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工程问题的概念范文1
建筑工程经济课程的专业跨度较大，与中职学校建筑施工专业的其它专业课程联系较弱，课程理论性较强，需要讲解的概念较多，教师往往辅以大量的练习和计算来帮助学生理解和巩固这些基本概念，如资金时间价值、净现值、净现值率、盈亏平衡分析等概念的含义、经济意义和计算方法等。但由于学生缺乏相应的经济和财会知识基础，在学习的过程中对这些概念不容易理解，造成学生学习只能靠死记硬背，影响学习的积极性。另外，建筑工程经济课程学习的目的是为了让学生在以后的工作中运用学过的这些基本概念、理论和方法去解决工程中的实际问题。但在课程教学过程中，教师很大程度上还是偏重于工程经济基本理论、概念和知识点的讲解，再经过大量例题和练习题来加深理解和记忆。如果学生工作以后，只掌握这些基本概念和原理，而不会灵活运用这些经济学方法去分析和解决实际工程中的问题，那么很显然是没有达到设置这门课程的初衷。所以建筑工程经济课程教学更应该偏重于那些经济学原理和方法的运用，例如在实际工程中可能会遇到哪些问题，如何对问题进行分析，应采取何种方法来解决问题，解决问题的步骤是什么，具体如何实施等。因此，建筑工程经济课程需对以往的教学内容和教学方式进行一定的变革，使之更能适应人才培养方案和职业素养的要求，为学生以后的发展打下更坚实的基础。
2教学改革思路及实施途径
2．1合理选择教材和教学内容
现在的教材可谓是五花八门，种类繁多，教材的质量也是参差不齐。如果选取的教材质量不高，概念描述不准确，内容编排杂乱，错漏较多，会严重影响教师的教学和学生的学习、理解。因此对教材的选择，应放在首要位置，一定要选择正规的、有一定知名度的出版社和业内有一定影响力的作者出版的教材。一般的建筑工程经济教材多偏重于经济学基本理论的讲解，对经济学基本概念和方法讲解比较透彻和深刻，但对这些方法的实际运用涉及不多。书中也有部分例题，但这些例题题干都很抽象或与建筑行业相关性不强，只是帮助学生理解例题前文中的某个公式或方法。考虑到加强学生实际运用知识的能力，我们在选择一本建筑工程经济教材的基础上再增加一本建造师执业资格考试所用的工程经济教材。这样做的好处是:建造师执业资格考试教材中有非常多的实际案例，而且都是与建筑行业密切相关的案例，更能更好的帮助学生理解和运用所学的知识;但建筑师教材对基本概念和原理的讲解很少或很简单，需要再配备一本专业教材来讲解基础知识;建造师教材的内容都是与时俱进的，反映的是现在工程实际的最新情况，避免了知识的滞后。由于有两本教材，内容难免庞杂，因此需要任课老师对实际教学内容进行合理的选取和安排，灵活调整。当教学内容和方法成熟并积累了一定经验后，也可以结合老师和学生的特点和人才培养方案的需求，编写校本教材更好的满足自身的需要。
2．2采用案例教学法
为了增强学生灵活运用知识解决问题的能力，最有效的方法就是案例教学法。现在的执业资格考试大都采取案例的方式来考察考生的知识运用能力，可见案例是与实际非常接近的。教师在课堂教学过程中，可以通过引入案例，引导学生运用所学知识解决工程问题。案例教学的形式可以多种多样，教师可以先设置一定的情景，将案例再现，把里面的具体的任务分配下去，可以采取课堂讨论、情景再现、角色扮演等多种形式，或个人独立思考或小组分工合作，逐步帮助学生思考和讨论问题，并最终得到解决问题的方法。案例教学可以让学生摆脱枯燥的理论学习，增加学生的代入感，激发学生的学习兴趣，将课堂教学由学生被动接受为主动思考。案例呈现的也是以后工作中可能出现的具体问题，通过案例教学解决了实际问题，将大大增强学生应对具体问题，分析并解决问题的能力。
2．3结合建造师考证
中职学校建筑施工专业的学生毕业后主要的就业方向是施工单位一线施工技术人员，其理想的职业发展目标就是担任项目经理。为了让学生的发展有可持续性，并更容易达到目标，在学习的学习当中就应该有针对性。注册建造师的考试中也有工程经济课程，因此在学校的教学中就及时引入建造师考试的内容作为课堂内容，执业资格考试用书作为教材，让学生的学习有明确的目标。同时执业资格考试的教材经常更新，能够让学生掌握最新的知识和动态。考虑到课堂教学时间有限，同时中职学生的基础比较薄弱，不可能将建造师执业资格考试的内容都涉及到，因此需将课堂讲授内容根据人才培养方案和教学大纲的要求对教材内容进行合理的取舍和安排。
2．4丰富教学手段
教学手段是指师生教学时相互传递信息的工具或媒介。由于建筑工程经济课程教学内容较多，在教学上也要采用多种教学手段相结合。传统的教学手段就是“一本书、一块板、一支笔、一张嘴”。教师讲，学生被动听，遇到学生难理解的概念或事物，任凭教师如何极尽所能的描述，学生可能还是不理解。现代化的教学手段都是采用电化的多媒体教学，在课件中可以利用多种形式，如图片、声音、动画等手段，将一些事物直观的展示在学生面前，帮助学生理解。
3结论
工程问题的概念范文2
关键词：理解概念；沟通概念；分析辨别；理解思路
