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1、工程力学教学中“力学建模”与工程案例相结合的实践研究 摘要：工程力学涉及大量的工程案例，在很多工程技术领域中有着广泛的应用。本文建议从课堂教学、试验教学和考核形式三个方面实施“力学建模”与工程案例相结合的教学模式。 关键词：工程力学；力学建模；工程案例；工程应用 中图分类号：G642.4 文献标记码：A 文章编号：1674-932435-0083-02 一、力学建模与工程案例相结合的教学具有重要意义 工程力学课程的实力培育要求是使学生通过系列基础课程的学习提高：建模实力；分析计算实力；试验实力；自学实力。工程力学是一门兼有基础理论和应用技术两重性质的技术基础课，它要求学生不仅要驾驭课程要求的基
2、本理论，而且要求学生具有将实际问题抽象为力学模型的实力和处理工程中有关力学问题的实力。工程力学涉及大量的工程案例，在很多工程技术领域中有着广泛的应用。工程力学教学中实施“力学建模”与工程实际案例相结合，培育学生应用力学的基本理论和方法分析、解决一些工程实际问题，具有重要的理论和实际意义。 二、工程力学教学中存在的典型问题 1.教材方面。国内近几年有关工程力学课程及其教材的建设成果颇为丰硕，但是教材中基本没有系统介绍建模的内容，而是干脆给出力学模型，讲解理论概念及模型的计算方法1。教材中问题的提出、概念的引入缺乏明确的工程背景介绍。工程力学是一门兼有基础理论和应用技术两重性质的技术基础课，现有教
3、材建设没有依托详细的学科专业深化绽开，须要适量增补一些富有专业实践性或趣味性的教学素材。同时高校生源质量良莠不齐，以及出于教学学时数大幅缩减，工程力学教材降低了其所编内容的难度，删除了偏难的理论分析和公式推导，忽视了不同基础学生的多层次需求。工程力学教材的课后习题多数偏重于某个详细理论或公式的分析与运用，很少引入生产实践中基于力学分析的综合运用实例，没有发挥出课后习题应有的功效。 2.老师方面。一方面传统教学方法侧重于对工程力学课本中概念的讲解，虽然学生能驾驭力学解题思路，但其弊端是形式呆板、内容枯燥，难以提高学生的学习爱好。这就须要老师弱化理论推演，加强应用环节的讲解。另一个方面长期以来工程
4、力学的教学改革侧重于课程内容和教学方法的探讨，忽视课程与工程实践亲密联系的特性，因而不能很好地调动学生的学习主动性和培育学生的创新实力。同时很多工科老师毕业留校干脆从事教学工作2，缺乏实际工作阅历，难以驾驭。这就要求老师具有深厚的力学学问和宽广的学问结构，加强实践学习，将科研项目总结为工程力学问题，授课时对学生进行结合专业的创新性引导和启发。 3.学生方面。工程力学是在高校里最初接触到与工程实际亲密相关的主要课程之一，它具有理论性强、系统性强、逻辑严密、比较抽象、与工程实际具有肯定联系等特点。但学生实践阅历少，综合分析工程实际问题的实力差，这给学生学习这门课程造成了很大困难。我校大规模扩招后，
5、高校生源的质量良莠不齐。同时基础课程的教学中，如高等数学和高校物理，有些教学环节的实施不到位，教学效果不是很志向，干脆影响学生工程力学的学习效果。而科学技术的高速发展使得力学的探讨对象更加困难，力学的基础性、交叉性、技术性的学科特点更加明显，这也增加了学生学习力学的难度。 三、力学建模与工程案例相结合教学的几点建议 建模是指依据详细问题选择合理的计算模型，建立工程构件力学模型，并依据力学基本原理建立相应数学模型，它是将力学理论应用到实践的必要过程。下面从课堂教学、试验教学和考核三个方面论述力学建模与工程案例相结合教学模式。 1.结合典型力学案例让学生驾驭建模。力学建模是联结力学与工程应用最为重
