力学基础论文18篇

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力学基础论文

力学 基础 论文:关于创新教学模式，构建基础力学和谐课堂

论文关键词：创新教学模式基础力学和谐课堂

论文摘要：结合基础力学教学实际，论述了通过以学生为主体，以教师为主导，采取多种有效教学方式，激发学生学习积极性，营造互动和谐的教学氛围，不断提高学生的综合素质，来创新教学模式，探索构建和谐课堂，努力使传统课堂教学中的教学内容、教学方法、师生关系、课堂氛围等要素间处于协调和谐状态。

党的十六大提出建设社会主义和谐社会的要求，党的十六届六中全会通过的《中共中央关于构建社会主义和谐社会若干重大问题的决定》指出，要“大力实施科教兴国和人才强国战略，实施素质教育，深化教育改革，提高教育质量”。作为高校的一线教师贯彻落实十六届六中全会精神，首要的是要创新教学模式，探索构建和谐课堂，努力使传统课堂教学中的教学内容、教学方法、师生关系、课堂氛围等要素间处于相互依存、相互协调、相互促进的状态，促进教学结构、教学模式、教学质量的和谐发展，实现学生掌握知识、运用知识和开发创造力的有机统一。

基础力学是工科大学重要的技术基础课，如何创新教学模式，构建基础力学和谐课堂，笔者在多年的教学实践中进行了有益的尝试和探索。通过以学生为主体，以教师为主导，采取多种有效教学方式，努力激发学生学习积极性，营造互动和谐的教学氛围，不断提高学生的综合素质，来构建和谐课堂。通过教师的积极引导，通过学生的思维，引导学生主动探究知识的形成和发展过程，努力形成在教师激励和指导下的学生主动学习的互动过程，不仅使学生学到“知识”，更重要的是培养学生的“学习能力”。

一、努力激发学生的学习积极性

学习兴趣是学习的生命力、源动力。学生只有产生兴趣，才能充分发挥主观能动性，产生学习积极性；只有怀着好奇心和求知欲，自觉地投入到学习过程中来，才能主动地去学习知识、掌握知识和运用知识，才会提高学习效率，学习上才会卓有成效。从多年的教学实践看，一部分学生对力学缺乏的恰恰就是兴趣，当然就学不好。因此，构建和谐课堂，教师首要的任务就是努力激发学生的学习积极性。

(1)理论联系实际，引入日常生活中的力学现象。理论知识与日常生活实际相结合是激发兴趣的重要手段。在《理论力学》的教学中，可以适当地穿插一些生活中的“身边力学”。例如“走路中的力学”，“倒立鸡蛋”的道理，“倒啤酒的学问”，“硬骨鱼、软骨鱼及海兽获得升力的力学”等，学生们对这些生活、生理现象都非常感兴趣。这些看似简单，就发生在我们身边的司空见惯的现象，都可以用我们学过的力学知识来解释。日常生活中许多现象都与力学有着千丝万缕的联系，学生从中可以领会到力学的重要性和趣味性，进而锻炼学生用力学知识解释一些身边现象，达到学以致用、理论联系实际的目的，起到抛砖引玉的作用。

(2)结合典型案例，引入热点工程背景。在多媒体教学中列举一些实用、热点的工程案例。《材料力学》研究的主要内容是结构的破坏，所以在《材料力学》的教学中，可以引入一些大家非常熟悉并且感兴趣的与结构破坏有关的灾难性事件，让学生分析其破坏的原因。例如，被称为“不沉之船”的豪华游轮“泰坦尼克号”在短短3小时内就被海水吞没；美国“哥伦比亚号”航天飞机在结束了为期16天的太空科学试验任务后，返回地球途中在美国得克萨斯州北部上空解体坠毁，机上7名宇航员全部遇难，这些事件案例都与材料结构破坏有关。引入典型案例可以收到很好的教学效果：一方面学生感到很新鲜，学习兴趣很大；另一方面，学生会领悟到复杂的实际工程问题是由一个个简单的、就存在我们身边的力学现象所组成的，让学生们体会到力学实际上也是看得见、摸得着的东西，改变以往那种认为力学就是一些抽象的、深奥的理论的印象。实践证明，这是一种激发学习兴趣的较好方法。

二、积极探索多种有效的教学方式

(1)采用以提问为主的启发式教学方式，实现教师引导与学生主动性思考的和谐统一。启发式教学是培养学生创造性的一种方法，通过教师的启发、引导，达到学生独立思考，主动获取知识的目的。提问是启发式教学的主要方法。旨在激发学生深入思考产生创造性思维的提问可采取如下两种形式：一是用类比来激发，提出相互类比的事物，比较分析两者的异同，从而让学生清楚地把握各自的本质。例如讲授定轴转动微分方程时，用平动时的微分方程来类比，即Mac=∑与Joe=∑M0()类比；二是用限定来激发，使学生只能按照一定的思路去思考某些问题，这是具有具体方向的提问。例如讲授拉氏方程推导时，因为问题很复杂，学生很难想到是如何推导出来的，采取这种方式效果较好。

(2)增加计算机辅助教学，实现传统教学方式与现代应用技术的有机结合。传统的基础力学教学内容和方式仍沿用过去的教学体系，主要以力学基本理论和传统的力学手算为主，而手算所能够解决的问题毕竟有限。随着计算机技术在力学实际工程中的应用，计算机仿真软件已经使得许多复杂的力学计算变成现实。这种现代高新技术的成果和实践应该在现代基础力学高等教育中充分体现，一方面，使学生掌握基础力学基本理论，另一方面，使学生了解近期的和前沿的技术成果。例如，《理论力学》中建立静力学平衡方程一般采用矩阵形式表示，求解时采用矩阵代数的方法，便于编写计算机求解程序，利用计算机软件求解静力学平衡问题。通过锻炼学生编写计算机求解力学问题的常用程序，为后面的材料力学、结构力学和弹性力学中应用有限元方法计算机仿真分析夯实基础，也有利于学生毕业后尽快适应复杂工程结构的力学分析。再如，在《材料力学》教学中，可以采用最为通用和有效的有限元软件Ansys进行补充教学。Ansys程序是一个融结构、热、流体、电磁、声学于一体的多物理场通用的有限元分析软件，它较大的优点是计算简单的问题不用编制程序，是“菜单式”操作，容易操作和掌握。Ansys软件可以数值模拟结构的应力、应变和位移的分布云图，动态演示结构的变形随载荷变化的整个过程。特别是对学生很难理解的组合变形，如非对称弯曲，偏心拉压、弯扭组合等的应力、应变和位移分布情况，Ansys软件最为有效。

实践证明，引入计算机应用程序和软件，将原来枯燥乏味的力学概念转化为图文并茂、生动形象的画面，开拓了学生视野，增强了学生的计算机应用能力，便于学生掌握力学基础知识。

三、着力营造良好的课堂教学氛围

(1)鼓励学生挑战，营造活跃、互动的课堂氛围。鼓励学生挑战，其目的是培养学生科学的学习态度和严谨的学风。视老师为“圣人”，视教材为“圣经”，这样培养出来的学生，自然对教师服从，却缺乏自己的思维空间。任何一位教师，不论其学识有多深、职称有多高、资格有多老，授课时难免存在错误的地方，因此，要鼓励学生敢于向教师提出挑战，有疑问可以随时提出，让其它学生来回答，再由教师进行总结，找出正确答案。例如《理论力学》平面运动刚体的动能应该等于随质心平动的动能加上绕质心转动的动能。老师可以说成随基点平动的动能加上绕基点转动的动能，让学生来挑错误，再将正确的答案给出。实践证明，鼓励学生挑毛病有如下优点：一是使学生与教师真正地互动起来，达到教与学的结合；二是课堂气氛非常活跃，充分体现学生是课堂的主体，教师只是发挥引导作用；三是可以充分调动学生的主动思维，较大限度地避免使学生处于被动地位。

