丁俊 孫建強 湯歷平 陶春達(dá)

［摘 要］ 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及智能手機(jī)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的課程教學(xué)方法也在不斷改進(jìn)，利用學(xué)生對新鮮事物的興趣，提高學(xué)習(xí)動力和學(xué)習(xí)效率?！肮こ塘W(xué)”是各高等學(xué)校工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，就基于微信平臺的“工程力學(xué)”課程教學(xué)改革進(jìn)行討論，從“工程力學(xué)”課程的教學(xué)現(xiàn)狀、二維碼教材、展示工程實例、結(jié)合工程研究熱點，以及課后延伸和改進(jìn)等幾方面進(jìn)行分析，從而鍛煉學(xué)生的力學(xué)思維，提高學(xué)生解決工程實際問題的能力，培養(yǎng)合格的工程力學(xué)人才。

［關(guān)鍵詞］ 工程力學(xué)；二維碼教材；微信；網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)改革

［基金項目］ 2022年度西南石油大學(xué)校級教改項目“工程力學(xué)課程思政融入課堂教學(xué)全過程的方法途徑探索與實踐”（X2021JGYB019）

［作者簡介］ 丁 ?。?983—），女，浙江東陽人，博士，西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院講師，主要從事固體力學(xué)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）12-0085-04［收稿日期］ 2022-04-20

引言

微信（WeChat）是騰訊公司于2011年推出的一個為智能終端提供即時通信服務(wù)的免費應(yīng)用程序。隨著信息技術(shù)的不斷成熟及智能化手機(jī)的逐漸普及，以及騰訊公司10年來的不斷推廣與改進(jìn)，微信已成為智能手機(jī)的標(biāo)配。隨著微信聊天、朋友圈及微信支付等功能的盛行，微信提供的公眾平臺及微信小程序也逐漸為廣大用戶所熟悉和使用?！肮こ塘W(xué)”是高等學(xué)校機(jī)械、材料、環(huán)境和石油等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，具有內(nèi)容多、學(xué)時相對較少的特點。如果僅依靠課堂教學(xué)，講解內(nèi)容非常有限，學(xué)生知識面比較窄，對力學(xué)問題的理解不夠深刻。本文借助微信平臺以手機(jī)為終端的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，探討“工程力學(xué)”課程的教學(xué)改革?；谖⑿牌脚_的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)方式不受時間和地點的約束，只要學(xué)生有意愿學(xué)習(xí)，隨時隨地都可以進(jìn)行學(xué)習(xí)，使得學(xué)習(xí)更為靈活，學(xué)生也可以利用一些碎片時間進(jìn)行學(xué)習(xí)。利用這一平臺，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以拓寬學(xué)生的知識面，建立完整的工程力學(xué)知識體系，培養(yǎng)力學(xué)思維，提高學(xué)生利用力學(xué)方法解決工程實際問題的能力。

一、“工程力學(xué)”課程現(xiàn)狀

一直以來，“工程力學(xué)”是石油工程、油氣儲運、材料成型與控制工程等專業(yè)學(xué)生必修專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，是各高校的經(jīng)典課程?！肮こ塘W(xué)”主要包含靜力學(xué)和材料力學(xué)兩個部分的內(nèi)容，是研究物體在外力作用下的機(jī)械運動以及變形與破壞規(guī)律的學(xué)科，是應(yīng)用力學(xué)的入門課程，“工程力學(xué)”課程的教學(xué)目的和任務(wù)是向?qū)W生介紹固體力學(xué)的基本理論和力學(xué)分析的研究方法，使學(xué)生了解構(gòu)件強度、剛度和穩(wěn)定性等基本概念，培養(yǎng)學(xué)生的分析計算能力、動手能力和設(shè)計研究能力，培養(yǎng)學(xué)生力學(xué)思維和素養(yǎng)以及工程意識，使學(xué)生具備一定的解決工程實際問題的能力，也為后續(xù)其他課程的學(xué)習(xí)提供堅實的基礎(chǔ)。

