王蕓 吐爾迪·吾買爾 王宏 尚志勇 王春耀

【摘要】在當(dāng)前工程力學(xué)教學(xué)存在的課時(shí)少內(nèi)容多的情況下，怎么能高效地完成教學(xué)任務(wù)，模塊化遞進(jìn)教學(xué)的探索與研究是一個(gè)很好的解決辦法。模塊化遞進(jìn)教學(xué)是指依據(jù)應(yīng)用型本科旨在注重實(shí)踐應(yīng)用辦學(xué)特點(diǎn)，從企業(yè)需求、就業(yè)崗位能力和學(xué)生全面持續(xù)發(fā)展出發(fā)，以解決實(shí)際工程問題為導(dǎo)向，對以往工程力學(xué)課程體系經(jīng)過從易到難的知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行整合，遞進(jìn)式知識提煉，形成若干項(xiàng)目子模塊，設(shè)置出知識、能力和素質(zhì)三大教學(xué)模塊和實(shí)踐訓(xùn)練任務(wù)，使其教學(xué)過程按照知識—能力—素質(zhì)這一順序開展由低到高的教育教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。

【關(guān)鍵詞】模塊遞進(jìn)? 教學(xué)改革? 子模塊? 實(shí)踐教學(xué)

【Abstract】 In the current situation of engineering mechanics teaching with less class time and more content， how to efficiently complete the teaching task， modular progressive teaching exploration and research is a good solution. Modular progressive teaching means according to the speciality of practical application of school?running characteristics， from the enterprise requirements， students employment ability and the comprehensive sustainable development， in order to solve the problem as the guidance， the previous engineering mechanics course system through integration， from easy to difficult knowledge structure progressive type knowledge abstraction， forming a number of projects， three teaching modules and training tasks of knowledge， ability and quality are set up. The teaching process is carried out in the order of knowledge， ability and quality from low to high.

【Keywords】the module of progressive; the teaching reform; the child module; the practice teaching

【基金項(xiàng)目】新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號：2019D01A29）;新疆維吾爾自治區(qū)教育廳新能源材料研究實(shí)驗(yàn)室（新疆工程學(xué)院科研平臺項(xiàng)目支持）。

【中圖分類號】D130 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）35-0151-02

本文采用項(xiàng)目模塊遞進(jìn)法，項(xiàng)目遞進(jìn)設(shè)置體現(xiàn)應(yīng)用型本科教育專業(yè)基礎(chǔ)理論知識夠用，重在實(shí)踐的實(shí)際要求，模塊遞進(jìn)主要考慮應(yīng)用型本科教育性質(zhì)、學(xué)生知識水平和素質(zhì)教育理念，這樣設(shè)計(jì)符合學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律和應(yīng)用型本科教育人才培養(yǎng)規(guī)律，有利于學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培植和個(gè)性素質(zhì)教育的發(fā)展，尤其是突破傳統(tǒng)教學(xué)重課堂知識傳授，輕實(shí)踐創(chuàng)新的局面，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體，以學(xué)生為教育基礎(chǔ)，教師為主導(dǎo)的創(chuàng)新教育模式改革，從而提高課時(shí)相對較少的課堂教學(xué)效率，充分挖掘?qū)W生課外點(diǎn)狀式時(shí)間的應(yīng)用，全面推進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量，使學(xué)生整體綜合素質(zhì)以及綜合知識結(jié)構(gòu)大幅提高，更適合應(yīng)用型人才的需求。

以新疆工程學(xué)院為例，應(yīng)用型本科工程力學(xué)教材共 14章內(nèi)容，學(xué)院機(jī)械類、土木類、能動(dòng)類、建筑類、采礦類等相關(guān)專業(yè)課程設(shè)置僅48學(xué)時(shí)，再加之學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)薄弱，14章課程內(nèi)容概念公式繁多，理論思維及邏輯性強(qiáng)，與工程實(shí)踐又緊密貼合，故教好學(xué)好的挑戰(zhàn)性都很大。經(jīng)過一線教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及充分調(diào)研和深入分析研究之后，圍繞工程力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程性質(zhì)，總結(jié)出工程構(gòu)件受力分析、平衡問題計(jì)算以及工程當(dāng)中四種基本變形、組合變形內(nèi)力分析等核心基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)遞進(jìn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)出精簡卻又實(shí)用的兩大教學(xué)項(xiàng)目，即：靜力學(xué)（側(cè)重外力分析及計(jì)算——力系類型），材料力學(xué)（側(cè)重內(nèi)力及應(yīng)力分析 ——變形類型）。再依據(jù)解決工程實(shí)際應(yīng)用問題所需要的必備專業(yè)基礎(chǔ)知識，培植能力提升和拓展素質(zhì)要求，將每個(gè)教學(xué)模塊分解成知識結(jié)構(gòu)模塊、能力提升模塊和素質(zhì)拓展模塊等三大模塊，共計(jì)10個(gè)素質(zhì)拓展子模塊（如表 1）。

上述兩大模塊中的第一模塊靜力學(xué)，需要18學(xué)時(shí)，主要以力的受力分析和平面一般力系為重點(diǎn)，旨在外力分析及外力計(jì)算，外力計(jì)算主要指計(jì)算構(gòu)件約束力。平面力系約束力的計(jì)算千篇一律，只要知道模塊結(jié)構(gòu)、力系類型，即可順利掌握和拓展相關(guān)知識結(jié)構(gòu)，需要1/5左右學(xué)時(shí)。其中，空間力系平衡的相關(guān)計(jì)算，上述平面力系計(jì)算模塊也可使用，而且學(xué)時(shí)數(shù)少，只有在講授空間力對點(diǎn)之矩和空間力對軸之矩的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，所需課時(shí)稍多，需要2學(xué)時(shí)。這主要是為后續(xù)工科類學(xué)生很好的學(xué)習(xí)工程零件運(yùn)動(dòng)分析打下基礎(chǔ)。

