時間：2022-04-17 05:55:07
序論：在您撰寫力學(xué)基礎(chǔ)論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
摘要：本文依據(jù)高職學(xué)生反映《建筑力學(xué)》課程“難”學(xué)的現(xiàn)狀，分析了其原因，并從指導(dǎo)思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)理念、教學(xué)方法、考試方法等方面進行了教學(xué)改革，從而提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；難度；教學(xué)內(nèi)容；建筑力學(xué)
《建筑力學(xué)》是土建類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，由于該課程理論性強，數(shù)學(xué)推導(dǎo)、計算煩瑣乏味，概念多，方法技巧性要求高，課程內(nèi)容系統(tǒng)龐大，因此，高職院校的學(xué)生，尤其是二專學(xué)生，普遍感到難學(xué)、難懂。在《建筑力學(xué)》的教學(xué)過程中，只有充分結(jié)合學(xué)生特點，合理安排教學(xué)內(nèi)容，重視教學(xué)實踐過程中存在的問題，才能更好地開展力學(xué)這門課程的教學(xué)，為學(xué)生樹立學(xué)習(xí)信心，打下學(xué)好其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)。筆者結(jié)合多年的教學(xué)體會分析了學(xué)生普遍感到難學(xué)、難懂的原因，并提出了解決這些問題的教學(xué)改革措施。
一、目前《建筑力學(xué)》教學(xué)存在的主要問題
（一）學(xué)生存在的問題
1.文化基礎(chǔ)較差。隨著中國教育的不斷發(fā)展，高等教育已從精英教育走向大眾教育，過去被錄取分數(shù)線擋在校門外的學(xué)生將有機會進入高職院校學(xué)習(xí)，圓了他們的大學(xué)夢。這對提高整個民族的文化素質(zhì)大有裨益，但也必然導(dǎo)致高職教育生源整體文化基礎(chǔ)水平的下降和學(xué)生差異程度的擴大。主要表現(xiàn)在：一是學(xué)生成份復(fù)雜，既有普高生，也有職高生，還有參加成人高考的社會青年，而這些學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)都不是很好。二是有些專業(yè)文理兼招，這樣出現(xiàn)的問題是相當(dāng)一部分學(xué)生的文化基礎(chǔ)較差。他們在高中階段對未來的發(fā)展缺少自我設(shè)計和自主安排，自律和自控能力較差，考上高職以后，對學(xué)習(xí)缺乏自覺性和主動性，對本課程涉及的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)學(xué)科知識掌握不夠，在新課程的學(xué)習(xí)上就感到吃力、難懂[1]。
2.消極心理較嚴重。在進入二專高職院校就讀的學(xué)生中，不少學(xué)生都有強烈的失落心理，有一種自卑感：“我”的基礎(chǔ)太差了，跟也跟不上，即使“我”比別人努力十倍，成績也總是好不起來，與其好好地讀，還不如“瀟灑走一回”，反正船到橋頭自然直。也有學(xué)生想好好學(xué)習(xí)，但又缺乏毅力。他們平時不是把精力放在學(xué)習(xí)上，而是上課不認真聽講、玩手機游戲、睡覺，課后亦不愿做作業(yè)，或者為了應(yīng)付抄同學(xué)的作業(yè)。
3.學(xué)習(xí)目的不明確。學(xué)生普遍認為，高職院校的學(xué)習(xí)目的是掌握一門應(yīng)用技術(shù)和實際操作技能，方便畢業(yè)后就業(yè)。因此，對基礎(chǔ)課程理論學(xué)習(xí)重視不夠。又由于高職院校學(xué)生畢業(yè)后一般不從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，所以對與結(jié)構(gòu)設(shè)計聯(lián)系緊密的《建筑力學(xué)》課程，學(xué)習(xí)積極性不高。
4.習(xí)慣中學(xué)時代的“填鴨式”學(xué)習(xí)方式。學(xué)生沒有擺脫原來的學(xué)習(xí)模式，習(xí)慣中學(xué)時代的“填鴨式”學(xué)習(xí)方式，懶得自己動腦思考問題，更無創(chuàng)新可言。
（二）教師存在的問題
目前，高職院校大部分教師是本科畢業(yè)不久的年輕教師，他們普遍存在“三少”問題，即見得少、干得少和積累少?！耙姷蒙佟笔菍嶋H工程種類、結(jié)構(gòu)組成、構(gòu)造特點、施工過程、管理運用等見得少，缺乏工程整體概念和相互聯(lián)系?！案傻蒙佟笔菂⑴c實際工程的勘探研究、規(guī)劃設(shè)計、施工、運用管理方面少?！胺e累少”，是對工程的資料收集、歸納整理和運用方面少。因此，他們的教學(xué)方法以及內(nèi)容上與高職教育往往不相吻合，一些教師的教育教學(xué)理念以及教學(xué)實踐水平不符合高職教育的要求。還有不少教師并不了解社會對高職人才的實際需求，教學(xué)方式缺乏創(chuàng)新，講課時不能身臨其境和理論聯(lián)系實際，授課照本宣科枯燥無味，缺乏形象性、生動性和吸引力?？荚嚪绞疥惻f，且與實際工作相脫節(jié)，不適合高職學(xué)生特點，這些問題直接導(dǎo)致學(xué)生對上課不感興趣，學(xué)習(xí)沒有動力。
（三）課程本身的問題
《建筑力學(xué)》課程內(nèi)容系統(tǒng)龐大，習(xí)題計算量大且煩瑣，方法技巧性要求高，學(xué)生解題時缺乏耐心，容易急躁，不按教師的要求完成作業(yè)，抄襲現(xiàn)象嚴重。
二、解決《建筑力學(xué)》難學(xué)的對策
（一）改革《建筑力學(xué)》理論與實踐教學(xué)體系，體現(xiàn)高教特色
1.注重因材施教，適當(dāng)增刪教材內(nèi)容?！督ㄖW(xué)》是土建類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其課程體系和教學(xué)內(nèi)容是以培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)崗位和工作過程為依據(jù)設(shè)定的。它是土建類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)“建筑結(jié)構(gòu)、建設(shè)施工技術(shù)、專項施工方案、安全技術(shù)管理”等課程的前期最主要的基礎(chǔ)課程，在完善學(xué)生知識結(jié)構(gòu)、提高專業(yè)綜合應(yīng)用能力等方面起著“承上啟下”的作用。
隨著教學(xué)改革的不斷深入，高等職業(yè)技術(shù)教育應(yīng)以能力為本位的觀念已得到大家的公認。以能力為本位的教育新理念應(yīng)具體落實到課堂教學(xué)方法的改革中。為此，針對現(xiàn)在高職學(xué)生基礎(chǔ)較差這一問題，更應(yīng)特別注重因材施教。為適應(yīng)高等職業(yè)技術(shù)教育的教學(xué)需要，在使用教材時，教師可依據(jù)教學(xué)大綱的要求酌情增刪一些內(nèi)容，力求把抽象的力學(xué)概念與人們的感性認識相聯(lián)系，與建筑施工實際相聯(lián)系，以便于學(xué)生掌握。在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，以本課程和后繼課程之“必須”為依據(jù)，在講述深度上，以“夠用”為度，例如對超靜定結(jié)構(gòu)的分析與計算，可刪去超靜定結(jié)構(gòu)的理論計算，而著重討論超靜定結(jié)構(gòu)的特性，能對常見的超靜定結(jié)構(gòu)做定性分析，并大體判斷危險截面的位置。另外，在使用教材時，教師可依據(jù)教學(xué)大綱要求，酌情減少學(xué)生做練習(xí)題的數(shù)量，而對于思考題則給予一定的重視。
對于學(xué)生難以接受的概念性的理論知識應(yīng)盡量聯(lián)系實際，深入淺出，能避則避，能丟則丟。這就要求教師換個角度來考慮教學(xué)工作――從學(xué)生角度出發(fā)去深入研究教材，設(shè)計教學(xué)方法。當(dāng)然，最終的目的是要達到為他們量體裁衣所設(shè)計好的教學(xué)目標。
2.強化《建筑力學(xué)》課程的實踐教學(xué)。《建筑力學(xué)》課程中的理論知識，對于二專學(xué)生而言，普遍反應(yīng)難以掌握，且對專業(yè)職業(yè)能力的形成無太大價值，單純的理論知識已超越了高職學(xué)生的接受能力。所以，針對土建類專業(yè)及施工行業(yè)和市場的新變化、新趨勢，該課程應(yīng)構(gòu)建以實踐性教學(xué)體系為主體的工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式。從專項職業(yè)能力出發(fā)，結(jié)合職業(yè)技能證書考證要求，將崗位能力分解整合為各個相對獨立的實踐教學(xué)項目。
（二）改革《建筑力學(xué)》的教學(xué)理念，適應(yīng)職教形勢的發(fā)展
1.改革教學(xué)指導(dǎo)思想，變應(yīng)試教學(xué)為素質(zhì)教學(xué)。高職《建筑力學(xué)》教學(xué)，應(yīng)貫徹高職高專教育改革精神，突出職業(yè)教育特點，以能力素質(zhì)的培養(yǎng)為指導(dǎo)思想，重視對學(xué)生工程意識和力學(xué)素質(zhì)的訓(xùn)練和培養(yǎng)。由于大專生畢業(yè)后一般不從事設(shè)計工作，所以在《建筑力學(xué)》課程教學(xué)中，應(yīng)弱化計算，強化學(xué)生的工程概念，加強建筑力學(xué)定性分析能力的培養(yǎng)。力學(xué)始于定性分析，終于定性分析；定性分析在先，定量分析在后；定性失準，定量準偏。
在教學(xué)中，應(yīng)突出理論聯(lián)系實際的特點，廣泛聯(lián)系實際工程，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)，認識到《建筑力學(xué)》在實際工程中所起的重要作用，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《建筑力學(xué)》的積極性，做到有針對性地培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)的理論和方法，分析和解決工程實際問題的能力。同時，這對拓寬學(xué)生的工程知識面、增強學(xué)生的適應(yīng)性有很好的促進作用。
2.注重全面發(fā)展，承認個體差異的教學(xué)過程觀。這種觀念認為每個學(xué)生都有巨大的潛力，其潛力各不一樣，興趣也各不相同，學(xué)生的這種潛力需要合適的教育加以開發(fā)。傳統(tǒng)的《建筑力學(xué)》課堂教學(xué)理念無視學(xué)生的個體差異對教學(xué)的不同需要，使得“吃不飽”、“吃不了”、“吃不好”的現(xiàn)象隨處可見。要扭轉(zhuǎn)這種教學(xué)的被動局面，教學(xué)必須正視課堂群體教學(xué)與學(xué)生個體差異之間的矛盾，打破傳統(tǒng)《建筑力學(xué)》課堂教學(xué)的統(tǒng)一模式，根據(jù)學(xué)生實際水平實施分層教學(xué)，使不同層次的學(xué)生都能最大程度的掌握知識。對基礎(chǔ)好的學(xué)生，考慮到這類學(xué)生具備一定的可持續(xù)發(fā)展能力，要求他們學(xué)完《建筑力學(xué)》的所有內(nèi)容；對基礎(chǔ)一般的學(xué)生，依據(jù)施工管理崗位對建筑力學(xué)的要求，要求他們掌握《建筑力學(xué)》的概念及各種結(jié)構(gòu)的特性，了解各種結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移的計算方法，弱化定量計算；對基礎(chǔ)差的學(xué)生，對《建筑力學(xué)》的要求是到工地上認識各種結(jié)構(gòu)，定期聯(lián)系典型工程進行專題講座。
3.聯(lián)系工程事故案例，培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心。我常結(jié)合課程教學(xué)實際和社會上一些工程事故，提示啟發(fā)學(xué)生思考，除客觀因素外，從主觀因素來說其成因是什么？如2009年6月27日上?！吧徎ê优暇霸贰痹诮欠績A倒。上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會主任黃融介紹說，傾倒樓房結(jié)構(gòu)設(shè)計符合規(guī)范，大樓用的管樁質(zhì)量合格。其原因系大樓兩側(cè)堆土過高，地下車庫基樁開挖造成巨大壓力差，致使土體水平位移，最終導(dǎo)致房屋傾倒。通過典型工程事故，學(xué)生們都能很好的認識到什么是“不負責(zé)任”、“水平低”，由此認識到培養(yǎng)責(zé)任心的重要性。而培養(yǎng)責(zé)任心就應(yīng)從現(xiàn)在做起，首先對自己的學(xué)習(xí)負責(zé)，認真學(xué)習(xí)才是負責(zé)任。同時，也只有認真學(xué)習(xí)，才能提高“水平”。通過這些事故工程，同學(xué)們對土建工程乃百年大計的質(zhì)量意識以及“規(guī)程是用血寫成，不能再用血驗證”的安全意識也普遍有了很大的提高。
4.保護學(xué)困生的自尊心，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)欲望。對待學(xué)習(xí)較差的學(xué)生要注意保護他們的自尊心，沒有什么比傷害學(xué)生的自尊心更有害于他們的智力發(fā)展。教師應(yīng)該主動去關(guān)心學(xué)生，抓住積極因素，不斷對學(xué)生進行鼓勵，在全體同學(xué)面前重樹自身的形象，讓學(xué)生在公開場合下多獲得成功的滿足，進而體會人格尊嚴和人生價值，從而用自身內(nèi)在的積極因素去克服消極因素，點燃他們的希望之火，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的欲望。
5.狠抓課堂聽課率，提高學(xué)習(xí)效率。高職高專學(xué)生有別于本科學(xué)生，他們在入學(xué)時自身基礎(chǔ)就可能較為薄弱，且學(xué)習(xí)的積極性和主動性不夠高。大部分學(xué)生的課前預(yù)習(xí)工作不到位，而將知識的學(xué)習(xí)完全寄托于教師課堂的講解。如果學(xué)生再不進一步重視課堂環(huán)節(jié)，就有可能在知識的理解和應(yīng)用上存在嚴重的問題。因此，教師在課堂上必須狠抓聽課率，務(wù)必讓學(xué)生充分利用課堂的40分鐘時間。在講課過程中，教師可以不時地穿插提問、做小測驗等互動環(huán)節(jié)，以吸引學(xué)生的注意力。同時教師自身也要提高個人素質(zhì)，多聯(lián)系實例，避免純理論的空談，讓課堂充滿趣味性。學(xué)生方面，通過平時成績評定與平時的學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂紀律、平時表現(xiàn)等掛鉤，保證出勤率。以往的考試成績也說明了大部分不及格的同學(xué)是經(jīng)常曠課的[2]。
（三）改革《建筑力學(xué)》的教學(xué)方法，提高教學(xué)效果
《建筑力學(xué)》課程公式多，習(xí)題量大，解題方法靈活多變，經(jīng)常出現(xiàn)教師講時學(xué)生似乎懂了，但在做練習(xí)時卻無從下手或錯誤百出。為此，在教學(xué)中，根據(jù)教材內(nèi)容的不同和學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度，改過去的講解法為講練結(jié)合法進行教學(xué)，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，以達到預(yù)期的教學(xué)效果。例如，在講支座反力的求解時，學(xué)生似乎對平面一般力系的平衡方程容易理解，但在做練習(xí)時卻出現(xiàn)許多問題：力偶在方程式中計算錯誤，忽略了力偶的單位及它在任意坐標軸上的投影為零；受力圖上支座反力的方向不明確，正負號把握不準；不會進行三鉸鋼架的受力分析；對均布荷載的計算模糊不清；等等。對此，教師應(yīng)在教學(xué)中及時指出，并讓學(xué)生當(dāng)堂練習(xí)，對典型例題詳細講解。在此基礎(chǔ)上多做練習(xí)，使得學(xué)生可以舉一反三，拓寬解題思路[3]。
傳統(tǒng)教學(xué)從書本到書本、從概念到概念的教學(xué)方式教給學(xué)生的是運用概念解決問題的現(xiàn)成答案，學(xué)生大部分時間只能被動地接受知識。而案例教學(xué)注重對學(xué)生分析、解決問題的培養(yǎng)。工程案例是最好的現(xiàn)實素材，帶有豐富的信息知識、經(jīng)驗教訓(xùn)和哲理智慧，能幫助學(xué)生了解力學(xué)與工程的關(guān)系，使學(xué)生感到工程中處處有力學(xué)知識，力學(xué)知識不再抽象，從而提高了對力學(xué)課程學(xué)習(xí)的興趣與熱情。
（四）改革《建筑力學(xué)》的教學(xué)手段，集中學(xué)生的注意力
隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，多媒體教學(xué)手段已進人課堂教學(xué)活動中。PPT課件、CAI課件能使學(xué)生看到圖文并茂、視聽一體的交互式集成信息，它們以直觀、生動、形象的特點，打破了沉悶的學(xué)習(xí)氣氛，使學(xué)生更為順利地理解信息，集中注意力，從而改變了過去只有“粉筆+課本”的單調(diào)教學(xué)模式。在《建筑力學(xué)》教學(xué)過程中，可用多媒體演示大量的工程示例，大大增加了學(xué)生的工程實感和學(xué)習(xí)興趣。在課件中，可以制作精美的圖片、大量的flash動畫，通過超級鏈接的方式與課件相連。通過這些動畫可以形象地演示自由度與約束、幾何可變體系與幾何不可變體系、實鉸與虛鉸等概念。
（五）利用教學(xué)創(chuàng)新，提高其教學(xué)水平
