力学课程论文范例

一、工程力学专业课程设计改革现状

力学系列课程现行的教学方法大多是通过各种手段将这些课程的知识传授给学生，最后通过考前复习和考试对其归纳提高。在此过程中，学生多数处于被动、应付状态，难以摆脱从理论到理论，理论脱离实际模式的束缚。学生理论联系实际、独立分析问题、解决实际问题的能力差，这与培养2l世纪人才模式很不适应，力学系列课程的教学改革已是当务之急。目前国内外许多大学的力学相关课程设置了课程设计实践环节，课程设计的数量有所增加。如中南大学的结构力学课程设计，吉林大学的材料力学课程设计，湖南大学的振动力学课程设计，美国的斯坦福大学在理论力学增设了实践环节等，都取得了较好的效果。在增加课程设计数量的同时，一些高校更较重视课程设计内容的改革，如南京航空航天大学的有限元课程设计是针对实际的索拉桥进行分析，在提高学生理论联系实际、独立分析问题与解决实际问题的能力方面作了有益的探索。我校工程力学专业所设课程主要有CAD/CAM软件应用、．net程序设计、理论力学、材料力学、流体力学、振动力学、机械设计基础、结构力学、弹性力学、有限元和工程分析软件及应用等课程，其逻辑性和系统性对于培养学生的分析问题的能力非常有利，但在力学学习过程中，教师和学生会经常遇到一些没有见过的实际问题或力学模型，工程意识和分析、解决实际问题能力较弱的人，往往思前想后不得其解，以至于束手无策;反之，工程意识和分析、解决实际问题能力较强的人则往往能自如应对一切难题。为了培养和提高学生的工程意识和分析解决问题的能力，2006年开始，我校力学专业开设了课程设计实践教学环节，如“有限元软件应用课程设计”和“工程力学课程设计”，2011年又增设了“结构优化设计”和“CAM/FEM软件应用课程设计”。但总的来讲，力学专业的课程设计综合性较差，特色不明显，课程设计题目的难度、涉及的知识面、能力的培养均有待改进。

二、工程力学专业课程设计改革中存在的问题

目前我校课程设计改革中存在的问题主要表现在以下几个方面:一是课程设计题目和任务书拟定方面，均由指导教师事先确定分派给学生，由于指导教师所掌握的工程资料有限，课程设计的内容和范围局限性较大，题目类型较少，研究方向也较集中，学生并不能根据自身的特点和兴趣爱好，去选择他们感兴趣的题目进行设计，而是一味进行强迫式学习，完成所谓的设计任务。学生目前经过课程设计后并不能应对就业后工作过程中复杂多样的技术难题。二是课程设计研究内容与工程实际问题有偏差。课程设计都是承接基础理论与工程实际的重要环节，学生非常希望将自己所学的理论应用于实际，在实际中检验自己的知识，但由于学生体会不到理论与实际的联系，课程设计并不能充分调动学生学习主动性和创造性。三是课程设计时间在安排上与课堂教学存在一定的时间间隔。在课程设计过程中，对于理论知识不够扎实的部分学生来说，会有一种惧怕且无从下手的感觉，很难投入足够的精力和时间认真完成课程设计。而课程设计形式基本上是以小组为单位，小组成员围绕一个核心题目完成不同方面的设计任务。由于学生的理论基础和解决实际问题的能力存在差异，“能者多劳”的现象就会出现。如果指导教师指导不到位，检查力度稍低，就很容易出现个别学生不做或少做设计内容，甚至还出现抄袭他人成果的现象。由此可见，工程力学专业课程设计改革的空间较大。

三、工程力学专业课程设计改进的思路与方法

一方面，课程设计应选取具有一定的工程或社会实际背景，体现应用性、先进性、综合性的题目，可以使学生对工程实际问题的复杂性有一个初步认识，检验学生对该课程理论基础知识的理解和掌握程度，培养学生通过综合运用该课程和相关课程的基本理论知识来分析和解决工程实际问题的能力。另一方面，能使学生树立起正确的设计思想，养成实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风和严谨、谦虚的科学学风，更能使学生在自主性、探索性、创造性和合作性方面得到培养。