針對材料力學(xué)這一教學(xué)模塊，需要的學(xué)時(shí)為30學(xué)時(shí)，其中包括8學(xué)時(shí)的實(shí)踐教學(xué)，即材料在拉伸時(shí)的力學(xué)性能、圓軸扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)、電測實(shí)驗(yàn)、材料彎曲變形時(shí)的正應(yīng)力測定實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐教學(xué)重在學(xué)生參與，以及學(xué)生動(dòng)手操作能力提升。課堂教學(xué)旨在學(xué)生基礎(chǔ)知識夠用，拓展知識、專業(yè)知識順利銜接。具體內(nèi)容講授材料的軸向拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲幾種基本變形。四種變形都是分析內(nèi)力，可以看成一個(gè)子模塊，分層遞進(jìn)講清楚，需要2學(xué)時(shí)。強(qiáng)度計(jì)算主要針對正應(yīng)力或切應(yīng)力計(jì)算，基本變形不同，應(yīng)力不同，在講授這個(gè)子模塊時(shí)，可以結(jié)合工程實(shí)例，比如圓軸扭轉(zhuǎn)可以用齒輪軸作為實(shí)例，拉壓桿可以舉例桁架，扭轉(zhuǎn)變形可以舉例鍵連接、剪刀、銷軸等，彎曲變形可以舉例橋梁、陽臺、電線桿、大樹等，因常見故容易理解，思路也清晰，所產(chǎn)生的應(yīng)力也就隨之理解，這一子模塊需要10學(xué)時(shí)。對應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論以及組合變形這個(gè)子模塊，只要講清楚一點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)，拓展都平面應(yīng)力狀態(tài)分析，把解析法和圖解法（莫爾圓）連貫起來，問題就簡單明了了。根據(jù)強(qiáng)度理論建立組合變形強(qiáng)度條件。這個(gè)子模塊需要8學(xué)時(shí)。壓桿穩(wěn)定這一子模塊純粹為理論講解和課題練習(xí)，按照常規(guī)方法即可完成教育教學(xué)目標(biāo)。這樣，學(xué)生的素質(zhì)能力在實(shí)踐和理論教學(xué)中提高，由量變到質(zhì)變，達(dá)到預(yù)期的效果。

綜上，在新一輪高等教育教改以及新疆工程學(xué)院爭創(chuàng)一流應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型之際，傳統(tǒng)的工程力學(xué)教學(xué)方法已經(jīng)不能滿足或者說是不能適應(yīng)應(yīng)用型人才的需求。但是，就知識框架而言，應(yīng)用型本科工程力學(xué)課程根本任務(wù)是為設(shè)計(jì)受載桿件遵循安全經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則提供理論依據(jù)、計(jì)算方法和試驗(yàn)研究，從而應(yīng)用于實(shí)踐。這個(gè)大的教學(xué)目標(biāo)不能變。在表1設(shè)計(jì)過程中，我們采用系統(tǒng)論遞進(jìn)創(chuàng)新法，將整個(gè)課程視為由剛體靜力學(xué)和變形體材料力學(xué)二個(gè)子系統(tǒng)組成的一個(gè)系統(tǒng)，靜力學(xué)主要研究剛體在力系作用下的平衡規(guī)律，研究的理論依據(jù)是靜力學(xué)公理和等效力系的簡化，主要解決桿件受力分析和平衡計(jì)算問題，是學(xué)習(xí)材料力學(xué)和整個(gè)課程的理論基礎(chǔ)。材料力學(xué)主要研究桿件變形體在外力作用下的力學(xué)響應(yīng)和材料的力學(xué)性能，借助構(gòu)件系統(tǒng)平衡條件建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析計(jì)算，主要解決構(gòu)件受力變形破壞規(guī)律，即：強(qiáng)度、 剛度和穩(wěn)定性問題，其核心要素內(nèi)容就是內(nèi)力、應(yīng)力分析，強(qiáng)度、剛度計(jì)算應(yīng)用于工程實(shí)例。依次達(dá)到應(yīng)用型本科工程力學(xué)教育教學(xué)改革的目的。

模塊化遞進(jìn)教學(xué)是指依據(jù)應(yīng)用型本科注重實(shí)踐應(yīng)用辦學(xué)特點(diǎn)，從企業(yè)需求、就業(yè)崗位能力和學(xué)生全面持續(xù)發(fā)展出發(fā)，以解決問題為導(dǎo)向，對以往工程力學(xué)課程體系經(jīng)過從易到難的知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行整合，遞進(jìn)式知識提煉，形成若干項(xiàng)目子模塊，設(shè)置出知識、能力和素質(zhì)三大教學(xué)模塊和實(shí)踐訓(xùn)練任務(wù)，使其教學(xué)過程按照知識—能力—素質(zhì)這一順序開展的由低到高的教育教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。

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作者簡介：

王蕓（1980年-），女，碩士，副教授，研究方向：機(jī)械動(dòng)力學(xué)，力學(xué)。

王宏（1981年-），男，碩士，副教授，研究方向：機(jī)械工程。