《建筑力學(xué)》計算方法技巧性多，且計算量大，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師必須有自己的簡便方法和新方法，并根據(jù)自己的簡便方法和新方法進行具有特色的教學(xué)活動。簡便方法和新方法是教師的學(xué)識水平、理論造詣和教學(xué)經(jīng)驗的集中體現(xiàn)，是教師心血與智慧的結(jié)晶。教學(xué)實踐證明，哪位教師學(xué)識水平高、理論造詣深、方法新穎，學(xué)生就喜歡哪位教師，由此學(xué)生可能就喜歡某一門課程。我在多跨靜定梁內(nèi)力圖教學(xué)中，介紹了一種簡便易學(xué)的方法，其特點是不取分離體、不畫受力圖、不列平衡方程、不求反力、不用截面法求內(nèi)力，只需計算某些梁段荷載圖、剪力圖的面積及某些梁段彎矩圖的斜率，便可畫出多跨靜定梁的內(nèi)力圖。學(xué)生對此感到很驚訝，畫單跨靜定梁內(nèi)力圖要求反力，而畫多跨靜定梁的內(nèi)力圖可不求反力。通過教學(xué)實踐，學(xué)生常帶著好奇的心理學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)積極性與學(xué)習(xí)成績有了明顯提高。
（六）改革傳統(tǒng)的考試方法，以適應(yīng)當(dāng)前素質(zhì)教育的形勢
隨著我國越來越重視對人才能力的要求，原有的考試模式重結(jié)果、輕過程，重分數(shù)、輕能力，嚴重地制約著力學(xué)教學(xué)改革的發(fā)展。近年來，隨著我校在力學(xué)教學(xué)改革的深入進行，在成績考核與考試方面進行了初步的嘗試與探索。
首先，在考試內(nèi)容上減少以再現(xiàn)書本知識為主的考試內(nèi)容，加強對學(xué)生理解知識、應(yīng)用知識，特別是綜合性、創(chuàng)造性地應(yīng)用知識能力的考核。考試內(nèi)容改革是考試改革的重點，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的關(guān)鍵所在。因此，我們在卷面上主要是出一些靈活性大、知識面寬、綜合運用知識能力強的題目。如給定受力結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生為各構(gòu)件選取材料及截面形狀和尺寸，并對該結(jié)構(gòu)存在的問題談自己的看法，并改革標準答案式的考試成績評價方法，注重考查學(xué)生的解題思路和綜合分析與解決問題的能力。
其次，在考核方式、方法上，應(yīng)該有利于識別學(xué)生的創(chuàng)造力和實際操作能力，而不是只考學(xué)生的記憶力。我們改革了單一的閉卷筆試的方法，分別采用了開卷筆試、大作業(yè)、讀書報告、課堂提問、實驗操作等多種方法相結(jié)合，符合課程內(nèi)容特點的考試方法。不僅減少了學(xué)生作弊現(xiàn)象的發(fā)生，還起到了促進學(xué)生學(xué)習(xí)的作用。
三、結(jié)語
要改變學(xué)生對《建筑力學(xué)》感到難懂、難學(xué)這種現(xiàn)狀的方法有很多，主要涉及教師、學(xué)生兩個關(guān)鍵因素，只要調(diào)動一切因素，發(fā)揮各方面的優(yōu)勢，便能使《建筑力學(xué)》課程的“教”與“學(xué)”達到事半功倍的理想效果。
作者簡介：陳德先（1964-），男（漢族），四川西充人，副教授，研究方向：工程力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用。
【摘 要】《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》是高職建筑工程技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是為后續(xù)專業(yè)核心課程打基礎(chǔ)的重要課程之一。在有限的教學(xué)課時內(nèi)，教師要讓學(xué)生既能理解土力學(xué)知識，又能運用到地基基礎(chǔ)工程中去，同時還要培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題的能力，這是一個值得深入研究的問題。
【關(guān)鍵詞】《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》 高職 教學(xué)改革
一、引言
《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》課程的主要內(nèi)容為土的物理力學(xué)性質(zhì)和地基基礎(chǔ)應(yīng)用。土力學(xué)知識理論性強、教學(xué)難度大，而地基基礎(chǔ)實踐應(yīng)用性強、實際操作性強，如何將這兩部分內(nèi)容有效地結(jié)合，使學(xué)生既懂理論又會實踐，這成為本課程高職教學(xué)中的重要問題，而學(xué)生也普遍反映學(xué)懂學(xué)好本門課程比較困難。因此，如何根據(jù)課程性質(zhì)，結(jié)合高職教育的要求，為《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》尋找一條行之有效的教學(xué)方式，是高職《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》教學(xué)的一個重要問題。
二、教學(xué)中的問題
1. 高職學(xué)生的特點
（1）學(xué)習(xí)自主性較差
現(xiàn)今，大部分學(xué)生家庭條件比較好，缺乏吃苦耐勞、刻苦鉆研的精神，同時由于自身基礎(chǔ)知識不扎實，對于土力學(xué)的理論內(nèi)容學(xué)習(xí)起來比較吃力。絕大部分的學(xué)生自學(xué)能力不高，還無法擺脫高中時期的學(xué)習(xí)模式和思維方式，對學(xué)習(xí)中遇到的困難往往不能主動解決，不會主動向老師或同學(xué)請教。
（2）基礎(chǔ)較差
與本科院校的學(xué)生相比，高職學(xué)生的入學(xué)分數(shù)相對較低，理論基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力相對較差，進一步學(xué)習(xí)《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》時，就會比較費勁。
2.教學(xué)中的一些問題
（1）學(xué)時有限
《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》實際為土力學(xué)、基礎(chǔ)工程和地基處理三部分的組合，內(nèi)容多，范圍廣。而一般本課程的課時安排為每周4課時，總共64課時，要想在有限的時間內(nèi)把所有的知識及實驗實踐部分都涉及是不可能做到的。
（2）土力學(xué)部分的難度大
學(xué)生在課堂上無法理解相關(guān)知識，更不能結(jié)合實際理論對知識加深理解，不能理論聯(lián)系實際。
（3）實踐教學(xué)的落后
《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》是一門實踐性很強的課程，但是現(xiàn)在的教學(xué)方法大多偏重于課堂教學(xué)，都是老師在臺上講，學(xué)生在下面聽，課外實踐環(huán)節(jié)很少。這樣就使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效率不高，同時還有礙于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力。
三、課程的教學(xué)改革與實踐
1.調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
根據(jù)學(xué)生的自身情況和學(xué)科特點，在教學(xué)過程中要把握住重點難點，對一些內(nèi)容點到為止，同時適當(dāng)補充些新理論、新技術(shù)的相關(guān)簡介，拓寬學(xué)生的知識面。針對《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》課程知識點多、圖形圖表多、重要公式多、復(fù)雜例題多等特點，將傳統(tǒng)的教學(xué)手段與現(xiàn)代信息技術(shù)手段有機結(jié)合，可獲得較好的效果。
2.加強實驗教學(xué)
實驗在《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)階段和學(xué)生畢業(yè)后能否較快地適應(yīng)是非常重要的。所以要安排內(nèi)容適當(dāng)?shù)膶嶒炚n，將課堂講授內(nèi)容結(jié)合實際工程進行實驗教學(xué)，這樣可以從實驗的原理、目的、操作、資料整理等方面，結(jié)合實際工程的實驗數(shù)據(jù)把知識講深講透。在實驗教學(xué)中注意加強教學(xué)研究，選擇能反映本學(xué)科發(fā)展和研究的基本過程與基本方法，與實驗方案設(shè)計、結(jié)果整理與分析方法方面的內(nèi)容，讓學(xué)生自己設(shè)計實驗過程，從問題的提出、方案的設(shè)計到實施，以及結(jié)論的得出，完全由學(xué)生自己來完成，以達到良好的教學(xué)效果。
但是土工實驗受實驗設(shè)備精度、人為等不可避免的因素影響，其結(jié)果難免存在一定的誤差。學(xué)生通過對實驗成果進行整理與分析，可以提高分析問題、解決問題的能力。
3.加強實地學(xué)習(xí)與工程案例教學(xué)
組織學(xué)生參觀學(xué)校附近正在建設(shè)的居民小區(qū)的施工現(xiàn)場，并請現(xiàn)場技術(shù)人員介紹工程設(shè)計及施工的技術(shù)要點，讓學(xué)生對某些具體的施工方法、步驟有了更清晰的認識。教師也可以收集相關(guān)的工程實例，在課堂上對學(xué)生進行講解，提高學(xué)生利用《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》知識分析、解決實際問題的能力。這種方法能大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的積極性，可優(yōu)化推廣。
4.安排課程設(shè)計
在學(xué)生對本門課程系統(tǒng)地學(xué)習(xí)之后，通過課程設(shè)計對學(xué)生所學(xué)知識進行系統(tǒng)測試，考查學(xué)生理論應(yīng)用于實踐的能力。其中要求學(xué)生學(xué)會查規(guī)范，并嚴格遵守規(guī)范的規(guī)定和對所學(xué)專業(yè)知識進行設(shè)計計算，并要求學(xué)生能夠全方位地考慮工程的實際狀況，做到切實解決實際問題。學(xué)生完成課程設(shè)計之后，均有很大的收獲，更重要的是增強了他們查閱資料、自主解決問題的自信心。
四、結(jié)論
筆者依據(jù)高職學(xué)生的特點，結(jié)合《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》課程在教學(xué)中的問題，從教學(xué)內(nèi)容的把握、教學(xué)實踐的擴展、課程設(shè)計的強化等方面，進行實際教學(xué)，結(jié)果表明教學(xué)改革能夠加深學(xué)生對理論知識的理解，提高學(xué)生對實際工程的處理能力，有效地提高了教學(xué)效果。
摘 要 針對基礎(chǔ)力學(xué)課程理論性強、邏輯性強、概念抽象等特點，探索將科學(xué)方法論中的比較方法、類比方法、系統(tǒng)方法、抽象方法、理想化方法等應(yīng)用于基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)。這有助于學(xué)生學(xué)習(xí)方式、思維方式的轉(zhuǎn)變以及學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
關(guān)健詞 基礎(chǔ)力學(xué) 課程教學(xué) 方法論
1 方法論在基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用
在基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)中實施方法論教學(xué)，不是刻意、孤立地講授方法，而是要把方法論滲透于基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)之中。一方面，要密切聯(lián)系課程教學(xué)體系，圍繞教學(xué)內(nèi)容所需選取適當(dāng)?shù)目茖W(xué)方法;另一方面，要把講知識和講方法緊密結(jié)合起來，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時接受科學(xué)方法論的訓(xùn)練。①中國有句古話：“授人以魚不如授人以漁”，從教學(xué)目的來說，學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、研究的方法比掌握定理、公式更為重要，②教師應(yīng)更關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、分析能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
1.1 比較方法
比較方法是根據(jù)一定的標準，尋找兩個或兩個以上相互聯(lián)系事物之間的異同，探求普遍規(guī)律與特殊規(guī)律的方法。其目的是尋求對象之間的異中之同或同中之異，以加深對對象規(guī)律性的認識。俄國教育家烏申斯基曾經(jīng)說過：“比較是一切理解和思維的基礎(chǔ)，我們正是通過比較來了解世界上的一切”。
例如，在教授材料力學(xué)課程桿件的軸向拉伸或壓縮、扭轉(zhuǎn)和彎曲等基本變形時，就可以采用比較方法。雖然各種基本變形的受力特征、變形特征、內(nèi)力、應(yīng)力及其分布規(guī)律截然不同，但是，它們的研究方法是相同的，都是采取實驗與理論分析相結(jié)合的方法;求內(nèi)力的方法是相同的，都是采用截面法;建立應(yīng)力公式的方法是相同的，都是利用三關(guān)系法，綜合考慮變形幾何關(guān)系、物理關(guān)系及靜力學(xué)關(guān)系進行推導(dǎo);利用強度條件解決強度問題是相同的，都涉及校核強度、設(shè)計截面尺寸、確定許可載荷等三類。
總之，按照比較方法講授課程，通過對比、辨析、比較相關(guān)知識點的共同點和差異性，不僅可以加深學(xué)生對知識的理解、鞏固與深化，而且也有助于強化記憶，發(fā)展思維，提高課程教學(xué)效果。
1.2 類比方法
所謂類比，是指由兩個或兩類事物或現(xiàn)象的某些相同或相似的性質(zhì)，推論出它們的其它屬性或規(guī)律也有可能有相同點或相似點的結(jié)論。事實上，類比方法是解決陌生問題的一種常用策略，被譽為科學(xué)活動中“偉大的引路人”，它通過運用已有的知識、經(jīng)驗，將陌生的、不熟悉的問題與已經(jīng)解決了的、熟悉的問題或其它相似事物進行類比，從而創(chuàng)造性地解決問題。德國哲學(xué)家康德曾經(jīng)說過：“每當(dāng)理智缺乏可靠論證的思路時，類比這個方法往往能指引我們前進”。
例如，在講解理論力學(xué)課程質(zhì)點系的動量和動量矩的概念及其計算時，就可以采用類比方法。平鋪直入地講概念及其計算，學(xué)生不僅不容易掌握，而且還會覺得抽象難理解，從而對動力學(xué)部分的學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難情緒。因此，不妨將這部分內(nèi)容與學(xué)生相對更為熟悉的靜力學(xué)中力系主矢和主矩的概念及其計算進行類比。具體地，質(zhì)點的動量定義為質(zhì)點的質(zhì)量m與其速度的乘積，是矢量?？梢韵胂螅哼\動著的質(zhì)點系，無論是離散的還是連續(xù)的，其上各質(zhì)點的動量將組成一組與力系類似的矢量系，可以暫且稱之為動量系。既然力和動量都是矢量，那么它們就應(yīng)該遵循相同的數(shù)學(xué)運算規(guī)律。由于力系可以向任意一點O簡化，得到力系的主矢和主矩，因此，動量系也可以向任意一點O簡化，得到具有類似性質(zhì)的（動量系）主矢和（動量系）主矩，這正是質(zhì)點系的動量和動量矩。而在計算上，質(zhì)點系的動量和動量矩也應(yīng)該存在與力系主矢和主矩相類似的形式，只需將力系簡化時得到的相應(yīng)公式
中的力矢置換成動量矢。于是有
總之，按照類比方法講授課程，著重于對事物間共性的展現(xiàn)，通過類比推理，把抽象的道理具體化。這樣，學(xué)生即使暫時感性認識不足，抽象思維能力不強，也能較好地理解、掌握相關(guān)知識點。
1.3 系統(tǒng)方法
系統(tǒng)方法就是從系統(tǒng)的整體性出發(fā)，把分析與綜合、分解與協(xié)調(diào)結(jié)合起來，恰當(dāng)處理部分與整體的辯證關(guān)系，科學(xué)地把握系統(tǒng)，達到整體優(yōu)化。
例如，在講授理論力學(xué)課程靜力學(xué)部分時，就可以采用系統(tǒng)方法。傳統(tǒng)的講授模式是依次針對平面（空間）匯交力系、力偶系、任意力系，按照“力系簡化力系平衡”的模式講授。但是，系統(tǒng)地分析，既然靜力學(xué)主要研究受力分析、力系的等效替換或簡化、物體（系）在各種力系作用下的平衡條件等三個方面的問題，那么，在講授受力分析之后，完全可以突破傳統(tǒng)的各種力系簡化與平衡獨立闡述的模式，將力系的簡化與力系的平衡分開，先介紹平面（空間）力系的簡化，再探討平面（空間）力系的平衡問題。這樣的講授次序也恰如其分地體現(xiàn)了靜力學(xué)三個方面的研究內(nèi)容。
再比如，在講授材料力學(xué)課程時，也可以采用系統(tǒng)方法。傳統(tǒng)的講授模式是依次針對桿件的軸向拉伸或壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲四種基本變形，按照“受力特征變形特征內(nèi)力應(yīng)力變形”的模式講授，并分析桿件（構(gòu)件）的強度、剛度及穩(wěn)定性。但是，系統(tǒng)地分析，既然材料力學(xué)主要研究強度、剛度、穩(wěn)定性等三個方面的問題，那么，完全可以打破傳統(tǒng)的每種基本變形分別獨立闡述的模式，從構(gòu)件的受力特點出發(fā)，統(tǒng)一闡述截面法求內(nèi)力、繪制內(nèi)力圖和應(yīng)力計算等與強度有關(guān)問題;從構(gòu)件的變形特點出發(fā)，統(tǒng)一闡述與剛度有關(guān)的問題;以細長壓桿為例，闡述與穩(wěn)定性有關(guān)的問題。這樣的講授次序也很好地體現(xiàn)了材料力學(xué)三個方面的研究內(nèi)容。
總之，按照系統(tǒng)方法講授課程，既突出力學(xué)的基本理論和基本方法，又有利于形成有序的相互關(guān)聯(lián)的教學(xué)單元，同時也避免了相同知識的重復(fù)闡述。這樣，不僅有利于學(xué)生整體把握課程內(nèi)容，也有助于學(xué)生理解知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系。