6、要的纽带，课堂上老师要向学生介绍力学建模的基本学问。所谓建模指的是用某种形式或模式去近视描述、模拟所考察对象本身及其改变过程的现象和规律。一个志向的模型既能反映考察问题的根本特征，同时可以量化求解的模型，应满意：牢靠性和适用性。建模时必需对与考察问题有关事物进行详尽和深化的分析，建模探讨包含以下三个方面：模型的建立；模型参数的估计；模型的检验。工程力学理论性很强并紧密联系工程实际，而学生实践阅历少，干脆影响学生综合分析工程实际问题的实力。课堂上工程问题的提出，首先是介绍它的工程背景，除了必要的语言描述，还通过大量图片和影音资料进行介绍，提高学生的感性相识。老师还要激励学生用所学的学问去解决问题
7、，帮助学生学习对问题的界定，了解实际工程问题与计算简图之间的差距。教会学生将详细的工程实际问题抽象为力学模型的方法，要求所建的模型能接受实践的检验并做出相应的修正，使科学探讨的模型计算成果接近于实际。老师应留意搜集和积累一些与工程力学相关的典型案例，有目的地选择亲密联系工程实际和日常生活的例题，在讲解例题时，突出对实际问题的简化、建模的过程，注意培育学生运用所学的基本理论和方法去分析和解决工程实际问题的实力3。 2.借助试验进一步提高学生建模实力。试验和理论在工程力学中占有同等重要的地位，但是我校在力学教学中存在着重理论、轻试验的现象。现有的一些实践课程大都是为验证课堂教学所传授的学问而开设的
8、，只注意教授学生求解详细的力学理论问题，而忽视通过试验培育学生将工程实际问题提炼成力学模型，培育学生敏捷运用理论学问解决实际问题的实力4。试验教学中应当精简验证性试验内容，增加综合性与探讨型试验项目。为适应不同层次学生的教学须要，结合课程性质和课程内容，从科研项目中提炼出一些具有工程背景的综合性与探讨型试验项目，让学生综合运用基础理论学问，建立其力学模型，探讨其理论解决方案，再用试验结果来检验力学模型5。这样不仅丰富了试验教学内容，充分调动了学生学习的主动性和主动性，提高了教学质量。学生通过“试验到理论再到试验”的过程，提高自身探讨问题和解决问题的实力。同时依据须要可以开展模拟试验，它作为真实
9、试验在肯定条件下的替代具有明显的优势，模拟试验的表现形式有：实物演示试验；数值模拟试验；人机交互模拟试验。目前一些高校已经起先用MATLAB软件为工程力学进行模拟计算和试验，可以借鉴这些先进成果进行转化应用。 3.增加力学建模考核内容。目前我校仍旧采纳课后习题作业和闭卷考试作为考核学生的基本手段，这种方式考查学生记忆实力的较多，不利于发挥学生运用学问和动手实践的实力。因此，有必要对现行考试方法和考试内容加以改革。平常的考核可以采纳课后习题作业、试验操作和读书报告的形式6，课后习题是适量的基本概念的考核和理论计算；试验内容应贴近于工程实际，让学生综合运用理论学问，建立其力学模型，探讨其理论解决方
10、案；读书报告要求学生就一个工程实践中的力学问题，依据力学基本概念和定理对问题进行抽象简化并建立其力学模型，然后利用所学的理论学问确定计算方法，最终进行分析计算并给出解答。期末考试内容不仅包括考核学生驾驭力学基本概念的实力，还包括考核学生应用力学理论学问分析和解决问题的实力。例如，给定一个简洁的典型力学问题，让学生简化力学模型，给出受力分析，为各构件选取材料及截面形态和尺寸，并对该结构存在的问题谈自己的看法。这种考核方式注意培育学生解决力学问题的实力和对所学工程力学学问进行归纳、总结的实力。 参考文献： 1杨冠声.工程力学建模J.天津职业院校联合学报，2022，：12-15. 2黎杰松.浅析高校
11、工程师教化存在的问题及对策J.华北水利水电学院学报，2022，：155-157. 3周丽珍，张涛.勘查技术与工程专业的“工程力学”课程教学方法探究J.中国地质教化，2022，； 4张涛，周丽珍.加强高校试验室建设培育学生创新思维J.中国地质教化，2022，. 5王彦生，侯中华.创建工程力学试验教学示范中心培育创新型人才J.试验室探讨与探究，2022，：75-77. 6刘永寿，支希哲.工科理论力学考试改革的理论与实践J.力学与实践，2004，：68-69. 基金项目：中国地质高校教学探讨项目 作者简介：周丽珍，女，在读博士探讨生，讲师，主要从事工程力学方面的教学和科研工作。 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页