俗语说：“有比较才有鉴别。”比较是一种思维过程，更是一种数学思想。小学数学教材中有很多既有联系又有区别的内容，教学时充分运用比较有助于学生准确理解和系统掌握这些知识的联系和区别，收到事半功倍的效果。
一、运用比较准确理解和沟通概念
概念是数学知识的基本要素，对学生学好数学具有十分重要的意义。教学中充分运用比较手段可以帮助学生准确地理解和沟通概念。比如，在教学“比”时，对“比”“分数”“除法”三者进行了比较。
从而看到它们之间的联系与区别，既有利于准确理解每个概念，又沟通了三者的联系，有利于对三个概念的系统掌握。
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又如，在教学“梯形”时，可通过梯形与平行四边形的比较，使学生认识到梯形与平行四边形不存在包容与被包容的关系，是并列关系，而只有正方形、长方形、平行四边形才存在包容与被包容的关系，是从属关系。
二、运用比较区分易混知识
不少知识之间既有区别又有联系，容易产生混淆。教学中安排必要的环节，让学生对这些知识进行比较，促使易混知识在头脑中清晰分化，弄清它们之间的区别，准确理解与运用。例如，求比值和化简比是两个容易混淆的概念，通过列表比较，使学生对这两个易混概念有一个清晰的认识。
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三、运用比较正确辨别问题之间的细微差别
数学学习中，有些问题之间存在着细微的差别，如果不能正确辨别这些细微的差别，就会导致解题的失误。教学时可设计比较练习，培养学生细心审题的习惯，提高学生的辨别分析能力。例如，“一根绳子长3米，剪去■米，还剩多少米？”“一根绳子长3米，剪去■，还剩多少米？”这两道题都讲的是3米长的绳子，都有一个 ■，仅一字之差，就变成了两个本质不同的问题，前者是把3米看作单位“1”，剪去■米，还剩3-■=2■（米）；后者是把3米看作单位“1”，剪去■，即把单位”1“平均分成2份，剪去其中的1份，还剩多少米？即3×（1-■）=■（米）。可见前者的■表示一个数量，其标志是带有计量单位名称；后者的■是表示一个分率，其标志是不带计量单位名称。
四、运用比较找寻不同类问题的同一性
数学是一门具有严密系统性的学科，有好多问题虽不属于同类问题，但它们之间却有着相同之处，教学时可以通过比较，使学生看到它们的同一性。如，在教学“工程问题”时，可通过工程问题“三量”关系与行程问题“三量”关系的比较，看到工程问题与行程问题在解题思路上的一致性。例如，“一段路，甲4小时走完，乙5小时走完，两人同时从路的两端相对而行，几小时可以相遇？”“一项工程，甲队单独做4天完成，乙队单独做5天完成，现两队合作，几天完成？”前者把路程看作单位“1”，后者把一项工程看作单位“1”；前者甲的速度是■，乙的速度是■；后者甲的工效是■，乙的工效是■；前者求相遇时间，列式是：1÷（■+■）（路程除以速度和）；后者求合作完成的时间，同样列式是1÷（■+■）（工程总量除以工效和）。
五、运用比较理解数学意义，明确解题思路
数学中的好多问题都需依靠特定的数学意义去解决，教学时充分运用比较手段，可培养学生理解和运用数学意义解决问题的能力。例如，在教学“分数除法应用题”时，可以与分数乘法应用题相比较。
例1：五年级一班有学生60人，其中男生占■。男生有多少人？
这道题把全班人数看作单位“1”，男生占全班人数的■，根据题意可以写成下面的等量关系式：
全班人数×■=男生人数
在这道题中，单位“1”是已知的，根据一个数乘分数的意义， 列式为：
60×■=36（人）
例2：五年级一班有男生36人，占全班人数的■。五年级一班有多少人？
这道题也是把全班人数看作单位“1”，男生人数占全班人数的 ■，根据题意可以写成下面的等量关系式：
全班人数×■=男生人数
但在这道题中，单位“1”是未知的，根据“已知两个因数的积与一个因数，求另一个因数”，列式为：
36÷■=60（人）
工程问题的概念范文3
[关键词] 化工热力学 概念 化学工程 教学
化工热力学课程是在本科三年级开设的,在此之前学生接触的课程都属于基础课,与中学课程的学习方法相差不大,而化工热力学等专业基础课讲授的是化工生产中的一般规律。由于工程问题复杂多变,采用的是实验研究方法和数学模型法,与基础课中严密的数学分析或逻辑推理有所不同。这是工程学科和基础学科的重要区别,也是学生不能很好的掌握化工热力学课程学习方法的关键。因此要想提高化工热力学的学习效果,使学生树立工程观点,并培养其独立解决实际问题的能力,我们认为在化工热力学的教学过程中应紧紧把握以下几点。
一、精心组织教学内容,注意与相关课程的联系
化工热力学的主要内容是平衡状态下热力学性质的计算,相平衡与化学平衡的计算,化工过程的能量分析和能量有效利用等方面。只有将热力学原理与反映体系特征的模型相结合,才能应用解决实际问题。原理、模型及应用是化工热力学内容的基本组成部分,教学内容的组织要紧密围绕原理、模型及应用三个部分来展开。原理是基础,模型是工具,应用是目的。尤其是目前节能工作的深入开展,更要求学生掌握能量利用过程的原理,并对实际过程中的能量利用情况作出合理的评价。
