陳丹 陳金文 陸雋

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?選取工程力學(xué)中“如何提高彎曲梁的承載力”這一具體課堂案例，結(jié)合PBL教學(xué)法和信息化教學(xué)手段開(kāi)展教學(xué)設(shè)計(jì)，并從教學(xué)分析、教學(xué)理念與方法、教學(xué)過(guò)程、教學(xué)反思與整改、教學(xué)特色五個(gè)方面進(jìn)行具體闡述，希望能為相關(guān)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)提供一定的啟發(fā)和借鑒作用。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?彎曲梁;承載力;教學(xué);PBL;信息化

[中圖分類號(hào)] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] ?2096-0603（2019）14-0141-03

工程力學(xué)是高職院校土木大類專業(yè)中一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。它包含理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程中的主要內(nèi)容，依據(jù)高職專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和自身知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，重新組織形成力學(xué)知識(shí)體系。該課程兼有基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的雙重性質(zhì)，既運(yùn)用了前期課程中的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí)，又為后續(xù)的專業(yè)技術(shù)課奠定必要的理論基礎(chǔ)，為解決實(shí)際的工程問(wèn)題提供理論依據(jù)，是連接基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁，在整個(gè)課程體系中處于承上啟下的地位。

一、教學(xué)分析

（一）教學(xué)內(nèi)容

“梁”是中國(guó)建筑構(gòu)架中最重要的構(gòu)件之一，它承托著建筑物上部構(gòu)架全部的重量，主要發(fā)生彎曲變形，在中小跨度建筑物中被廣泛應(yīng)用。因此，在土木、水利等建筑類相關(guān)專業(yè)中，彎曲梁的分析及設(shè)計(jì)一直是工程力學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，本次課堂正是圍繞如何提高彎曲梁的承載力這一主題開(kāi)展教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析應(yīng)用的能力，提升學(xué)生的知識(shí)技能，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。

（二）教材分析

教材選用工程力學(xué)（第四版）“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材。本次課堂教學(xué)內(nèi)容節(jié)選自教材第6章第4節(jié)“梁彎曲時(shí)的應(yīng)力與強(qiáng)度”中的第4個(gè)內(nèi)容“提高梁彎曲強(qiáng)度的主要措施”。

（三）學(xué)情分析

本次課教學(xué)對(duì)象是職業(yè)院校水利工程專業(yè)一年級(jí)的學(xué)生。按照教學(xué)計(jì)劃，他們已學(xué)繪圖軟件Autocad和力學(xué)軟件MDsoilds，雖然他們?cè)跀?shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備上有所欠缺，怕公式推導(dǎo)、怕繁雜計(jì)算，也缺乏一定的工程意識(shí);但有“90后”青年的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，比如喜歡動(dòng)手操作、喜歡玩電腦、軟件，愛(ài)玩手機(jī)看視頻，也有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲。

（四）教學(xué)目標(biāo)及重難點(diǎn)

根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合崗位技能要求及學(xué)生特點(diǎn)，確定本次課程的教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)重難點(diǎn)。

（五）教學(xué)環(huán)境及資源

課前、課后利用網(wǎng)絡(luò)課程和教學(xué)平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)資源，拓展教學(xué)時(shí)空。

課中，在多媒體教室，采用視頻、動(dòng)畫(huà)、3D圖、MDsolids力學(xué)軟件、二維碼等信息化資源開(kāi)展教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。

二、教學(xué)理念與方法

（一）教學(xué)理念

依據(jù)高職教學(xué)人才培養(yǎng)的要求和工程力學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，采用問(wèn)題為導(dǎo)向的PBL教學(xué)理念，先提出“如何提高彎曲梁的承載力”這一問(wèn)題，再?gòu)哪Ｐ蛯?shí)驗(yàn)、數(shù)值仿真、生活舉例、工程應(yīng)用四個(gè)方面作出回應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生由感性觀察到理性探究、由現(xiàn)象解釋到方案討論，層層遞進(jìn)，逐步解決問(wèn)題并掌握知識(shí)和技能。

