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摘要：以力学竞赛的辅导和组织参赛经验为依托，对力学竞赛在“工程力学”课程教学改革中的重要性和必要性进行探讨，分析竞赛与教学的相互促进作用，探索力学素质教育新途径。
关键词：力学竞赛;工程力学;教学改革;素质教育
“工程力学”是高校诸多工科专业学生都要学习的非常重要的基础课。由于该课程公式推导较多，逻辑性强，课堂教学理论性较强，趣味性和实践性欠缺，大部分学生积极性较低且学习效果较差，全校每年都有四分之一左右的学生会在该课程考试中不理想甚至影响到能否顺利毕业。因此，“工程力学”课程的教学改革近年来一直在进行。随着高等教育大众化，科技快速进步，工程力学课程的教学课时在不断被压缩，如何在少学时的课程中培养学生的基本力学学习及应用能力，提高学生的创新能力，为后续学生进入工作岗位完成相应的工程应用打下良好基础，是高校任课教师不断探索的目标。案例教学是选择实际应用中发现的一些事例在教学过程中实施，围绕教学目标和教学内容要求将这些事例应用到课堂上。在课程教学过程中，针对实际案例学生分组进行讨论，教师辅导，共同参与达到教学目标。而各类型的力学竞赛中，实际案例特别丰富多样，是最优的选择案例题材的渠道，力学竞赛也是检验工科基础力学教学成果的一项重要指标，是工程力学教学改革中必不可少的环节。创新性力学竞赛，可以激发学生的学习热情，增强学生的运算、制图、力学建模和实践能力，拓宽学生的视野，同时可以提高竞赛辅导教师的教学水平，丰富课堂内容，对工程力学课程的教学有着极其重要的促进作用。本文结合作者近年来辅导和组织学生参加全国大学生结构设计竞赛和全国周培源大学生力学竞赛的参赛经验，对力学竞赛在“工程力学”课程教学改革中的重要性进行了探讨，将力学竞赛在课程教学模式与教学内容改革中的必要性给予了分析，关于力学课程学习与竞赛的相互促进作用问题进行了讨论，指出了工程力学课程教学改革的新思路，从而探索了力学素质教育新方法，课程的教学质量得到提升。
一、力学竞赛在“工程力学”课程教学改革中的重要性
全国大学生结构设计竞赛主要考察“理论力学”“材料力学”及“结构力学”三门课程的知识点，需要学生能够融会贯通，灵活应用所学基本力学课程知识，并能够对结构进行理论创新设计，具有较强建模计算能力，同时拥有制图和软件分析、实际应用制作及操作等等综合能力。面对这样比较有难度的工程设计加载实验的竞赛题目，参赛学生需利用所学所有基础力学课程知识，团结合作，经过反反复复的设计分析、制作加工、加载试验等环节，比赛前制作出满足竞赛要求的模型，比赛时需要现场封闭重新制作模型，现场加载。例如，在2019年全国大学生结构设计竞赛黑龙江分区赛中，111支参赛队伍来自26所高校，竞赛的赛题是《山地输电塔模型设计与制作》，如图1所示，实际工程中的输电塔，选手们需要利用竹材制作一个输电塔模型，该模型需要在3个高度、角度的加载点承受共18kg的竖向荷载，比赛过程考核学生的理论方案是否合理、材料利用率、制作的手工、加载表现和团队合作。经过14个小时的模型制作，然后在现场答辩及加载环节比拼下决出结果。图2为部分小组学生比赛中根据赛题要求设计的输电塔。整个参赛过程中，学生加深了对专业知识的理解，他们的执行能力、交流能力、动手实践能力、团队协作能力、创新设计能力和坚持能力等诸多方面得到了锻炼，是对参赛学生的一次全方位检验。力学竞赛不但考查了学生力学知识综合运用能力和动手实践能力，还考验了大学生现场测试的心理抗压能力。“工程力学”是其他力学课程的基础，我们都知道，基础不牢，谈何结构牢固，所以力学竞赛在“工程力学”教学改革中的地位显而易见是非常重要的。主要体现两个方面：一是力学竞赛考查学生综合应用力学知识的能力，完全做到了将理论应用到实践，考查学生对工程力学知识点掌握程度，结合竞赛工程实际项目，课内与课外、理论与实践、基础与专业相结合，实现了以用导学；二是力学竞赛使学生产生极大的挑战性心理，促使学生充分利用一切课余时间学习工程力学基本知识，实现了以用促学。
