陳 欣，施小明

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開(kāi)封 475004）

0 引言

工程力學(xué)是道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)（以下簡(jiǎn)稱“道橋?qū)I(yè)”）的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)， 要求學(xué)生理解并掌握工程施工及工程設(shè)計(jì)中簡(jiǎn)單的受力分析與計(jì)算的基本原理、方法，能夠增加學(xué)生的后續(xù)發(fā)展?jié)摿Α?但現(xiàn)階段高職學(xué)生在學(xué)習(xí)工程力學(xué)時(shí)，普遍感覺(jué)難學(xué)、抽象、沒(méi)興趣，學(xué)習(xí)主動(dòng)性差，教師在教學(xué)時(shí)也反映學(xué)生基礎(chǔ)差、學(xué)習(xí)積極性不高、教學(xué)效果差［1-2］。為幫助學(xué)生更好地理解、掌握工程力學(xué)的相關(guān)知識(shí)和技能，提高課程教學(xué)效果，本文在分析道橋?qū)I(yè)工程力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上， 探討了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方案，以期對(duì)高職工程力學(xué)課程教學(xué)有所幫助。

1 高職工程力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

高職道橋?qū)I(yè)的工程力學(xué)課程分兩個(gè)學(xué)期進(jìn)行教學(xué)，一般設(shè)置在第二學(xué)期和第三學(xué)期，學(xué)時(shí)數(shù)基本滿足理論教學(xué)要求。 盡管工程力學(xué)課程在專業(yè)課程體系中有著重要的地位，但筆者通過(guò)調(diào)研卻發(fā)現(xiàn)，課程教學(xué)效果并不令人滿意， 未達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目標(biāo)。 總結(jié)調(diào)研結(jié)果， 主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

1.1 學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

1.1.1 力學(xué)難學(xué)、抽象，這是學(xué)生的共鳴

隨著高校招生規(guī)模不斷擴(kuò)大， 高職院校的錄取分?jǐn)?shù)線越來(lái)越低，學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相對(duì)較弱。雖然工程力學(xué)的知識(shí)點(diǎn)均是從現(xiàn)實(shí)生活中簡(jiǎn)化、總結(jié)、歸納而來(lái)，但是，教學(xué)內(nèi)容卻過(guò)于理論化，學(xué)生難以將所學(xué)內(nèi)容與生活實(shí)際相結(jié)合， 普遍感覺(jué)力學(xué)抽象、難學(xué)。如，梁的內(nèi)力求解及剪力圖、彎矩圖的繪制，這是課程教學(xué)的重點(diǎn)，在工程領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，大部分學(xué)生卻覺(jué)得抽象、不會(huì)靈活運(yùn)用，對(duì)實(shí)際工程中的梁體受力分析問(wèn)題無(wú)從下手。

1.1.2 缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性，認(rèn)為力學(xué)無(wú)用

在調(diào)研過(guò)程中筆者發(fā)現(xiàn)， 學(xué)生學(xué)習(xí)工程力學(xué)課程的主動(dòng)性較差，能切實(shí)做到課前認(rèn)真預(yù)習(xí)、課中細(xì)心聽(tīng)課、課后強(qiáng)化復(fù)習(xí)的學(xué)生較少，部分學(xué)生甚至出現(xiàn)幾節(jié)課聽(tīng)不懂后便完全放棄的現(xiàn)象。 大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中死記硬背教材中的公式、 例題而不理解，不能學(xué)以致用；部分學(xué)生對(duì)工程力學(xué)重要性的認(rèn)識(shí)也不到位， 認(rèn)為自己畢業(yè)后會(huì)成為一名工程施工人員，能看懂圖紙、懂得施工方法即可，用不到力學(xué)知識(shí)，力學(xué)知識(shí)學(xué)了無(wú)用。

1.2 教師的教學(xué)現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展， 工程力學(xué)課程的教學(xué)方法和手段也應(yīng)不斷改進(jìn)。但筆者在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，大多任課教師的授課方式仍較傳統(tǒng)， 以板書(shū)和理論推導(dǎo)為主。總結(jié)調(diào)研結(jié)果，主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

1.2.1 教學(xué)手段單一，相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程較少

現(xiàn)階段， 工程力學(xué)課程大多數(shù)任課教師依然采用“板書(shū)＋講授”的傳統(tǒng)教學(xué)方法，在教學(xué)過(guò)程中注重對(duì)基礎(chǔ)理論、公式推導(dǎo)和習(xí)題的講解，忽視對(duì)學(xué)生理論應(yīng)用能力的培養(yǎng)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程安排較少，甚至沒(méi)有。 學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容只能被動(dòng)接受，不愿思考，缺乏實(shí)踐創(chuàng)新能力。 這種“填鴨式”的教學(xué)模式致使課程教學(xué)效果不佳。