化工热力学与化学工程与工艺专业的许多其它课程密切相关,它在课程链中起着承上启下的作用,又担负着由基础课到专业课过渡的特殊使命。物理化学是本课程的基础,而本课程又是分离过程、化学反应工程及化工设计等课程的基础。在课堂教学内容组织上要注意前后内容的相互联系,化工热力学公式较多,其推导过程需要高等数学的基本知识,进行结果计算需要用到数值分析的知识,因此对课程中用到的数学知识进行必要的准备有助于新内容的学习。而计算机是方便的计算工具,可以解决热力学复杂的计算问题,可使计算结果更加准确。物理化学中的热力学内容是以建立基本概念为主要目的,而化工热力学是在完善概念的基础上以应用为主要目的,所以化工热力学的教学内容主要体现以应用为目的的特点,因此在教学过程中要特别注意避免与物理化学课程在内容上的重复。同时注意从物理化学到化工热力学课程的几个转变,即:从理想体系、二元体系向非理想体系、多元体系的转变,从隔离体系、封闭体系向敞开稳流体系的转变,而热力学性质的计算从以公式为主转向以热力学图表为主。让学生明确这些转变,可帮助学生掌握经典热力学解决问题的方法,并培养学生应用热力学原理和方法解决实际问题的能力。
二、把握课程内容体系与问题分析方法
化工热力学系统介绍了将热力学原理应用于化学工程技术领域的研究方法,它以热力学第一、第二定律为基础,研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用,深刻阐述了各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件、状态及组成变化,是化工过程研究、开发和设计的理论基础。课程教学内容包括流体的p-V-T关系及热力学性质、化工过程的能量分析、蒸汽动力循环与制冷循环、流体的相平衡以及化学反应平衡等方面。其中流体的p-V-T关系及热力学性质是其它内容的基础,流体的相平衡及化学反应平衡内容是热力学和传质、分离、反应工程之间联系的纽带。要让学生正确理解化工热力学所研究和阐述的内容之间不是孤立的,而是相互联系的,理清化工热力学的内容体系与结构层次(见图1),这样才能更好地理解和掌握课程内容及其实际应用。
图1 热力学各内容之间的相互联系
每个学科都有自己的知识体系和独特的解决问题的方法,热力学课程与学生之前接触的课程特点不同,为了使学生能够尽快地掌握热力学,首先要学生清楚热力学研究问题的方法,即理想化的方法、状态函数法和元过程方法,然后指出解决热力学问题的思路,即对于一个热力学问题如何得到需要的结果,具体的步骤见图2,这样就可使学生尽快的适应热力学处理问题的特点,掌握热力学解决实际问题的方法。
三、重视热力学概念教学和思路的引导
化工热力学的最终目的是应用,但是只有理解了热力学的基本概念,以及这些概念的来源、背景和意义,才能够确实掌握热力学课程的基本内容,也才能够更好的应用于实际中。热力学中重要的基本概念很多,如体系、状态函数、广度性质、强度性质、隔离体系、封闭体系、敞开体系、可逆循环、热力学能、焓、熵、Gibbs自由能、偏摩尔性质、化学位、逸度、活度、理想气体、理想溶液、理想功、损失功、火用等等,只有深刻理解其内涵,才能掌握热力学的精华。比如对平衡的两相,其平衡的条件是各组分在两相的化学位相等,或者说各组分在两相的偏摩尔Gibbs自由能相等,对纯物质而言,偏摩尔Gibbs自由能就是摩尔Gibbs自由能,也就是该物质的化学位,而对混合物而言,某组分的偏摩尔Gibbs自由能就是该组分在混合物中的化学位,如果学生对这些概念认识不清楚,常常会导致对相平衡、化学平衡等概念产生错误的理解。
引导学生思路对于教学效果有重要影响。如溶液的热力学性质一章,为找出各种物质在溶液中所“具有”的性质之间的关系,引入“偏摩尔性质”的概念。而偏摩尔性质中常用的是偏摩尔Gibbs自由能、偏摩尔焓以及偏摩尔体积。在这一章中主要讲解偏摩尔Gibbs自由能的计算问题,主要为以后相平衡和化学平衡的计算打基础,为了计算偏摩尔Gibbs自由能引入逸度和逸度系数的概念,对纯气体、气体混合物中的组分以及混合物、纯液体分别讲解逸度的计算方法。但对于液体混合物而言为了计算其偏摩尔Gibbs自由能又引入活度和活度系数,而为了得到活度系数与组成之间的关系,又引入了超额性质的概念,只要知道超额性质与组成的关系即可推导出活度系数模型。这样整个章节的内容就很清晰,使得学生对各概念的来龙去脉能够很好的了解,可以避免学生陷入公式细枝末节的包围中,使得教学效果明显提高,同时对学生搭建热力学知识框架十分有益。
总之,为了提高化工热力学的教学效果,使学生能够确实掌握工程处理问题的方法,了解化工热力学与其它学科各自的特点,以便找到适合的学习方法。这就要求教师在教学过程中不断的引导学生,使其能够尽快地适应工程学科的学习。
参考文献:
[1]夏淑倩,马沛生,陈明鸣,常贺英.让应用实例使《化工热力学》教学更加生动[J].化学工业与工程,2005,22(增刊):98-99.