二、力学竞赛在课程教学模式和教学内容变革中的必要性
工程力学包括“理论力学”和“材料力学”两门课程，全国周培源大学生力学竞赛的知识点覆盖了“工程力学”所有知识点，竞赛题目极具现实性、应用性和趣味性，将力学竞赛中趣味性题型引入理论性和乏味性较强的“工程力学”课程教学环节中，既可以丰富“工程力学”课程的教学内容，又能提升“工程力学”课程教学的生动性，同时结合工程实际案例，在教学过程中，保持学生对课程的新鲜感，产生工程责任感，激发学生的学习兴趣，充分调动他们的主动性和自觉性，使得学生源自内心的积极学习而不是被动学习。工程力学课程公式繁多，理论性较强，大部分学生学起来比较困难。将现实性和趣味性偏多的力学竞赛题型引入“工程力学”课程教学内容，也相应地可以改变课程的教学方式。比如“翻转课堂”式的教学模式，可以很好地实现竞赛与教学密切链接。翻转课堂是混合式教学的一种高级形态。传统的实体课堂是以“教师讲授”为主要形式，而翻转课堂强调，将“教师讲授”内容以MOOC来实现，实体课堂则更多地实现教师主导下学生自主式、参与式、探究式、合作式学习。应用“翻转课堂”式的教学模式讲解力学竞赛题型，课堂氛围非常活跃，学生学习兴趣浓厚。全班同学分组进行研究和讨论，围绕某一个竞赛知识点，每组选择一个或两个代表发表各组对知识点的看法，下次课上再更换代表发言，争取每位同学在“翻转课堂”式的教学中都能发言三至四次，最后授课教师给予总结性指导，实现师生共同讨论、共同学习的目的。因此，力学竞赛在课程教学模式和教学内容变革中是非常必要的，不可缺少的一个环节。
三、力学竞赛和“工程力学”课程的学习的互促作用及学生素质教育新途径
力学竞赛的赛事形式多样性，如全国周培源大学生力学竞赛主要考察“理论力学”和“材料力学”知识点，以计算为主；全国大学生结构设计竞赛，赛题内容丰富，考查学生结构设计、制作、试验及理论计算等方面。力学竞赛总体上优点主要表现为赛题的工程实际性和趣味性，同时完美展现学生团队合作的成果，而“工程力学”课程教学相对比较乏味。一是竞赛的工程实际性可丰富工程力学理论课程课堂教学内容，工程联系实际，形成课堂与工程的紧密对接，加强学生对理论知识的充分理解。二是竞赛题目的有趣多样性，可以激发学生学习工程力的热情，培养学习兴趣，推动学生自觉性和创新性。三是力学竞赛除了对力学课程基础知识的考察，同时培养了学生团结合作精神，进行了实践性的素质教育，从而探索力学素质教育新途径，提升了课程的教学质量，学生综合素质得到了锻炼和提高。例如，对于结构设计竞赛中的最终作品必须是以小组为单位的团队合作完成，某些环节如果有一位学生出现错误，将影响到作品最终能否成功。经上述分析，通过力学竞赛达到竞赛促进“工程力学”学习的目的，对“工程力学”课程的学习起到了积极的促进作用；竞赛丰富了教师课堂教学内容，对教学模式的改革提供素材，达到了通过竞赛促进和丰富了工程力学课程教学的目的。通过竞赛，力学竞赛和“工程力学”课程学习之间的相互促进作用被实现，并开辟了学生力学素质教育的新途径。
四、小结
本文笔者以多年来辅导和组织学生参加力学竞赛的经验为依托，首先对力学竞赛在“工程力学”课程教学改革中的重要性问题进行了探讨，然后将力学竞赛在课程教学内容和教学模式改革中的必要性给予了分析，最后关于课程学习和力学竞赛的相互促进作用问题进行了讨论，并指出了工程力学课程教学改革的新思路，探寻了力学素质教育的新方法，使得课程的教学质量得到进一步提升。
参考文献：
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作者:杨银环 吕书清 单位:哈尔滨商业大学