1.2.2 以教師為主體，未開(kāi)展層次化教學(xué)

學(xué)生應(yīng)是教學(xué)活動(dòng)的主體， 但工程力學(xué)課堂依舊以任課教師為中心開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)， 教師依據(jù)課前準(zhǔn)備好的教學(xué)計(jì)劃、教案按部就班地進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生則按照教師的思路被動(dòng)學(xué)習(xí)。 教師制訂的教學(xué)方案較少考慮學(xué)生的認(rèn)知水平、接受能力及素質(zhì)差異，未針對(duì)學(xué)生的個(gè)性、能力、需求進(jìn)行層次化教學(xué)，而是按照統(tǒng)一的教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)進(jìn)度實(shí)施教學(xué)，導(dǎo)致課堂氣氛沉悶、課堂教學(xué)質(zhì)量不高。

1.2.3 教材內(nèi)容理論化，缺乏應(yīng)用性教學(xué)項(xiàng)目

現(xiàn)階段， 高職工程力學(xué)課程所用教材多是在本科院校土建類(lèi)專業(yè)所用《理論力學(xué)》《材料力學(xué)》《結(jié)構(gòu)力學(xué)》教材的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)刪減、組合而成的。 雖然編寫(xiě)者在編寫(xiě)教材時(shí)對(duì)相關(guān)理論內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)化并刪減了學(xué)習(xí)難度較大的章節(jié)，減少了理論推導(dǎo)，但教材內(nèi)容大框架并沒(méi)有改變， 理論性、 邏輯性依然較強(qiáng)，且缺乏與具體工程實(shí)例的銜接融合，忽視了理論應(yīng)用引導(dǎo)。 這就導(dǎo)致學(xué)生不能將所學(xué)理論知識(shí)向?qū)嶋H應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行遷移， 只會(huì)進(jìn)行已經(jīng)簡(jiǎn)化好的受力圖形分析及計(jì)算，不能學(xué)以致用。這不利于學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

2 基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的實(shí)踐化、層次化教學(xué)改革方案

2.1 基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的實(shí)踐化教學(xué)改革方案

皮亞杰的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為： 知識(shí)不可能以實(shí)體的形式存在于個(gè)體之外， 盡管通過(guò)語(yǔ)言賦予了知識(shí)一定的外在形式，且獲得了較為普遍的認(rèn)可，但這并不意味著學(xué)習(xí)者對(duì)這種知識(shí)有同樣的理解，真正的理解只能由學(xué)習(xí)者自身基于自己的經(jīng)驗(yàn)背景而建構(gòu)起來(lái)，取決于特定情境下的學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程，否則，就不叫理解，而是被動(dòng)的、復(fù)制式的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握的所謂“知識(shí)”只是一些抽象的、無(wú)意義的符號(hào)［3］。筆者試以皮亞杰建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)， 以增強(qiáng)學(xué)生情景遷移能力為切入點(diǎn)， 以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)工程力學(xué)理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用為主要出發(fā)點(diǎn)， 提出實(shí)踐化教學(xué)改革方案， 以期能切實(shí)提升高職學(xué)生運(yùn)用力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.1.1 編寫(xiě)數(shù)字化教材，增強(qiáng)教材實(shí)用性

教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)高職《工程力學(xué)》教材理論性強(qiáng)、與工程實(shí)際缺乏銜接的問(wèn)題， 結(jié)合高職工程力學(xué)課程教學(xué)實(shí)際，編寫(xiě)了數(shù)字化教材?，F(xiàn)階段，高職《工程力學(xué)》 教材中所涉及的工程實(shí)例都是用構(gòu)造示意圖表示的，在構(gòu)造示意圖的基礎(chǔ)上繪制結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖，但構(gòu)造示意圖在表示結(jié)構(gòu)形體方面的效果不如實(shí)物圖片直觀。在數(shù)字化教材建設(shè)過(guò)程中，如能將教材中涉及的工程實(shí)例插圖按照 “工程實(shí)際圖片→示意圖→計(jì)算簡(jiǎn)圖”的順序顯示，有助于學(xué)生理解理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用之間的聯(lián)系， 完成理論知識(shí)的自我建構(gòu)，從而提升課堂教學(xué)效果。對(duì)于學(xué)生普遍反映的較難理解的知識(shí)點(diǎn)，可將其制作成微課，立體呈現(xiàn)理論內(nèi)容。將與微課對(duì)應(yīng)的二維碼置于教材每一章節(jié)前，學(xué)生可在課下通過(guò)掃描二維碼的方式輔助學(xué)習(xí)。 比如，講解梁橫截面上的正應(yīng)力相關(guān)內(nèi)容時(shí)，純理論講解效果不佳， 如果用三維仿真技術(shù)將矩形截面模型梁在兩端力偶作用下純彎曲的變形過(guò)程做成動(dòng)畫(huà)，直觀地表現(xiàn)梁的受力變化， 將梁的彎曲正應(yīng)力沿截面高度的線性分布規(guī)律用三維仿真模型表示出來(lái)，有助于學(xué)生加深對(duì)正應(yīng)力分布規(guī)律的理解。