1.指导教师应该重视课程设计题目和内容的选择。

1工程案例教学的基本要求

力学课程中的工程案例教学是选取有针对性的工程案例，在课堂上以讲解工程案例入手，通过对典型工程案例的展示，引导学生积极参与分析、讨论和总结，提炼出所学部分的力学理念以及用所学力学理论解决工程问题的方法；让学生在具体的问题情境中积极思考、主动探索，深化对相关理论知识和对科学知识的系统掌握，从而培养学生的综合能力的一种教学方法。与传统的教学方法比，工程案例教学不仅是一种有效的教学方法，更体现了全新的现代教学理念。工程案例教学法体现了“以生为本”的教育理念。在传统的力学基础课教学中，教师占绝对的主导地位，学生个性得不到充分发挥。工程案例教学是一种启发式教学，他的出发点和归宿是充分调动学生的积极性。实施工程案例教学，可以充分发挥教师的主导性和学生的主动性，有利于学生掌握抽象的力学概念和原理，并能灵活运用，达到理想的教学效果。例如，可以随手指指门角和窗角的裂纹，让学生们分析一下是什么原因造成的？问为什么会发生在这些部位？经过简单的思考后接着介绍应力集中的概念，学生们很快能抓住应力集中的本质。之后，可将问题引申到脆性材料和塑性材料对应力集中的不同反应上，并对其进行理论的阐述。这种与工程实践相结合的授课方式，像讲故事一样，又轻松又有趣，学生们不仅掌握了基础理论知识，同时对理论知识的工程背景有了一定的认识，这对培养学生的工程实践能力非常有益。

2力学课程实施工程案例教学的实践

2.1转变力学课程教育理念

工科大学生毕业后要直接面对工程问题，尤其是应用型大学的绝大多数毕业生要在技术一线从事具体的技术工作。教育首先要考虑他们对工程素质的迫切需求。在教学中，需要对传统的力学基础课程教学进行改革。在保证大纲教学任务的前提下，根据后续专业的需求，及时调整教学内容，凸显工程案例教学在教学中的份量。可以丰富课堂教学，激发学生主动学习的热情，为后续专业课打下坚实的力学基础。

2.2日益发展的科学技术是力学课程工程案例教学的源泉

科学技术的发展，尤其是新材料、新技术的出现，为工程案例教学提供着源源不断的素材。如航天航空技术的发展，带来了如梯度材料等一大批新材料的出现。在力学、生命与人类健康的关系方面，引入鲜为人知的近代力学研究生命科学的分支。如心脑血管疾病与血液动力学等，应用应力与生长定律回答了太空中生物为什么长不大的原因；从力学角度看，骨骼是自然界中最轻巧的超强结构；从生物力学角度研究延长生命的人工器官，如人工心脏瓣膜、人工关节、人工肺、人工肾等；以及中国传统医学中的力学应用：脉象、推拿、针灸、经络等等。在人类生存环境与力学关系方面，从1998年我国长江抗洪救灾说起，分析长江堤坝溃决的宏观流体动力学原理，介绍导致九江大堤溃决的管涌的力学成因及对堤防的严重危害；类似的还有阿斯旺大坝的悲剧、三门峡水库的教训与长江三峡大坝等大型水利工程。通过近年来频频发生的沙尘暴、空气污染实例，解释其中的气象动力学原理。在洪水的堵与泄、南水北调工程，台风、地震、海啸等的预报与预防方面讲解应用的力学方法和原理。以及通过结合近年来自然灾害频发的现象，促使了“灾害力学”的产生等等这些与生活、生产实际紧密结合的工程案例的分析，能够激发学生的求知欲和社会责任感。