“工程力學(xué)”是一門理論和實踐性較強的課程，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師課堂教授為主，以板書或者PPT的方式進(jìn)行教學(xué)。隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，我校入選國家“雙一流”建設(shè)高校名單。為適應(yīng)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的需要，要對傳統(tǒng)的“工程力學(xué)”課程教學(xué)方法進(jìn)行改革。“工程力學(xué)”課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺很多，有中國大學(xué)MOOC、QQ騰訊課堂、QQ騰訊會議、超星直播、釘釘直播等，教師可根據(jù)各自班級的特點和實際條件選擇合適的平臺，雖然整體的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)取得了一定的效果［1］，但單一的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)仍存在一定的缺陷。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是隔著屏幕上課，不是教師與學(xué)生之間的面對面教學(xué)，教師與學(xué)生之間的交流必然受到影響，而且受網(wǎng)絡(luò)滯后等因素的影響，教師與學(xué)生之間的互動既費時效果又不佳。所以，我們深切地感受到“工程力學(xué)”課程采用單一的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)并不是一個理想的選擇。綜上所述，課堂授課與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的結(jié)合是“工程力學(xué)”課程比較合理的教學(xué)方式。

二、工程力學(xué)教材應(yīng)用二維碼

傳統(tǒng)的工程力學(xué)教材都是以文字和圖片為基本元素進(jìn)行編排，學(xué)生在預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)時遇到難點和重點問題，往往無法理解透徹，心中會產(chǎn)生很多疑問，此時學(xué)生往往會到圖書館查找其他參考書籍，或者查找相關(guān)網(wǎng)絡(luò)視頻尋求解決問題的方法，而這種方法最大的缺點就是耗費時間，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大大降低，導(dǎo)致后續(xù)的學(xué)習(xí)效率不高。為解決該問題，可在傳統(tǒng)教材的基礎(chǔ)上設(shè)置二維碼，學(xué)生通過微信掃描相應(yīng)問題的二維碼可直接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)課堂進(jìn)行學(xué)習(xí)，觀看相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)視頻，而不必耗時查閱資料。根據(jù)具體內(nèi)容，可以將每個專題錄制成10～20分鐘的短視頻，有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)及課后鞏固復(fù)習(xí)，讓“工程力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)變得更有趣、更高效。近些年，有不少新聞報道，越來越多的教學(xué)課本中應(yīng)用了二維碼。華中師范大學(xué)的軍事理論課教材《普通高等院校大學(xué)生國防教育讀本》就采用了二維碼，使學(xué)生可以隨時隨地學(xué)習(xí)軍事理論知識。馬文蔚［2］的《物理學(xué)》第7版利用二維碼，配合視頻與動畫，銜接主教材與教學(xué)輔助教材的相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生身臨其境地學(xué)習(xí)物理，滿足不同學(xué)時、不同層次的學(xué)生的使用需求。在教材中應(yīng)用二維碼，可以讓枯燥的學(xué)習(xí)變得有趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，是寓教于樂的教學(xué)方式。近幾年，也有不少教師著手改版原有的傳統(tǒng)的工程力學(xué)教材，相信在不久的將來，學(xué)生會大量使用附帶二維碼的工程力學(xué)教材。

三、教學(xué)內(nèi)容的刪減與拓展

（一）教學(xué)內(nèi)容的刪減

當(dāng)今世界的科技研究與發(fā)展速度非?？?，知識更新也很快。為了更好地為國家和社會培養(yǎng)科研型和應(yīng)用型人才，必須在傳統(tǒng)教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行更改，刪去一部分陳舊的或與其他學(xué)科交叉重復(fù)的內(nèi)容。另外，要根據(jù)學(xué)生的專業(yè)適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。比如，針對土木專業(yè)的學(xué)生，其教材應(yīng)為其詳細(xì)介紹截面核心的內(nèi)容，而面對機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，此部分內(nèi)容可以作為課后的自學(xué)內(nèi)容，不必占用有限的課堂學(xué)時。