2.1.2 與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

高職工程力學(xué)Ⅱ通常設(shè)置在第三學(xué)期， 與其他專業(yè)課程同時(shí)開(kāi)設(shè)， 可將力學(xué)的很多知識(shí)點(diǎn)融入到其他專業(yè)課程教學(xué)中。比如，橋梁工程施工技術(shù)課程中就涉及工程力學(xué)中的結(jié)構(gòu)與荷載的簡(jiǎn)化、 支座反力的計(jì)算、平衡方程的運(yùn)用、梁內(nèi)力的計(jì)算、彎矩圖和剪力圖的運(yùn)用等知識(shí)點(diǎn)， 但學(xué)生并不十分清楚如何運(yùn)用這些力學(xué)知識(shí)去解決工程施工中遇到的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)工程結(jié)構(gòu)中涉及的力學(xué)原理也未充分理解。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題， 可將工程力學(xué)Ⅱ的內(nèi)容分解為4 個(gè)模塊，分別是生活中的力學(xué)，工程結(jié)構(gòu)形體和鋼筋圖中的力學(xué)，施工工藝中的力學(xué)及結(jié)構(gòu)問(wèn)題，工程事故分析。通過(guò)學(xué)習(xí)4 個(gè)模塊的內(nèi)容，學(xué)生能夠直觀地感受力學(xué)知識(shí)在生活中、工程實(shí)際中的應(yīng)用，學(xué)會(huì)用力學(xué)理論定性分析問(wèn)題，自我建構(gòu)知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)力學(xué)理論的應(yīng)用。 這里以工程結(jié)構(gòu)形體和鋼筋圖中的力學(xué)模塊中的某教學(xué)內(nèi)容為例詳細(xì)闡述。

圖1、 圖2 分別為某一跨徑為30m 的預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁的跨中和橋臺(tái)處的斷面圖。 從圖中可以看到， 每片T 梁的跨中和橋臺(tái)處的肋板截面是不同的，可從力學(xué)角度分析肋板截面不同的原因。

首先，繪制單片T 梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖、彎矩圖和剪力圖，如圖3 所示。

圖1 某預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁跨中斷面Fig.1 The middle section of a prestressed concrete T beam span

圖2 某預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁橋臺(tái)處斷面Fig.2 The abutment section of a prestressed concrete T beam span

圖3 單片T 梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖、彎矩圖和剪力圖Fig.3 Calculation, bending moment and shearing force of a single piece T beam

從剪力圖上可知，T 梁在橋臺(tái)處所受剪力最大，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程中， 由混凝土和箍筋提供的斜截面抗剪承載力公式為：

式中，b 為T(mén) 形截面的肋板寬度。由式（1）可知，通過(guò)增大T 梁的肋板寬度，可增加截面的抗剪承載力，橋臺(tái)處T 梁所受的剪力比跨中大，因此橋臺(tái)處T梁的肋板截面也要比跨中的截面大。

這種將力學(xué)知識(shí)與工程實(shí)際相結(jié)合的教學(xué)方式， 不僅可以讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到力學(xué)在實(shí)際工程中的應(yīng)用， 還可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)從力學(xué)角度去思考工程實(shí)際中遇到的問(wèn)題。

2.2 基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的層次化教學(xué)改革方案

皮亞杰建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為： 任何知識(shí)在為個(gè)體接收之前，對(duì)個(gè)體來(lái)說(shuō)是沒(méi)有什么意義的，教學(xué)不能把知識(shí)作為預(yù)先決定了的東西交給學(xué)生， 不要以我們的理解方式作為讓學(xué)生接收的理由，而應(yīng)以他們自己的經(jīng)驗(yàn)為背景，來(lái)分析、判斷知識(shí)的合理性［4］。在該理論的支持下，針對(duì)學(xué)生的個(gè)性差異，教學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了高職工程力學(xué)分層次教學(xué)的改革思路。

2.2.1 依據(jù)學(xué)生差異，進(jìn)行層次化教學(xué)