(2)运用课堂讨论交流，营造积极、良好的课堂氛围。课堂讨论既是学生之间、师生之间交流问题和知识的重要方式，也是学生之间、师生之间情感的交流合作，有利于营造积极民主、宽松和谐的课堂氛围。在课堂讨论时，允许学生产生各种合理的疑问，允许学生有各种不同的想法。对与正确答案不一致的，通过讨论，让学生反思自己的探究过程和方法，找出错误的原因，培养学生严谨的治学作风。例如，《材料力学》中用叠加法求弯曲变形的问题，学生容易将简支梁中的载荷进行移动，结果肯定是错误的。通过课堂讨论，找出是移动载荷之后弯矩有变化的原因。要积极鼓励学生敢于说出与别人不同的想法和创造性思维，包括与老师不同的想法，教师要从提高学生的综合素质角度出发，让学生自主探究，交流合作。课堂讨论可以采取集中讨论、小组讨论的形式。通过学生之间对问题的相互质疑、相互辩论、相互激励，一方面促进学生积极主动地学习，另一方面充分地激发学生的探索意识。教师可以借助多媒体技术，给学生提供更多的主动参与机会，在讨论交流的过程中，为学生提供了练习口头表达能力的机会；培养学生倾听别人的意见，对别人的意见作出评价，让学生学会在合作中发展、在竞争中成长。

(3)请学生上讲台，培养学生的综合能力。现代社会需要既有扎实的知识和技能，又有敏锐的洞察力、良好的表达能力的复合型人才。在课堂教学中，给学生提供充分发挥的讲台，选择适当的内容由学生自己来讲述，发表观点、介绍思路，鼓励大家多提问，共探讨，不但活跃了课堂气氛，提高了同学们的热情，更有利于培养学生的自学、总结、归纳和语言表达等综合能力。例如，《理论力学》空间力系的“力在轴上的投影”、“力对轴之矩”和“力对点之矩”的概念，就可以在课堂上请学生来讲，其他同学可以提问，发表自己的看法，再由老师来总结、归纳。请学生上讲台，一方面，使学生通过学习和思考，把书本知识变成自己的知识；另一方面，使学生把学到的知识用简洁、明了的语言或文字表达清楚，培养表达能力。

和谐课堂以“一切为了学生，为了一切学生，为了学生一切”为宗旨，在这样的课堂上，教师关注每一个学生的发展，每一个学生都可以找回自我，都能在各自的基础上获得发展。

力学基础论文:关于创新教学模式，构建基础力学和谐课堂

论文关键词：创新教学模式基础力学和谐课堂

一、努力激发学生的学习积极性

二、积极探索多种有效的教学方式

三、着力营造良好的课堂教学氛围

力学基础论文:浅析谈基础力学课程教学质量与改革

作者：陈继生张功学张艳华

论文关键词：现代教育思想教学改革工程力学教学质量

论文摘要：本文分析了现代教育思想的特点和当前的高等教育教学改革的现状、重要性及存在的问题,并且从转变旧的教育观的角度, 就工程力学课程的教学改革以及提高课堂教学质量方面, 作一些探讨。

引言

近几十年来, 教育事业的发展在全国范围内出现了前所未有的新情况, 各种教学改革的实验风起云涌, 一些创造性的教学理论主张纷纷出现。高等教育正面临着一场严峻的挑战, 能否尽快地培养适应新技术革命发展和世界经济竞争需要的人才, 已成为当前教育改革的中心内容。高等教育是未来的事业, 今天的教育水平和方式对明天的科研发展起着决定性的影响。如果具有高智商的劳动者参加生产过程, 促使智力劳动取代体力劳动, 就能创造更多的物质财富。因此, 高等教育的社会经济职能将随着科技水平向纵深发展, 而显得愈加重要。从全国范围来看,我国高校的教学改革已经开始呈现深入发展的良好形势,教学改革的指导思想逐渐明确,已经形成一个积极开展教学改革的大气候。但综观我国高校教学改革的实践,还有一些亟待解决的问题。因此,必须大力弘扬现代教育思想,彻底转变旧的教育观念,积极主动地进行教育教学改革,使这项伟大的事业有实质性的,多方位的向前推进。

1 改革传统的教育体制, 发展现代教育思想势在必行

当代科学技术的发展突飞猛进, 导致知识数量急剧增加, 知识更新日趋加快, 引起了所谓 ”知识爆炸” 的现象。为了适应这种新形势, 客观上对新一代人提出了更高要求, 对传统的教学思想和教育方法提出了新的挑战。并且随着现代科技的飞速发展, 与教学理论有关的生命科学研究有了重大突破, 例如在脑生理学, 教育心理学等方面, 已经取得了许多开拓性的成果, 使人们对人类的认识规律有了更进一步的了解。近代科学方法论, 如系统论、信息论和控制论的出现, 给教育理论的研究提供了新的思想和方法,以前所进行的教学改革中有许多仍没有摆脱应试教育的束缚,且以局部的、单项的改革和操作性的修修补补居多,局限性较大,尚未能构造出一种真正体现素质教育思想的教学新体系。这里,既有教学改革本身不够到位的原因,也有受课程制约的因素。因此,从总体上看,素质教育的成效还不够明显,尚未取得突破性的进展。长期以来一直困扰着我们的教学方式单一、学生被动学习、个性受到压抑等顽疾均未能从根本上得到有效的医治;教学实践中,过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的状况普遍存在。这是教学改革要着力解决的主要问题。我们通过教学改革,可望在一个更高、更深、更的层次上展开,有对存在问题的检讨和共识, 使教学改革真正朝着实施素质教育的方向大踏步前进。

2 现代教育思想的重要特点之一是主张以教师为主导和以学生为主体的辩证统一

在传统的教学思想中,存在的弊端之一是在教与学的关系上,主张以教师为中心,强调教师至上,教学过程变成了灌与装的过程。而现代教学思想则调动学生的学习主动性,十分重视学生的主体作用,把激发学生的内在动机作为提高教学效果的重要条件。因而在教学原则方面主张教学应充分引起学生的好奇心和求知欲,增强学习兴趣,调动学生的学习主动性。要使学生理解学习过程,掌握学习方法和思维方法,让学生自觉、积极、主动地学习。与此同时,现代教育思想也十分强调在教学过程中,实现教与学的配合。在教与学的关系上,强调以教为主导,以学为主体的辩证统一。把教师的主导作用与学生的主体作用有机地结合起来,以获得教学的效果。

当然师生之间应该建立起融洽的理解型的师生关系,因为这是教学顺利开展的必要条件。只有建立融洽的师生关系,学生才会感受到教师的欣赏和信任,形成健康的心理状态,有足够的自尊和自信,从而以积极的态度学习。理解型的师生关系是“我”与“你”的平等对话关系。建构理解型师生关系的主要责任在教师,在于教师如何理解学生。教师只有树立正确的学生观,并具有高尚的道德情操,在理想的沟通情境下通过与学生对话,才能达到与学生的“视野融合”,真正建立起理解型的师生关系。

