对工程力学教学中的几个问题的思考

    工程力学是一门应用广泛的专业基础课,在工科类中等专业学校教学中有着重要地位.学生普遍反映工程力学难学,研究如何根据工程力学的教学内容和教学特点进行课程教学,是一个需要反复探讨的课题.

    1　工程力学与物理力学内容的衔接

    工程力学的教学内容中有相当一部分在物理课程中已有所涉及,学生通过物理课程的学习,已经具有了一定的力学基础知识.在工程力学教学中就应注意正确处理好两者内容的衔接.有些内容在物理课程中已基本解决,只要注意适当地复习和巩固就行了.如参照系、力、速度、加速度、角速度、功、动能等概念,以及牛顿运动三定律、动能定理等.而有些内容在物理课程中介绍的只是特殊情况,如匀速圆周运动、匀变速直线运动、平抛运动等,这些内容在工程力学中有了扩充,纳入到点的曲线运动的普遍分析中.对于这些内容,教师在教学中就应注意及时合理地衔接物理课程中的相关内容.如工程力学中用自然法分析点的运动时,点的加速度可分为切向加速度aτ和法向加速度an.对照物理学中的相关内容可知,物理学中匀变速直线运动的公式,仍可应用于匀变速曲线运动,只需以aτ代替匀变速直线运动公式中的a即可.学生对客观事物的认识不是一次完成的,知识的全面掌握也是由浅入深和循序渐进的,因此教学中通过这种衔接关系,帮助学生将所学知识联系起来理解和掌握,就能在学生头脑中形成较系统和完整的知识.

    2　工程力学的分析方法

    工程力学的某些概念、理论和分析方法,相对于物理力学来说,进一步深入并且更接近工程实际.例如物理力学着重单个物体的受力分析,工程力学则着重物系的受力分析.物理力学对静参考系分析运物,而工程力学要对静、动两个参考系分析运动.又如对物体系统进行受力分析时,有的学生总是习惯把物系拆开,而不是先从整体分析,有需要再拆开,分析问题的思路和方法仍停留在物理力学的概念和分析方法上.因此,针对这些问题,教师要帮助学生认清学习中的“台阶”,指导学生认识工程力学中所研究的力学模型和物理力学中的不同之处.帮助学生进行分析和对比,使学生明确不同的力学模型,相应地需要用到不同的概念、理论和方法.

    3　相关课程内容的配合

    一个专业培养目标的完成需要多门课程共同承担.这些课程虽各有不同的要求,但却形成了一个有机的整体.有些课程之间的配合十分密切,先修的课程打好后续课程学习的基础,后续课程是先修课程的合乎逻辑的发展.工程力学就像“链条”上的一环,作为一门承前启后的课程,它的基础理论和基本知识,以及处理工程问题的基本方法,在基础课与专业课之间起着桥梁作用.因此在工程力学的教学过程中,应注意加强相关课程内容的教学配合.一方面教学中需要加强对一些先修课程如数学、物理、几何等学科知识的复习和运用.在空间力系的教学中,如果学生对立方体中的线角关系、投影关系含糊不清,空间想象能力较弱的话,必然造成其不能更好地掌握空间力系的内容.再如讲授梁的内力图快捷画法时,必须搞清梁的剪力、弯矩和载荷集度三者之间的微分关系,这就需要复习数学中的微分知识并加以运用,只有把三者之间的微分关系搞懂,明确了微分关系所能揭示的图形特点,才能较好地掌握梁的内力图画法.虽然这些相关知识是数学中的教学内容,表面上并不针对工程力学的教学内容,但是,如果教师在教学中不注意对这些知识复习和运用以配合工程力学教学,就会直接影响教学效果.另一方面由于工程力学课程为后继课程提供必要的理论基础,所以教学中可结合一些后继课程的教学内容,从而使学生较好地掌握教学的重点.如轴是常用的一种机械零件,在工程力学的教学中多次涉及,轴的强度问题是教学内容中的重点,这些知识是后继课程如机械原理与机械零件所必需的[1].如果教学中仅限于在工程力学的教学范畴中讲解,这种理论的局限性就显得突出,稍加引伸,结合机械零件课程设计中核算轴的强度问题进行讲解,不仅给后继课程的教学作了铺垫,又能使学生通过了解轴的强度理论在实际中的应用,加深对知识的理解.因此,工程力学的教学过程不应该是孤立的,工程力学的教师应熟悉相关课程的内容,教学中注意相关课程内容的配合.