一、导弹飞行力学课程案例教学的注重环节

1．在教学内容上，注重以典型真实的案例为载体

导弹飞行力学案例教学的载体不是传统教学用的教材，而是精心选择的典型真实案例。这些典型案例就是与教学有关的事例、实例、范例等，但并非所有的与教学有关的事例都可以成为教学案例。选择案例时，要避免随意性。一定要紧扣导弹飞行力学教学内容选择案例，案例中所涉及的知识，应该是学生已经学过或即将学到的，通过案例分析、处理，达到温故知新的目的。

2．在教学目的上，注重学生能力培养

教师在导弹飞行力学教学过程中，有针对性地引入案例，引导学生运用导弹基本理论对案例进行思考、分析、展开讨论，帮助学生加深对导弹理论知识的理解，解决导弹设计中的一些问题。案例教学是一种没有唯一正确答案的教学方法，其重视的不是正确答案本身，而是得出正确答案的过程，从而使学生独立思考，以有效提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，养成不依赖权威性结论的良好心理习惯，培养学生的独立实践能力。

3．在教学主体上，注重发挥学生作用

回顾传统教学，不难发现，学生还是停留在灌输—接受、听讲—背诵—练习—再现这种陈旧、落后的学习角色上。在课堂中，学生完全处于被动接受的角色。这样日积月累，很容易造成学生依赖、被动的品质和习惯。但是，在导弹飞行力学案例教学课堂当中，需要的是以教师为主导、以学生为主体，需要学生与教师、学生与学生之间的交往与合作，需要学生积极主动地投入到导弹飞行力学教学过程，自主完成案例的阅读、理解、分析、讨论、总结、归纳等环节。

一、课堂讲授内容的精选

针对三大力学课程中概念多、知识点多而课时有限这一现状，教师在授课过程中要仔细甄选授课内容。既要有连续性、系统性，又要能够符合水利水电工程专业的特点。对本专业以后的专业课、毕业设计以及工作过程中将要用到的知识要重点讲，让学生重点掌握，并且要把这部分内容和以后课程、工作的联系告诉学生，引起学生的重视，从而提高教学效果。对于本专业用不到的知识可以少讲甚至不讲，这样做可以避免学生对所有知识一知半解的情况的出现。例如:在理论力学的教学过程中可以把重点放在静力学部分的教学上，让学生对这部分知识必须熟练掌握并做到灵活应用。而对于本专业应用较少的运动学与动力学部分则适当减少课时。

二、传统的教学手段与多媒体技术的结合

力学课程比较抽象，公式推导很多，在教学过程中离不开画图。如果使用传统的黑板板书教学模式，画图需要耗费大量的课上时间，而且图形不够清晰、规范，这一问题我们现在可以用多媒体技术来改善。将课上用的图提前用CAD画好，放到PPT中，上课直接播放即可。这样做不仅节省课上时间，而且图形清晰、美观，易于学生理解，可以有效提升教学效果。应用PPT上课时，应该注意:图形的线条不应一次全部出现，而应该符合我们的上课思路，边讲、边点击、边出现，这样做更有利于学生接受，效果较好。在公式推导时，也可以把公式放到PPT中，上课时随着推导过程，逐条出现即可。但是需要特别注意的是，传统的板书教学过程中，公式是教师写到黑板上的，书写需要一定的时间，这样学生可以有一个思考、接受的过程。而使用课件时，所有公式一点就出现，教师一定要掌握好播放速度，控制节奏，满足大部分同学的需求。此外，在多年的力学教学过程中，我发现讲解例题时单纯使用课件，教学效果并不理想。我们可以把题目和图用课件来显示，而例题的求解过程仍采用边板书边讲解的方法，这样做更有助于加深学生的印象，学生学习起来也是最容易的。总之，多媒体技术虽然给教学带来了很大的便捷，给学生传递了更大的信息量，也可以将一些学生想象不出、教师也难以用语言形容的工程实例演示给学生看，但是传统的黑板教学模式不能丢，一定要让二者有机地结合起来，取长补短，利用有限的课上时间，得到最好的教学效果。