3 重视教学方法的研究,强调知识与智能的统一

教学方法是实现教育思想的方法论,是教师和学生在教学过程中所采用的工作方法和手段,它们对教学效果和人材培养的质量具有重大影响。因此,当前关于现代教学方法的研究,引起了广大教育工作者们的足够重视。如上所述,传统的教学方法存在的问题之一是坚持教师灌,学生被动装的所谓注入式教学,只重视研究教师如何教,忽视研究学生如何学。现代教学方法则提倡启发式教学法,如动机启发,推理启发,联想启发,激疑启发等,其目的是通过教师的引导去启发学生主动思维学习,把灌输和装载的教学过程转变为引导和发现的教学过程。在注意教法的同时,也重视学法的研究,主张教法和学法的辩证统一。

推进教学方式和学习方式的转变也是广大教育工作者坚定不移的方向。先进的教育观念要通过先进的教育方式体现出来,教育观念转变本身也要在教育方式转变中进行,二者是相辅相成的关系。观念不转变,方式转变就没(下转第70页)(上接第37页)有方向,没有基础;方式不转变,观念转变就失去了归宿,失去了落脚点。就教与学关系而言,教师教育观念、教学方式的转变最终都要落实到学生学习方式的转变上。学生学习方式的转变具有极其重要的意义,这是因为学习方式的转变将会牵引出思维方式、生活方式甚至生存方式的转变。学生的自主性、独立性、能动性和创造性将因此得到真正的张扬和提升。学生不仅将成为学习和教育的主人,而且还将成为生活的主人,成为独立的、积极参与社会的、有责任感的人。学习方式的转变因此被看成是课程改革的显著特征和核心任务。

4 改革传统的力学教材内容及体系有利于开拓性高智能人材的培养

教学改革的首要任务是教材内容的改革。力学教材内容应围绕以掌握概念为基础,以强化应用为重点,以计算分析为手段的中心内容展开。教学时,应在对现有教学内容进行合理取舍的基础上,引入联系工程实际和有特色的例题、习题和思考题,适当增加力学电算程序,并给学生安排一定的上机时间,增加实验教学课时和力学大作业,强化技能训练,提高动手能力,培养“应用性人才”。为实现这一培养目标,应该打破工程力学由理论力学和材料力学两部分简单组合的原课程体系,将教材的整体框架按静力学、构件承载能力分析和运动力学的次序重组,即将材料力学精编为一篇并置于静力学后,将外力分析与内力、应力、强度分析有机结合起来。

同时自己在材料力学具体的教学实践中,曾经实施了“问题教学法 ”。首先,教师要引出一种受外载的工程结构,经过分析与讲解,使学生认识到实际问题中,需要对哪些构件进行强度或刚度校核,才能保障结构既安全又经济的工作。此时学生就会带着具体问题,处于积极思维状态,变被动听讲为主动思考解决该问题的途径和方法。为了便于教学,自己将传统材力的教材体系(即以基本变形为主干,以研究单个构件强度,刚度,稳定性为核心) 改革为以应力应变为主干,以研究结构的安全,经济为核心。材力及时部分的基本内容讨论拉压杆为主的桁架结构,扭转为主的传动轴结构以及弯曲为主的梁结构等三大基本单元。在每一单元中重点讲授结构的受力分析,应力应变分析,强度及刚度计算,并强调说明单个构件的强度,刚度及稳定性与整体结构的安全性,经济性之间的辩证关系。材力第二部分的内容研究各种组合变形的应力和强度计算,以及应力状态理论和强度理论。第三部分进行压杆稳定的分析与计算,用能量法讨论静不定结构的内力和应力,并解决动载荷的强度问题。

5 结语

在整个教育信息化时代的今天,教学改革已经开始呈现深入发展的良好形势, 但显得还是比较缓慢,如何加快教学改革的步伐,推进教育现代化进程,仍是摆在我们面前的一个紧迫课题。面对教学改革的实际情况,针对工程力学是工科类专业的一门重要技术基础课程的特征,在教学内容要增加,教学时数要减少的条件下,必须对现行工程力学课程的教学内容、教学方法、教学手段进行改革,同时在教学中要尽量用生活实例解释力学理论,倡导对话式教学,加强实验教学,充分利用利用挂图、模型、多媒体等教学手段,可使理论学习深入浅出,调动学生学习的主动性和能动性,使班级教学焕发出生机勃勃的情景,进入理想的境界,才能取得令人满意的教学效果,使教育教学改革事业实实在在地蓬勃向前发展。

力学基础论文:高校工程教育基础力学课程教改

摘要

为使基础力学课程更适于应用型人才培养的教学模式，基于当前高校基础力学教学的实际情况，结合教学经验和体会，分析总结基础力学教学中存在的问题，阐述在基础力学课程教学中实施工程教育的可行性，提出工程教育背景下基础力学课程的改革措施。

关键词

基础力学；工程教育；教学改革

1前言

基础力学课程是高校各工科专业的专业基础课，是研究工程中普遍存在的各类结构和构件的受力、运动和变形等现象的学科，一般包括理论力学、材料力学、工程力学和结构力学等。该课程可以培养学生逻辑思维能力以及利用所学理论知识解决实际问题的能力。由于历史原因，我国高校所讲授基础力学课程的内容大多由苏联引进，虽然近年来根据我国实际做了较大改进，但还有部分教材内容比较陈旧抽象、重理论轻实践，部分教师的教学方法还采用落后的灌输式教学，不注重与工程实践相结合，使得课堂气氛沉闷甚至枯燥无味，降低了学生的学习积极性，进而影响后续专业课程的学习。如何克服基础力学教学环节中与工程教育培养目标不相符的内容，如何体现工程教育的思想，如何树立工程认知的思维，如何培养工程实践的能力，是整个工程教育培养计划中亟待解决的问题。本文根据当前高校基础力学教学的实际情况，通过问卷调查的手段，结合自身教学经验和体会，分析总结基础力学教学中存在的几个问题，进而阐述在基础力学课程教学中实施工程教育的可行性，提出工程教育背景下基础力学课程进行改革的有效措施。

2现行基础力学教学中存在的问题

2.1课堂教学内容乏味

基础力学课程的特点决定了其教学过程中存在大量的公式推导和习题训练等环节，如果教师经验不足或不注意与工程实践相结合，容易使学生产生畏惧心理或感觉枯燥，进而影响对课程的学习效果。为此，对齐鲁工业大学机械设计制造及其自动化专业理论力学和材料力学的课堂教学进行问卷调查，结果显示，65%的学生认为基础力学课公式多、理论性强，学习有一定难度；有25%的学生认为该课程难度一般，只要多花点儿时间就可以学好该课程；仅有10%的学生认为该课程内容较简单。调查结果显示，多数学生对公式推导和部分习题感觉吃力，仅有少数学生对公式推导和习题讲解过程能够理解透彻。之所以产生上述问题，是因为基础力学课程需要一定的数学、物理基础和较好的逻辑思维能力，容易使学生感觉到基础力学课程有一定的难度，如果教师引导不利或学习方法不当，容易使得学生产生畏惧心理甚至抵触情绪，最终影响基础力学课程的学习效果。

2.2实验教学模式古板

以齐鲁工业大学为例，目前该校开设基础力学的各专业中，只有机械设计制造及其自动化专业和过程装备工程及其自动化专业的材料力学开设8个学时的实验，而材料成型及其自动化和汽车服务工程等专业的工程力学则不开设实验。由于学生多、任课教师和实验设备不足等原因，该课程实验教学均是验证型实验，即教师讲解实验原理、操作步骤和注意事项等，然后示范操作，学生按照教师的示范再操作一次，甚至只让学生观摩而不动手操作。这种实验教学模式较为古板，在实验课堂中学生只能被动接受，很难产生师生互动，限制了学生主观能动性的充分发挥，使教学内容与工程实践产生脱节，与提高学生工程素养的教学目标不相符。