筆者在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生并不滿足于?？齐A段的學(xué)習(xí)， 有進(jìn)入本科院校繼續(xù)學(xué)習(xí)的訴求或接受更高層次教育的愿望。 這部分學(xué)生學(xué)習(xí)較為努力，理解接受能力較強(qiáng)，能夠跟上教師的教學(xué)節(jié)奏。還有部分學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)也很明確，就是順利畢業(yè)參加工作。 對(duì)這兩部分學(xué)生采用統(tǒng)一的教學(xué)大綱、教案、進(jìn)度，講授相同的內(nèi)容，明顯不符合因材施教和層次化的教學(xué)要求。因此，可根據(jù)學(xué)生的差異情況實(shí)施平行班教學(xué)，將力學(xué)課程內(nèi)容劃分為必修和選修兩部分［5］。 可將靜力學(xué)基礎(chǔ)、力系分析、靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析、構(gòu)件強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性計(jì)算等內(nèi)容作為必修部分，以滿足有就業(yè)需求的學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，同時(shí)，將超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算、影響線等內(nèi)容作為選修部分，用于滿足有升本及進(jìn)一步深造需求的學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。

2.2.2 突出教學(xué)重難點(diǎn)，注重過(guò)程考核

為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，突出教學(xué)重、難點(diǎn)，教師可在課前將相關(guān)教學(xué)資料上傳至智能課堂（筆者所在學(xué)校自主研發(fā)的教學(xué)平臺(tái)），并同時(shí)發(fā)布對(duì)應(yīng)的測(cè)試題。 學(xué)生可借助數(shù)字化教材進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和自我測(cè)試， 教師可根據(jù)學(xué)生的測(cè)試數(shù)據(jù)和資源的下載瀏覽數(shù)據(jù)全面了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況， 并根據(jù)測(cè)試結(jié)果調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，確定課堂授課的重、難點(diǎn)，在課堂教學(xué)中有針對(duì)性地進(jìn)行講解。同時(shí)，將學(xué)生的課前預(yù)習(xí)及自我測(cè)試情況計(jì)入平時(shí)成績(jī)。

現(xiàn)階段，高職工程力學(xué)課程大多仍采用“期末考試為主、平時(shí)成績(jī)?yōu)檩o”的考核方式，學(xué)生只需考前突擊，背背重點(diǎn)，即可輕松過(guò)關(guān)，課堂教學(xué)的真實(shí)效果無(wú)從體現(xiàn)。 針對(duì)該問(wèn)題，教師可在考核工作中充分利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)過(guò)程考核。 如，每章節(jié)授課結(jié)束后，教師可將對(duì)應(yīng)的所有課前測(cè)試題通過(guò)智能課堂隨機(jī)組卷進(jìn)行課堂測(cè)試，每次測(cè)試均合格的學(xué)生，其最終考核結(jié)果可直接判定為合格，再根據(jù)期末考試成績(jī)劃分為優(yōu)秀、良好、中、及格等四個(gè)等級(jí)。 課堂測(cè)試3次以內(nèi)（含3 次）不合格的學(xué)生，其最終考核結(jié)果以期末考試為準(zhǔn)。 課堂測(cè)試3 次以上不合格的學(xué)生，其最終考核結(jié)果則直接判定為不合格。這種注重過(guò)程考核的做法能夠較好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，督促他們重視學(xué)習(xí)過(guò)程，不再寄希望于考前突擊。

2.3 教學(xué)改革成效分析

根據(jù)實(shí)踐化、層次化教學(xué)改革方案，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院道橋?qū)I(yè)2018 級(jí)學(xué)生中進(jìn)行了試點(diǎn)教學(xué)。實(shí)踐證明，該改革方案不僅能切實(shí)有效地提高工程力學(xué)的課堂教學(xué)質(zhì)量， 滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求， 也能讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)力學(xué)知識(shí)在工程實(shí)際中的應(yīng)用價(jià)值， 學(xué)生初步具備利用力學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力， 同時(shí)也提升了學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。該方案真正促進(jìn)了教學(xué)相長(zhǎng)，更加注重對(duì)學(xué)生應(yīng)用技能的培養(yǎng)，提升了學(xué)生畢業(yè)后勝任工作的能力，更好地滿足企業(yè)對(duì)應(yīng)用型人才的需求［6］。 將工程事故分析引入課程教學(xué)中， 也可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到力學(xué)對(duì)工程安全的重要性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，樹(shù)立他們的責(zé)任意識(shí)，促使他們形成求真務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述， 工程力學(xué)在高職道橋?qū)I(yè)的課程體系中是一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)現(xiàn)階段教學(xué)中存在的問(wèn)題提出的實(shí)踐化、 層次化教學(xué)改革方案，重視學(xué)生對(duì)力學(xué)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用，注重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力， 能夠滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。 對(duì)高職工程力學(xué)課程教學(xué)改革的有益探索，有助于培養(yǎng)社會(huì)發(fā)展急需的應(yīng)用型技術(shù)技能人才。 但是，高職工程力學(xué)課程教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，不可能一蹴而就，需要循序漸進(jìn)地進(jìn)行探索，任課教師和教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)不斷總結(jié)教學(xué)過(guò)程中的反饋信息，逐步完善課程教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法和手段。