[2]郑立辉,韦一良,宋光森,高新蕾.化工热力学教学的实践与体会[J].化工高等教育,2007,93(1):77-79.
工程问题的概念范文4
工程管理专业以管理科学与工程和结构工程学科作为支撑，培养掌握土木工程技术基本知识和工程项目管理理论与实践方法，获得工程师基本训练的，能运用现代管理理论方法，在工程建设领域从事投资决策、工程项目建设管理、工程施工技术，并具有一定研发能力的高级应用型专门人才。
1. 工程管理专业《建筑力学》课程要求
《建筑力学》是工程管理专业的一门主要专业基础课，64学时，属必修课性质，后续课程为《建筑结构》和《建筑施工技术》。它包括理论力学、材料力学和结构力学三部分，要求学生对一般建筑结构的组成方式、受力性能具有明确的基本概念和必要的基础知识；培养学生具有初步对建筑工程问题的简化能力，一定的力学分析与计算能力，为学习建筑结构方面的专业课程提供一定的力学基础；培养学生的分析能力和科学严谨的作风。课程课时数相对于教学内容并不充足，在教学过程中应把握重点，注重概念讲解、引导学生建立受力分析的概念，为以后的后续课程打下基础。
工程管理专业毕业生在工作中，需要对一些方案设计如：脚手架、模板支撑等进行计算来确定；对于一些设计结果能够正确的解读并通过简单的计算进行判别也具有重要意义。培养学生解决实际施工中力学问题的能力，能够了解一些结构形式、受力特点和受力规律，能够对于一些简单结构来进行求解验算是《建筑力学》课程教学的主要目标。
课程的性质决定了《建筑力学》课程具有理论性和实践性相结合的特点，在授课过程中，除了培养学生的计算能力和解题技巧外，要结合基本理论在工程实际中的应用，这样才能调动学生的学习积极性。
2. 《建筑力学》授课过程中存在的问题
由于该课程理论性强，概念抽象，再加上其内容较多（涵盖三大力学），连贯性强，与其他课程相比有一定的难度。学生普遍感到该课程难学、难懂，并对学习这门课程的作用有所怀疑；作业不够认真，存在抄袭现象，有本文由收集整理不少同学一开始就放弃；最后考试，卷面得分集中在60分左右，大部分学生的基本概念，选择和填空得分较高，但计算和简答题普遍得分较少，尤其是包含简单力学原理的工程实例计算题，得分更少。笔者深深体会到要使学生学好《建筑力学》这门课程， 关键在于在教学过程中，提高学习动力，掌握学习方法，紧密联系实际。
3. 《建筑力学》教学改革初探
为了达到良好的教学效果，要求教师把握《建筑力学》课程的特点及教学原则，让学生在掌握建筑学理论知识的同时，又能运用基本理论分析解决实际工程问题。在教学原则方面，首先应该把握教师主导作用与学生主体性相结合的原则；其次，应注意直观性与抽象性相统一的原则，这要求教师在教学时应采用各种直观手段，使学生能通过各种具体的形式来感知和学习；最后，应该强调理论与实际相联系的原则，这就要求教师了解教材与实际生活之间的联系，将教学内容与实际相联系，使学生正确而深刻地掌握理论知识，教师还要培养学生提出和解决问题的能力，这体现在重视实习和练习等实践环节中。[1]
一方面要加强学生的专业教育，使其了解到《建筑力学》课程是学习《建筑结构》和《建筑施工技术》的前续课程，是其走上工作岗位以后需要掌握的知识之一，以调动学生学习的主动性，提高学习效率；另一方面，加强在教学过程中与实际的联系，可采取启发式教学法、案例教学法、现场教学法、利用多媒体技术教学法等多种方法，将抽象的理论变为具体形象的实际问题，激发学习的积极性；三是进行考试改革，对学生的学习情况及时检查，以便及时对教学作出调整：如在现对完整的一部分内容结束后，进行测验，并计入最终成绩，有利于教师和学生及时总结本阶段的学习情况，避免出现到最后“积弊难返”。下面重点就在教学中加强与实际联系谈一下笔者的感受：
3.1学习之初，善于虚拟实际工程问题，一切学习都是围绕解决问题开始的，激发学生的思考能力。授课要层次分明，脉络清晰，一环扣一环，引人入胜，直至解决问题。在教学过程中，也可以引进工程案例进行讲授，如讲授压杆稳定时，引入施工中脚手架设计，引导学生结合所学的理论知识处理工程实际问题。由于学生对案例分析很有兴趣，一旦发现今后工作中的问题能够自己解决，将极大地提高学生的自信心与学习积极性。既培养了学生工程意识、分析问题、解决问题的能力，又加强了理论知识在工程实际中的应用能力。在讲课中还可以适时地列举一些有关工程缺陷和事故的实例，可使学生意识到，学好《建筑力学》知识对建筑工程人员的重要性，如可列举一系列脚手架因承载力不足而倒塌的工程实例。
3.2我们在教学过程中利用多媒体技术，将一些工程实例通过屏幕生动地展现在学生面前，增强感性认识，帮助学生解决力学模型建立的问题[2]。用形象生动，赏心悦目的动画将抽象难懂的内容（如：结构受扭变形、梁受弯变形）形象地表达出来，以达到化解教学难点、缩短学生认知过程的目的。学院引进的工程管理模拟实验室系统就提供了完整的结构受力变形的动画，通过鼓励学生带着问题上网观看，收到了很好的效果。