三、计算机辅助分析软件在力学教学中的应用

计算机作为一种现代工具，在水利工程领域发挥着重要的作用。因此，在力学教学过程中，应该注重计算机应用能力的培养。

(一)结构力学求解器的应用

摘要:在对材料力学课程进行一流课程建设的过程中，通过分析力学课程的传统考核方式，提出材料力学课程的考核改革思路，充分利用在线课程测评，采用基础理论测验、课题研究、撰写论文、组织参加省和国家的力学竞赛、教学过程中师生讨论式教学评定等多种形式结合的考核办法，全方位考核学生的学习效果、创新能力和实践水平，对调动教师的积极性、挖掘学生学习潜能起到了极大的促进作用。

关键词:材料力学；课程；考试；考核；改革

材料力学是高等院校土木、机械、力学、航天航空、材料等多个专业重要的技术基础课，是学习后续相关专业课的基础，许多工程问题也可以直接采用该课程的理论解决，故被认为是连接基础课和专业课的桥梁，在工科专业的教学计划中占有非常重要的地位。在一流课程建设过程中，在“互联网+”背景下，新的教学理念和教学方法不断涌现，“以学生为中心”的材料力学课堂发生了深刻变革，材料力学课程的考核也由简单的课堂学习成效评价逐步改革发展为多种考核评价手段结合的全方位考核评价体系[1]。

1材料力学课程的传统考核办法分析

在很多高校，学生的课程总成绩一般是由平时成绩和期末考试成绩构成。平时成绩通常占总成绩的30%左右，具体评定方式由任课教师决定；期末考试成绩占总成绩的70%左右，一般为期末考试的卷面成绩。这种考核方法在总体上考核了学生的学习效果，一定程度上反映了学生学习的主动性和积极性，但对于理论严密、逻辑性强、工程应用广的材料力学课程来说，该考核方法存在诸多问题。

1.1课程过程考核评定的不确定性。教师一般采用平时作业和课堂考勤作为课程过程考核的评定依据，但这种过程考核方式并不能全面反映学生平时的学习效果。教师依据有标准答案的课后练习和可以由他人代替考勤的课堂考勤得到的过程成绩，其科学性是存疑的。而且每位教师在过程成绩评定中很难形成合理的量化标准，同一专业不同班级的过程成绩随机性较强，甚至还存在为了提高课程及格率，个别教师给出的平时成绩偏高的现象[2]。

1.2课程考核对象的均一性。对所有学生采取统一的课程过程考核和期末考试试卷，表面上看有利于保证考试的公平性和公正性，教师也能很好地掌握评定标准。但这忽视了当代大学生个性多样化的特点，对于同一门课程，不同专业、不同学生有不同的学习特点。有的学生习惯在教师的带领下逐步学习，稳打稳扎；有的学生对工程应用非常感兴趣，经常去实验室；有的学生思维跳跃，喜欢自学，不太注重课堂学习；还有的学生善于攻克难题，志在竞赛。教师应在公平公开的原则下，充分考虑学生的不同个性，对不同的学生群体采用有针对性的考核方式，以充分挖掘学生的潜能，激发学生学习的热情，培养学生的创新意识和创新能力。