1.4 理想化方法
理想化方法就是通過想象和邏輯思維，對具體的研究對象（即原型）進行理想化處理，有意識地突出主導(dǎo)因素，排除次要、無關(guān)因素，形成理想化的研究客體（即理想化模型），并借助于對理想化模型的研究，達到對原型特征和規(guī)律的認識。其本質(zhì)是充分發(fā)揮想象力，分離事物的本質(zhì)特性和非本質(zhì)特性，把原型簡化、鈍化，使其升華到理想狀態(tài)，以期深刻地揭示其特征和規(guī)律。愛因斯坦曾經(jīng)說過：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉”。
例如，在講授材料力學(xué)課程對變形固體的基本假設(shè)時，就可以采用理想化方法。眾所周知，變形固體是多種多樣的，而材料力學(xué)中通過連續(xù)性假設(shè)、均勻性假設(shè)、各向同性假設(shè)、小變形假設(shè)等基本假設(shè)把性質(zhì)復(fù)雜的變形固體簡化為理想材料模型。事實上，工程材料模型與理想材料模型并不完全相同，但是，材料力學(xué)只著眼于材料的宏觀性能而并不關(guān)心其微觀上的差異。實踐表明，基于理想材料模型可以得到比較滿意的結(jié)果，即使是對于鑄鐵、混凝土等均勻性較差的材料。
總之，按照理想化方法講授課程，著眼于把復(fù)雜問題簡單化，通過忽略次要因素，摒棄次要矛盾，使問題變得直觀、形象、簡單，以便于分析、解決。這有利于培養(yǎng)學(xué)生的想象能力，發(fā)展學(xué)生的邏輯推理能力，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。
1.5 抽象方法③
抽象方法是深入現(xiàn)象的本質(zhì)，排除對象次要的、局部的因素，通過思維去把握其固有的特征，以達到對于對象的本質(zhì)和規(guī)律性的認識。科學(xué)抽象的過程，是“去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里”的過程。④列寧曾經(jīng)說過：“當(dāng)思維從具體的東西上升到抽象的東西時，它不是離開――如果是正確的――真理，而是接近真理”，“物質(zhì)的抽象，自然規(guī)律的抽象，價值的抽象以及其他等等，一句話，那一切科學(xué)抽象都更深刻、更正確、更完全地反映著自然”。
眾所周知，變形固體在外力作用下所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象是千變?nèi)f化的，為了研究的方便，常常通過某些合理的假設(shè)將研究對象抽象成一種理想化模型。例如，在理論力學(xué)課程中，忽略變形固體受力后的變形因素，就抽象出理想剛體的力學(xué)模型;不計摩擦對結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)的影響時，就抽象出理想約束的模型;在研究天體的運動規(guī)律時，突出物體的位置和質(zhì)量特性而忽略大小、形狀等因素，就抽象出質(zhì)點的力學(xué)模型。正是這些抽象模型，簡化了所需分析、研究的問題，同時也客觀深入地反映了事物的本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律。但是，需要注意的是，抽象模型是有條件的、受限制的、相對的，它隨所關(guān)注的問題不同而發(fā)生變化。例如，在材料力學(xué)課程中，研究普通工程構(gòu)件（如桿、梁、軸等）時，可以先不考慮構(gòu)件在載荷作用下的變形，研究作用于其上的力，達到一定的認識水平;進一步，考慮構(gòu)件的變形，并假定變形是彈性的，研究其在載荷作用下的彈性變形情況，達到另一認識水平;更進一步，引入材料的塑性性態(tài)，研究其在載荷作用下的彈―塑性行為，就會得到更深層次的啟發(fā)，當(dāng)然，這已經(jīng)超出了材料力學(xué)課程的研究范疇。
總之，按照抽象方法講授課程，不僅可以加深學(xué)生對力學(xué)基本概念的理解與掌握，而且也有助于學(xué)生感悟如何運用抽象方法透過現(xiàn)象看本質(zhì)，以達到解決問題的目的。
2 結(jié)束語
一花一世界，一課一洞天。雖然教無定法，但是，在基礎(chǔ)力學(xué)課堂教學(xué)中，教師應(yīng)善于將方法論融合到課程教學(xué)中，把講知識和講方法有機結(jié)合起來，使學(xué)生在知識學(xué)習(xí)的同時受到科學(xué)方法論的訓(xùn)練，在把握課程知識的基礎(chǔ)上并能進行思維加工，或順應(yīng)或內(nèi)化，從而突破思維的瓶頸，建立學(xué)習(xí)遷移，并培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力。
摘 要 “土木工程力學(xué)基礎(chǔ)”是中等職業(yè)教育建筑專業(yè)國家指定的平臺性課程。由于該課程概念抽象、計算多、邏輯性強的特點，中職學(xué)生普遍感到學(xué)習(xí)困難較大。模擬實驗教學(xué)法是行動導(dǎo)向教學(xué)框架下適宜專業(yè)課教學(xué)的一種理實交融的模擬教學(xué)法，它按照中職學(xué)生形象思維優(yōu)于抽象思維的認知特點，讓學(xué)生在動手模擬實驗中直觀地掌握力學(xué)知識與及其應(yīng)用。本文從中職土木力學(xué)教與學(xué)的現(xiàn)狀調(diào)研入手，提出力學(xué)模擬實驗教學(xué)改革的必要性，并結(jié)合具體實例說明模擬實驗教學(xué)法的應(yīng)用，以對比實驗的方式分析模擬實驗教學(xué)法應(yīng)用效果，同時，對模擬實驗教學(xué)中存在問題進行反思，以此來推動模擬實驗教學(xué)法在“土木工程力學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中的成熟應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 土木力學(xué) 模擬實驗 改革 應(yīng)用
傳統(tǒng)的中職“土木工程力學(xué)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容抽象、枯燥。教師不愛教，學(xué)生不愿學(xué)，課堂教學(xué)不佳。學(xué)校專門成立力學(xué)教學(xué)改革攻關(guān)小組，編寫《土木工程力學(xué)基礎(chǔ)》（多學(xué)時）模擬實驗化教材，開展“土木工程力學(xué)基礎(chǔ)”課程模擬實驗教學(xué)改革，開發(fā)力學(xué)模擬實驗教學(xué)用的教具和學(xué)具（實驗元件），邊改革創(chuàng)新邊課堂實踐，把模擬力學(xué)實驗結(jié)合多媒體技術(shù)，將難于觀察到的桿件受力與變形進行模擬再現(xiàn)，較好地解決了力學(xué)理論概念抽象、計算多、邏輯強的問題，同時，幫助學(xué)生克服理論與實踐脫節(jié)的現(xiàn)象，實現(xiàn)知識到能力的順利遷移，從而有效提高力學(xué)教學(xué)質(zhì)量和效果。
1 力學(xué)模擬實驗教學(xué)改革的緣由
“土木工程力學(xué)基礎(chǔ)”是國家規(guī)定的中職土木水利類專業(yè)的平臺性課程，是連接公共基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的橋梁和紐帶，它與其他專業(yè)課程相比，存在著概念抽象、計算多、連貫性強的特點。力學(xué)課程自身“難”的問題，使中職學(xué)生學(xué)習(xí)普遍感到困難，筆者曾對某年級建筑工程施工專業(yè)二百多名學(xué)生進行摸底，其中僅有10%左右學(xué)生能跟上教師進度，近60%的學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)信心，力學(xué)期考卷面成績及格率不到50%。同時，任課教師普遍感到自己像是在臺上唱獨角戲，無法體會教學(xué)的成就感和喜悅感。面對這一困境，如果教師只會發(fā)牢騷、怨天尤人，而不去從自身教學(xué)策略上找原因、想辦法，將問題的原因歸結(jié)于學(xué)生學(xué)習(xí)能力差、學(xué)習(xí)態(tài)度不端正等方面，那是永遠無法突破力學(xué)教學(xué)的困境。因而，尋找一種既能適應(yīng)力學(xué)學(xué)科特點，又能激發(fā)學(xué)習(xí)積極性的新的教學(xué)方法迫在眉睫。
為此，我們從中職學(xué)生認知特點和力學(xué)課程的學(xué)科特點出發(fā)，通過長期的研究和實驗，總結(jié)出一種不同于傳統(tǒng)教學(xué)的新方法――模擬實驗教學(xué)。用實驗來模擬構(gòu)件的受力與變形、揭示力學(xué)原理，讓學(xué)生從抽象思維中解放出來，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生體驗學(xué)習(xí)的快樂。
2 力學(xué)模擬實驗教學(xué)方法的特點
傳統(tǒng)力學(xué)課堂教學(xué)往往以教師講授為主，整個過程大部分學(xué)生在臺下聽、看和算，而學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與創(chuàng)造性難以發(fā)揮出來。因此，結(jié)合力學(xué)教學(xué)的特點，利用小實驗?zāi)M，并結(jié)合多媒體技術(shù)，將難于直觀觀察到的力學(xué)現(xiàn)象在課堂上直觀展現(xiàn)出來，同時又能讓學(xué)生動手模擬操作，這樣既能解決力學(xué)理論抽象、枯燥、不易理解的問題，又能改變學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中被動現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)習(xí)主動性與積極性。
2.1 模擬實驗直觀地詮釋力學(xué)原理
我們研發(fā)了與《土木工程力學(xué)基礎(chǔ)》教材配套的模擬實驗用元件盒（教具與學(xué)具），元件盒里面配備相應(yīng)的力學(xué)模擬實驗器件，通過力學(xué)模擬實驗將構(gòu)件受力變形效果放大（如圖1、圖2），這樣結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力與變形既能看得見又能摸得著，構(gòu)件的受力原理就可以直觀地呈現(xiàn)出來。同時，直觀化教學(xué)符合中職學(xué)生直觀學(xué)習(xí)優(yōu)于抽象學(xué)習(xí)的認知特點，有助于降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，獲得成功感，體驗學(xué)習(xí)快樂，讓學(xué)生們在課堂上抬起頭，注意力不再集中在手機上，主動參與學(xué)習(xí)，真正“動”起來。
圖1 紙板放上鏈條，紙板向下變彎，體現(xiàn)力與變形一致性原理
圖2 對不同約束的鋼片施壓，來模擬不同支座約束與壓桿變形的關(guān)系
2.2 模擬實驗靈活地創(chuàng)建教學(xué)情境
除了利用實驗元件盒中的元件進行模擬實驗教學(xué)外，而許多模擬實驗教學(xué)的器件取自日常用品，教師及學(xué)生可以結(jié)合自身教與學(xué)的特點，開發(fā)與利用身邊的資源，進行創(chuàng)新設(shè)計，去模擬結(jié)構(gòu)構(gòu)件的不同受力方式，巧妙創(chuàng)建教學(xué)情境。例如學(xué)生學(xué)習(xí)“平面匯交力系合成與分解”時，教師可以設(shè)計這樣一個模擬實驗：用一根尼龍繩子綁住學(xué)生課桌，讓學(xué)生設(shè)法借助教室里其他構(gòu)件，使自己用最小的力氣用繩子拉動課桌，這樣的設(shè)計能激發(fā)學(xué)生去思考，去尋找要借助的東西，課堂氣氛因此活躍了。這時，學(xué)生可以將繩子的另一端頭綁在一個固定點上（例如教室的窗柵），然后從繩子中點垂直于繩子方向用力拉動，就能很輕松地移動課桌，通過這樣的現(xiàn)場體驗，學(xué)生對“力的合成與分解”概念及其應(yīng)用有了初步認識，再深入學(xué)習(xí)該章節(jié)的內(nèi)容就容易多了。
2.3 模擬實驗巧妙地融合信息技術(shù)
中職學(xué)生普遍對于生活化、工程化的教學(xué)內(nèi)容興趣較大，對于理論化教學(xué)內(nèi)容比較抵觸，他們上課時經(jīng)常會問這些內(nèi)容學(xué)了有用嗎？用在哪里？利用多媒體虛擬技術(shù)展現(xiàn)工程背景和模擬場景，形象地回答學(xué)生的學(xué)習(xí)疑問。同時，也能抓住中職年齡段學(xué)生普遍對虛擬技術(shù)感興趣的特點，因勢利導(dǎo)地將其興趣與愛好遷移到學(xué)習(xí)上來。
2.3.1 影像技術(shù)再現(xiàn)真實場景
我們利用影像制品與動畫仿真制作等手段，模仿構(gòu)件受力現(xiàn)象，呈現(xiàn)隱蔽或微觀變形。讓學(xué)生置身于虛擬的工程生產(chǎn)場景中，打破學(xué)習(xí)在時間和空間上的約束，從而獲得更多的直觀性知識，同時也可避免學(xué)生在真實環(huán)境下不安全因素的影響。例如在介紹“低碳鋼拉伸力學(xué)性能”時，由于受到實驗室條件的限制，我們可以制作“低碳鋼在拉伸過程的彈性、屈服、強化、頸縮、斷裂等五個階段強度及變形變化”動畫，用動畫再現(xiàn)真實情境，剖析低碳鋼在拉伸五個階段的受力特征與變形特點，同樣取得真實效果，讓學(xué)生既能直觀地觀察受力變形，又能提高學(xué)習(xí)的安全性。
2.3.2 動畫技術(shù)實現(xiàn)反復(fù)學(xué)習(xí)
利用多媒體動畫能實現(xiàn)反復(fù)學(xué)習(xí)，它可實現(xiàn)暫停播放的功能，這有助于教師對某個知識點進行詳細的分析，有利于難點突破;同時學(xué)生可根據(jù)自己學(xué)習(xí)能力與掌握程度在電腦上進行自主學(xué)習(xí)，面向全體學(xué)生達到分層學(xué)習(xí)的目的。
3 模擬實驗教學(xué)的應(yīng)用
在實踐教學(xué)中可以根據(jù)教學(xué)目標與任務(wù)的要求，合理應(yīng)用模擬實驗教學(xué)法，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，力求學(xué)習(xí)效果實現(xiàn)最優(yōu)化。下面以“直桿軸向拉伸與壓縮時的內(nèi)力”教學(xué)為例，說明模擬教學(xué)法在“土木工程力學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中的應(yīng)用（表1）。
4 模擬實驗教學(xué)的成效
教學(xué)實踐表明，模擬實驗教學(xué)法不但能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、創(chuàng)造性，而且更重要的是提高學(xué)生的自信心。模擬實驗教學(xué)是讓學(xué)生在模擬的情境下，通過實實在在的模擬實驗操作，來學(xué)習(xí)和運用專業(yè)知識，讓難以理解的專業(yè)知識變得直觀、易學(xué)。它符合中職年齡段學(xué)生的認知特點，這個階段學(xué)生的認識正處于從具體到抽象的過渡期，模擬教學(xué)法能在抽象思維培養(yǎng)與具體實踐技能之間把握平衡，幫助學(xué)生實現(xiàn)認識形式上的過渡。我們采用非隨機分派單組控制前、后測實驗法，從2012級建筑工程施工專業(yè)中選擇“土木工程力學(xué)基礎(chǔ)”半期考成績相近的兩個班12（18）與12（20）為研究對象，恰巧這兩個班級人數(shù)以及其它班級狀況也比較接近（見表2）。
表2 2012-2013學(xué)年第一學(xué)期兩個班的半期考成績（前測）
用抽簽的方法確定12（18）班為實驗組，12（20）班為對照組。實驗組和對照組由同一個老師擔(dān)任土木工程力學(xué)課程教學(xué)，實驗組用模擬實驗法教學(xué)，而對照組仍按原來的模式教學(xué)。
經(jīng)過半個學(xué)期實驗，對比實驗組與對照組的學(xué)習(xí)成績，由于實驗前實驗組與對照組力學(xué)學(xué)習(xí)成績接近，故暫不考慮前測差異的影響，直接對比實驗組與對照組土木力學(xué)期考成績。由表3可知，實驗組的力學(xué)期考平均分比對照組高出14.3分，及格率提高15.7%。
表3 實驗組與對照組2012-2013學(xué)年第一學(xué)期期考成績（后測）
除了對比土木力學(xué)成績外，實驗期間課題組成員每個月以聽課老師的身份對實驗組和對照組進行課堂觀察（每組各三次），并填寫觀察表，在觀察表中設(shè)有“專業(yè)知識掌握情況”、“專業(yè)技能掌握情況”、“注意力集中狀態(tài)”、“學(xué)習(xí)參與度”、“學(xué)習(xí)合作性”及“分析與解決問題能力”等六個觀察項，為方便比較，每個觀察項按“較好”、“一般”、“較差”分別賦予“3”、“2”、“1”分值。
由表4、圖3可知，實驗組學(xué)生的學(xué)習(xí)成績及表現(xiàn)都明顯地高于對照組。任課教師也反映，采用模擬實驗法教學(xué)后，越來越多的學(xué)生注意力開始集中到課堂上，同時，每節(jié)課不同的實驗，使學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情始終高漲，課堂上玩手機、睡覺的學(xué)生明顯少了，且打破傳統(tǒng)教學(xué)的局限性，使教學(xué)進入新的境界，學(xué)生容易學(xué)，教師容易教。
圖3 實驗組與對照組課堂學(xué)習(xí)狀況觀察對比
5 模擬實驗教學(xué)反思
（1）中職學(xué)生自控能力較差，學(xué)生易活躍過頭，導(dǎo)致整個教學(xué)過程不易控制，造成課堂秩序混亂，所以要求教師加強教學(xué)組織與引導(dǎo)工作。（2）學(xué)生長時間在課件環(huán)境下學(xué)習(xí)，影像與動畫的畫面快速變化，很容易產(chǎn)生視覺疲勞，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，所以教師要安排好多媒體使用時間，并重視加強教師和學(xué)生間的互動和交流。（3）部分模擬實驗可進一步優(yōu)化組合，在有限的時間內(nèi)突出重點知識的學(xué)習(xí)。
摘要：針對目前土木專業(yè)工程碩士研究生的力學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)都較薄弱的現(xiàn)狀，提出了土木專業(yè)工程碩士研究生的力學(xué)基礎(chǔ)課程群建設(shè)的基本思路和措施，以面向土木工程實際應(yīng)用為最終培養(yǎng)目標，強化對學(xué)生工程素質(zhì)和工程理念的教育。