3.3在平时的教学过程中，要注意利用课堂模型这一教学手段。教室门和门框只能绕销钉轴线作相对转动，这一实物分别在讲解力偶矩的概念、平面的受力平衡及扭转等章节多次用到；还可以鼓励同学做一些纸质模型，如在梁受弯章节中，通过比较材料用量相同的矩形截面和方形截面受弯承载力不同来验证受弯截面形式的影响，在实际授课中收到了很好的效果。
3.4力学知识中有许多历史故事、名人轶事，还有力学发展简史，都可以从中选取出相应的部分用来导入新课。通过讲述生动的故事、有趣的事实，可提高学生的学习兴趣，增强学生的学习信心；同时还可以通过鼓励学生参加诸如结构模型大赛等，通过竞赛激发学生学习兴趣。我院已举办四届结构模型大赛，通过参赛锻炼了学生在实际设计中应用力学的基本概念和基本计算的能力，整体提高了工程管理专业学生学习《建筑力学》的兴趣。
工程问题的概念范文5
关键词：工程力学；教学内容；授课方法
中图分类号：G642.0；O342 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）37-0195-02
一、工程力学课程特点
工程力学是研究物体机械运动的一般规律和构件的承载能力的科学[1]，其内容包括理论力学和材料力学。但由于学时限制，这门课程一般只包括理论力学的静力学部分和材料力学。
客观而言，工程力学课程的学习难度并不高。首先，课程的研究对象都是具备实体的结构，而课程中讲授的大部分概念也相对而言比较形象，不像电磁场、热力学等课程具有很多抽象的概念。其次，课程中的定理公式等都符合学生的直观经验，容易理解和记忆。最后，虽然在概念和公式的推导方面需要用到微积分的知识，但在公式的具体应用上，只有弯曲变形需要用到微积分的知识，而且还是最简单的多项式积分，而其他公式都只用到高中甚至初中的数学知识。
因此，学生如果只是追求通过考试，并不是一件很困难的事情。但高校课程的目的并不是简单的通过考试，而是要掌握知识甚至培养学生的能力。另外作者在多年的教学中也发现这门课程的教学中事实上还存在一些可以改进之处。下文将围绕如何提高这门课程的教学质量，从几个方面进行阐述。
二、授课内容
（一）优化内容设置
力学课程的特点是体系完整而严谨，但工程力学课程是一门面向应用的力学课程，而且课时量有限，因此教师在授课时，没有必要刻意追求课程体系的完整性，而应有所取舍。例如工程力学课程静力学公理大部分内容在大学物理课程甚至高中物理就已学过，如果再对每个概念从头讲授，不但浪费时间，也会使学生认为这门课不过是重复学习之前学过的知识，从而从思想上不加以重视。因此这些概念应该在大学物理的基础上进行提高讲解。又如，弯扭组合变形的强度校核需要用到第三和第四强度理论，理论上需要先行讲授强度理论和一点的应力状态这两部分内容。但方面这两部分是材料力学内容中难度较高的内容，另一方面它们在后续内容中的应用只局限于弯扭组合，因此对于少学时（如48学时）的课程而言，弯扭组合的强度问题完全可以直接给出校核公式。
（二）结合专业特点
工程力学学科面向各类专业，不同专业的学生对这门课所学知识的应用领域是不同的，应该根据专业特点设置课程内容，甚至可以跳出静力学+材料力学的窠臼。例如对于测控专业的学生，其在后续的传感器课程中将会学习电阻应变片传感器、加速度传感器等，因此对于该专业的授课内容中应包括一点的应力状态，而且为了使学生更好地学习加速度传感器，有必要在授课内容中增加振动力学的知识。
另外，除了授课内容不同外，在教学中可以考虑引入工程案例分析。如对于上文提到的测控专业，在讲授一点的应力状态时，完全可以引入电阻应变片让学生进行分析，这样可以使学生对自己所学知识的作用有更深刻的体会。
三、授课方法
（一）注意多媒体和板书相结合
传统高校工程力学教学多采用板书的形式，近年来使用幻灯片的多媒体教学日益增多。板书教学优点是便于推导概念和公式，灵活性强，缺点是抄写文本比较浪费时间，而且在讲授一些需要复杂示意图的内容（如扭转的几何关系）时存在不便。幻灯片特点是展示图像、动画非常方便形象，但由于同时只能显示一页，在讲授步骤较多的概念和公式推导的时候不方便，而且由于幻灯片的图形等不易临场修改，不便于教师即兴发挥。因此，作者认为授课时应注意多媒体教学与板书相结合，可以以多媒体为主，但在概念和公式推导步骤较多时，一定要与板书并用。
（二）类比教学法的应用
许多不同领域的物理现象具有相类似规律和数学形式，例如二阶振荡电路和单自由度系统振动[2]，单摆和超导中的Josephson结等等。如果利用这些类比关系进行授课，可以实现举一反三，触类旁通的效果。具体到工程力学这门课程，在讲授叠加法求梁的挠度时，可以与电路中的叠加法进行类比，指出两类系统的输入和输出之间均满足线性关系，因此可以进行叠加。又如在压杆稳定性问题的讲授中，将压杆平衡的挠曲线所满足的微分方程与振动的微分方程进行类比，这样就省去了对该微分方程通解形式的讲解。
