以能力培养为导向的弹性力学课程教学

［摘要］在当今时代背景下，社会不仅要求工科高校大学生具备深厚的理论知识，还必须拥有较强的工程实践能力。弹性力学是许多工科高校所开设的一门基础课程，它在土木、水利、机械、航空航天、能源和交通等工程学科中均具有非常重要的地位。文章在对弹性力学课程教学以及大学生工程实践能力培养的分析基础上，探讨了如何在弹性力学课程的教学过程中与工程实践相结合，即理论教学与工程案例相结合、课程间相互渗透及与工程案例相结合以及理论知识与校内外工程实践相结合，为弹性力学课程的教学研究提供了参考。

［关键词］工程实践能力;弹性力学;工程案例

一、弹性力学课程教学研究

以徐芝纶《弹性力学》(第五版)教材为参考，结合苏州科技大学工程力学专业培养方案，弹性力学这门课程的教学旨在培养学生用数学方法解决工程实际当中力学问题的能力，因此它对学生在工程、数学以及力学这三个方面均要求一定的素养。通过在教学实践中的总结，弹性力学这门课程的学习需要通过两个类比来学习。一是平面问题中极坐标问题与直角坐标问题的类比;二是直角坐标系下空间问题与平面问题的类比。这就意味着，直角坐标系下的平面问题是全书最为关键的一环。从学生的角度来讲，一旦掌握好这个环节，极坐标系下的平面问题、空间问题、等截面直杆扭转问题以及温度应力问题等等均可通过类比的方式来学习。直角坐标系下平面问题中三类基本方程两类边界的建立、应力法求解问题以及位移法求解问题贯穿整个弹性力学课程学习的始终。另外，通过与一些教师和学生进行交流，他们对于弹性力学这门课程的认知往往局限在这是一门“推公式”的课。这就说明了很多师生对于该课程的片面理解。推导公式说明了弹性力学课程的理论性、数学性，这只是一种方法，研究过程中还存在一些与之相对应的方法，比如:实验法等。借助于数学这种工具，我们的目的是为了解决工程中的力学问题，最终实现工程应用。推导公式为主的课程往往带来的弊端就是冗杂繁琐、枯燥乏味，如果这门课程的授课形式纯粹以推公式为主，这会大大降低学生的学习兴趣，妨碍学习效果。前面已经提到，弹性力学这门课程最大的一个特点是后面的章节均可与前面的内容形成类比。教学实践表明，如果在推导公式的授课过程中，如果能够做到前后章节相呼应，这不仅能够加深学生对之前学习内容的理解，更易于学生对后面所学知识的接受。此外，弹性力学是一门建立在工程实际基础上的课程，这门课程的最终目的就是为了解决工程上的力学问题，所以如果在授课的过程中能将力学问题与工程实例相结合，这不仅能让学生明白所推公式的意义，让数学公式工程化，更能对培养学生的工程实践能力起到基础性的作用。

二、大学生工程实践能力的培养

对于工科院校，工程实践是大学生教育中不可或缺的一部分，它的有效实施能够保证学生将课堂和书本中所学到的理论知识与工程实际相结合。大学生所处的这个年龄阶段正是一个从青涩慢慢走向成熟的时期，高校给大学生提供了一个从学校走向社会的过渡性场所。因此，大学阶段工程实践能力的培养能够保障大学生今后面向社会时的技能和心态。此外，实践是创新性思维的来源，通过实践更能塑造大学生的创新意识。目前而言，许多高校仍然在大学生工程实践能力的培养方面存在着不足，这主要体现在三个方面。首先，受中国传统理念的影响，大多人群更加青睐于学习和接受理论知识，认为大学就是来学习书本知识的，这就致使很多高校在培养过程中对实践能力不够重视;其次，学生能力的培养离不开老师，而很多高校教师在传统观念和高校体制的影响下，往往也存在对工程实践经验的缺乏，这就导致学生不能够将“学”和“用”很好地结合;此外，大学生实践能力的培养离不开高校基础设施的建设，如若学校工程实训所需的设施不完善，也会对大学生实践能力的培养造成一定的阻碍。针对大学生工程实践能力培养过程中存在的不足，合适的方法是解决问题的关键。首先，高校需要改变传统教学观念，在理论和实践的教育之间寻求一个平衡点，让学生能够更好地将理论知识应用于工程实践，并且用工程实践更好地指导理论知识的学习。此外，高校需要积极突破自身设施不足的缺点，寻求与校外企业的合作，从校内实践走向校外实践，这也为今后学生走向社会奠定了基础。对于高校教师而言，定期进行校外实践培训同样具有重要性。优秀的学生离不开好的老师，只有丰富高校教师的工程实践经验，才能 更好地用于对学生的培养。与此同时，这对教师自身素养的提高也有很大的帮助。