關(guān)鍵詞：課程群；力學(xué)；知識模塊；教學(xué)方法
近年來，隨著我國高等教育規(guī)模的不斷擴大，研究生的整體理論水平出現(xiàn)了明顯的下滑現(xiàn)象，尤其是土木專業(yè)工程碩士研究生普遍的力學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)都較薄弱，這給結(jié)構(gòu)動力學(xué)與彈塑性力學(xué)等力學(xué)類基礎(chǔ)課程的教學(xué)帶來了很大的困難。而結(jié)構(gòu)動力學(xué)與彈塑性力學(xué)都是土木工程專業(yè)碩士研究生的主要技術(shù)基礎(chǔ)課程，理論性很強，在學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)中起著重要的承上啟下作用。因此，如何提高力學(xué)類課程的教學(xué)質(zhì)量，促進土木專業(yè)碩士研究生工程能力和素質(zhì)的提高，是值得認真探索和研究的問題。
一、課程群建設(shè)的目標
由于課程群承載著技能培養(yǎng)目標、協(xié)調(diào)著課程之間的關(guān)系，使培養(yǎng)目標更明確化[1]。因此，為促進教學(xué)資源優(yōu)化配置，提高土木專業(yè)工程碩士研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，強化教學(xué)效果，把課程體系中內(nèi)在聯(lián)系緊密的結(jié)構(gòu)動力學(xué)和彈塑性力學(xué)等課程建設(shè)成力學(xué)基礎(chǔ)課程群，以面向土木工程實際應(yīng)用為目標，強化對學(xué)生工程素質(zhì)和工程理念的教育。通過此課程群的學(xué)習(xí)，使土木工程的專業(yè)碩士研究生能夠站在一定的理論高度，較全面扎實地掌握工程結(jié)構(gòu)靜、動力分析的典型方法及其原理，會應(yīng)用所學(xué)力學(xué)知識解決實際的工程問題。
二、課程群主要建設(shè)思路及知識模塊
結(jié)構(gòu)動力學(xué)和彈塑性力學(xué)都是技術(shù)性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及數(shù)學(xué)建模、演繹、計算方法和數(shù)值模擬等多個研究領(lǐng)域，它們的共同特點是公式多而冗長、計算難而復(fù)雜、求解繁瑣而難以掌握、涉及面廣而不易理解[2]。面對當(dāng)今力學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)都較薄弱的土木專業(yè)工程碩士研究生，這兩門課程的建設(shè)與改革也應(yīng)順應(yīng)時展的要求，以增強學(xué)生的工程應(yīng)用能力為主線，合理采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)方法。例如，可以結(jié)合實際的工程項目，加強案例教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造學(xué)有所用的良好氛圍；除了安排必要的課程教學(xué)外，應(yīng)留有對課程相關(guān)的內(nèi)容及實際工程問題進行學(xué)習(xí)和討論的余地，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)理論知識用以解決工程實際問題的能力，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力。為強化對土木專業(yè)工程碩士研究生工程素質(zhì)的培養(yǎng)，初步設(shè)想力學(xué)基礎(chǔ)課程群由以下三個知識模塊組成：
1.結(jié)構(gòu)動力學(xué)模塊：研究結(jié)構(gòu)體系在各種動荷載作用下的力學(xué)行為。通過該模塊知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生明確動荷載作用和靜荷載作用的本質(zhì)區(qū)別，牢固掌握結(jié)構(gòu)振動的普遍規(guī)律和結(jié)構(gòu)動力分析的基本研究及計算方法，為改善工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在動力環(huán)境中的安全性和可靠性提供堅實的理論基礎(chǔ)，從而有助于在今后的工程設(shè)計和工程建設(shè)中減少振動危害，讓振動為人類服務(wù)。
2.彈塑性力學(xué)模塊：研究可變形固體受到外載荷、溫度變化及邊界約束變動等作用時，彈塑性變形和應(yīng)力狀態(tài)。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生牢固掌握固體變形的規(guī)律，掌握非線性變形與塑性變形的概念和分析方法，深入了解結(jié)構(gòu)的承載力問題，會用彈塑性理論對工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力與變形進行準確地描述和計算，以解決工程中的實際問題。
3.有限元分析技術(shù)模塊：有限元法是解決工程實際問題的一種有力的數(shù)值計算工具，在土木工程分析與設(shè)計中有非常廣泛的應(yīng)用。該知識模塊要求學(xué)生掌握有限元方法的基礎(chǔ)理論，了解有限元法的特點及有限元法的基本步驟，掌握梁、板、殼、三維實體和一些特殊單元的線性和非線性特性，會根據(jù)研究目的及研究對象的不同，選擇合適的單元建立有限元模型。目前，各種專用的和通用的有限元軟件已經(jīng)使有限元方法轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)力。土木專業(yè)的工程碩士研究生在學(xué)習(xí)了結(jié)構(gòu)動力學(xué)、彈塑性力學(xué)的基本理論知識和有限元分析的基本方法以后，應(yīng)能采用大型有限元軟件（如ANSYS、ABAQUAS等）計算分析實際的工程問題。
三、課程群教學(xué)研究
由于結(jié)構(gòu)動力學(xué)、彈塑性性力學(xué)、有限元分析等課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，涉及到材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等許多先修課程中的重點和難點，綜合性很強，要求學(xué)生有較扎實的力學(xué)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識，而目前的土木專業(yè)工程碩士研究生此方面都較欠缺。因此，該課程群的教學(xué)要求應(yīng)以面向?qū)嶋H應(yīng)用制定教學(xué)計劃，從原先以力學(xué)基礎(chǔ)理論為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐岳碚摵蛯嵺`并重的培養(yǎng)模式，強調(diào)以理論指導(dǎo)實踐、在實踐中檢驗理論并強化其應(yīng)用和創(chuàng)新的螺旋式上升的學(xué)習(xí)過程。在教學(xué)安排上，應(yīng)針對各校土木專業(yè)工程碩士研究生的實際狀況，充分注意和本科階段力學(xué)知識、數(shù)學(xué)知識相銜接，及時復(fù)習(xí)課程中涉及到的達朗伯原理、矩陣運算、Fourier變換、常微分方程的求解、偏微分方程等相關(guān)知識，并對傳統(tǒng)的經(jīng)典內(nèi)容加以精選，根據(jù)重點引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注工程問題、注重培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)概念和理論實踐能力，對繁瑣的公式推導(dǎo)和手算能力不做過高的要求，轉(zhuǎn)而強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生運用現(xiàn)代通用有限元軟件進行建模、分析計算并能對求解結(jié)果進行對錯定性判斷的能力，在實踐中較全面、系統(tǒng)、深入地掌握土木工程專業(yè)的基本力學(xué)理論和分析計算方法。在教學(xué)方法上可以將老師講解和同學(xué)討論相結(jié)合，采用啟發(fā)式、討論式、演示式等多種教學(xué)方式，營造師生互動的課堂氛圍，激發(fā)學(xué)生從多角度去討論問題，重點培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。為了提高學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)科研能力，可以將學(xué)生分成3～4人一組，每組設(shè)計不同的實際工程題目，讓學(xué)生自行查閱文獻、分工協(xié)作、集中討論，在教師指導(dǎo)下有理有據(jù)地完成項目，同時撰寫科研報告，并通過分組答辯評定成績。
四、課程群建設(shè)的預(yù)期效果
通過力學(xué)基礎(chǔ)課程群的建設(shè)，以適應(yīng)面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的培養(yǎng)目標為主導(dǎo)，進一步修訂完善力學(xué)基礎(chǔ)課程群的教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)方法，使土木工程專業(yè)的工程碩士研究生，既能站在一定的理論高度，較全面地掌握實際土木工程結(jié)構(gòu)分析的基本原理及其典型方法，又會借助有限元分析技術(shù)解決實際的工程問題，并為以后的科學(xué)研究工作打下堅實的力學(xué)基礎(chǔ)。
摘 要：基礎(chǔ)力學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識方面有著關(guān)鍵的作用；從如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣入手，引導(dǎo)和激勵他們自主學(xué)習(xí)，在實際工程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力，提出一種培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的新模式和途徑。
關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)力學(xué) 改革 創(chuàng)新 創(chuàng)造力
社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步帶動了基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。工程中的應(yīng)用技術(shù)對基礎(chǔ)力學(xué)的要求越來越高，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)面臨新的挑戰(zhàn)和機遇；另外基礎(chǔ)力學(xué)本身比較抽象和枯燥的特性也給基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)工作帶來很大難度[1]。如何在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中提升和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，活躍課程氣氛和提高學(xué)習(xí)效率，這也是國家素質(zhì)教育發(fā)展目標的一部分。
1 基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中創(chuàng)新意識的培養(yǎng)
基礎(chǔ)力學(xué)作為工科學(xué)生的基礎(chǔ)課程，公式、公理、推論等比較多，與實踐結(jié)合相對較少，學(xué)習(xí)較枯燥，造成大量的學(xué)生對于這門課程不夠重視，所以必須改變現(xiàn)行教學(xué)方法以更好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新意識和潛能。例如課堂教學(xué)中可以聯(lián)系我國的神州運載火箭、交通碰撞事故等講解動力學(xué)問題；在講解靜力學(xué)問題中的約束、物系平衡以及材料力學(xué)中的彎曲變形時，可以結(jié)合我國當(dāng)前發(fā)生的橋梁斷裂事故[2]。講解典型案例不僅可以活躍課堂氣氛，還能使學(xué)生廣泛了解科學(xué)事件，激發(fā)大學(xué)生的潛在創(chuàng)新意識，指引他們尋找生活中的力學(xué)，促進他們更加注重對基礎(chǔ)理論知識的理解和掌握，實現(xiàn)創(chuàng)新思維，構(gòu)建合理的知識體系。
2 教學(xué)中培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維
在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中提高大學(xué)生的創(chuàng)新意識要從以下幾個方面進行探索和改革。
2.1 結(jié)合工程實例，強化學(xué)生對工程概念的理解
基礎(chǔ)力學(xué)中的公式和公理大都來源于實際工程，所以講解時引進相關(guān)典型工程案例進行分析，特別是對災(zāi)難性事故的分析更能激發(fā)學(xué)生對力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣；另外，對于有些問題，要與學(xué)生共同互動探討，強化學(xué)生對工程概念和意識的理解。
2.2 引導(dǎo)學(xué)生閱讀參考文獻，強化學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力
基礎(chǔ)力學(xué)課程的教材比較多，但是目前為止沒有一本教材給出與其教學(xué)相關(guān)的參考文獻。而學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力必須是在對參考文獻的收集、查找、閱讀等過程中逐步培養(yǎng)的。為此，教師必須引導(dǎo)學(xué)生閱讀一些高于課堂教學(xué)內(nèi)容的參考文獻。這樣不僅開闊學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，也能夠強化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。
2.3 培養(yǎng)學(xué)生利用計算機對工程計算的能力
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，對一些力學(xué)問題的解決方法已由經(jīng)典分析法轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^計算機模擬求解。引導(dǎo)學(xué)生充分運用數(shù)值模擬軟件如FLAC3D、ANSYS、UDEC等[3]，可以提高他們的工程計算能力以及對計算結(jié)果正確性的判斷能力。
3 利用力學(xué)基礎(chǔ)知識，提高他們的創(chuàng)新技能
大學(xué)生的思想和價值觀隨著社會的發(fā)展而發(fā)生變化，其中“重理論，輕實踐；重知識，輕能力”的思想充斥著學(xué)生的頭腦。這就使得大學(xué)教師必須把以傳授知識為主的教學(xué)理念轉(zhuǎn)變?yōu)橐耘囵B(yǎng)學(xué)生能力為主。
3.1 鼓勵學(xué)生參與各類力學(xué)競賽
大學(xué)里的創(chuàng)新協(xié)會為每位學(xué)生提供了科技創(chuàng)新機會。鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生多參與科技創(chuàng)新活動和競賽，能夠激發(fā)學(xué)生的潛在創(chuàng)新意識和能力，全方位鍛煉學(xué)生的綜合能力。
3.2 積極參與教師的科研項目
高校每年都組織大學(xué)生創(chuàng)新基金項目的申請工作，針對基礎(chǔ)力學(xué)的應(yīng)用和學(xué)習(xí)，指導(dǎo)學(xué)生積極申報并在課題研究過程中不斷幫助學(xué)生培養(yǎng)其創(chuàng)新能力；另外，尋找力學(xué)基礎(chǔ)好的學(xué)生參與到教師的在研項目中，尋找力學(xué)的突破點，進行相關(guān)計算和研究，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新技能和意識。
4 結(jié)語
在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)過程中，要依托學(xué)科優(yōu)勢，不斷改變教學(xué)方式方法。在教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，挖掘?qū)W生的潛在創(chuàng)新意識。要秉承優(yōu)良的傳統(tǒng)，開展研究型教學(xué)，將教學(xué)改革和科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源。在師生之間創(chuàng)造求知的好奇心以及寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，循序漸進的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。高校在不斷提高教學(xué)質(zhì)量的同時，應(yīng)積極鼓勵學(xué)生提升創(chuàng)造力，使我國的基礎(chǔ)力學(xué)工作再上一個新的臺階。
連續(xù)介質(zhì)力學(xué)（Continuum mechanics）是力學(xué)當(dāng)中的一個分支，是處理包括固體和流體在內(nèi)的所謂“連續(xù)介質(zhì)”宏觀運動的力學(xué)。它是一門橫斷學(xué)科，其研究對象橫向貫穿于眾多領(lǐng)域之中。