（二）教學(xué)內(nèi)容的拓展

由于“工程力學(xué)”課程基本概念多，公式多，內(nèi)容較為抽象，雖然大部分學(xué)生能順利通過期末考試，但實際上許多學(xué)生對力學(xué)概念并不清晰，無法以工程中抽象的力學(xué)模型解決實際的力學(xué)問題，即缺乏用理論知識解決工程實際問題的能力。網(wǎng)絡(luò)平臺為學(xué)生提供了更多的學(xué)習(xí)方式，所以可以通過以下幾個方面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動力與興趣，增加學(xué)生對工程實際案例的了解，提高學(xué)生用理論知識分析解決實際問題的能力。

1.典型的工程案例展示。“工程力學(xué)”課程的授課過程通常是先進(jìn)行理論推導(dǎo)，然后再借助具體的例題進(jìn)行應(yīng)用和分析；然而，由于學(xué)生缺乏工程的實際認(rèn)知和經(jīng)驗，以原有的知識體系很難深刻理解推導(dǎo)過程中涉及的一些重要概念，容易導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)為力學(xué)理論枯燥、抽象，從而對學(xué)習(xí)失去興趣和動力，產(chǎn)生抵觸和排斥心理。傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常會在每一章節(jié)的開始介紹一些工程實例，引導(dǎo)學(xué)生了解工程實際在生活中的應(yīng)用；但是由于課堂學(xué)時有限，且近些年課堂學(xué)時不斷被壓縮，所以課上無法深入分析工程的具體案例，導(dǎo)致學(xué)生無法體會理論學(xué)習(xí)與生活及工程的密切關(guān)聯(lián)，也無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和內(nèi)驅(qū)力，難以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題和解決問題的能力。

通過微信公眾號，可以精選一些工程案例，將每個案例做成5～10分鐘左右的小視頻，對其中的難點和重點講透徹，引發(fā)學(xué)生對工程問題的深度分析與思考，鼓勵學(xué)生用力學(xué)的思維與方法提出問題、解決問題，從而激發(fā)學(xué)生強烈的求知欲，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。另外，可以借一些典型案例分析具體的力學(xué)失效原因，比如美國的塔科馬大橋和加拿大魁北克大橋等，從材料力學(xué)篇章的強度、剛度和穩(wěn)定性三方面來分析大橋倒塌的具體因素，同時進(jìn)行思想政治教育，警示學(xué)生，作為未來的設(shè)計師和工程師，要學(xué)好專業(yè)知識，培養(yǎng)工程素質(zhì)和應(yīng)用能力的同時，也要有自己的道德底線，成為合格乃至優(yōu)秀的工程從業(yè)人員。

2.基于工程軟件的工程實例板塊。隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，有限元軟件在工程及科學(xué)研究中的作用也越來越明顯，土木、機(jī)械、力學(xué)及石油等專業(yè)的許多本科畢業(yè)生需要應(yīng)用有限元軟件解決畢業(yè)論文中的關(guān)鍵問題?？稍谖⑿殴娞栔性O(shè)置通過ANSYS、ABAQUS、ADAMS等工程常用軟件解決工程問題的案例專題。譬如，用有限元軟件模擬手機(jī)的跌落損傷、環(huán)形薄壁壓力容器的應(yīng)力分析、穿甲彈有限元分析等比較有趣的案例，使學(xué)生更真切地了解如何從實際的工程問題中提取并建立合理的力學(xué)模型，拓寬學(xué)生的知識面，提前了解工程軟件的應(yīng)用和功能，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和興趣。

3.工程研究熱點的專題展示。針對當(dāng)前實際工程的熱點問題和學(xué)術(shù)前沿的研究內(nèi)容，結(jié)合“工程力學(xué)”課程的具體教學(xué)內(nèi)容和知識，引入最新的力學(xué)研究成果，在微信公眾號中以專題形式向?qū)W生展示相關(guān)的研究成果。比如，設(shè)置棘輪行為的研究進(jìn)展專題，羅列相關(guān)的參考文獻(xiàn)及具體研究成果，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注目前的熱點問題，提高學(xué)生檢索資料的能力，引導(dǎo)學(xué)生思考棘輪行為與單向拉伸性能及疲勞性能的差異；設(shè)置新一代手機(jī)采用的柔性電子屏的研究進(jìn)展專題，可以對研究中與本門課程相關(guān)的知識尤其是能量法進(jìn)行梳理，使學(xué)生了解科學(xué)研究可以改變世界，對所學(xué)的工程力學(xué)知識產(chǎn)生敬畏、崇拜，而不是認(rèn)為所學(xué)無用的態(tài)度和思想，促使學(xué)生產(chǎn)生主動學(xué)習(xí)課程的內(nèi)驅(qū)力及好奇心。對工程中的研究熱點和焦點進(jìn)行專題展示，可以拓寬學(xué)生的視野，了解科研動向，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力，培養(yǎng)探索精神。