（三）引入反馈机制强化难点
对于不同专业的学生，其知识的难点并不尽相同。教师可以根据往届考试的情况，总结出学生得分率低的知识点，分析原因，并在授课中着重强化。例如，作者发现对于本校工业设计专业的学生，对于采用积分法求解梁挠度的题目，由于涉及到积分环节，得分率往往很低。因此，作者在近几届的授课中，采用课堂练习的手段，确保每个学生真正掌握了积分法求梁挠度，从而提高了学生对方法的掌握程度以及在考试中对于相应题目的得分率。
（四）将平面图形的几何性质融入其他内容
在传统教学中，习惯性把平面图形的几何性质单独当作一章，置于梁的强度之前进行讲授。这种方法存在的问题是学生在学习时目的性不强，不知道该知识在课程中有什么作用，而等到后面讲授梁的弯曲正应力，需要计算惯性矩时可能对平面图形的几何性质所学的知识已经有了部分遗忘。因此作者建议，将平面图形的几何性质融入课程各部分内容进行讲授。在静力学讲授重心概念时，就可以引入图形形心的概念；在讲授完梁的正应力公式后，自然而然地引出惯性矩的概念；在向学生提出矩形截面梁如何放置才能使抗弯刚度最高这个问题之后，讲授主惯矩的概念。这种方法使得学生带着问题去学习，目的性更强，而且数学基础知识与其应用之间的衔接更为紧凑。
（五）结合专业特点设置题目
目前国内的工程力学教材虽然版本较多，但内容上没有太大区别。在例题设置方面基本都是以建筑和机械为背景，对于非建筑、非机械专业的本科生而言，对于这些结构并不了解，也会使学生产生“只有建筑、机械专业学了才有用”的错觉，从而削弱了学习主动性。诚然，提高教材对专业的针对性存在一定的困难（见下文），但是教师可以在授课中根据专业特点设置具有不同工程背景的例题。例如为电子封装专业讲授梁的弯曲变形时，可以以芯片引脚为背景设置例题。
四、学习方法
（一）避免死记公式
工程力学课程一般面向高校大学二年级学生，此时一部分学生的学习方法还停留在高中阶段，倾向于死记硬背公式，对于这门课程的学习是极其错误的。力学类课程与数学类课程的一个重要区别是力学类课程的公式都有明确的物理意义，而且就这门课程而言，如上文所述，公式都符合学生的直观经验，形式也都不复杂，完全可以采用理解记忆法进行记忆。教师在授课时，应对公式中每一项的物理意义给出解释，并剖析如何对其进行理解记忆，从而主动引导学生采用基于物理概念的理解记忆法进行记忆，避免死记硬背。
（二）培养思考问题的能力
工程力学课程中的一些公式如圆轴扭转的应力，梁的弯曲正应力等公式简单易用，推导过程却相当繁琐。但是这些公式的推导过程并不能简单地“走过场”，更不能省略。在推导这些公式时，要以问题为导向，调动学生的兴趣，进一步使学生在学习中培养出思考科学、工程问题的能力。例如上文提到的这两个公式都需要提出合理的假设以简化问题，而在工程实际问题中，结构或载荷往往都是很复杂的，因此培养简化问题的能力对学生很重要。另外，这两个公式的推导需要本构关系、变形几何关系、平衡关系三者封闭来进行求解，这又体现了科学问题的严谨性和逻辑性的一面，学生如能在学习中仔细体会，对其今后硕士或者博士研究生阶段的工作大有裨益。
五、教材建设
（一）内容结构的设置
上文虽然提到不同专业的工程力学课程应有不同的内容和例题设置，但由于考虑到销路不能太窄，目前国内的教材基本上是清一色的静力学+材料力学，或者理论力学+材料力学。有些教材，如[1]尝试做了一些创新，将拉压、扭转、弯曲的内力整合为一章：杆件的内力。这样的好处是学生可以对三种典型变形模式下内里的情况进行类比，但作者在教学中发现如按照该顺序授课效果并不好，例如学生在学习梁的正应力时，可能对于梁内力的计算方法已经记不太清楚了。因此教材内容的顺序上还是采用传统的方法较好。
（二）传统教材中的一些问题
作者近年来发现在工程力学教材中，由于多采用静力学+材料力学的体系，导致一些问题交待含混不清。例如，静力学概念中讲授了力系的简化，包括平移，滑移等。但在后续的材料力学部分中，大多数教材并未强调力系简化在什么情况下可以使用。事实上根据刚化原理，在求解约束反力时是可以对力系简化的。即使是求内力和变形时，在一些情况下也可以进行力系简化，例如圣维南原理、分段刚化法求挠度等。因此，作者认为教材应该对材料力学部分使用力系简化的情况进行总结。
另外，还有一些小错误以讹传讹。例如在讲授二力平衡公理对变形体只是必要条件时，许多教材列举柔索在直线状态两端受压的情形作为例子，事实上这个例子很不妥当，文献[3]中也指出了这一点。
六、结论
本文结合几位作者多年来对不同专业工程力学课程的教学经验，从授课内容、授课方法、学习方法、教材建设四个方面提出了一些建议。课程教学改革是一项长期而艰巨的任务，需要教育界同行共同努力，希望本文的内容能对兄弟院校工程力学课程的教学质量提升有所裨益。
参考文献：
[1]冯立富，陈平，岳成章，贾坤荣.工程力学[M].西安：西安交通大学出版社，2008.
