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1工程案例教學(xué)的基本要求

力學(xué)課程中的工程案例教學(xué)是選取有針對性的工程案例，在課堂上以講解工程案例入手，通過對典型工程案例的展示，引導(dǎo)學(xué)生積極參與分析、討論和總結(jié)，提煉出所學(xué)部分的力學(xué)理念以及用所學(xué)力學(xué)理論解決工程問題的方法；讓學(xué)生在具體的問題情境中積極思考、主動探索，深化對相關(guān)理論知識和對科學(xué)知識的系統(tǒng)掌握，從而培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力的一種教學(xué)方法。與傳統(tǒng)的教學(xué)方法比，工程案例教學(xué)不僅是一種有效的教學(xué)方法，更體現(xiàn)了全新的現(xiàn)代教學(xué)理念。工程案例教學(xué)法體現(xiàn)了“以生為本”的教育理念。在傳統(tǒng)的力學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)中，教師占絕對的主導(dǎo)地位，學(xué)生個(gè)性得不到充分發(fā)揮。工程案例教學(xué)是一種啟發(fā)式教學(xué)，他的出發(fā)點(diǎn)和歸宿是充分調(diào)動學(xué)生的積極性。實(shí)施工程案例教學(xué)，可以充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主動性，有利于學(xué)生掌握抽象的力學(xué)概念和原理，并能靈活運(yùn)用，達(dá)到理想的教學(xué)效果。例如，可以隨手指指門角和窗角的裂紋，讓學(xué)生們分析一下是什么原因造成的？問為什么會發(fā)生在這些部位？經(jīng)過簡單的思考后接著介紹應(yīng)力集中的概念，學(xué)生們很快能抓住應(yīng)力集中的本質(zhì)。之后，可將問題引申到脆性材料和塑性材料對應(yīng)力集中的不同反應(yīng)上，并對其進(jìn)行理論的闡述。這種與工程實(shí)踐相結(jié)合的授課方式，像講故事一樣，又輕松又有趣，學(xué)生們不僅掌握了基礎(chǔ)理論知識，同時(shí)對理論知識的工程背景有了一定的認(rèn)識，這對培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力非常有益。

2力學(xué)課程實(shí)施工程案例教學(xué)的實(shí)踐

2.1轉(zhuǎn)變力學(xué)課程教育理念

工科大學(xué)生畢業(yè)后要直接面對工程問題，尤其是應(yīng)用型大學(xué)的絕大多數(shù)畢業(yè)生要在技術(shù)一線從事具體的技術(shù)工作。教育首先要考慮他們對工程素質(zhì)的迫切需求。在教學(xué)中，需要對傳統(tǒng)的力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)進(jìn)行改革。在保證大綱教學(xué)任務(wù)的前提下，根據(jù)后續(xù)專業(yè)的需求，及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，凸顯工程案例教學(xué)在教學(xué)中的份量?？梢载S富課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情，為后續(xù)專業(yè)課打下堅(jiān)實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)。

2.2日益發(fā)展的科學(xué)技術(shù)是力學(xué)課程工程案例教學(xué)的源泉

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是新材料、新技術(shù)的出現(xiàn)，為工程案例教學(xué)提供著源源不斷的素材。如航天航空技術(shù)的發(fā)展，帶來了如梯度材料等一大批新材料的出現(xiàn)。在力學(xué)、生命與人類健康的關(guān)系方面，引入鮮為人知的近代力學(xué)研究生命科學(xué)的分支。如心腦血管疾病與血液動力學(xué)等，應(yīng)用應(yīng)力與生長定律回答了太空中生物為什么長不大的原因；從力學(xué)角度看，骨骼是自然界中最輕巧的超強(qiáng)結(jié)構(gòu)；從生物力學(xué)角度研究延長生命的人工器官，如人工心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)、人工肺、人工腎等；以及中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中的力學(xué)應(yīng)用：脈象、推拿、針灸、經(jīng)絡(luò)等等。在人類生存環(huán)境與力學(xué)關(guān)系方面，從1998年我國長江抗洪救災(zāi)說起，分析長江堤壩潰決的宏觀流體動力學(xué)原理，介紹導(dǎo)致九江大堤潰決的管涌的力學(xué)成因及對堤防的嚴(yán)重危害；類似的還有阿斯旺大壩的悲劇、三門峽水庫的教訓(xùn)與長江三峽大壩等大型水利工程。通過近年來頻頻發(fā)生的沙塵暴、空氣污染實(shí)例，解釋其中的氣象動力學(xué)原理。在洪水的堵與泄、南水北調(diào)工程，臺風(fēng)、地震、海嘯等的預(yù)報(bào)與預(yù)防方面講解應(yīng)用的力學(xué)方法和原理。以及通過結(jié)合近年來自然災(zāi)害頻發(fā)的現(xiàn)象，促使了“災(zāi)害力學(xué)”的產(chǎn)生等等這些與生活、生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合的工程案例的分析，能夠激發(fā)學(xué)生的求知欲和社會責(zé)任感。