（二）教學(xué)模式

圍繞“如何提高彎曲梁的承載力”這一中心問(wèn)題，設(shè)計(jì)了理論探究和實(shí)踐應(yīng)用兩大教學(xué)模塊。其中理論探究是基礎(chǔ)，通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)分析主要影響因素，通過(guò)數(shù)值仿真提出具體措施;實(shí)踐應(yīng)用是目標(biāo)，通過(guò)生活舉例激活知識(shí)，通過(guò)解決工程問(wèn)題提升技能。在探究中掌握知識(shí)技能，在實(shí)踐中鞏固知識(shí)技能，形成探中學(xué)、用中學(xué)理實(shí)一體化的教學(xué)模式。

（三）教學(xué)方法

采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，讓學(xué)生在模型試驗(yàn)中對(duì)比觀察、自主探究;采用情境教學(xué)法，讓學(xué)生分組討論，解決工程問(wèn)題，從而解決教學(xué)重難點(diǎn)。

三、教學(xué)過(guò)程

這個(gè)教學(xué)過(guò)程分為三段六步式，三段分別為課前預(yù)熱、課中導(dǎo)學(xué)和課后拓展。具體流程見(jiàn)下表。

四、教學(xué)反思與整改

（一）教學(xué)效果

本節(jié)課以“如何提高彎曲梁的承載力”這一問(wèn)題為導(dǎo)向，利用MDsoilds力學(xué)軟件微課、動(dòng)畫(huà)、視頻、3D圖、多媒體教室、藍(lán)墨云教學(xué)平臺(tái)等信息化手段，采用“情境引入—模型實(shí)驗(yàn)—數(shù)值仿真—生活舉例—工程應(yīng)用—?dú)w納總結(jié)”六環(huán)節(jié)，逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握知識(shí)技能，最終運(yùn)用知識(shí)技能解決實(shí)際工程問(wèn)題，達(dá)到了以下效果：

1.通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)、數(shù)值仿真，讓學(xué)生動(dòng)起來(lái)，學(xué)習(xí)熱情更高漲

運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，先布置模型實(shí)驗(yàn)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)一些抽象的規(guī)律，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣;再順勢(shì)提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生利用力學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)值仿真，探究具體措施，達(dá)成知識(shí)目標(biāo)。這樣的方式相對(duì)傳統(tǒng)的公式推導(dǎo)分析，學(xué)生更有興趣，也更容易理解和掌握，學(xué)習(xí)積極性大大提高。

2.通過(guò)生活舉例、工程應(yīng)用，把知識(shí)用起來(lái)，學(xué)習(xí)目標(biāo)更明確

運(yùn)用情境教學(xué)法，通過(guò)生活情境引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)力學(xué)在生活中的應(yīng)用，把抽象的力學(xué)模型具體化;再通過(guò)工程情境引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有經(jīng)驗(yàn)解決廠房吊車梁升級(jí)改造的問(wèn)題，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，達(dá)成技能目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)。

3.通過(guò)藍(lán)墨云班課教學(xué)平臺(tái)，把過(guò)程記下來(lái)，過(guò)程評(píng)價(jià)更全面

學(xué)生完成教師在平臺(tái)上發(fā)布的課前課后測(cè)試及小組任務(wù)，教師針對(duì)學(xué)生的完成情況，包括分組活動(dòng)時(shí)的參與度、創(chuàng)新度等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的信息采集，有利于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行更加全面系統(tǒng)的考核。

（二）教學(xué)反思

1.采用PBL教學(xué)理念，以問(wèn)題為導(dǎo)向，任務(wù)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵

本節(jié)課采用以問(wèn)題為導(dǎo)向的PBL教學(xué)理念，圍繞“如何提高彎曲梁的承載力”這一具體問(wèn)題，設(shè)計(jì)了模型實(shí)驗(yàn)、數(shù)值仿真、生活舉例、工程應(yīng)用四個(gè)任務(wù)，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析問(wèn)題，利用數(shù)值仿真解決問(wèn)題，借助生活現(xiàn)象激活知識(shí)，最后在工程應(yīng)用中提升技能。