2.3教学内容与工程实践脱节

目前，不少高校都在缩减专业基础课程的学时。以齐鲁工业大学为例，机械设计制造及其自动化专业的理论力学由原来的80学时减为56学时，材料力学由原来的72学时减为64学时（含8学时实验），其他专业（如汽车服务工程和材料成型及其自动化等专业）的基础力学开出学时则更少，但是考虑到后续课程和学生考研等需求，需要讲授的内容基本没减少。为了完成教学计划，教师在课堂教学中仅能讲授教材内的基本理论知识，无法开展与工程实践相关的教学环节，更谈不上满足工程教育的教学要求。

2.4课程考核方式不合理

我国高校各专业的基础力学课程多数采用传统的考核方式，期末总评成绩由期末考试的卷面成绩和平时成绩各占一定比例计算得出。由于学生多、教师少和教室紧张等原因，多数基础力学课程为多个班级合堂上课，任课教师很难掌握每个学生平时的学习表现，所谓的平时成绩也仅能包括考勤、作业或小测验等。这就使得部分学生上课仅仅是为了应付考勤，而不注意听讲，同时作业抄袭的现象也比较严重。为了应付考试，部分学生选择考前突击复习，甚至作弊。因此，这种传统的考核方式容易造成学生只为应付考试，不注重平时的课堂学习和知识积累，使得学生对知识的掌握不系统，无法自如地将所学知识用到工程问题实践中。

3基础力学课程教学中实施工程教育的可行性

掌握扎实的工程基础应用知识是工程教育模式的基础与核心[1]。由于科学技术的发展速度很快，工程应用领域里许多看似深奥的技术很快就会被新兴的技术所取代，只有专业基础知识掌握扎实的人才可以通过不断学习适应不断发展的科学技术。因此，基础力学作为工科的一门专业基础课，在其教学过程中实施工程教育是十分重要的。在基础力学课程教学中实施工程教育，有助于实现培养计划所规定的教学目标，这一点从基础力学课程的课程属性及其在课程体系中所处的位置都可以得以体现。如果基础力学课程没有学好，后续专业课程的学习就会变得更为困难，并且会影响将来的职业发展和提高。基础力学的相关理论知识均来自于工程实践，学生所学的知识和培养的能力更需要在实践中检验[2]。因此，基础力学课程中的实践环节对于培养学生的实践和创新能力十分重要。专业基础课中的基础理论知识是对最共性和最基本的专业知识的总结，如果对其掌握不够牢固或理解不够透彻，就不能灵活解决千变万化的实际问题。要想灵活应对各种实际工作中的问题，必须在基础力学教学中关注工程实践。为此，只有精心设计基础力学课程的教学过程，使其熟练掌握工程基础应用知识，才可以实现对学生实践和创新能力的培养，进而构建系统的专业技能。

4基础力学教学改革的措施

4.1教学内容的项目化设计

基础力学课程改革可以考虑从教学内容的项目化设计着手，而教学内容的项目化设计要充分结合工程能力指标进行，因为工程教育的理念更加突出教学案例的基础性和前沿性，更加注重学生实践能力及创新能力的培养，更加注重教学内容与工程背景的结合。如在讲授理论力学中桁架结构的相关知识时，讲授完基本理论知识后，可让学生从身边的工程实例中寻找桁架应用的实例，引导学生分析、简化、建立并求解结构的力学模型，对结果予以分析，并以此为基础制作实验模型，对计算结果进行实验验证。项目化设计还可以考虑在课程设立综合大作业，给出或让学生从工程中寻找一个实际的机构或结构，引导和帮助学生建立该机构工作时的力学模型并对其进行求解，将求解结果与实际情况进行对比，让学生分析理论计算与实际情况存在差别的原因。通过基础力学教学内容的项目化设计，可以加深学生对其教学内容的理解与掌握，进而实现工程教育相应的能力指标要求。

4.2利用学生的关注点进行创新能力的培养

在基础力学的课堂教学过程中，可将学生的近期关注点与基础力学的教学内容相结合，激发学生兴趣，拉近师生距离，活跃课堂气氛，进而引导学生发现问题、分析问题和解决问题。如在讲授每一章节知识后，可将时下学生所关心的新闻事件与教学内容相结合，由学生与教师沟通并选定相关主题，在课堂上对自己所选问题的力学原理和解决办法进行介绍，让学生学会如何将所学基础理论知识综合应用于工程实践中。此举可提高学生的表达与沟通能力，也为学生创造一个轻松的课堂氛围，进而实现工程教育中创新性思维和团队协作能力的培养目标。工程技术问题都是客观存在的，不能随意对其假设或猜测[3]。在处理工程技术问题时，必须将理论知识和实践经验相结合，分析问题的本质并提出解决办法。基础力学课程的内容由简单到复杂，知识结构详尽且系统。其中从静力学中的基本公理到材料力学中的基本变形，再到弹性力学的能量原理都是在科学的推理、计算和实验验证下得出的结果。如在材料力学的研究范围内分析小变形、弹性杆件的安全问题时，根据材料力学相关理论，从外力分析到内力计算，再到应力和变形，解决杆件的强度、刚度和稳定性等安全问题。这一分析过程既训练学生的数学运算能力，又培养学生的逻辑推理能力，使学生养成良好的工程语言表达能力，并逐步掌握在工程实践中发现、分析和解决问题的能力。基础力学课程中的这些训练是工程能力指标最基本的体现。另外，在基础力学课程的教学中，可通过引导学生发展想象能力，训练其逻辑思维能力[4]。如在讲解完杆件拉压强度的问题之后，改变相应的已知条件，如外力大小、杆件材料、杆件尺寸形状等，或者让学生思考在工程实践中得到上述哪些条件时会遇到障碍，引导他们思考分析并最终解决问题。如果学生遇到困难，就帮助其分析并找出遇到困难的原因。这种以锻炼学生形象思维为目的教学，能够增强和锻炼学生逻辑思维能力及解决实际问题的能力。

4.3课堂表现形式的多样化设计

基于对学生问卷调查的结果，针对基础力学课程理论性强和公式推导难度大的特点，教师在讲解理论知识时应注重引入易引起学生兴趣的工程案例，增强知识的趣味性和实用性。如在讲授疲劳失效这一节时，可通过引入货车司机因超载而引发事故的案例，分析汽车主轴产生失效的原因，讲解相关理论知识。利用这样一个例子引出本节的内容，能够更好地吸引学生的注意力和活跃课堂气氛，用理论知识合理解释工程实践中遇到的疲劳失效问题。不仅加深学生对理论知识的理解，而且培养学生学以致用的能力。工程实践中很多实例都可以利用基础力学的理论加以解释，在课堂教学中应注意利用该方法引导学生分析归纳并总结提炼自己的想法，培养他们解决实际问题的能力，实现工程教育的教学目标。基础力学课程教学的表现形式除课堂讲授外，还可以设计专题讨论会的环节。如根据基础力学课程的知识点提供几个讨论主题，要求学生利用图书馆或互联网等资源，查阅资料，制作汇报材料，鼓励学生课堂上讲解并交流讨论。通过这种讨论可以激发学生的学习积极性，将传统的单向知识传授扩展至基于问题解决的师生互动学习，进而培养学生的交流沟通能力和团队协作能力。

