向壓縮而兩側(cè)膨脹的情形。同時還可與日常經(jīng)驗相結(jié)合，讓學生想想果凍被壓縮的情形。將知識與學生的日常經(jīng)驗相結(jié)合往往令學生印象深刻，可產(chǎn)生事半功倍的教學效果。

（四）使用教學實驗、教學工具

教學工具可以是教室里的日常用品，如黑板擦和粉筆盒，也可以是專門制作的教具，還可以使用光彈性實驗對圣維南原理進行模擬[9]。同時還可以使用數(shù)值模擬軟件對應力分布進行模擬，讓學生對應力分布有一個直觀的印象。 教學工具是使抽象知識具體化的有效工具，往往能起到事半功倍的效果。

（五）強調(diào)復習，多總結(jié)助記口訣

彈性力學是一門理論性很強的學科，不做題很難將學到的知識內(nèi)化為自己的能力。現(xiàn)代教學理念不提倡題海戰(zhàn)術，但對于理論性很強的學科，只理解基本概念是不夠的。對于工科學生，則更應注重實際解決問題的能力。實際教學中，對于每節(jié)課的學習，都應布置一定量的習題進行鞏固。在講授習題時，重在總結(jié)做題的步驟和方法，通過多次的重復加強學生對知識的理解。例如，在邊界條件的講解時，可以配合多個例題，同時總結(jié)外力與應力關系的助記口訣：“正面同之，負面反之，斜面用公式，次面可積之?！奔磳τ谡妫饬εc應力大小和符號相同;對于負面，外力與應力大小相同，符號相反;對于斜面，則可應用公式;對于次要面，則可以運用圣維南原理。記憶口訣可幫助學生快速記住相關知識。

（六）強化知識總結(jié)，形成知識體系

彈性力學是一門邏輯性非常強的學科，其求解過程非常復雜。學生易陷入數(shù)學推導過程中而忘記了該推導的目的。在實際教學中，可以在黑板的一側(cè)列出求解問題的思路與步驟，在數(shù)學推導過程中，加強學生對推導目的和求解步驟的理解。例如，講授半逆解法求解平面應力問題時，在首次推導時每推一步則將其目的寫在黑板一側(cè)，在解例題時則按推導步驟進行求解。同時由于彈性力學的知識點較多且知識點間的邏輯性很強，應多對知識點進行歸納和梳理，加強知識的體系性。如對于平面問題的解析，其解題思路可以用圖譜進行歸納講解，讓學生對所學知識之間的內(nèi)在聯(lián)系有清醒的認識，避免只見樹木，不見森林的情況。

（七）適當補充需要用到的數(shù)學基礎知識

作為彈性力學教師，應打破課程邊界，發(fā)現(xiàn)學生對彈性力學所需的數(shù)學基礎掌握較差時，及時給學生補充數(shù)學基礎知識。根據(jù)學生的數(shù)學基礎掌握情況，適當?shù)卦趶椥粤W教學中補充所需的數(shù)學基礎知識是必要的。例如，學生在學習幾何方程時，往往忘記了高等數(shù)學中所學的泰勒公式，而不懂泰勒公式，則幾何方程無法推導，因此，在講幾何方程之前，應替學生補充泰勒公式

的知識。

三、結(jié)語

根據(jù)當前工科彈性力學教學中存在的主要問題，提出了7類教學改進措施。這些教學改進措施應貫穿于整個教學過程中，并根據(jù)教學內(nèi)容靈活選擇。工科彈性力學的教學應更側(cè)重于解決實際問題能力的培養(yǎng)，因此，采用問題導向式的教學方法，注重知識的形象化和體系化，加強解題能力的訓練對達到教學效果與教學目的具有重要的推動作用。

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