4.力學(xué)家的介紹。在“工程力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)到胡克定律時一般會介紹英國科學(xué)家胡克，在介紹拉壓變形時會提到泊松，學(xué)習(xí)圣維南原理時介紹圣維南，涉及壓桿穩(wěn)定時介紹歐拉，但由于課時有限，無法深入介紹科學(xué)家，以及科學(xué)家對本門課程的具體貢獻(xiàn)，只能簡單概括，并不能深入講解。借助網(wǎng)絡(luò)，可以在微信公眾號中設(shè)置力學(xué)家專題，收集力學(xué)科學(xué)家勇于探索的真實故事、科學(xué)名言及圖文資料等，以及其對力學(xué)的具體貢獻(xiàn)，制作5～10分鐘短視頻并配上音樂，讓學(xué)生在崇拜科學(xué)家之余，深刻了解并學(xué)習(xí)科學(xué)家的求實精神、創(chuàng)立精神和奉獻(xiàn)精神等，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生將學(xué)而不倦、敢于人先、不輕言放棄、迎難而上等科學(xué)精神運用于生活、學(xué)習(xí)和成長的過程，領(lǐng)悟工匠精神。

四、課后延伸的改進(jìn)

（一）實施并完善網(wǎng)上作業(yè)

我校有比較成熟的工程力學(xué)網(wǎng)站，上傳有教學(xué)錄像及課件等教學(xué)資源，但是作業(yè)大多是書面作業(yè)，且以計算題為主。傳統(tǒng)的作業(yè)方式存在三個問題：一是學(xué)生習(xí)慣計算題的解題思路，對一些基本概念和性質(zhì)的理解不夠透徹和精準(zhǔn)；二是從教師布置作業(yè)，學(xué)生完成后集體上交，到教師批改完再下發(fā)，需要的時間較長，有時甚至長達(dá)一周，導(dǎo)致學(xué)生喪失了對原有知識點查漏補缺的興趣，忽視作業(yè)更改的情況，無法及時更正作業(yè)中的錯誤；三是教師需要花費較長時間重復(fù)性地批改工作。隨著科技的發(fā)展，教師可借助微信公眾號發(fā)布作業(yè)，包括選擇題和是非判斷題。網(wǎng)絡(luò)作業(yè)內(nèi)容和形式的豐富化與多樣化，使學(xué)生多角度地了解工程力學(xué)中的一些基本概念和原理，督促學(xué)生積極完成作業(yè)。通過無紙化作業(yè)，學(xué)生可以隨時提交，教師也可以隨時批改。除計算題和簡答題需要教師直接批改，選擇題和是非判斷題可借助電腦自動批改，學(xué)生可以及時獲得作業(yè)反饋，積極改正錯誤，查漏補缺，更加牢固和及時地掌握基本概念，同時也縮短了教師批改作業(yè)的時間，提高了教師的工作效率，教師可以將更多的精力用于提高教學(xué)效果。

（二）班級錯題庫的建立

錯題庫是對已學(xué)知識進(jìn)行梳理，是重點和難點的集合，也是實現(xiàn)系統(tǒng)化學(xué)習(xí)的重要途徑。針對不同學(xué)時不同專業(yè)及不同的班級建立與作業(yè)配套的錯題庫。教師在每次批改作業(yè)后，對習(xí)題中學(xué)生所犯的錯誤進(jìn)行總結(jié)、歸納和梳理，找出學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)和知識點。在微信公眾號上分章節(jié)拍照上傳學(xué)生易犯的典型錯誤，并備注錯誤原因和對該知識點的正確理解，附上正確的求解過程。在糾正錯誤的同時，強化學(xué)生對基本概念的理解。不同專業(yè)的學(xué)生基礎(chǔ)不同，對工程力學(xué)中的知識點的理解也不同。每個班級應(yīng)建立自己的錯題庫，更有針對性，學(xué)生可把握學(xué)習(xí)重點，大幅提高學(xué)習(xí)效率，使期末復(fù)習(xí)更加高效。此外，也可整理和歸納學(xué)生的不同解題方法，舉一反三，供其他學(xué)生參考學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生比較各種求解方法的優(yōu)缺點，活躍學(xué)生的思維，掌握和理解不同的知識點，使各知識點前后結(jié)合。