4.4试行灵活的实验教学模式

教学环节不应该只以教师为主体，而应该是师生互动的教学过程[5]。在专业人才培养方案中将基础力学课程中的实验类别从验证型修改为设计型，对于设计型实验，教师仅给出实验的预期目的，让学生设计实验的思路，经与教师讨论方案可行后，通过查阅资料学习实验设备的操作方法，自己动手进行实验。实验过程中如若遇到问题，及时找老师或同学共同商讨解决问题的办法，引导学生独立分析实验数据和规范，撰写实验报告。这种实验方式可使学生由被动变主动，提高学生在实践中运用所学知识的能力，实现工程教育的教学目的。对于高年级学生，可以根据不同的专业，开设相应的力学综合开放实验环节，只要学生有好的想法且思路是可行，或教师引导学生发现好的力学课题，由学生设计解决方案，然后利用实验室现有设备和软件解决问题。指导学生利用现有教学资源和实验室资源，参加各种力学竞赛，鼓励学生撰写小论文，培养学生的科研能力和创新意识。

4.5改革课程考评方式

课程考评是教学过程的重要组成部分，不能简单理解为传统的书面考试，可由多种形式组成。根据基础力学课程的特点，其考评内容可由力学软件应用（占10%）、力学模型制作（占20%）、分组报告会（占10%）、实验报告撰写（占10%）、平时作业及试卷考核（占50%）等组成。评价形式可采用学生自评、学生互评和教师评价等形式，重点考察学生在各个环节中所起的作用及所负责项目的完成情况，以及与其他学生协作能力等指标。这种考核方式可以避免传统考试的各种弊端，促进学生的学习积极性，使学生对课程学习产生浓厚兴趣，提高对基础理论的理解和掌握。通过几个不同阶段的教学实践环节，使学生感到基础力学课程的重要性，对后续专业课程的学习产生帮助，进而提高学生的实践能力和创新能力。

5结语

为了解决目前基础力学教学中存在的问题，使其适应工程教育的人才培养目标，培养学生解决实际工程问题的能力，在教学过程中要有意识地培养学生的工程素养。基础力学课程的教学改革正是基于应用型人才培养的一次尝试。课程改革需要反复的探索和实践，课题组将继续开展并深化基础力学课程的教学改革，使其利于应用型人才培养模式目的实现。

作者：王明禄许崇海魏高峰周泉单位：齐鲁工业大学机械与汽车工程学院

力学基础论文:土木专业硕士研究生力学基础课程

一、课程群主要建设思路及知识模块

面对当今力学基础和数学基础都较薄弱的土木专业工程硕士研究生，这两门课程的建设与改革也应顺应时展的要求，以增强学生的工程应用能力为主线，合理采用现代化教学手段，优化教学内容，改进教学方法。例如，可以结合实际的工程项目，加强案例教学，激发学习兴趣，创造学有所用的良好氛围；除了安排必要的课程教学外，应留有对课程相关的内容及实际工程问题进行学习和讨论的余地，培养学生将所学理论知识用以解决工程实际问题的能力，从而激发学生的创新能力和创造能力。为强化对土木专业工程硕士研究生工程素质的培养，初步设想力学基础课程群由以下三个知识模块组成：

1.结构动力学模块：研究结构体系在各种动荷载作用下的力学行为。通过该模块知识的学习，使学生明确动荷载作用和静荷载作用的本质区别，牢固掌握结构振动的普遍规律和结构动力分析的基本研究及计算方法，为改善工程结构系统在动力环境中的安全性和性提供坚实的理论基础，从而有助于在今后的工程设计和工程建设中减少振动危害，让振动为人类服务。

2.弹塑性力学模块：研究可变形固体受到外载荷、温度变化及边界约束变动等作用时，弹塑性变形和应力状态。通过学习，使学生牢固掌握固体变形的规律，掌握非线性变形与塑性变形的概念和分析方法，深入了解结构的承载力问题，会用弹塑性理论对工程结构的应力与变形进行地描述和计算，以解决工程中的实际问题。

3.有限元分析技术模块：有限元法是解决工程实际问题的一种有力的数值计算工具，在土木工程分析与设计中有非常广泛的应用。该知识模块要求学生掌握有限元方法的基础理论，了解有限元法的特点及有限元法的基本步骤，掌握梁、板、壳、三维实体和一些特殊单元的线性和非线性特性，会根据研究目的及研究对象的不同，选择合适的单元建立有限元模型。目前，各种专用的和通用的有限元软件已经使有限元方法转化为社会生产力。土木专业的工程硕士研究生在学习了结构动力学、弹塑性力学的基本理论知识和有限元分析的基本方法以后，应能采用大型有限元软件（如ANSYS、ABAQUAS等）计算分析实际的工程问题。

二、课程群教学研究

由于结构动力学、弹塑性性力学、有限元分析等课程内容的学习，涉及到材料力学、结构力学、高等数学、线性代数等许多先修课程中的重点和难点，综合性很强，要求学生有较扎实的力学和数学基础知识，而目前的土木专业工程硕士研究生此方面都较欠缺。因此，该课程群的教学要求应以面向实际应用制定教学计划，从原先以力学基础理论为主逐渐转变为以理论和实践并重的培养模式，强调以理论指导实践、在实践中检验理论并强化其应用和创新的螺旋式上升的学习过程。在教学安排上，应针对各校土木专业工程硕士研究生的实际状况，充分注意和本科阶段力学知识、数学知识相衔接，及时复习课程中涉及到的达朗伯原理、矩阵运算、Fourier变换、常微分方程的求解、偏微分方程等相关知识，并对传统的经典内容加以精选，根据重点引导学生关注工程问题、注重培养学生的力学概念和理论实践能力，对繁琐的公式推导和手算能力不做过高的要求，转而强调培养学生运用现代通用有限元软件进行建模、分析计算并能对求解结果进行对错定性判断的能力，在实践中较、系统、深入地掌握土木工程专业的基本力学理论和分析计算方法。在教学方法上可以将老师讲解和同学讨论相结合，采用启发式、讨论式、演示式等多种教学方式，营造师生互动的课堂氛围，激发学生从多角度去讨论问题，重点培养学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力。为了提高学习兴趣、培养科研能力，可以将学生分成3～4人一组，每组设计不同的实际工程题目，让学生自行查阅文献、分工协作、集中讨论，在教师指导下有理有据地完成项目，同时撰写科研报告，并通过分组答辩评定成绩。

三、课程群建设的预期效果

通过力学基础课程群的建设，以适应面向实际工程应用的培养目标为主导，进一步修订完善力学基础课程群的教学内容，改进教学方法，使土木工程专业的工程硕士研究生，既能站在一定的理论高度，较地掌握实际土木工程结构分析的基本原理及其典型方法，又会借助有限元分析技术解决实际的工程问题，并为以后的科学研究工作打下坚实的力学基础。

作者：韩艳单位：北方工业大学建筑工程学院

力学基础论文:基础力学教师教学能力的培养

摘要：教育教学能力是影响教学质量的主要因素，基础力学老师的教学能力水平直接影响到教学效果，本文分析了基础力学教师应具备的能力，并提出了提高教师教学能力的四点思路。