2.3更新力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段

工程案例選擇要充分考慮所選工程案例具有一定的工程背景，最好是讓學(xué)生看得見，摸得著，想得到的工程案例。也可以選一些重大的工程，及發(fā)展前沿的工程。工程案例要有典型性，即所選案應(yīng)具有代表性。教學(xué)案例是為教學(xué)服務(wù)的，案例的選擇須能充分體現(xiàn)力學(xué)課程的理論知識。要適當(dāng)選取工程案例，即所案例要難易適中。案例太簡單，容易得出答案，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。案例太難會超出學(xué)生的知識水平和理解力，學(xué)生難以入手進(jìn)行分析，會挫傷學(xué)生的積極性。所選案例應(yīng)與學(xué)生的專業(yè)相關(guān)聯(lián)，達(dá)到力學(xué)課程教學(xué)為學(xué)生專業(yè)知識學(xué)習(xí)服務(wù)的目的。案例選擇好后首先確定案例的核心理念，即通過案例教使學(xué)生掌握哪些力學(xué)理論知識，要培養(yǎng)學(xué)生哪方面的能力。圍繞案例的核心理念，由淺入深地設(shè)計(jì)一系列的問題，引導(dǎo)學(xué)生去思考，從而掌握相關(guān)的力學(xué)理論知識。由于課時(shí)限制，不可能在工程現(xiàn)場進(jìn)行教學(xué)，但可在課前精心制作與授課內(nèi)容相關(guān)的具體工程實(shí)例課件。這些圖、文資料色彩鮮艷，清晰生動，能夠有效地補(bǔ)充一些與工程實(shí)踐有關(guān)的知識或背景材料，不僅開闊學(xué)生的眼界，而且能提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。在講解時(shí)不能面面俱到，要分清重點(diǎn)，講明白為止。

2.4力學(xué)課程教師要提高自身的工程素質(zhì)

力學(xué)課程中的工程案例教學(xué)對教師提出了更高的要求。教師要有效地使用這種方法，就必須提高自身的工程素質(zhì)，對所選工程案例有著深刻的力學(xué)理解。就要深入到工程實(shí)際中，鉆研技術(shù)，開展科學(xué)研究。對一些重大工程，特別對近年來發(fā)生的有重大影響的事件中的力學(xué)現(xiàn)象，教師要能清楚其中蘊(yùn)含的力學(xué)原理。例如在學(xué)習(xí)懸臂梁的彎矩時(shí)，結(jié)合媒體報(bào)道的一例工程事故。一民用住宅樓的陽臺墜落，連續(xù)將其下面的若干層樓的陽臺剃掉，梁與墻在連接處配筋不足是導(dǎo)致事故的根本原因。教師要清楚目的是講內(nèi)力，彎矩的薄弱點(diǎn)，還要清楚梁的配筋要求。通過分析該工程事故，學(xué)生們不僅理解了彎矩最大的固定端截面是危險(xiǎn)截面，而且明白了這種結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的破壞形式。以此充分激發(fā)學(xué)生的求知興趣。教師要具有高度的社會責(zé)任感。在授課過程中，結(jié)合力學(xué)的授課內(nèi)容，有意識地對一些重大工程事故進(jìn)行力學(xué)分析，可以增強(qiáng)學(xué)生對社會的責(zé)任感。如在講授剪切的概念時(shí)，就以滑坡這種地質(zhì)災(zāi)害為例，說明剪切變形的實(shí)質(zhì)。并指出上海的倒樓事故，實(shí)際上由于沒有科學(xué)施工導(dǎo)致的人為滑坡引起的。通過分析工程事故背后的力學(xué)原理，告誡學(xué)生們一方面要學(xué)科學(xué)、懂科學(xué)，另一方面更要明白自己所肩負(fù)的社會責(zé)任。

3結(jié)語

力學(xué)課程的工程案例教學(xué)是一項(xiàng)長期、艱苦的工作，我們雖然進(jìn)行了初步的探索，也在教學(xué)實(shí)踐中取得了一定的效果，但還需要在理論上不斷挖掘，在實(shí)踐中不斷完善，尤其在工程案例的選擇與積累方面需要花大力氣，使之更理論化、系統(tǒng)化，操作性更強(qiáng)，在提高教學(xué)效果和素質(zhì)教育方面發(fā)揮更大的作用。工程案例教學(xué)將力學(xué)理論賦予一定的工程背景，使學(xué)生在對工程實(shí)際問題進(jìn)行分析的過程中掌握相關(guān)的力學(xué)理論，培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識和工程素質(zhì)，提高了學(xué)生建立力學(xué)模型解決實(shí)際工程問題的能力，學(xué)生的主動性和積極性都得到了極大發(fā)揮。提升學(xué)生的思想道德素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，使力學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)真正做到為專業(yè)服務(wù)，培養(yǎng)具有理論基礎(chǔ)知識扎實(shí)且工程實(shí)踐能力強(qiáng)的應(yīng)用型人才，以滿足社會需求。

作者：孟凡深 單位：洛陽理工學(xué)院土木工程系