（三）平時成績的改進(jìn)

根據(jù)教學(xué)大綱要求，筆者所在學(xué)校的“工程力學(xué)”課程平時成績占30%，期末成績占70%。30%的平時成績包含15%作業(yè)成績、5%的考勤成績以及10%的試驗成績。對比例進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，可適當(dāng)降低期末成績的占比，適當(dāng)提高平時成績。將學(xué)生在微信公眾號中的專題學(xué)習(xí)、錯題本的觀看等作為平時成績的一部分，更全面地反映學(xué)生平時的學(xué)習(xí)狀況。依賴于微信平臺的信息發(fā)布和學(xué)習(xí)，后臺可以追蹤學(xué)生掃描二維碼的相關(guān)數(shù)據(jù)，例如，每個短視頻的掃描時間、掃描人數(shù)、觀看時長，這些數(shù)據(jù)可以作為學(xué)生平時成績的依據(jù)。除此之外，還可以根據(jù)學(xué)生觀看視頻的跳出比例、拖拽起點、回看視頻、觀看時間分布等，充分了解學(xué)生對哪些視頻感興趣，對哪些內(nèi)容不熟悉，使教師更好地了解學(xué)生對各種知識的興趣和關(guān)注度，更有針對性地改善教學(xué)方法。教師還可利用微信掃描二維碼進(jìn)行課堂點名，節(jié)約教師檢查學(xué)生出勤的時間，及時掌握每堂課中學(xué)生的缺席情況，同時也便于課堂考勤和成績統(tǒng)計。

結(jié)語

隨著科學(xué)研究的進(jìn)步，為滿足社會和國家對綜合型設(shè)計師和工程師的需求，要改進(jìn)工程力學(xué)教學(xué)。通過采用二維碼教材，拓展教學(xué)內(nèi)容，如通過增加工程實際案例分析、有限元分析、學(xué)術(shù)界研究熱點與工程力學(xué)知識的聯(lián)系、增加力學(xué)家專題等提高學(xué)生對工程力學(xué)的整體認(rèn)知，更好地理解理論知識，加強用理論聯(lián)系實際并解決實際問題的能力，做到活學(xué)活用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和內(nèi)驅(qū)力，培養(yǎng)工程素質(zhì)和應(yīng)用能力，為學(xué)生將來參加工作真正從事工程項目奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］陶春達(dá)，王丹丹.新冠肺炎疫情下的工程力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)實踐及思考［J］.黑龍江教育（理論與實踐），2020（11）：17-19.

［2］馬文蔚，周雨青，解希順.物理學(xué)［M］.7版.北京：高等教育出版社，2020：56-126.

Discussion on Teaching Reform of Engineering Mechanics Course Based on Wechat Platform

DING Jun， SUN Jian-qiang， TANG Li-ping， TAO Chun-da

（School of Mechatronic Engineering， Southwest Petroleum University， Chengdu，

Sichuan 610500， China）

Abstract： With the popularization of network technology and smart phone， web-based course teaching method was proposed and improved. Learning motivation and learning efficiency were improved by students interest in new things. Engineering Mechanics is an important basic course for engineering majors in universities. Based on Wechat platform， the teaching reform of Engineering Mechanics course was discussed. The present situation of engineering mechanics teaching， two-dimensional code textbook， showing engineering examples， engineering research focus and the improvement of after-class extension were analyzed to improve students mechanical thinking and their ability to solve practical engineering problems.

Key words： Engineering Mechanics; two-dimensional code textbook; Wechat; network; teaching reform