2.信息化手段的應(yīng)用關(guān)鍵在解決重點(diǎn)、突破難點(diǎn)

針對(duì)學(xué)生怕公式、喜歡操作的特點(diǎn)，淡化理論推導(dǎo)，讓學(xué)生利用MDsoilds力學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)值仿真，通過(guò)參數(shù)調(diào)整及對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并解決問(wèn)題;利用微課、動(dòng)畫(huà)、3D圖、企業(yè)視頻和網(wǎng)絡(luò)視頻等信息化資源，把抽象的力學(xué)模型與實(shí)際工程構(gòu)件對(duì)接，有助于突破重難點(diǎn)，并培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和信息素養(yǎng)。

（三）整改及建議

工程力學(xué)的教學(xué)痛點(diǎn)一直是理論與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)生覺(jué)得力學(xué)理論枯燥無(wú)用。

建議：把各種受力構(gòu)件在生活或工程中的應(yīng)用進(jìn)行分類，整合形成適應(yīng)不同專業(yè)不同情境的案例庫(kù)，并在教學(xué)實(shí)踐中常態(tài)化應(yīng)用，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

五、教學(xué)特色

（一）模型實(shí)驗(yàn)與數(shù)值仿真相結(jié)合，從感性到理性，助力知識(shí)理解

淡化公式推導(dǎo)，強(qiáng)化動(dòng)手能力，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)觀察規(guī)律，采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)啟發(fā)學(xué)生利用力學(xué)軟件對(duì)比分析，從抽象到具體，層層遞進(jìn)，符合學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律。

（二）生活現(xiàn)象與工程案例相結(jié)合，從日常到專業(yè)，助力技能應(yīng)用

以理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用為目標(biāo)，引入生活情境引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解釋力學(xué)現(xiàn)象，利用工程情境啟發(fā)學(xué)生提出吊車梁升級(jí)改造的方案，由模擬動(dòng)畫(huà)到實(shí)景視頻，由理論措施到實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知和技能應(yīng)用。

（三）力學(xué)原理與生活哲理相結(jié)合，從意識(shí)到態(tài)度，助力素質(zhì)教育

教育不僅授業(yè)解惑，更要傳道。從事故分析中引出嚴(yán)謹(jǐn)謙遜的工作態(tài)度，從分組任務(wù)中強(qiáng)調(diào)協(xié)同合作的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，從力學(xué)原理折射哲學(xué)道理，從工程經(jīng)驗(yàn)激發(fā)信息素養(yǎng)，將素質(zhì)教育滲透課堂。

參考文獻(xiàn)：

[1]王功琴.論材料力學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)[J].科技展望，2016（34）.

[2]李紅娟.“提高梁的彎曲剛度的問(wèn)題”在課堂教學(xué)中的具體化處理[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（3）.

[3]徐文毅.案例教學(xué)法在工程力學(xué)課程中的應(yīng)用：提高某廠房吊車梁彎曲強(qiáng)度的方案[J].武警學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（1）.

[4]葉萍.基于互聯(lián)網(wǎng)+背景下高職教育的優(yōu)化思路[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2012（3）.

[5]許竹平.“互聯(lián)網(wǎng)教育”生態(tài)下“泛在PBL”教學(xué)模式研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2018（6）.

編輯 李 靜

How to Improve the Bearing Capacity of Bending Beams

——Classroom Teaching Design of Engineering Mechanics in Higher Vocational Colleges

Based on PBL Teaching Method

Chen Dan，Chen Jin-wen，Lu Jun

Abstract：This paper chooses the specific classroom case of “How to Improve the Bearing Capacity of Bending Beams” in Engineering Mechanics，combines PBL teaching method and information-based teaching method to carry out teach-ing design，and elaborates in detail from five aspects：teaching analysis，teaching ideas and methods，teaching process，teaching reflection and rectification，and teaching characteristics. It can provide some inspiration and reference for the teaching design of related courses.

Key words：bending beam;bearing capacity;teaching;PBL;informatization