工程问题的概念范文6
关键词：气体动力学;CFD技术;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）18-0156-02
引言：
“气体动力学”是在连续介质的假设情况下，研究可压缩、有加热、加功效应且含有化学反应的气体介质的运动规律，以及气体与固体之间有相对相对运动时相互作用力的学科。它是飞行器动力工程、航天/航空工程、兵器工程等专业非常重要的一门专业性基础课程，对学生整体的专业素质培养和后续专业课程的学习有着至关重要的作用。但是，学生普遍感觉到这门课程比较不容易懂，是不好啃的“硬骨头”。主要原因是“气体动力学”课程中应用的数学知识比较多，相关的概念又比较抽象、枯燥、不容易理解，公式推导比较复杂，这些原因使得学生常常感觉到理论比较高深，从而产生了一定的畏难心理。
20世纪60年代之后，伴随着高速电子计算机的出现和计算方法的不断创新，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）已经成为了一个独立的学科分支。它主要是以运用计算机作为数值模拟的手段，运用一定的计算技术来寻找出一个满足定解条件的各种复杂流体力学问题的数值解，并通过进一步分析数值结果，获得相关的流动规律或解决工程实际问题的。CFD的一大优势就是可以通过流动显示技术来将计算结果进行直观的显示，将抽象的概念、理论变成了形象的画面展示出来。因此，CFD技术在“气体动力学”课程教学和研究中的作用和地位得到了不断的提升，现在已经有一些教学工作者正在尝试将CFD技术运用到“流体力学”、“传热学”等课程的教育教学当中，并且取得了比较好的教学效果。
为此，我们认为结合“气体动力学”课程的发展趋势，在本科生“气体动力学”课程教学中引进CFD技术，调整改革部分教学内容，对教学质量的提高将有着非常重要的意义。
一、“气体动力学”课程，引入CFD教学的目的
“气体动力学”课程包含的内容可以用理论分析、实验测量、数值模拟等的方法来进行研究。但是在传统教学的过程当中，过于偏重理论的分析，教学内容比较单一，不能表现出现代气体动力学的最新研究进展。在“气体动力学”课程的教学中引入CFD技术，目的就是将气体动力学的最新研究成果带入到课堂当中去，来拓宽学生的视野，激发学生的学习热情，具体分为以下几点：
1.加深学生对重要物理概念的理解。气体动力学概念比较多、公式抽象、逻辑性强、公式推导比较繁杂，相关概念的引入如果能够结合CFD的图像显示，便会符合学生从感性认识上升到理性认识的认知规律，能够促进学生对基础理论的深刻理解。例如，激波是超声速气流有的现象，是“气体动力学”课程中一个非常重要的概念。气流经过激波时，气体参数在极短的距离和极短的时间之内发生了巨大的变化，是一种不可逆的绝热过程。激波因而可以看成是一个非常薄的“间断面”。初学者往往对“间断”这一概念难以理解。CFD则克服了概念抽象的特点，可以使激波以图像的形式形象地展现在学生的面前，从而有利于加深学生对激波本质的理解和认识。这样的例子在气体动力学中是有很多的，比如“风阻”问题也可以通过汽车的CFD模拟来展示，“音障”问题可以通过飞机的飞行模拟来展现。这些CFD的具体实例不仅能较好地引入抽象的物理概念，而且还可以展现出气动与生活的联系，消除学生面对复杂公式的畏惧感，从而提高学生学习的自信心。
2.开展研讨式教学，激发学生的主动性和创造性，培养学生综合分析习惯，提高学生解决问题的能力。气体动力学是一门与实验联系十分紧密的科学，实验是课程的重要组成部分，CFD作为一种“数值实验”，具有一些传统的物理实验所不可比拟的优势，其结果可以在课堂上当场演示出来，不需要专门开设实验课，这样，可以大幅度减少学时数，提高教学效率。同时，利用CFD技术解决具体问题的应用实例，引导学生进行实践创新，这一点也与传统的灌输式教学方式不同。例如，对同一个问题，稍微改变问题的边界条件或者初始条件，即有可能得出完全不同的计算结果。利用CFD技术可以将这一现象高效地呈现出来，进而可以引导学生思考并分析发生这一现象的原因，帮助他们培养良好的思考习惯。还可以进一步启发学生从反面思考问题，即若要达到某一预先设定的结果，应该如何设定边界条件和初始条件。事实上，CFD技术的引入为学生全方位、多角度地思考和分析问题提供了多种高效地尝试机会，对于培养学生的创新意识有着极其重要的意义。