一、培养学生学习兴趣，提高学生学习主观能动性

相比材料力学课程的枯燥而言，理论力学可以说是土木工程专业力学系统相对简单的课程，是入门课程，而且它和大学以前学过的物理、数学结合得较紧密，学生学习起来会感到轻松一些。而材料力学则将学生带入一个全新的世界，这个世界如果能让学生感到精彩，他们就会学得不亦乐乎;若这个世界让学生觉得乏味，他们就会自暴自弃。因此如何培养学生的学习兴趣，使他们主动去学习就显得非常重要。一般土木工程专业的学生在大一已学过土木工程概论，但在教学过程中发现，许多学生仍对土木工程专业的内涵比较模糊，对材料力学在土木工程力学“家族”中的地位也不甚明了。因此，在教学过程中对绪论这部分内容必须给予重视。然而一些教师不注重绪论的讲解，仅作一些简单的介绍，甚至一笔带过直入正题;学生则更是不重视。笔者认为这种态度是不正确的，将严重影响该课程的后续学习。笔者在绪论部分的教学中，除了介绍课程的基本信息、目的要求、主要内容外，还特别向学生介绍了课程知识的应用前景和学习方法。应用前景包括该课程与后续结构力学、混凝土、钢结构等课程的关系，该课程知识在建筑结构、混凝土设计等专业课程，以及土木工程二级学科中的应用情况等。学习方法包括如弄清基本概念———思考、观察、读书、实验，注重知识获取过程———公式推导，认真完成作业———理解、体会、举一反三等。最后向学生推荐一些经典书籍和学习网站，供其课外阅读所用。

二、优化课程，推进教学内容与教学方法的改革

当今时代的发展，要求高层次工程技术人员必须具备坚实的力学理论基础。材料力学是力学理论体系的重要环节，在帮助学生明确工程概念、解决实际问题方面，发挥着夯实基础和启蒙引导的作用。随着高等教育的改革和发展，教育体制和课程设置以及学时分配都发生了重大变化，教学中往往出现教学课时不断被压缩、教学方法单调陈旧、实验课程不受重视、实践教学机会较少等问题。要解决这些问题，教学改革显得刻不容缓。

(一)整合教学内容，力求主次分明

材料力学课程内容涉及范围较广，有固体力学、材料学、电磁学等诸多学科，因此，教学内容必须主次分明，要抓住课程主线和重点，同时也要紧密联系土木工程专业，做到有的放矢，使学生在有限的时间里学到最需要的知识。传统材料力学教材的内容体系一般为“拉压→扭转→弯曲→组合变形”，其规律是由简到繁、由易到难，这种教学次序较为经典，但也存在教学起点低、内容重复多、课时量大等缺点。因此在教学过程中，首先应立足于土木的房建结构，对其各个部位进行受力分析，引导学生将这些构件简化为力学模型，然后再思考这些模型的共性，对其应力、应变情况进行集中分析比较。比如框架结构的柱，除了受压以外，还受什么作用?设计柱的时候，长细比对其有什么影响?柱的截面形状到底选哪一种才好?又比如阳台和雨棚，除了弯曲之外，还受什么作用?如何去改善它们的受力状态?在教学过程中遵循归纳—演绎的模式，始终抓住“外力—内力—应力—变形”的主线，以“内力图—应力状态—强度理论”为具体内容，强化知识的贯通与渗透，引导学生从本质上理解各种基本变形的内在联系。在具体的教学内容上，重点学习拉压、扭转、弯曲和组合变形，而对超静定、压杆稳定等问题可作适当的简化。还可结合教师的科研成果，对相关知识进行适当拓展和延伸。

(二)教学方法与手段多样化，力求教学模式的创新

【摘要】

工程教育专业认证有利于构建我国工程教育质量监控体系，推进工程教育改革，进一步提高工程教育质量；农业水利工程专业结合培养目标、毕业要求，从课程设置、实践环节、实践平台、教学管理和质量保障体系等四个方面，结合专业认证要求，进一步完善专业教学体系。

【关键词】

工程教育专业认证；教育质量；农业水利工程；教学体系

【基金项目】

本文系石河子大学校级教学项目“农业水利工程特色专业建设”的研究成果。

目前石河子大学农业水利工程专业的办学条件、师资队伍、教学水平和科研实力得到了整合和提高，整体实力显著增强；形成了以博士研究生教育、硕士研究生教育、本科教育和成人教育多层次、多渠道、多形式的办学模式；形成了一支专业水平较高、师资结构合理、发展趋势良好的教师队伍；人才培养理念先进、目标明确、规范合理、操作性强；办学特色鲜明，优势明显，专业建设与教学改革成绩显著。为专业的可持续发展奠定坚实基础，同时也为培养高素质专业性新型人才提供了平台。结合教育部工程教育认证标准，农业水利工程专业教学体系也进一步完善。