三、以大学生工程实践能力培养为导向的弹性力学课程教学研究

这里以土木工程背景下的弹性力学课程教学为参考，针对弹性力学教学课程中如何与工程实际相结合，做如下三个方面探讨。第一，理论教学与工程案例相结合。具有强大的工程实践性是土木工程学科的特点之一。弹性力学作为一门基础力学学科，在教学过程中如果结合实际工程案例，则可以引申出许多与工程相关的弹性力学问题。因此，采用这种教学方式，能够有效加深学生对弹性力学这门课程的理解。这里以超高层建筑为例，很多超高层建筑均采用了巨型柱框架—核心筒结构。在弹性力学教学过程中，若结合这些结构，使学生了解到超高层建筑的内部建构所采用的新型结构体系，并将相应弹性力学问题进行凝练，将会大大激发学生对弹性力学的学习兴趣，也会促进学生对土木工程专业后续课程的好奇与探索。第二，课程间相互渗透及与工程案例相结合。首先，结合工程案例，将工程问题剖析，针对不同的问题凝练出不同的弹性力学课程问题，这能够促进学生对所学各力学课程以及整体力学体系的理解。比如说巨型柱框架—核心筒结构，框架结构本质上是杆件系统，属于结构力学的研究范畴;而构成杆件系统的每一杆件，又属于材料力学的研究范畴;筒结构由剪力墙构成，一般属于弹性力学的研究范畴。通过这样的“解剖式”教学方式，可以大大加深学生对弹性力学以及与相关力学课程关系的理解。其次，结合工程案例，还可以将弹性力学课程与土木工程相关专业课程进行联系。比如说钢结构和混凝土结构课程，从工程的角度而言，对此类结构的强度、稳定性等的计算尤其重要，稍有误差将会对生命、财产等造成不可挽回的损失。因此，如若在教学过程中，结合工程案例，层层剖析，将实际问题最终化为弹性力学问题，将会在学生的脑海中构造出弹性力学课程、土木类课程以及工程实际的关系图，对学生今后的职业发展奠定良好的理论基础。第三，理论知识与校内外工程实践相结合。为了满足社会对应用型人才的需求，弹性力学的授课应努力寻求与校内外工程实践相结合。校内实践主要以实验室为主，这在设施相对贫乏的情况下很大程度上限制了实践的效果。因此，努力寻求与校外企业的合作，从校内实践走向校外实践，在某种程度上能够解决校内资源不足的问题。这就要求高校努力建设长期、稳定、可靠的工程实践基地。高校、学院以及相关教师要积极投入到实践基地的建设中，明确基地建设思路，规范基地建设管理，保障基地建设投入，对基地开展教学条件、教学课程的建设，并与企业合作互助，共同开展基地建设以及对学生的实践指导，从而充分有效保障课堂理论知识与校外工程实践的结合。

四、结束语

以大学生工程实践能力培养为导向，将弹性力学的理论教学过程结合典型工程案例，使学生在学习弹性力学这门课程的过程中，能够积极寻求与其余力学课程、相关土木类课程以及工程案例的相关性，这会大大提升学生学习弹性力学课程的主动性，激发学生的创新意识。此外，高校需要积极突破自身设施不足的缺点，寻求与校外企业的合作，从校内实践更多地走向校外实践，这将有助于学生在以后的学习和实践中有意识地运用弹性力学理论来解决实际工程问题，也为今后学生走向社会奠定了基础。

参考文献:

［1］徐芝纶．弹性力学(第五版)［M］．北京:高等教育出版社，2016．

［2］刘淑红．“弹性力学”课程教学研究与实践［J］．河北农业大学学报(农林教育版)，2017(19):80－83．

［3］翟懿奎．工科大学生工程实践能力培养与探索［J］．教育教学论坛，2018(38):53－54．

［4］贾穗子，徐能雄．土木工程专业结构力学教学与工程实际结合的探讨［J］．高等建筑教育，2018(27):126－130．

［5］鄢全元，卢集富，詹柳春，吴清平．探讨应用型人才培养的校外实践教学基地建设［J］．大学教育，2018:210－212．

作者：钱登辉 单位：苏州科技大学土木工程学院