這本《連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的物理基礎(chǔ)》，會引起研究固體或流體宏觀運動的工程師、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家的興趣。不同于此學(xué)科通常意義上的工作，這本書從分子尺度上探究了連續(xù)介質(zhì)模型所蘊含的物理假設(shè)。這樣，通過同時強調(diào)它們的宏觀來源以及對長度和時間尺度的敏感性，可以對相關(guān)概念和場的物理實質(zhì)有一個清晰的理解。作者巧妙地將這種方法應(yīng)用在混合物、廣義連續(xù)介質(zhì)、流過多空介質(zhì)的流體等相關(guān)理論以及分子成分隨時間變化的系統(tǒng)中。同時，也包含統(tǒng)計力學(xué)基礎(chǔ)方面的內(nèi)容用來做為對比，并且有兩部分附錄的內(nèi)容來闡述相關(guān)的數(shù)學(xué)知識。
本書共分為15章：1.作者寫作本書的初衷；2.連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基礎(chǔ)知識；3.與連續(xù)介質(zhì)相關(guān)的概念；4.質(zhì)量和動量的空間局部平均；5.引入速度場來生成相應(yīng)的運動圖；6.能量平衡的局部形式；7.通過考慮匹配時刻，得到了小尺度的關(guān)系；8.時間平均法；9.介紹混合物理論基礎(chǔ)；10.小尺度范圍的考量：動量、對偶應(yīng)力、非均勻性和力能學(xué)；11.用單元平均法聯(lián)系微觀與宏觀；12.對具體材料的建模；13.非局部平衡關(guān)系；14.經(jīng)典統(tǒng)計力學(xué)基礎(chǔ)知識；15.總結(jié)和對今后研究的建議。附錄A介紹了向量和線性代數(shù)，附錄B歐氏空間幾何。
通過著重于解釋連續(xù)介質(zhì)模型所蘊含的物理內(nèi)涵，為連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的內(nèi)容做了很好的補充。書中獨特而全面的內(nèi)容，可以為此領(lǐng)域的學(xué)生和專家提供參考,適合力學(xué)專業(yè)、機械專業(yè)、材料加工專業(yè)的研究生、博士生和相關(guān)的科研人員、工程師閱讀。
甘政濤，博士研究生
摘 要：這個經(jīng)濟快速發(fā)展的社會，帶動了土木工程行業(yè)的發(fā)展，使得土木工程建設(shè)中的項目增多起來，其規(guī)模也在不斷壯大，同時，伴隨而來的是工程項目的復(fù)雜性，在施工的過程中安全事故問題也在逐漸上升。導(dǎo)致施工安全事故發(fā)生的一個最主要的方面，是由于在整個工程的設(shè)計中對于具體施工過程可能出現(xiàn)的情況考慮不全面。土木工程中對于施工力學(xué)和時變力學(xué)的提出，是對土木工程分析的規(guī)范，使得土木工程分析趨于科學(xué)性，降低了施工過程中安全事故的發(fā)生。
關(guān)鍵詞：土木工程；施工力學(xué)；時變力學(xué)
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，土木工程中的項目規(guī)模不斷擴大，比較大的工程項目包括高大的建筑、有相當(dāng)跨度的建筑、地下建筑、大壩、海洋工程等都在不斷增加，它們都是施工大規(guī)模、范圍廣、持續(xù)的時間長、過程復(fù)雜。在土木工程建設(shè)規(guī)模在不斷增大的同時，伴隨而來的是土木工程施工的過程中安全事故的增多，這嚴重給人民的生命財產(chǎn)安全帶來了傷害以及影響了工程建設(shè)的效率。因此，對于土木工程的分析研究是有意義的。
一、土木工程分析中的施工力學(xué)
1、施工力學(xué)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
在土木工程這門學(xué)科中，時變力學(xué)是施工力學(xué)最基本的東西。這是由于在土木工程的項目中，施工力學(xué)研究的對象都是隨著時間的流動而變化的。力學(xué)并不是一成不變的，它也是會隨著時間而向前發(fā)展的，在這種變化中，同時還會出現(xiàn)新的想法。這些想法大部分的基礎(chǔ)都是隨著時間的變化而改變的，但是，力學(xué)的基本原理是不變的，也就是力學(xué)的構(gòu)成要素是恒定的。但是，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，技術(shù)在不斷的革新，一開始的一些想法已經(jīng)跟不上現(xiàn)在的發(fā)展水平，導(dǎo)致現(xiàn)在對力學(xué)的研究更加注重其構(gòu)成要素的研究，就在這種情況下，時變力學(xué)就誕生了。在現(xiàn)在得實際生產(chǎn)中，一些土木工程的項目依據(jù)的都是時變力學(xué)。
目前，對于土木工程的分析，還要參照數(shù)學(xué)方面的東西。在土木工程項目的具體施工過程中，那些關(guān)于土木工程內(nèi)在因素的分析需要用到數(shù)學(xué)中的微積分，因此，在土木工程分析中，涉及到了時變性的數(shù)學(xué)知識。在具體的土木工程分析過程中，時變數(shù)學(xué)的施工分析難免會遇到很多困難，這就需要在具體的實際操作中，要注重分析和研究。
2、土木工程施工分析中的力學(xué)效應(yīng)
土木工程施工分析中的力學(xué)效應(yīng)包括兩類，即時效和路效。第一類時效，說的是在相同結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計中，由于選用了不同的設(shè)計方案，導(dǎo)致其最后的結(jié)果也是不同的，最終，力學(xué)所處的狀態(tài)也是不同的。例如，在實際的施工過程中，建筑物材料的狀態(tài)會隨著時間的變化而變化，這就是產(chǎn)生了土木工程中施工力學(xué)的時效性因素。第二類路效，在實際的施工過程中，由于采用施工方案不一致，施工的過程和施工力學(xué)最終的結(jié)果有所不同，導(dǎo)致狀態(tài)不同。在具體的土木工程施工過程中，原材料的幾何性質(zhì)等都能引起施工力學(xué)的路效。
二、土木工程分析中的時變力學(xué)
1、物性時變力學(xué)
在土木工程分析施工的過程中，有一些建筑材料的物理性質(zhì)會隨著施工的進行會發(fā)生改變，會發(fā)生這些變化的施工材料就屬于物時性力學(xué)的范疇。例如，像施工的過程中用到的混凝土這樣的建筑材料，在使用其后，過一段時間它的物理性質(zhì)就會發(fā)生一定程度的改變，那么對其進行的施工方面的計算就屬于物性時變力學(xué)分析的范疇。關(guān)于這一類的時變力學(xué)分析中，要特別注重對時間函數(shù)的區(qū)分，假如用到了時間函數(shù)那么就可以直接利用力學(xué)中的方程式進行分析研究。
2、線彈性時變力學(xué)
在土木工程分析的施工過程中，假如所選用的施工材料有線彈性和無熱效應(yīng)。在整個工程的施工過程中，施工的循環(huán)的時間遠超出了系統(tǒng)自身發(fā)出振動是循環(huán)的時間，在這樣的情況下，可以不考慮由于慣性產(chǎn)生的結(jié)果，運用靜力學(xué)分析的方法，那么，對于土木工程分析的施工就屬于線彈性時變力學(xué)。在以前的分析手段中，關(guān)于這類問題的分析一開始采用的是空間變量方程，但是在目前的情況下，因為物理方面的因素和幾何范圍方面的因素會隨著時間的改變而改變，這就使得在實際的施工過程中要仔細的分析和計算，進而出現(xiàn)了時間上的變量參數(shù)。
3、粘彈性時變力學(xué)
在土木工程分析施工的過程中，所采用的施工材料很多，隨著施工的進行就會有一些施工材料隨著時間的改變而改變，擁有這種特性的施工材料具有一定的流變性。在土木工程分析的施工力學(xué)中，關(guān)于這類問題的分析就屬于粘彈性時變力學(xué)分析的范疇。在實際的操作過程中，依據(jù)的是時間參數(shù)、物理參數(shù)、幾何范圍產(chǎn)生的時變耦聯(lián)，把一開始的時間上的變量和空間上的變量轉(zhuǎn)化為有參數(shù)變化的方程式。在現(xiàn)實的實際施工過程中，像混凝土、瀝青和粘土等施工時用到的材料都具有這種流變的性質(zhì)，對于這些原材料的施工分析就屬于粘彈性時變力學(xué)分析的范疇。
4、非線性時變力學(xué)
在土木工程分析施工的過程中，在施工過程中用到的材料有一定的非線性，那么關(guān)于這部分材料的施工分析就包括在非線性時變力學(xué)分析的類別中。像建筑材料中的混凝土、巖土介質(zhì)等都屬于非線性特點的材料，在對其地基進行挖掘的過程中，可以利用粘彈性時變力學(xué)進行分析，另一個可行的方法就是利用積分轉(zhuǎn)換。在不屬于線性時變力學(xué)的計算范圍內(nèi)的，最終得到的結(jié)果影響因素是多方面的，包括一開始的使用過程、幾何范圍、物理因素等。實際上，在不是線性分析中，時變分析和傳統(tǒng)分析方法所產(chǎn)生的最終結(jié)果是有區(qū)別的。
非線性包括了物理上的、邊界上的和幾何上的非線性，并且這三類中有細分為好多小的方面。在實際中的解決方法中，可以采用數(shù)學(xué)中的微分方程。
三、結(jié)語
（1）在土木工程分析施工的過程中，關(guān)于受力的分析屬于比較大的工程設(shè)計計算中的一個不可或缺的內(nèi)容。在土木工程分析施工中，需要全面的分析所設(shè)計的圖紙和施工的整個過程兩個方面，這樣才可以保證工程順利進行。
（2）在對施工力學(xué)進行分析時，極值或者最后的結(jié)果是與一般的非施工力學(xué)分析法是有很大區(qū)別的，這種差別小到一倍之差，大到三倍之差，所以需要加大對其的重視程度。
（3）如果所采用的施工材料有明顯的粘性、非線性的特點或者施工中具有熱效應(yīng)，那么就需要通過更加專業(yè)的施工力學(xué)方法進行研究；如果在施工中改變的只是幾何的范圍或者所使用材料的特點，就需要依據(jù)施工過程中的不同參數(shù)進行多次常規(guī)分析組合。
（4）如果施工材料有很明顯的粘性、非線性特點或者施工過程中有熱效應(yīng)的產(chǎn)生，那么工程結(jié)束后表現(xiàn)出來的力學(xué)最終的結(jié)果與施工的過程有聯(lián)系，由此可以得出，采用施工力學(xué)手段，對施工的整個過程進行最優(yōu)處理，使得在相同的工程條件下，使得最終的結(jié)果最優(yōu)。
（5）在土木工程分析力學(xué)的施工過程中，依據(jù)的是時變力學(xué)，包括的對象有線彈性、粘彈性、非線性、熱彈性及物性時變力學(xué)。為了突破土木工程施工力學(xué)分析中的問題，需要注重研究在施工過程中的時變力學(xué)數(shù)值的方法及其通用程序，來找到施工分析計算的好用的方法。
（6）在土木工程分析施工的過程中，應(yīng)依據(jù)不同工程類型的特征分別進行研究，例如，結(jié)構(gòu)工程、地基工程、地下工程、大壩工程、橋梁工程、海洋工程等。所屬不同類別的工程要有不同的解決方法，把所有的人力和物力收集到一塊進行研究，制定出只屬于本類別的有效的解決方法、過程與制度，這在未來是急需要解決的。對土木工程分析施工力學(xué)的研究，將會在整個土木工程中產(chǎn)生深遠的影響。
摘要：基礎(chǔ)力學(xué)是土木工程、交通土建、機械制造等工科的專業(yè)基礎(chǔ)課。文章依據(jù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標定位，提出讓學(xué)生“在探索的過程中學(xué)習(xí)、在自主的條件下實驗、在工程的背景下實踐”的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)新理念，從探究式教學(xué)的運用、分層次力學(xué)實驗體系的構(gòu)建、開放式工程訓(xùn)練情境的營造等方面對基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)進行全方位的改革和實踐。
關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科院校；基礎(chǔ)力學(xué)；教學(xué)改革
在高等教育大眾化的大背景下，應(yīng)用型本科院校擔(dān)負著為我國經(jīng)濟社會發(fā)展培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重任。一般認為，應(yīng)用型人才是指具備一定理論基礎(chǔ)知識，具有較高的綜合素質(zhì)和較強的實踐能力，在工業(yè)和工程一線崗位從事解決實際問題并維持正常生產(chǎn)的高等技術(shù)型人才[1]。對于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，要以實踐能力培養(yǎng)的系統(tǒng)性代替知識培養(yǎng)的系統(tǒng)性[2]，解決封閉的課堂教學(xué)與開放的人才成長工程環(huán)境相矛盾的問題，探索適合應(yīng)用型人才成長的教學(xué)模式。
目前，國內(nèi)很多高校在基礎(chǔ)力學(xué)的課程體系、教學(xué)方法[3-4]和結(jié)合工程實際[5-6]等方面都做了有益的嘗試。常州工學(xué)院是一所定位于“面向基層、服務(wù)地方和培養(yǎng)高素質(zhì)的具有創(chuàng)新精神和實踐能力的應(yīng)用型本科人才”的本科高校，學(xué)?；A(chǔ)力學(xué)教學(xué)團隊針對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點，對基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)進行了卓有成效的改革實踐。精講基本概念和基本方法，突出力學(xué)原理的工程應(yīng)用，提出讓學(xué)生“在探索的過程中學(xué)習(xí)、在自主的條件下實驗、在工程的背景下實踐”的教學(xué)新理念，在應(yīng)用型人才的力學(xué)知識與能力系統(tǒng)的塑造培養(yǎng)方面取得了良好的效果。
一、基礎(chǔ)力學(xué)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的定位與問題
在應(yīng)用型院校中，理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等基礎(chǔ)力學(xué)課程是土木工程、交通土建、機械設(shè)計制造等工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是聯(lián)系基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁和紐帶，在專業(yè)培養(yǎng)計劃中占有十分重要的地位。學(xué)生對力學(xué)知識體系和基本概念的理解和掌握程度，直接關(guān)系到后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及就業(yè)后解決工程實際問題能力的養(yǎng)成。與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標相適應(yīng)，本科基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)應(yīng)定位于“培養(yǎng)運用力學(xué)基本原理處理工程問題的分析與計算能力”。
目前，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)尚有一些與應(yīng)用型人才培養(yǎng)不相適應(yīng)的問題。如課堂教學(xué)中采用以傳授知識為目的的“填鴨式”教學(xué)模式，扼殺了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性和創(chuàng)造性；力學(xué)分析局限于簡化后的計算簡圖，只考慮力學(xué)模型而忽視構(gòu)件（結(jié)構(gòu)）原形；力學(xué)實驗采取“課堂講授公式，實驗驗證理論”的固有模式，實驗項目局限于驗證性實驗，學(xué)生按固定的步驟機械地完成實驗；重理論而輕實踐，工程實踐教學(xué)缺位，力學(xué)課程與后續(xù)專業(yè)課程脫節(jié)，學(xué)生不能學(xué)以致用。這些問題的存在很容易導(dǎo)致學(xué)生對力學(xué)的學(xué)習(xí)失去興趣，難以達到理想的教學(xué)效果。
二、運用探究式教學(xué)，在探索的過程中學(xué)習(xí)
針對基礎(chǔ)力學(xué)課程的特點和學(xué)生的接受能力，運用探究式教學(xué)方法。探究式教學(xué)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，在教師的啟發(fā)下，學(xué)生在已有知識和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上按照自己的思維方式去認知新事物，通過主動學(xué)習(xí)原始材料探索有規(guī)律性的知識。教師在教學(xué)過程中著重引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)規(guī)律、提煉結(jié)論，學(xué)生體驗到發(fā)現(xiàn)新知識的興奮感和完成任務(wù)的成就感，就會潛移默化地提高學(xué)習(xí)力學(xué)的自信心和積極性。
比如，在理論力學(xué)關(guān)于“點的速度合成定理”的教學(xué)，可利用PPT展示工地上塔吊的工作視頻，向?qū)W生提出問題：“如何求滑車相對于地面的速度？”進一步引出“絕對速度”、“相對速度”及“牽連速度”等力學(xué)概念，通過討論與啟發(fā)形成解決問題的方法，并提煉形成結(jié)論性的知識點――絕對速度等于相對速度和牽連速度矢量之和，最后通過列舉工程案例將新知識應(yīng)用于實踐。在探究式教學(xué)過程中，可讓學(xué)生完整地體驗到用力學(xué)原理解決工程問題的思路和方法，鍛煉了分析問題和解決問題的能力。
再如，在材料力學(xué)關(guān)于基本變形的教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生學(xué)會從幾何、物理和靜力學(xué)三個方面入手推導(dǎo)“單軸拉伸（壓縮）”正應(yīng)力公式后，學(xué)生頭腦中已經(jīng)形成一定的思維模式和認知規(guī)律，此后的“圓軸扭轉(zhuǎn)”、“梁的彎曲”等基本變形下的強度和剛度計算公式，推導(dǎo)思路基本相同，教師在教學(xué)過程中可只起引導(dǎo)作用，不再面面俱到地詳細講解，把探究問題的過程真正還給學(xué)生，使學(xué)生在開放與自主性的教學(xué)活動中主動參與新知識構(gòu)建的全過程。