摘要：基于教育部提出的“新工科”建设，应满足学生“求知、增能、成才”的需求。基于文献统计法，以“建筑结构”、“建筑结构课程”为关键词，获取建筑结构涉及内容和课程改革方向。剖析了传统工科建筑学专业建筑结构课程在教学过程中存在的问题，主要包括学生学习兴趣缺乏、力学基础薄弱、教学手段单一、传统工程教育模式弊端等。结合智慧建筑与智能城市，提出了建筑结构课程教学改革方案，优化课程内容，丰富教学手段等，以期为建筑类专业工程教育教学改革提供借鉴。

关键词：新工科；建筑结构；教学改革；教学方法

2017年，教育部启动了“新工科”发展研究工作[1-2]，强调把握人才培养工作新形势，满足学生“求知、增能、成才”需求，增加参与创新创业实践及高质量就业机会。随着工业智能新技术的普及与应用，智慧建筑与智能城市引领新的建筑方向、建筑设计和建筑理念转变。同时，伴随着学生培养目标改变，需培养基础理论扎实、知识面广及实践能力突出的技术性人才。建筑学作为传统工科专业，工程实践涉及面广，为培养适应新形势下的技术人才，建筑结构技术教育必不可少。建筑结构是面向建筑学专业开设的专业基础课程，对完善学生知识结构体系具有重要作用，为后续课程学习奠定基础。同时，课程知识点作为建筑行业建造师、注册结构工程师的考试内容，对学生职业能力培养具有重要意义。建筑结构课程内容涵盖钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、建筑结构抗震基本知识和结构识图等，学习建筑结构基本构件受力特性，研究建筑构件设计类型、材料选择、构造要求等问题，使学生具有方案设计和建筑施工图设计的初步能力。建筑结构课程知识点涉及面广、公式繁杂冗长、工程实践性较强，学生普遍认为课程学习难度大，容易产生厌学情绪。传统教学过程中存在重艺术、轻技术，重系统知识、轻专业需要的问题，违背了“新工科”人才培养理念。因此，有必要对建筑结构课程的教学方法进行改革，课程内容应以“必需，够用”为度，密切联系工程实际，学习建筑智能技术，提升工程应用能力，使学生能够较好地适应新形势下的岗位需求。

一、建筑结构文献统计分析

为对建筑结构课程教学内容、教学方法及存在问题达到理性认识，采用文献统计方法对知网文献数据库中公开发表的论文进行检索，直观展示所选文献资料的关系网络、学科分布和论文数量统计等。以“建筑结构”为关键词，检索到期刊论文共66278篇，涉及高层建筑、结构设计、钢筋混凝土结构、钢结构、抗震性能与抗震设计等方面，论文内容大多数与工程实际相关，包括建筑工程施工技术、多层框架房屋结构设计、BIM技术在装配式建筑结构设计应用等。论文研究基础与建筑结构课程关联度较大，运用建筑结构课程知识较多，凸显了建筑结构课程在建筑工程应用的重要性。以“建筑结构课程”为关键词，检索到期刊论文共566篇，与建筑结构课程相关的关键词涉及教学改革、项目教学法、课程设计、土木工程专业、钢结构、高职院校等，文献涵盖了课程的开设群体、开设专业、课程内容、教学方法及课程改革方向。其中，与教学方法及教学改革相关联的论文占比例较大，反映了“新工科”背景下建筑结构课程改革势在必行。为了更好地分析建筑结构课程存在的问题及改革方向，基于文献统计法对开设学时、开设专业、学生类别及教学方法进行归纳分析，如表1所示。

二、建筑力学课程教学存在的问题

建筑结构课程教学质量影响因素较多，既有外界因素，又包括教师因素、学生因素等。本文基于文献统计汇总建筑结构课程教授过程中存在的问题，结合近两年面向建筑学专业、房地产开发与管理专业授课情况，阐述影响建筑结构课程教学质量的因素。