关键词：教育教学；基础力学；培养；教学研究

机械基础课是大学的必修课，开设该课程的主要目的是为了提高教育质量，提高学生的专业技能水平，使学生具有适应科技迅速发展的能力。教学中我校提出的“高标准、严要求、厚基础、强能力、宽适应”的高素质机械类专业学生的人才培养目标，机械类专业的学生我校开设的基础力学课是“理论力学”和“材料力学”，该基础力学课起着基础课和专业课之间的桥梁和纽带作用。《教育部关于提高高等教育质量的若干意见》和《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》都明确指出，高等教育必须坚持走以质量提升为核心的内涵式发展道路[1]。高校教师应具备的教育教学能力主要包括教学认知能力、教学内容驾驭能力、教学设计能力、教学操作能力、教学研究和创新能力、科研促进教学能力、培养学生终身学习能力、交流沟通能力，同时还必须具有实践教学指导能力和产学研合作能力[1]。作为新世纪的基础力学课教师，如何继往开来，使自己成为一名合格的基础课教师呢？

一、驾驭课堂教学的能力

“师者，所以传道授业解惑也”，教师在教学中，语言要言简意赅、合乎逻辑、内容具体，讲课中感情要饱满丰富、富有感染力。基础力学课程实用性很强，但枯燥性也比较明显。现阶段高校强调基于能力培养的教学，首先教师有过硬的教学功底，的教师一定是一名智慧型教师。他的课堂结构一定是严谨科学的。学生的个人天赋不一，教师的教学能力一个特征表现为善于发现学生的个体差别，发掘学生的个人特色。课堂上基础力学教师传授给学生的是基本知识，但通过知识的迁移性和再生力，培养了学生的分析和解决工程问题能力，教师用自己的教学能力和人格魅力，讲课中对知识通过合理组合，学生通过消化吸收对教师教学方法的领悟可间接地提高学生解决问题的水平和能力。教师通过教学经验纵横联系学生已有知识并通过举例说明，化难为易，突破难点，突出课程的重点。教师的这种对课堂内容的把控能力会直接影响学生学习能力的提升。

二、教师要有自己的教育智慧

孟子曾说：“教亦多术矣。”可见教师的教育教学能力不仅靠理智，还要靠机智。教育学不仅是一门科学，更是一门艺术[2]。教学有法，但无定法，贵在得法。每位教育者的学识、能力和人格魅力是一种特定的教育资源。教师的教学智慧必须具备几个特征：1.具有随机应变的能力。教学中难免会遇到各种突发情况，此时教师丰富的知识积累显得尤为重要，遇到突然问题时处理态度是冷静的，处理方法是恰当的、果断的。2.教师要掌握教育分寸。教师有自己独特的教学方式，对待学生是温柔与严厉相结合，对待学生教育尺寸把握应该是恰如其分的。3.教师必须具备良好的沟通能力。的教师应该有良好的表达能力，一名教师教学的流畅性与教学效果有显著的相关性。如果一名教师语无伦次，思维混乱，说话逻辑性差，就很难将问题讲述清晰，教学工作比较难于出彩。的教师能够与学生建立“教学相长”的平等关系，能与同事建立相互支持、合作的和谐工作关系，与相关企事业单位建立互助协作的伙伴关系[3]。

三、恰当地结合传统教学和教学媒体

现代教育教学既要求人的发展，又要求因材施教、个性化发展。教师的教育教学更需要展现鲜明个性又要符合上课的标准。一堂课上教师恰当地使用教学媒体和板书，会收到事半功倍的效果。一般说来，一堂课学生的注意力集中时间不到20分钟，教师的教学效果的优劣，一个重要的体现在于有限的时间内教师能否较大限度地调动学生的学习积极性。教学媒体不仅能提高学生的注意力，调动学生的学习兴趣，增大课堂教学信息的容量，更重要的是有助于提高学生的接受能力。传统的板书教学具有层次分明、脉络清晰；增强直观效果，重点突出，能起到提纲挈领的作用，方便于课堂小结和课后复习等功能。教师上课中充分将多媒体技术的文本、声音、图形、图像、动画等进行综合处理，使教学达到图文并茂、提纲挈领、有声有色、生动逼真的教学环境，使学生彻底理解、真正掌握相关的知识。一名教师的教学水平某种程度会直接影响着学生的创造能力和实践能力，将会影响学生的专业技能水平的提高。教师在授课中不仅要做到“专业发展与终身学习相结合”，还要做到“专业精深与博学多才相结合”。那么高校基础课教师如何才能提高自己的教学能力呢？

1.注重教学研究。积极开展教学研究课是提高教师专业素质的重要方式，教学研究课是教研活动的主要载体，也是教师成长的舞台。教师可以通过教学研究课相互启迪，集中精力学习教育理论，可以反思自己的日常教学行为，从而使自己的课堂教学日益精进。教师应该对思维发展、能力形成、学习形态、创新精神具体和深入理解，研究如何确定个人授课中的个人目标并加以细化，做到既具体，又有可操作性，在实际的教学中学会因时因地了解学生的现状、困惑和要求，学会在教学中既能做到有针对性又能取得实际效果。我校对于新来的青年教师的培养贯彻执行助教制度、岗前培训制度、专业培训制度和青年导师制度，在教学中开展“一帮一”、“以老带新”和“传帮带”活动，在教学中加强教学团队建设，培养一批具有示范及带头作用的教坛新秀和教学名师。一系列的教学措施使基础课教师快速地进入教学中坚队伍中。

2.建立合理的评价体系。陶行知：好的先生不是教书，不是教学生，乃是教学生学。教师的职业是一种神圣的职业，它同样需要付出辛勤的汗水。对教师的考核我们建立了一套合理、行之有效的教师教学工作评价体系，对教学过程的质量评价我们采用领导评价、督导评价、同行评价、学生评教等多元的评价方式，规范教师的教学，并采用对不同职称的教师采用不同的评价体系指标，尽可能提供机会让每位教师找到合适自己的发展平台，可以较大程度地提高不同群体教师的教育教学水平。

3.教学和科研相互促进，科研促进教学。高校教师的科研能力是由知识结构、创新能力、创新意识等多方面构成的。基础课教师因为大量时间都用在课堂讲授中，因而科研能力存在着很大的提升空间。我们知道教学不是墨守成规，教学也需要不断研究新的授课方式、新的思路，因学生而教，教学会因研究而不断提升发展。教学创新能力是大学教师能力的灵魂，大学里有着得天独厚的研究环境，教学及科学研究能将文化、科学、技术等前沿成果及时反映到大学教学中来，基础课的教学成果的取得也是科学研究的成果。教师的高质量的科学研究一定能通过高质量课堂效果体现。

4.教学中不断地思索促进教学能力的提高。教师在教学的过程中，不仅要努力提高自身素质，还要善于反思和总结自己在工作中遇到的问题，来提高自己的教育与教学能力。教师不断地进行教和研究，不断学习同行教师的闪光之点，善于发现别的教师课堂上的每一点闪光之处，然后慢慢品味，细细揣摩，再将其用到自己的课堂上去实践印证，日久的揣摩和实践，教师的个人的能力和水平必定会不断进步。的教师应该是一位善于思考的老师，能够合理地借鉴别人之道。并和自己的备课思路进行对比分析，大胆地去粗取精，扬长避短，在以后的教学中揣摩和实践。“教无定法，贵在得法。”教师要成为的教师，需要不断地思索和成长，博采众长，教师要成为真正的知识传播者、年青一代的塑造者，必须要有较强的教育教学能力和教育素质，才能把教育事业做到和。

总结：

教学是一个长期不断的积累过程，教师应该借鉴其他专业教师和非专业教师的优点，博百家之长，制定适合自己特色的课堂教学，同时要根据当代大学生的需求以及教育现状将教师的主导作用和学生的主体作用相结合，科研与教学相结合，培养出高素质的人才。