基礎(chǔ)力學(xué)的各門力學(xué)課程構(gòu)成了一個嚴密的知識體系，課堂教學(xué)中要適時地引導(dǎo)學(xué)生從知識體系的角度探究規(guī)律，不斷加深、豐富對力學(xué)基本概念的理解。如關(guān)于桿件受力分析的截面法，材料力學(xué)中矩形截面梁的正應(yīng)力關(guān)于中性軸對稱，結(jié)構(gòu)力學(xué)中的平行弦桁架的上、下弦桿的內(nèi)力也是對稱的，可認為桁架是由梁衍化而來的結(jié)構(gòu)形式，在對比分析各種工程結(jié)構(gòu)形式的受力特點及技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢中，讓學(xué)生加深對力學(xué)基礎(chǔ)概念的理解，培養(yǎng)綜合分析能力。
探究式教學(xué)教師由單向知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)榛诮鉀Q問題的互動式教學(xué)，學(xué)生由被動繼承知識為主的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷ξ粗挛锏闹鲃忧笏?，從“知識本位”上升到“能力本位”，從“發(fā)現(xiàn)問題”遞進為“應(yīng)用理論”。
三、構(gòu)建分層次力學(xué)實驗體系，在自主的條件下實驗
力學(xué)實驗是工程設(shè)計和科學(xué)研究的重要手段，也是培養(yǎng)分析問題、解決問題和獨立工作能力的重要環(huán)節(jié)。力學(xué)實驗體系的改革也應(yīng)突出學(xué)生的主體地位，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。根據(jù)學(xué)生認知能力和興趣差異，構(gòu)建由基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗構(gòu)成的分層次實驗體系，從不同層面培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，將實驗內(nèi)容從基礎(chǔ)性課內(nèi)實驗向綜合性課外實驗延伸，實驗性質(zhì)也由驗證性向綜合性和探索性轉(zhuǎn)變。
基礎(chǔ)性實驗由演示實驗和基礎(chǔ)實驗組成。演示實驗用于課堂教學(xué)中引出問題和驗證理論。通過視頻、動畫、圖片引導(dǎo)學(xué)生從感性認識逐漸上升到理性認識，啟發(fā)學(xué)生從中提出問題或發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)用所學(xué)知識解釋力學(xué)現(xiàn)象并進行力學(xué)分析?；A(chǔ)實驗是將理論教學(xué)中的基本概念和方法直接用于實驗分析中，熟悉和掌握重要知識點，培養(yǎng)熟練操作實驗設(shè)備、獨立完成實驗的能力。
綜合性實驗綜合應(yīng)用一門課程的多個知識點或多門課程的相關(guān)知識點，體現(xiàn)所學(xué)內(nèi)容的交叉與融合。這類實驗注重綜合性和自主性（自選題目、自選實驗方案），以提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。
創(chuàng)新性實驗配合后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，就專業(yè)相關(guān)實際工程中的力學(xué)問題提出力學(xué)模型、分析方法和實驗方案。或從任課教師的科研項目中提煉與力學(xué)計算相關(guān)、難度適中的實驗內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生申報大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目，歷經(jīng)調(diào)研、立項、實施、結(jié)題等科研活動過程，使學(xué)生經(jīng)受系統(tǒng)的科研訓(xùn)練。
四、營造開放性工程訓(xùn)練情境，在工程的背景下實踐
（一）力學(xué)教學(xué)著眼于解決工程問題
實踐教學(xué)是對學(xué)生進行基本技能訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段，也是基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。對于應(yīng)用型本科的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)，要在專業(yè)培養(yǎng)計劃中強化工程的觀點，優(yōu)化整合基礎(chǔ)力學(xué)與后續(xù)專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容，將解決工程問題的能力作為檢驗教學(xué)效果的根本依據(jù)。
（二）提供各種訓(xùn)練途徑培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力
在基礎(chǔ)力學(xué)課堂教學(xué)之外開辟第二課堂，營造開放性的工程訓(xùn)練情境，結(jié)合力學(xué)競賽、橫向課題、社團活動等課外實踐途徑，讓學(xué)生在真實工程的背景下體會力學(xué)建模、力學(xué)分析和計算過程，在實踐過程中加深對力學(xué)知識的理解，提高對力學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力。
相比常規(guī)教學(xué)方式，力學(xué)競賽具有趣味性、激勵性和交流性，切合學(xué)生思維活躍、參與欲強的特點。結(jié)合定期舉辦的省級、國家級大學(xué)生力學(xué)（實驗）競賽，組織學(xué)習(xí)能力強的學(xué)生報名參賽，并給予系統(tǒng)的輔導(dǎo)和培訓(xùn)。對于獲得比賽名次的學(xué)生，所在學(xué)期的基礎(chǔ)力學(xué)課程可予免考，直接給予良好以上的課程成績，激勵學(xué)生投入更多的精力來學(xué)習(xí)力學(xué)。
依托學(xué)校工程教育中心和校外實踐教學(xué)基地，讓學(xué)有余力的學(xué)生參與橫向課題項目，特別是與力學(xué)原理相關(guān)性強的內(nèi)容（如現(xiàn)場檢測玻璃幕墻拉結(jié)螺栓錨固強度、檢測鋼筋混凝土屋架強度、檢測行車混凝土梁撓度等），讓學(xué)生參與完成其中的力學(xué)分析、工程結(jié)構(gòu)位移測試、材料及構(gòu)件力學(xué)性能檢測等工作任務(wù)。讓學(xué)生在真實工程背景中意識到力學(xué)的實用價值，可起到事半功倍的教學(xué)效果。
組織學(xué)生成立“力學(xué)社”、“機械創(chuàng)新社”、“工程檢測小組”等科技社團，開展經(jīng)常性的工程實踐活動，以“項目實現(xiàn)”作為工程實踐的組織原則，發(fā)揮社團骨干成員的核心作用，以點帶面地發(fā)動更多的學(xué)生參與工程實踐，既鍛煉了學(xué)生用力學(xué)原理解決工程問題的能力，又培養(yǎng)了溝通協(xié)作能力和團隊合作精神。
應(yīng)用型本科基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)應(yīng)秉承“從工程實踐來，再回到工程實際中去”的理念，改革基礎(chǔ)力學(xué)“課堂傳授知識、實驗驗證理論”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，營造工程情境，讓學(xué)生“在探索的過程中學(xué)習(xí)、在自主的條件下實驗、在工程的背景下實踐”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，為培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才奠定基礎(chǔ)。
【摘要】基于大土木工程觀，結(jié)合土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程的特點，從教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、教學(xué)方法、教學(xué)手段、師資隊伍、實踐教學(xué)等方面提出課程改革的建議。
【關(guān)鍵詞】土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程改革大土木
土力學(xué)與地基基礎(chǔ)是大土木工程的一門通用的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程的主要特點是內(nèi)容豐富，應(yīng)用廣泛，但連貫性差，公式多，涉及學(xué)科多，假設(shè)條件多，知識體系松散。此外，答案往往不是唯一的，對同一個問題，可以有多種答案。而高職學(xué)生本身理科基礎(chǔ)普遍較差，抽象思維能力和分析推導(dǎo)能力相對較弱，要在短短的64課時內(nèi)掌握如此多的內(nèi)容，還要考慮到不同的試驗方法有不同的適用情況，難度可想而知。因此，如何根據(jù)高職學(xué)生的認知基礎(chǔ)、接收能力和土力學(xué)的學(xué)科特點，在有限的課時內(nèi)把知識講活，并能聯(lián)系實際工程，拓寬到其他工程領(lǐng)域，是該課程教師普遍關(guān)注的問題。本文基于大土木工程觀，探討土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程的改革。
一、從緒論入手。提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
“興趣是最好的老師”，要從第一次課就吸引學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生由被動接受知識到主動求知。在上緒論時，可以首先提出問題：為什么學(xué)習(xí)該課程？本課程在大土木工程中的作用是什么？土力學(xué)理論掌握不好會帶來什么嚴重后果？同時，介紹本地區(qū)地基基礎(chǔ)工程成敗的實例和國內(nèi)外人們熟知的工程案例，如加拿大特朗斯康谷倉地基破壞的原因和處理方法、蘇州虎丘塔和意大利比薩斜塔的傾斜原因和加固措施、美國Teton壩潰壩的整個過程，以上案例可歸結(jié)為與土有關(guān)的強度問題、變形問題和滲透問題。這就使學(xué)生認識到土力學(xué)作為地基基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)，掌握其基本原理的必要性；基礎(chǔ)作為建筑物的根基，在工程中的重要性。另外，地基基礎(chǔ)工期長，通常占總工期的20%以上，造價高，可達總造價的30%，這些數(shù)據(jù)也會提高學(xué)生對課程的重視程度進而產(chǎn)生學(xué)習(xí)愿望。
二、基本大土木工程觀，注重教材建設(shè)
教材是學(xué)生獲取知識的主要途徑之一，也是高職教育教學(xué)中的重要組成部分。目前，市場上土力學(xué)與地基基礎(chǔ)的教材有幾十種，大部分是按照各專業(yè)規(guī)范編寫，摘錄大段規(guī)范，專業(yè)特色非常明顯。這樣的教材學(xué)與用結(jié)合緊密，規(guī)范講什么，就教什么，短期效果明顯。但從長遠看，學(xué)建筑的不懂高承臺樁，學(xué)路橋的不明白彈性地基梁板。而市場經(jīng)濟下的學(xué)生面對的是土木工程各個領(lǐng)域，如通過對廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程技術(shù)2007級、2008級畢業(yè)生的跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有近四分之一的畢業(yè)生未從事建筑行業(yè)，而是轉(zhuǎn)向公路、鐵路、市政等其他工程領(lǐng)域。其中，畢業(yè)生的反饋意見中提到：土力學(xué)知識應(yīng)用廣泛，但由于使用的規(guī)范不同，建筑依據(jù)的是《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，路橋依據(jù)的是《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，就出現(xiàn)了在專業(yè)術(shù)語、基本概念、計算參數(shù)和評定標準等方面的矛盾。還有，國家規(guī)范每10年左右修訂一次，規(guī)范變化了，教材落伍了，要重新進行修訂，但教材的修訂總是滯后幾年，常常出現(xiàn)在學(xué)校學(xué)的是老規(guī)范，在工地上用的是新規(guī)范。這就是現(xiàn)行教材與規(guī)范聯(lián)系太緊密而忽略了基本理論教育的后果。
因此，教材的編寫要基于大土木工程觀，考慮到土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程是一門大土木工程的專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容上應(yīng)面向工程共性，不應(yīng)以某本規(guī)范為依據(jù)編寫，要注重基本概念、基本方法和基本原理的教育。基本原理清楚了，“萬變不離其宗”，不論規(guī)范如何變化，都可以從容應(yīng)對，使學(xué)生具備較強的工程適應(yīng)性。但同時也要考慮到高職學(xué)生理論基礎(chǔ)比較薄、接受能力比較差的特點，還需要引入典型的工程案例對所學(xué)進行說明，幫助學(xué)生更好地掌握基本原理，理解各行業(yè)標準的異同。
三、運用多種教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)手段
在課程教學(xué)中，應(yīng)針對不同的章節(jié)，不同的教學(xué)內(nèi)容，采用不同的教學(xué)方法。探索傳統(tǒng)黑板教學(xué)、多媒體教學(xué)、項目化教學(xué)及啟發(fā)一發(fā)現(xiàn)式教學(xué)等多種教學(xué)方法結(jié)合的立體式教學(xué)模式。
第一，多媒體和黑板并行。多媒體課件把教學(xué)內(nèi)容直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，能節(jié)約時間，豐富教學(xué)內(nèi)容，增加信息量，彌補單純理論教學(xué)的不足。如在講土壓力時，通過動畫，可以很清楚地看出主動土壓力和被動土壓力中擋土墻的移動方向，幫助學(xué)生掌握兩種土壓力的概念；在講到邊坡時，通過播放某基坑邊坡坍塌過程的錄像，使學(xué)生對邊坡的重要性產(chǎn)生深刻的認識。而在經(jīng)典理論知識的講解中，還是要發(fā)揮黑板教學(xué)的優(yōu)勢，采用板書推導(dǎo)重要公式。這種板書與多媒體相結(jié)合的教學(xué)方式，能夠提高教學(xué)效率，加深學(xué)生印象。
第二，項目化教學(xué)。以項目為載體，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。如第一章土的物理性質(zhì)和土的工程分類，指標多，難以記憶，容易混淆，很多學(xué)生直到課程結(jié)束還沒有搞清楚。所以，在上本章內(nèi)容前，先介紹一份學(xué)生宿舍樓勘察報告，通過勘察報告介紹指標含義、表達符號和適用范圍。再讓學(xué)生對宿舍樓周圍的地形及裸露地面的土進行觀察，這樣就可以加深學(xué)生對指標的記憶和理解，同時也可以培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)場調(diào)查的能力。而在地基處理教學(xué)中，選擇典型的工程案例，介紹各種地基處理方法及其加固機理、施工步驟、質(zhì)量檢驗；選擇失敗的工程項目，說明地基處理方法的適用范圍和局限性、工程中的不確定性和地域性。
第三，啟發(fā)一發(fā)現(xiàn)式教學(xué)。將啟發(fā)法與發(fā)現(xiàn)法結(jié)合起來貫穿于教學(xué)全過程。從教師的教學(xué)方面看，是啟發(fā)法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，教師不僅是“傳道、授業(yè)、解惑”，還要是一個引導(dǎo)者，通過創(chuàng)建符合教學(xué)內(nèi)容的情境，使學(xué)生跟隨授課內(nèi)容進行思考；從學(xué)生的學(xué)習(xí)方面看，是發(fā)現(xiàn)法，學(xué)生要在教師的引導(dǎo)下去發(fā)現(xiàn)；從“教”與“學(xué)”兩方面看，是啟發(fā)一發(fā)現(xiàn)式教學(xué)。啟發(fā)一發(fā)現(xiàn)式教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的一種好方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和繼續(xù)學(xué)習(xí)的能力。
第四，現(xiàn)場教學(xué)。由于地基基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，很難看到建筑物的基礎(chǔ)，因此，在施工條件允許的情況下，應(yīng)盡量組織現(xiàn)場教學(xué)。如在學(xué)習(xí)樁基檢測時，帶領(lǐng)學(xué)生到校企合作共建生產(chǎn)性實訓(xùn)基地，了解基樁檢測儀器，操作過程和數(shù)據(jù)處理方法等；在學(xué)習(xí)淺基礎(chǔ)和樁基施工時，結(jié)合現(xiàn)場講解基礎(chǔ)的構(gòu)造和施工方法，既使學(xué)生掌握先進技術(shù)，又激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動力。但由于教學(xué)安排的固定性和工程的不確定性，并不是每一屆學(xué)生都可以找到合適的工地進行現(xiàn)場教學(xué)。為了彌補這種缺陷，可以充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，按照大綱需求制作精美的多媒體教學(xué)課件，通過圖片、動畫和施工錄像將基礎(chǔ)施工和試驗過程展現(xiàn)出來。
四、“引進來、走出去”。構(gòu)建“工程型”教學(xué)團隊