3.可以使学生近距离地接触实际问题，培养他们的科研思想和工程概念，为他们下一步的学习和工作打下良好的基础。作为本科生，学生在理论上创新的可能性很小，但利用所学的基本知识来解决一些工程实际问题还是可以实现的。CFD成熟商业软件的出现和在工程应用领域的广泛应用，为我们提供了一个很好的平台。利用这些软件讲解具体的实例并让学生进行相关的探索，可以使学生深刻地感受到所学理论与具体工程之间的联系与区别，对他们以后进行科学研究或者参与解决具体的工程问题是一个很好的锻炼。
二、课程改革方案
根据“气体动力学”课程的特点，综合考虑各方面的因素，既要注重核心内容和基本知识的传授，又要通过CFD技术的引入来增加前沿性的内容和实践环节，从而带动课程教学模式的转变。具体有以下几点措施：
1.课程内容和结构的调整。可以考虑根据课程标准和人才培养方案，重新合理安排教学计划，将课程分为既相互关联，又有一定独立性的两个部分。第一部分为基本的核心内容，第二部分以应用为主，通过选取实例开设研讨课以及上机实践课。
2.构建以CFD技术为核心的创新实践平台。教学团队根据专业特色，从多种CFD软件中挑选出适合本专业学生学习和使用的软件，同时编写上机模拟实验的讲义或者教材，设计部分简单的“气体动力学”课程实验来供学生上机实践，同时利用“问题驱动式”教学法来鼓励学生不断进行尝试。CFD的数值模拟一般包括网格划分、离散方法的选取、边界条件的设定、数据的后处理几个步骤，而这些过程中参数的选取与计算的物理问题有着十分密切的关系，不同的计算参数可以得到大相径庭的结果。学生通过创新实践平台进行相关的实验，并对计算结果进行深入分析，可以深化对物理问题的认识。
3.开展研讨式教学。教师根据学生精心挑选的1～2个与“气体动力学”课程相关的实例，让学生在课堂上现场进行讨论并且进行上机实践，这种教学方式虽然教师的工作量比较大，但是学生的学习目标明确，积极性自然也就比较高了，这样不仅能够激发他们的学习热情，还能够锻炼他们运用所学知识综合分析问题的能力，还有可能取得意想不到的效果。
三、需要注意的问题
把CFD技术引入到“气体动力学”的课堂教学中，是一个新的尝试。没有现成的经验可以供我们借鉴，为了充分发挥其长处，避免其弊端，笔者认为有以下几个方面的问题需要注意：
1.课堂教学时间的合理设计与控制。比如，如果在课堂教学中直接引入CFD模拟的现场演示，而CFD模拟根据算例的不同需要占用一定的时间，如何合理利用好这一段时间是教师需要精心考虑的问题。比如可以用来进一步介绍问题背景、复习所用的相关知识等。
2.要精心选择教学案例。教学案例的选取既要贴近实际，又要能突出“气体动力学”课程的重点与核心内容，此外案例的难度要适中，本科生能够理解和接受。同时，教学案例的选择要结合相关专业，多选取与专业精密相关的案例，这样，不仅能调动学生的学习积极性和主动性，还能够为他们毕业后尽快融入相关工作奠定基础。
3.要注重课堂教学与课外的实践相结合。课堂教学时间毕竟有限，对CFD的相关内容只能简单介绍，更深入的学习只能由学生课后完成。教师可以在课堂演示案例的基础上进一步延伸，供学有余力或者有兴趣的学生在课后进一步研究。这样一方面可以巩固课堂的知识，另一方面可以培养学生的科研创新精神。
四、结语
总之，笔者认为，将CFD技术引入“气体动力学”的课堂教学中，可以使抽象的理论变为形象的画面，便于学生理解一些抽象的概念，有利于学生深入理解一些物理概念的本质。同时，这种方式进一步拓展了传统意义的多媒体教学，是一个教学改革有价值的研讨方向。但是，此种教学方式要求教师熟练掌握CFD的基础理论知识与常用软件，同时，教师需要花费更多的时间和精力去备课，因而对教师提出了更高的要求。
参考文献：
[1]谢翠丽，等.《工程流体力学》本科课程引入CFD教学的探讨[J].力学与实践，2013，（35）：91-93.
[2]杜敏，等.CFD技术在“数值传热学”教学中的应用[J].中国电力教育，2012，（33）：58-59.
[3]郑捷庆，等.CFD软件在工程流体力学教学中的应用[J].中国现代教育装备，2007，（10）：119-121.