力学基础论文:高校工程教育基础力学课程教改分析

摘要：为使基础力学课程更适于应用型人才培养的教学模式，基于当前高校基础力学教学的实际情况，结合教学经验和体会，分析总结基础力学教学中存在的问题，阐述在基础力学课程教学中实施工程教育的可行性，提出工程教育背景下基础力学课程的改革措施。

关键词：基础力学；工程教育；教学改革

1前言

2现行基础力学教学中存在的问题

课堂教学内容乏味基础力学课程的特点决定了其教学过程中存在大量的公式推导和习题训练等环节，如果教师经验不足或不注意与工程实践相结合，容易使学生产生畏惧心理或感觉枯燥，进而影响对课程的学习效果。为此，对齐鲁工业大学机械设计制造及其自动化专业理论力学和材料力学的课堂教学进行问卷调查，结果显示，65%的学生认为基础力学课公式多、理论性强，学习有一定难度；有25%的学生认为该课程难度一般，只要多花点儿时间就可以学好该课程；仅有10%的学生认为该课程内容较简单。调查结果显示，多数学生对公式推导和部分习题感觉吃力，仅有少数学生对公式推导和习题讲解过程能够理解透彻。之所以产生上述问题，是因为基础力学课程需要一定的数学、物理基础和较好的逻辑思维能力，容易使学生感觉到基础力学课程有一定的难度，如果教师引导不利或学习方法不当，容易使得学生产生畏惧心理甚至抵触情绪，最终影响基础力学课程的学习效果。实验教学模式古板以齐鲁工业大学为例，目前该校开设基础力学的各专业中，只有机械设计制造及其自动化专业和过程装备工程及其自动化专业的材料力学开设8个学时的实验，而材料成型及其自动化和汽车服务工程等专业的工程力学则不开设实验。由于学生多、任课教师和实验设备不足等原因，该课程实验教学均是验证型实验，即教师讲解实验原理、操作步骤和注意事项等，然后示范操作，学生按照教师的示范再操作一次，甚至只让学生观摩而不动手操作。这种实验教学模式较为古板，在实验课堂中学生只能被动接受，很难产生师生互动，限制了学生主观能动性的充分发挥，使教学内容与工程实践产生脱节，与提高学生工程素养的教学目标不相符。

教学内容与工程实践脱节目前，不少高校都在缩减专业基础课程的学时。以齐鲁工业大学为例，机械设计制造及其自动化专业的理论力学由原来的80学时减为56学时，材料力学由原来的72学时减为64学时（含8学时实验），其他专业（如汽车服务工程和材料成型及其自动化等专业）的基础力学开出学时则更少，但是考虑到后续课程和学生考研等需求，需要讲授的内容基本没减少。为了完成教学计划，教师在课堂教学中仅能讲授教材内的基本理论知识，无法开展与工程实践相关的教学环节，更谈不上满足工程教育的教学要求。课程考核方式不合理我国高校各专业的基础力学课程多数采用传统的考核方式，期末总评成绩由期末考试的卷面成绩和平时成绩各占一定比例计算得出。由于学生多、教师少和教室紧张等原因，多数基础力学课程为多个班级合堂上课，任课教师很难掌握每个学生平时的学习表现，所谓的平时成绩也仅能包括考勤、作业或小测验等。这就使得部分学生上课仅仅是为了应付考勤，而不注意听讲，同时作业抄袭的现象也比较严重。为了应付考试，部分学生选择考前突击复习，甚至作弊。因此，这种传统的考核方式容易造成学生只为应付考试，不注重平时的课堂学习和知识积累，使得学生对知识的掌握不系统，无法自如地将所学知识用到工程问题实践中。

3基础力学课程教学中实施工程教育的可行性

4基础力学教学改革的措施

教学内容的项目化设计基础力学课程改革可以考虑从教学内容的项目化设计着手，而教学内容的项目化设计要充分结合工程能力指标进行，因为工程教育的理念更加突出教学案例的基础性和前沿性，更加注重学生实践能力及创新能力的培养，更加注重教学内容与工程背景的结合。如在讲授理论力学中桁架结构的相关知识时，讲授完基本理论知识后，可让学生从身边的工程实例中寻找桁架应用的实例，引导学生分析、简化、建立并求解结构的力学模型，对结果予以分析，并以此为基础制作实验模型，对计算结果进行实验验证。项目化设计还可以考虑在课程设立综合大作业，给出或让学生从工程中寻找一个实际的机构或结构，引导和帮助学生建立该机构工作时的力学模型并对其进行求解，将求解结果与实际情况进行对比，让学生分析理论计算与实际情况存在差别的原因。通过基础力学教学内容的项目化设计，可以加深学生对其教学内容的理解与掌握，进而实现工程教育相应的能力指标要求。利用学生的关注点进行创新能力的培养在基础力学的课堂教学过程中，可将学生的近期关注点与基础力学的教学内容相结合，激发学生兴趣，拉近师生距离，活跃课堂气氛，进而引导学生发现问题、分析问题和解决问题。如在讲授每一章节知识后，可将时下学生所关心的新闻事件与教学内容相结合，由学生与教师沟通并选定相关主题，在课堂上对自己所选问题的力学原理和解决办法进行介绍，让学生学会如何将所学基础理论知识综合应用于工程实践中。此举可提高学生的表达与沟通能力，也为学生创造一个轻松的课堂氛围，进而实现工程教育中创新性思维和团队协作能力的培养目标。

工程技术问题都是客观存在的，不能随意对其假设或猜测[3]。在处理工程技术问题时，必须将理论知识和实践经验相结合，分析问题的本质并提出解决办法。基础力学课程的内容由简单到复杂，知识结构详尽且系统。其中从静力学中的基本公理到材料力学中的基本变形，再到弹性力学的能量原理都是在科学的推理、计算和实验验证下得出的结果。如在材料力学的研究范围内分析小变形、弹性杆件的安全问题时，根据材料力学相关理论，从外力分析到内力计算，再到应力和变形，解决杆件的强度、刚度和稳定性等安全问题。这一分析过程既训练学生的数学运算能力，又培养学生的逻辑推理能力，使学生养成良好的工程语言表达能力，并逐步掌握在工程实践中发现、分析和解决问题的能力。基础力学课程中的这些训练是工程能力指标最基本的体现。另外，在基础力学课程的教学中，可通过引导学生发展想象能力，训练其逻辑思维能力[4]。如在讲解完杆件拉压强度的问题之后，改变相应的已知条件，如外力大小、杆件材料、杆件尺寸形状等，或者让学生思考在工程实践中得到上述哪些条件时会遇到障碍，引导他们思考分析并最终解决问题。如果学生遇到困难，就帮助其分析并找出遇到困难的原因。这种以锻炼学生形象思维为目的教学，能够增强和锻炼学生逻辑思维能力及解决实际问题的能力。课堂表现形式的多样化设计基于对学生问卷调查的结果，针对基础力学课程理论性强和公式推导难度大的特点，教师在讲解理论知识时应注重引入易引起学生兴趣的工程案例，增强知识的趣味性和实用性。如在讲授疲劳失效这一节时，可通过引入货车司机因超载而引发事故的案例，分析汽车主轴产生失效的原因，讲解相关理论知识。利用这样一个例子引出本节的内容，能够更好地吸引学生的注意力和活跃课堂气氛，用理论知识合理解释工程实践中遇到的疲劳失效问题。不仅加深学生对理论知识的理解，而且培养学生学以致用的能力。工程实践中很多实例都可以利用基础力学的理论加以解释，在课堂教学中应注意利用该方法引导学生分析归纳并总结提炼自己的想法，培养他们解决实际问题的能力，实现工程教育的教学目标。基础力学课程教学的表现形式除课堂讲授外，还可以设计专题讨论会的环节。如根据基础力学课程的知识点提供几个讨论主题，要求学生利用图书馆或互联网等资源，查阅资料，制作汇报材料，鼓励学生课堂上讲解并交流讨论。通过这种讨论可以激发学生的学习积极性，将传统的单向知识传授扩展至基于问题解决的师生互动学习，进而培养学生的交流沟通能力和团队协作能力。试行灵活的实验教学模式教学环节不应该只以教师为主体，而应该是师生互动的教学过程[5]。