教師能力的高低是教學(xué)成敗的關(guān)鍵。作為高職教師，不僅要有扎實的理論基礎(chǔ)，還應(yīng)有豐富的工程經(jīng)驗。大多數(shù)高職院校的教師是本科院校的畢業(yè)生，有理論，但較缺乏實踐。因此，應(yīng)對教師進行培訓(xùn)。例如，廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院定期對專業(yè)教師進行培訓(xùn)，選派中青年教師“走出去”，深入企業(yè)進行輪崗、頂崗鍛煉，從課堂走向工地，直接參與生產(chǎn)實踐，緊跟行業(yè)發(fā)展，從工程中找尋適合教學(xué)的項目，提煉出學(xué)生應(yīng)掌握的知識點，進行針對性的教學(xué)，提高教學(xué)效果。此外，還鼓勵教師參加注冊巖土工程師執(zhí)業(yè)資格考試，考試內(nèi)容涉及建筑、路橋、港口、水利、地下工程等幾十本行業(yè)規(guī)范，通過復(fù)習(xí)考試，幫助教師學(xué)習(xí)行業(yè)標準，擴充知識體系，有利于“大土木”教學(xué)。通過“引進來”，聘請高級工程技術(shù)人員擔(dān)任兼職教師，將他們的工作經(jīng)驗和生產(chǎn)實踐傳授給學(xué)生和青年教師。
五、加強實踐教學(xué)。開放實驗室
實驗教學(xué)是本課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一，土的基本指標即密度、比重、含水量、液塑限、壓縮系數(shù)、壓縮模量、凝聚力、內(nèi)摩擦角等，都是通過實驗測定的。所以，，在進行基礎(chǔ)理論知識教學(xué)的同時，也要注意實驗教學(xué)的改革。以前的實驗課就像工人在生產(chǎn)線上生產(chǎn)產(chǎn)品一樣，教師先分好組，再把實驗內(nèi)容、操作步驟、數(shù)據(jù)處理、報告形式講清楚，學(xué)生只是按照教師的設(shè)定機械地完成操作，上交實驗報告，就算完成整個實驗教學(xué)，并沒有經(jīng)過獨立的思考。針對這種情況，教師可以提前布置實驗內(nèi)容，學(xué)院開放實驗室讓學(xué)生利用業(yè)余時間熟悉實驗設(shè)備，根據(jù)實驗指導(dǎo)書進行預(yù)習(xí)。在實驗課上，教師只作重難點講解，其他的則由學(xué)生自己動手完成，教師只起到指導(dǎo)和監(jiān)督的作用，并記錄學(xué)生的實驗參與過程，以此作為實驗成績評定的依據(jù)，鼓勵數(shù)據(jù)不合理的學(xué)生重做實驗，以此培養(yǎng)學(xué)生嚴謹細致的工作態(tài)度。同時，在實驗內(nèi)容方面，也應(yīng)做到優(yōu)化，在開設(shè)驗證性試驗的基礎(chǔ)上，開辟設(shè)計性、綜合性等提高性實驗。
六、開展具有地方特色的教學(xué)活動
我國幅員遼闊，不同的地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)歷史，使各地土質(zhì)具有不同的特征，如東北凍土分布廣泛，黃土高原濕陷性黃土居多，膨脹土遍布廣西境內(nèi)。因此，各地區(qū)地基處理的方法、基礎(chǔ)的類型存在一定的差異。在教學(xué)過程中?？梢越Y(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件開展具有地方特色的教學(xué)活動。
綜上所述，土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程改革應(yīng)考慮不同專業(yè)的共同點與差異性，注重基礎(chǔ)理論教育，考慮實際工程應(yīng)用，運用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，在有限的課時內(nèi)讓學(xué)生既能學(xué)到土力學(xué)基礎(chǔ)知識，又能運用基本理論分析和解決實際問題。
摘要：我校的理論力學(xué)為國家級精品課程，經(jīng)過十幾年的建設(shè)，已經(jīng)形成了較為完整的課程體系和現(xiàn)代化教學(xué)體系。本文主要介紹我校理論力學(xué)課程的教學(xué)改革，為國內(nèi)從事相關(guān)課程教學(xué)的教師提供參考。
關(guān)鍵詞：理論力學(xué)；教學(xué)改革；課程
一、引言
理論力學(xué)是工科專業(yè)大學(xué)生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，它的基本任務(wù)是在學(xué)生已有的中學(xué)力學(xué)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生具有對工程對象正確建立力學(xué)模型的能力，具備對這些力學(xué)模型進行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)分析的能力，具備利用理論力學(xué)的基本概念判斷分析結(jié)果正確與否的能力。我校的理論力學(xué)是一門面向全校開設(shè)的基礎(chǔ)課程，授課采用兩本教材，一本是洪嘉振教授等編著的《理論力學(xué)》，該教材從矢量力學(xué)出發(fā)對概念進行闡述，授課對象為機械類專業(yè)學(xué)生；另一門教材為劉延柱教授編著的《理論力學(xué)》，該教材從傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)出發(fā)進行描述，授課對象為船舶工程、環(huán)境、土木等專業(yè)學(xué)生。我校的理論力學(xué)于2003年被評為國家級精品課程，經(jīng)過十余年的建設(shè)，已經(jīng)形成較為完整的課程和教學(xué)體系。以下以機械類專業(yè)的理論力學(xué)為對象，介紹課程的教學(xué)體系與改革內(nèi)容。
二、教學(xué)體系與改革
1.教學(xué)內(nèi)容安排。本科生理論力學(xué)研究的對象為剛體，主要講述平面問題，授課內(nèi)容包括靜力學(xué)、運動學(xué)與動力學(xué)三部分。我校機械類專業(yè)的理論力學(xué)授課學(xué)時為81學(xué)時，課程于大二上開設(shè)，學(xué)生人數(shù)500多人，由4～5名教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。課程內(nèi)容安排為：緒論2學(xué)時，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)5學(xué)時，靜力學(xué)12學(xué)時，運動學(xué)14學(xué)時，運動學(xué)計算機輔助分析8學(xué)時，矢量動力學(xué)基礎(chǔ)10學(xué)時，剛體動力學(xué)8學(xué)時，分析力學(xué)14學(xué)時，動力學(xué)計算機輔助分析8學(xué)時。教學(xué)所用教材是從矢量力學(xué)對問題進行描述的，因此在正式進行理論力學(xué)教學(xué)內(nèi)容前，安排了5學(xué)時的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)授課，介紹教材中所需用到的數(shù)學(xué)知識，并且統(tǒng)一符號表達。目前大型工程軟件在實際工程中得到了大量使用，是現(xiàn)代工程設(shè)計的主要手段之一。運動學(xué)和動力學(xué)計算機輔助分析內(nèi)容的教學(xué)目的就是為了與大型工程軟件應(yīng)用相接軌，讓學(xué)生了解和掌握工程應(yīng)用軟件的理論構(gòu)架和計算方法。理論力學(xué)中，靜力學(xué)內(nèi)容較為簡單，難點在于摩擦平衡問題。運動學(xué)主要包含定點和動點的速度和加速度分析，其中動點問題是難點。動力學(xué)中，碰撞問題需要用到動量定理和動量矩定理的積分形式，拉格朗日第二類方程涉及到動能定理的內(nèi)容，因此動力學(xué)內(nèi)容的重點是碰撞問題、達朗貝爾原理、虛位移原理、拉格朗日第一類方程和第二類方程。課程安排有期中和期末考試，不占教學(xué)學(xué)時。期中考試內(nèi)容為靜力學(xué)和運動學(xué)，期末只考試動力學(xué)。因為動力學(xué)內(nèi)容中需要用到靜力學(xué)和運動學(xué)的知識點，例如采用達朗貝爾原理解題時需要用到靜力平衡和運動學(xué)中的加速度分析等，因此期末考試事實上是對理論力學(xué)所有知識點的測試。
2.多媒體技術(shù)應(yīng)用。目前多媒體技術(shù)已經(jīng)在高校的授課中得到了大量使用。使用電子教案后，教師可以有更多的時間開展課堂討論，實現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)，從而提高教學(xué)效率。要達到此目的，教師應(yīng)在電子教案的制作上和內(nèi)容安排上做足功夫。以往板書教學(xué)的優(yōu)點是學(xué)生可以有充分的時間理解和消化教學(xué)內(nèi)容，有充足的時間做筆記，課后復(fù)習(xí)時對課堂內(nèi)容的印象也較深。電子教案很容易使得教師講課內(nèi)容快和產(chǎn)生“走馬觀花”現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生來不及消化課堂內(nèi)容。因此，電子教案的使用應(yīng)當(dāng)注意如下問題：一是電子教案的內(nèi)容安排上應(yīng)當(dāng)盡可能地接近板書形式，前后內(nèi)容進行有效關(guān)聯(lián)，便于學(xué)生理解；二是進行電子教案和板書相結(jié)合的方式進行教學(xué)，關(guān)鍵知識點應(yīng)該利用板書進行輔助；三是教師應(yīng)當(dāng)掌握好講課速度和授課技巧，不斷進行課堂師生互動，實時掌握學(xué)生對授課內(nèi)容的掌握程度。要取得好的講課效果，任課教師應(yīng)當(dāng)不斷磨煉和提高個人授課技巧，提高電子教案的實用性，注重課堂教學(xué)中學(xué)生的參與度，只有這樣才能真正達到理論教學(xué)與現(xiàn)代化教學(xué)手段相結(jié)合的目的。我校的理論力學(xué)電子教案多年來根據(jù)使用情況和學(xué)生的反饋不斷得到完善。為了給學(xué)生一個直觀認識，電子教案中針對教學(xué)內(nèi)容的各個知識點開發(fā)有大量的動畫顯示，這在豐富教學(xué)內(nèi)容的同時，也大大提高了教學(xué)效果。另外在教學(xué)中，針對航空航天和機械等系統(tǒng)，穿插了一些科研介紹，以提高學(xué)生的科研興趣。多年的教學(xué)實踐顯示出，該電子教案在精簡授課學(xué)時、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)效果等方面取得了良好實效，能夠取得很好的教學(xué)效果。開發(fā)電子教案的另一個目的，是可以為兄弟院校提供教學(xué)參考。
3.計算機輔助計算基礎(chǔ)與應(yīng)用。以往的理論力學(xué)課程較少涉及計算機輔助分析的內(nèi)容。對于實際工程系統(tǒng)，目前計算機輔助分析已經(jīng)成為現(xiàn)代工程設(shè)計的主要手段之一，而且已經(jīng)開發(fā)有成熟的大型工程應(yīng)用軟件，這些軟件是基于力學(xué)的基本原理進行開發(fā)的，在國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。為了提高學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和面向21世紀的高素質(zhì)人才培養(yǎng)，我校的理論力學(xué)在課程教學(xué)中引入了運動學(xué)和動力學(xué)的計算機輔助分析內(nèi)容，開發(fā)了《理論力學(xué)求解器》軟件（在紙質(zhì)教材中附有光盤），并且分別在運動學(xué)和動力學(xué)的計算機輔助分析理論教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，安排學(xué)生上機實踐，進一步理會理論力學(xué)的關(guān)鍵知識點，這樣一方面可以讓學(xué)生對大型工程軟件的構(gòu)造和計算方法等有一定的認識，領(lǐng)悟掌握好理論力學(xué)知識的重要性，另一方面可以為學(xué)生今后的工程服務(wù)打下基礎(chǔ)。采用以上教學(xué)改革措施，可以達到理論教學(xué)內(nèi)容與工程應(yīng)用軟件相結(jié)合的目的。
4.實驗教學(xué)。我校的理論力學(xué)課程安排有實驗內(nèi)容，包括靜力學(xué)、運動學(xué)、振動、、綜合演示等實驗。學(xué)生可以按學(xué)號登陸“工程力學(xué)教學(xué)基地”網(wǎng)站（http：//），網(wǎng)上察看選課辦法和實驗要求。實驗教學(xué)要求學(xué)生在實驗教師的指導(dǎo)下，在規(guī)定的時間段內(nèi)利用業(yè)余時間獨立完成實驗，并且提交實驗報告。實驗教學(xué)由工程力學(xué)實驗中心教師承擔(dān)，不占理論力學(xué)的教學(xué)學(xué)時。實驗作為理論力學(xué)教學(xué)的輔助功能可以加深學(xué)生對知識點的掌握，提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，以達到理論教學(xué)和實驗相結(jié)合的目的。近年來，工程力學(xué)實驗中心對大量的教學(xué)實驗進行了更新和改造，充分應(yīng)用新的實驗技術(shù)和結(jié)合工程實踐，開發(fā)出了一批綜合性和設(shè)計性實驗，為提高學(xué)生的實驗動手能力提供了條件，詳見以上的教學(xué)基地網(wǎng)站。
三、結(jié)語
教學(xué)改革是一個長期和艱巨的任務(wù)，一門課程的體系與教學(xué)內(nèi)容的完善需要在教學(xué)實踐中反復(fù)錘煉，應(yīng)根據(jù)科技的發(fā)展去除陳舊內(nèi)容、補充新知識。理論力學(xué)是一門工科專業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是工程技術(shù)的主要基礎(chǔ)之一，對于機械和航空航天等專業(yè)尤為重要。在面對新世紀創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求下，理論力學(xué)課程應(yīng)當(dāng)順應(yīng)科技的發(fā)展，不斷在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面進行革新，實現(xiàn)課程教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的整合，為培養(yǎng)合格的創(chuàng)新性工程技術(shù)人才做出貢獻。
作者簡介：蔡國平，男，上海交通大學(xué)工程力學(xué)系，博士，教授，博導(dǎo)，研究方向為結(jié)構(gòu)振動與控制。
摘要：本文以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，對無機材料科學(xué)基礎(chǔ)動力學(xué)的啟發(fā)式教學(xué)進行了探索。從動力學(xué)最基本的概念出發(fā)，根據(jù)常規(guī)的思維模式，以問題為中心，對無機材料科學(xué)基礎(chǔ)動力學(xué)的知識體系進行了梳理。以生活常識和學(xué)生已有的知識體系為基礎(chǔ)，通過設(shè)問和解疑，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建自己的知識體系。以辯證法為指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，形成自身的開放性的知識構(gòu)架，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)具有重要的意義。
關(guān)鍵詞：無機材料科學(xué)基礎(chǔ)；啟發(fā)式教學(xué)；建構(gòu)主義理論
建構(gòu)主義認為，知識是學(xué)習(xí)者在一定的情境之下，根據(jù)情境中的線索調(diào)動頭腦中事先準備好的多方面，多層次的先前經(jīng)驗，通過主動積極思考，對新信息進行解答并賦予它們具有學(xué)習(xí)者自身特色的意義，然后以此為原材料，形成自己的知識構(gòu)架。教育的問題，其本質(zhì)是促進學(xué)生思考，形成新的知識體系。因而，作為教育主體的老師，其角色也要發(fā)生重大變化，由原先的知識傳播者轉(zhuǎn)變?yōu)樗枷氲膫鞑フ摺Ｆ渲饕氖姑?，是以所要傳播的知識為媒介，教會學(xué)生去思考，并得出具有自身特點的結(jié)論，從而形成具有特色的知識的結(jié)構(gòu)。教育的目標不再是向?qū)W生“移植”單純標準化知識體系，而是要讓學(xué)生建立在標準化知識體系基礎(chǔ)上的開放的思維體系。在這樣一種體系中，學(xué)生具有系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，但又對所獲得的知識具有深度的思考甚至質(zhì)疑。相比單純的標準化知識體系，在標準化知識體系基礎(chǔ)上開放的思維體系在當(dāng)今的社會中，顯得更為重要。而如何建立一個思維體系，以問題為中心的教學(xué)法則為我們提供了一個很好的思路。在幾年的無機材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)中，筆者所在教學(xué)團隊以建構(gòu)主義為指導(dǎo)，開展以問題為中心的無機材料課程教學(xué)實踐。本文將對無機材料科學(xué)基礎(chǔ)動力學(xué)部分的教學(xué)實踐談?wù)勼w會，和同行進行交流，以期提高教學(xué)水平。
一、問題體系的梳理是以問題為中心的教學(xué)的關(guān)鍵
愛因斯坦指出：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決一個問題也許僅是一個數(shù)學(xué)上的或?qū)嶒炆系募寄芏?。而提出新的問題，新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力而且標志著科學(xué)的真正進步?！憋@然，問題是認識的起點，是興趣的表征，是創(chuàng)新的開始。在學(xué)習(xí)過程中，也是區(qū)分主動學(xué)習(xí)和被動學(xué)習(xí)的標志。開篇伊始，需要回答的第一個問題是：什么是無機材料動力學(xué)？根據(jù)無機材料科學(xué)基礎(chǔ)教材的精神，筆者的理解是無機材料制造過程中材料組成原子移動的科學(xué)。以此為出發(fā)點，根據(jù)常規(guī)的思路，就可以提出進一步的問題：原子移動的方式是什么？原子移動的動力是什么？原子移動的阻力是什么？（促進）原子移動的目標是什么？如何提高過程的時間效率？從本質(zhì)上來講，無機材料動力學(xué)所解決的問題就是這五大問題。以下根據(jù)這五大線索對課程內(nèi)容進行梳理：通過“原子移動的方式是什么？”這一問題，可以解決課程中關(guān)于原子移動的基本概念：擴散、粘（塑）性流動等，溶解沉淀、蒸發(fā)凝聚。其中前二個概念為較高層次的概念，擴散為介質(zhì)中單個粒子的移動，而流動則是粒子群體移動。而溶解沉淀則是一處的固體（晶體）溶解于液體（熔體），在液體（熔體）中擴散，然后在另一處的固體表面沉積。蒸發(fā)凝聚則是固體蒸發(fā)，擴散或流動，然后又凝結(jié)的過程。以這樣一個線索，就很容易將無機材料科學(xué)基礎(chǔ)動力學(xué)過程中的各章內(nèi)容―擴散、固相反應(yīng)、相變和燒結(jié)中的原子移動概念很好地進行梳理。對“原子移動的動力是什么？”這一問題的回答，也可以貫穿無機材料科學(xué)基礎(chǔ)的全部內(nèi)容。從本質(zhì)上來說，原子移動的動力就在于其起始位和目標位的化學(xué)位差異。而化學(xué)位的差異可以由濃度（活度）差異、凹凸面差異和顆粒大小差異、體系中不同組分之間的相容性差異、以及溫度差異和壓力差異所影響和決定。由于不同部位的化學(xué)位差異的存在，在一定條件下，體系的不同部位的化學(xué)位將趨向于均衡。就如處于不同高度的液體在連通的情況下要處于同一平面一樣，由化學(xué)位所表示的“位能”也將在一定條件下趨向于均衡到同一位能值，從而導(dǎo)致粒子的移動。這樣，利用化學(xué)位的差異以及體系不同部位化學(xué)位在一定（動力學(xué)）條件下趨于均衡化的原理，就可以很好解釋正擴散、逆擴散、蒸發(fā)-凝聚、溶解-沉淀以及燒結(jié)過程中的晶體長大和二次再結(jié)晶、熱壓燒結(jié)的流動機理等各種知識。對“原子移動的阻力是什么？”這個問題的回答，可以很方便地理解液固相變和液液相變的機理問題。均一體系形成的新的界面所產(chǎn)生的附加能量，成為液固相變過程成核-生長過程的過冷問題。對原子移動的阻力這個問題另一個角度的涉及無機材料的制備問題，在溫度較低時，原子的運動受到環(huán)境（由化學(xué)鍵力形成的制約）的制約原子難以移動，只有在溫度升高時，環(huán)境的制約相對減小，原子才得以移動。無論擴散還是流動的原子遷移模式，無不受這個規(guī)律所影響。對于“原子移動的結(jié)果和目標是什么？”的回答，與無機材料課程中談到的燒結(jié)問題密切相關(guān)，由此可延伸出收縮、氣孔率、實現(xiàn)設(shè)計的相結(jié)構(gòu)以及材料的最終性能等。就如我們在處理日常生活問題所必須考慮的一樣，過程的時間效率非常重要，具體體現(xiàn)為速率和效率。圍繞速率，動力學(xué)就有一系列數(shù)學(xué)表達式，如Fick第一、第二定律、楊德方程、金斯特林格方程、相變中成核生長速度、晶體長大速度以及燒結(jié)過程中的頸部尺度和時間的關(guān)系、氣孔率和時間的關(guān)系等。而為了提高效率，陶瓷制造之所以要用粉體為原料、制造微晶玻璃為何要用晶核劑等問題也得到在這個角度的答案。通過將上述五個基本問題進行解答和梳理和擴展，可以涵蓋無機材料科學(xué)基礎(chǔ)動力學(xué)的基本內(nèi)容。在教學(xué)中，在尊重原教材的前提下，利用建構(gòu)主義思想，以學(xué)生已有的生活經(jīng)歷、基礎(chǔ)知識，以辯證法和認識論為指導(dǎo)，通過構(gòu)思新的問題，可提高學(xué)生的興趣，啟發(fā)學(xué)生思考，取得較好教學(xué)效果。
二、生活知識和基礎(chǔ)知識是構(gòu)建知識構(gòu)架的初級原材料
就無機材料而言，由于其普通而傳統(tǒng)的特性，無論是水泥、玻璃還是陶瓷，大學(xué)生們在生活中都已經(jīng)形成不同程度的接觸并形成一定程度的認識。另外大學(xué)的基礎(chǔ)課程如物理化學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等也為無機材料科學(xué)基礎(chǔ)動力學(xué)的教學(xué)奠定了一定的基礎(chǔ)。也就是說，對無機材料科學(xué)基礎(chǔ)動力學(xué)的知識體系而言，學(xué)生在學(xué)習(xí)本門課程之前，就已經(jīng)有了一個原始的、初步的知識體系，但這個知識體系可能是模糊的、若隱若顯的。具體體現(xiàn)在一些問題上知其然，而不知其所以然。在一些在專業(yè)人士看來，非常具有系統(tǒng)性和連貫性的知識，在學(xué)生那里是離散的，缺乏有機聯(lián)系的。因而，如何在這樣一種模糊的、離散的知識體系的基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個明確的、牽一發(fā)而動全身的知識體系或稱為網(wǎng)絡(luò)，恐怕是任課教師的一個主要任務(wù)。在學(xué)生已經(jīng)有的知識體系的基礎(chǔ)上，以問題為出發(fā)點，啟發(fā)學(xué)生進行思考，引導(dǎo)學(xué)生得出自己的結(jié)論，可能是完成本項任務(wù)一個可行的方法。下面舉兩個例子加以說明。其一為破碎瓷器的斷面，大學(xué)生中，很少有人沒有過打破碗的經(jīng)歷。部分好奇心很強的學(xué)生可能也觀察過陶瓷的斷面，盡管模糊，但對斷面的形貌肯定有一定的概念。通過老師提醒，對破瓷斷面很容易形成如下的知識：粗糙的、不吸水、很硬。在這樣一個基本概念的基礎(chǔ)上，我們就很容易提出如下一系列問題：為什么是粗糙的？為什么不吸水？為什么飯碗的表面不粗糙。為什么泥菩薩不能過河而古代貿(mào)易中沉船中的陶瓷幾百年后仍然完好？通過這樣一些設(shè)問，啟發(fā)學(xué)生思考，通過講解，就較為容易地能把擴散、流動、燒結(jié)的內(nèi)容揉合到一起，使學(xué)生的專業(yè)知識得到升華，形成自己的知識體系。其二是液固相變的問題。學(xué)生們已經(jīng)在先學(xué)課程的物理化學(xué)中得到如下的知識，平衡狀態(tài)下，化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的條件是體系的自由能（焓）ΔG≤0。從這個角度，很容易引導(dǎo)學(xué)生接受這樣的概念：相變自發(fā)進行的必要條件也是ΔG≤0。以這樣一個基本的規(guī)律，就可以引導(dǎo)學(xué)生提出如下問題：為什么是小于等于0？等于0意味著什么？小于0意味著什么？以學(xué)生已經(jīng)根深蒂固的基礎(chǔ)知識――水在0℃結(jié)冰為基礎(chǔ)，就很容易引導(dǎo)學(xué)生形成這樣的知識：ΔG=0，就是指0℃時冰水混合物的自由焓差。在這樣一個基礎(chǔ)上，學(xué)生自然就會想到ΔG
三、辯證法是學(xué)生梳理知識體系和形成開放性思維的思想武器
無論我們是否意識到，在日常生活中，大家都有利用辯證法思考的經(jīng)歷。諸如“站在對方的立場上考慮一下”“設(shè)身處地地想一想”“換個角度思考一下”，都有辯證思維的影子。大學(xué)生們在馬克思主義哲學(xué)中對辯證唯物主義的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，更有利于他們以辯證法為思想武器，促進自身知識的構(gòu)建，并使知識體系具有更加開放的特性。以對立統(tǒng)一規(guī)律為例，如前所述，在考慮顆粒移動的促進作用的同時，對立統(tǒng)一規(guī)律就可以引導(dǎo)學(xué)生去思考什么因素可以阻止粒子的移動，使學(xué)生形成新的思考。課程中很多具有極值的曲線，如晶體生長速度和過冷度的關(guān)系等，就可以很好地利用對立統(tǒng)一規(guī)律加以解釋。舉一反三，很多問題學(xué)生就可以很好地理解、掌握和延伸。在學(xué)生掌握了利用這一思維方法的基礎(chǔ)上，再傳授給學(xué)生在二分法（非此即彼）基礎(chǔ)上的多元體系復(fù)雜性的認識，也就是說一果多因或一因多果的認識。使學(xué)生課程知識有一個很好的梳理，對課程體系有更好的把握。質(zhì)量互變和否定之否定規(guī)律同樣也可在教學(xué)中得到很好的應(yīng)用。同樣，以辯證法的思維模式，也可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)很多教科書上沒有涉及的內(nèi)容。如在成核-生長的液固相變的描述中，書中只告訴我們由于在純粹的液相體系中形成新的固相，界面能需要用液相變?yōu)楣滔喾懦龅臐摕嵫a償，因而，需要成核。但并未解決成核后在過冷狀態(tài)下液相變?yōu)楣滔嗪蠓懦龅臐摕釋w系溫度的影響。諸如此類，利用辯證法的思想工具，還可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)很多問題。有些問題，可能是能夠得到答案的，有些問題，可能本身就是現(xiàn)有科學(xué)體系沒有解決的。因而，通過學(xué)習(xí)，學(xué)生所構(gòu)建的新的知識體系是并不完美的，是尚存懸疑的，可以引導(dǎo)學(xué)生進一步深入探索。相比自我封閉的知識體系而言，這樣一個體系無疑是具有活力的。
以問題為中心，可很好地對無機材料科學(xué)基礎(chǔ)動力學(xué)的內(nèi)容進行梳理，關(guān)聯(lián)無機材料科學(xué)基礎(chǔ)各部分知識，形成以問題為中心的網(wǎng)絡(luò)體系。以學(xué)生原有的生活常識和先修課程，可引導(dǎo)學(xué)生通過思考和重組，建構(gòu)自己的知識體系。以辯證法為指導(dǎo)，可引導(dǎo)學(xué)生進行開放性的思維，引導(dǎo)學(xué)生不斷創(chuàng)新，探索未知，提高自身的創(chuàng)造素養(yǎng)，則對其未來發(fā)展具有重要意義。
【摘要】實踐證明，以任務(wù)為驅(qū)動的教學(xué)方法在高職教育中能夠起到良好的效果。本文以《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》課程教學(xué)為例，闡述了在教學(xué)中采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法如何設(shè)計“任務(wù)”、如何引導(dǎo)學(xué)生完成“任務(wù)”，以及如何評價“任務(wù)”完成情況及需要注意的問題。
【關(guān)鍵詞】土力學(xué)與地基基礎(chǔ) “任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法 高職教育
在高等職業(yè)土木類專業(yè)的教學(xué)中，必須實施和貫徹以任務(wù)為驅(qū)動的學(xué)習(xí)活動，任務(wù)驅(qū)動法正是符合高職類的項目化教學(xué)要求，符合以能力為導(dǎo)向的教學(xué)目標。任務(wù)教學(xué)法的核心是：在教學(xué)中以任務(wù)驅(qū)動教學(xué)，以學(xué)習(xí)任務(wù)為中心，使學(xué)生在完成任務(wù)過程中，自主進入學(xué)習(xí)過程，自主深入社會，獨立或協(xié)作運用相關(guān)知識，完成學(xué)習(xí)的任務(wù)設(shè)計。
《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》是道路橋梁工程技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，由于課時的限制，將原來的《土質(zhì)與土力學(xué)》與《基礎(chǔ)工程》這兩門課程合并，對于高職學(xué)生來說，偏重于實踐，而對于大量的計算要求做了簡化，重在培養(yǎng)學(xué)生能夠解決現(xiàn)場實際問題的能力。這門課程需要學(xué)生有一定的力學(xué)基礎(chǔ)、識圖基礎(chǔ)以及工程材料基礎(chǔ)。而對于目前高職學(xué)生的現(xiàn)狀，學(xué)生個人基礎(chǔ)差距比較大，對基礎(chǔ)知識的掌握和對現(xiàn)有知識的理解水平相差懸殊，而且很多學(xué)生本身對理論計算存在反感，但對實際操作卻能夠有一定的興趣?；谶@樣的現(xiàn)狀，本人采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法設(shè)計《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》課程，在實際教學(xué)中收到了良好的效果。
一、精心設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)
對于土木類專業(yè)，限于其工程量大、實踐場所有限、實踐設(shè)備與耗材投入量大、實踐周期長等特點，很難采用真實工作場景中的任務(wù)教學(xué)手段。因此在教學(xué)過程中，為使教學(xué)更貼近實踐，課程的任務(wù)設(shè)計應(yīng)以職業(yè)情境中的典型職業(yè)活動為基礎(chǔ)，模擬施工工作環(huán)境。課程任務(wù)的設(shè)計應(yīng)遵循基于工作過程導(dǎo)向的課程開發(fā)基本思路，著眼于“行動領(lǐng)域”的開發(fā)和典型工作任務(wù)的確定，在此基礎(chǔ)上描述“學(xué)習(xí)領(lǐng)域”課程方案并使之細化，形成“學(xué)習(xí)領(lǐng)域”課程方案再具體化于若干“學(xué)習(xí)任務(wù)”中。
通過到施工現(xiàn)場進行調(diào)研，我們認識到，施工單位對于高職畢業(yè)生的要求為：需要對一般的工程結(jié)構(gòu)有所認知，對工程施工過程有合理的安排，對工程施工圖能進行正確識圖從而進一步計算工程量。因此，基于這樣的需求，我將課程進行了項目化處理，每個項目中都包括對工程結(jié)構(gòu)的認知、施工過程的安排以及工程圖的識圖。為了與工作過程緊密聯(lián)系，我將原來土力學(xué)和地基基礎(chǔ)兩部分內(nèi)容融為一體。在項目中以解決問題、完成任務(wù)的目的而去學(xué)習(xí)土力學(xué)的知識。這樣，學(xué)習(xí)的目標性和興趣會進一步提高。
二、細致引導(dǎo)任務(wù)進行
“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法的核心思想是“以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”，因此，任務(wù)展示后，要充分調(diào)動學(xué)生的主動性與積極性，引導(dǎo)學(xué)生去討論、分析任務(wù)，讓學(xué)生思考要完成這些任務(wù)需要做哪些事情，具備哪些方面的知識。師生共同討論完成方案。
在這個過程中，要模擬工作過程，就需要讓學(xué)生本身的身份也進行轉(zhuǎn)化，這時可以以分組的形式完成任務(wù)，每個小組要有項目經(jīng)理、技術(shù)員、安全員、資料員、質(zhì)檢員等不同身份的成員。在完成任務(wù)的過程中，雖然每個人都參與了，但是每個人的側(cè)重點不同，到下一個任務(wù)時，再進行身份的交換。這樣做，一方面深化了學(xué)生對職業(yè)的認知，提高了責(zé)任感與凝聚力；另一方面可以充分發(fā)揮每位同學(xué)的特長，同時在角色互換中與同學(xué)之間汲取經(jīng)驗。
在引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)的過程中，根據(jù)學(xué)生自學(xué)水平和解決問題的能力不同而采用不同的引導(dǎo)方式，如對于“識圖”環(huán)節(jié)，可以通過讓學(xué)生自己搜集資料，教師補充施工照片等方式輔助完成任務(wù)，加強感性認識，具體的算量工作由學(xué)生自己完成。而對于需要一定理論要求的“地基強度和沉降驗算”環(huán)節(jié)，根據(jù)學(xué)生的能力水平不同，有的小組以自學(xué)為主即可解決問題，而有的小組則需要通過老師系統(tǒng)性的知識補充才能完成任務(wù)，此時，就需要綜合考慮班級的狀況而進行引導(dǎo)方式的選擇。在學(xué)生擬定施工方案時，可以由學(xué)生自己進行地基情況的假設(shè)，也可以由老師給出地質(zhì)資料，施工方案中不僅要有施工的流程，還要有施工中易發(fā)生的問題的解決方法、施工需要哪些材料和機械、對于材料的要求、施工中的安全注意事項、環(huán)境保護措施等。通過這些環(huán)節(jié)，可以突破本門課程的范疇，將課程延伸到《工程材料》、《施工組織設(shè)計》、《工程監(jiān)理》、《工程識圖》等多門課程中去，從而將知識系統(tǒng)化，更加符合現(xiàn)場作業(yè)情況和作業(yè)流程。
三、積極總結(jié)評價任務(wù)
任務(wù)完成后，檢驗和考核任務(wù)完成情況是對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的肯定，學(xué)生可以通過幻燈片展示、角色扮演、模擬會議等方式進行。每一個任務(wù)或子任務(wù)完成后，要求學(xué)生進行成果展示，要盡可能要求每位同學(xué)上臺展示或操作，為每位同學(xué)提供鍛煉的機會，增強學(xué)生的自信心，進一步培養(yǎng)專業(yè)興趣。
“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法完成的課程，最終的成績評定可以不完全以考卷為準，甚至可以拋棄考卷，而主要以學(xué)生在完成任務(wù)中的表現(xiàn)來考查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和能力，由于每位學(xué)生本身的能力和水平不同，有的理解能力較強，有的綜合搜集資料能力較強，有的人際統(tǒng)籌能力較強，不論側(cè)重于哪個方面，不論他扮演的是什么角色，只要學(xué)生在課堂中認真參與了項目的完成，得到了教師和學(xué)生的認可，都可以認為他完成了教學(xué)要求，而不必拘泥于過去教學(xué)要求中掌握哪些知識或技能。
四、“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法要注意的問題
在《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》這門課程中應(yīng)用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法固然收到了較好的效果，但是仍然存在一些需要注意的問題。如土木工程的特殊性決定了模擬的有限性，雖然試圖模擬工作過程，但有時未免顯得紙上談兵，因此，需要更多的教學(xué)輔助手段，甚至有條件的話到現(xiàn)場進行實地參觀效果更好。另外，正確合理的任務(wù)設(shè)計是保證學(xué)生掌握技能及正確應(yīng)用技能的前提，這就需要教師經(jīng)常性地到現(xiàn)場進行鍛煉，了解與掌握現(xiàn)場施工過程、施工要點等，注重教學(xué)水平和教學(xué)手段的提高，使自己的教學(xué)水平更適合職業(yè)教育的需要，真正成為社會需要和學(xué)生需要的技術(shù)技能型人才。