在专业人才培养方案中将基础力学课程中的实验类别从验证型修改为设计型，对于设计型实验，教师仅给出实验的预期目的，让学生设计实验的思路，经与教师讨论方案可行后，通过查阅资料学习实验设备的操作方法，自己动手进行实验。实验过程中如若遇到问题，及时找老师或同学共同商讨解决问题的办法，引导学生独立分析实验数据和规范，撰写实验报告。这种实验方式可使学生由被动变主动，提高学生在实践中运用所学知识的能力，实现工程教育的教学目的。对于高年级学生，可以根据不同的专业，开设相应的力学综合开放实验环节，只要学生有好的想法且思路是可行，或教师引导学生发现好的力学课题，由学生设计解决方案，然后利用实验室现有设备和软件解决问题。指导学生利用现有教学资源和实验室资源，参加各种力学竞赛，鼓励学生撰写小论文，培养学生的科研能力和创新意识。改革课程考评方式课程考评是教学过程的重要组成部分，不能简单理解为传统的书面考试，可由多种形式组成。根据基础力学课程的特点，其考评内容可由力学软件应用（占10%）、力学模型制作（占20%）、分组报告会（占10%）、实验报告撰写（占10%）、平时作业及试卷考核（占50%）等组成。评价形式可采用学生自评、学生互评和教师评价等形式，重点考察学生在各个环节中所起的作用及所负责项目的完成情况，以及与其他学生协作能力等指标。这种考核方式可以避免传统考试的各种弊端，促进学生的学习积极性，使学生对课程学习产生浓厚兴趣，提高对基础理论的理解和掌握。通过几个不同阶段的教学实践环节，使学生感到基础力学课程的重要性，对后续专业课程的学习产生帮助，进而提高学生的实践能力和创新能力。

5结语

力学基础论文:基础力学课程教考分离的思考

一、评卷的公平性与客观性得不到保障

传统的教考合一中，由任课教师批阅自己所带班级的考生试卷，所以难免会给学生打人情分，目的是提高考试通过率，有时候甚至在考前给学生划范围。由于不同学生间存在差异，所以评分过程中可能会有一种平衡的思想，对平时表现好的同学评得松一点，对表现不好的学生评得严一点。这样的评阅过程，公平性和客观性就得不到保障。

二、基础力学课程教考分离的优势

教考分离的弊端笔者将另文阐述，但教考分离的优势恰好解决了上述传统教考合一的不足。国内不少学者对教考分离的有利一面总结为如下几点：[3-5]教考分离有利于贯彻教学大纲，有利于保障考试命题的质量，有利于保障阅卷评分的公正性，有利于增加学生学习的主动性，端正了学生的学风和考风，保障了教学质量评价的公正性，提高了教学管理部门所获得教学反馈信息的可信度。然而，并不是所有的课程都可以采用教考分离。采用教考分离的课程应该具有以下的特点：[4]首先是学科知识的相对稳定性。也就是说，实行教科分离的课程，其内容在一定时期内应该相对稳定。有的课程属于学科的前沿内容，其研究内容不断的发生变化，或者说只有少数专家在研究，这类课程就很难及时地制订出一套客观公认又能迅速反映学科发展的“标准题库”。其次，能够实行教考分离的课程应该是上课学生较多，多位老师平行上课，教学内容一致，教材统一，学时一致。基础力学课程正好具备这样的条件。我校基础力学课程的详细情况见表1。

三、基础力学课程教考分离的实践

1.河南理工大学基础力学教考分离的实施方法我校基础力学的教考分离工作开始于2010年，学校及学院成立专门的工作小组，到目前为止已经形成了有效的教考分离实施方案：（1）教考分离的准备工作。教考分离的准备工作主要包括教学大纲、考试大纲、教学日历的制订。教学大纲和考试大纲制订的依据主要有三个方面，一是教育部非力学专业力学课程指导委员会给出的相关教学文件，二是授课学生专业的专业要求，三是我校特色研究方向。系主任组织不少于五人的大纲编写小组认真讨论编写，原则上三年修订一次。参与教考分离的课程在其中教学检查时，任课教师要向系主任汇报课程进度及其他教学工作。（2）考试过程。参加教考分离的课程统一申请考试时间和考场，组卷的方式采用系主任指定不参与教考分离的其他教师命题。命题含AB两套试卷，然后由教考分离指导小组抽出一套试卷由专人送印刷厂印刷试卷，印刷的试卷派专人专柜保管。并派专人在考试时间送至考场。考试结束后，由系主任组织所有任课老师在指导的地点采用流水作业的方式评阅试卷。（3）试卷分析与考试总结。所有考生的成绩最终汇总到系，由系主任召开相关教师的试卷分析及考试总结会议并形成总结报告。其内容主要包括试卷难易程度，内容覆盖面，学生分数分布情况，各专业间的差异等。

2.河南理工大学基础力学教考分离实施的成效（1）观测样本及观测内容。观测样本取自土木专业、机械专业和力学专业。将参加教考分离的班级定义为分离组，其他班级定义为未分离组。观测学生含2009、2010、2011三个年级共2701人。观测内容包括：学生到课率、学生作业完成率、考试成绩、考研率、考研选课（选择力学课程做为考研初试课程）情况及教师的评价情况等。（2）教考分离的成效。经过多方位的观测，笔者发现实施教考分离后，教师的教风、学生的学风以及学生的学习效果都有明显的提高。首先，通过教考分离，教师中间形成了良好的教学氛围，形成了相互学习、相互竞争的良好局面，教师的教学主动性和积极性得到提高，教师之间在一起研究教学问题、讨论教学方法也日益增多。在2010年到2013年间，力学系老师获得校级教学竞赛一等奖2人，校级示范教师1人，学生最喜爱教师1人。其次，通过教考分离，学生的学习风气和学习观念也发生了变化，学习态度更加端正，学习的自觉性普遍增强，学生到课率也明显提高，抄作业的学生减少了。图1所示是某小组（6个班175人）的考试试卷成绩分布情况。从图1可以看出，教考分离后的考试卷面成绩基本上服从正态分布，本次考试试题难度适当，学生成绩具有较高的可信度。经过三年的教考分离，相关专业的力学课程教学效果有明显的提高，学生报考研究生时所选力学课程做为初试课目的比例逐年提高，2014年已经达到77.5%。比实行教考分离前提高了11.2个百分点。2013年第九届周培源全国大学生力学竞赛中，我校学生报名勇跃，共有64名学生参赛，为我校历届力学竞赛中参赛学生最多的一届，共获得3个三等奖，12个奖。获奖学生中教考分离的学生占73.3%。

四、总结

教考分离是高等学校考试制度改革的必然趋势。基础力学课程适合教考分离的教学形式。教考分离可以明显提高学生的学习效果，端正教师的教学态度，提高整个学校的教风和学风。教考分离的考试成绩客观可信，可以体现出不同专业，不同教师之间的差异。这一结果可以及时反馈给相关部门及教师，以调整教学及学生管理工作，最终提高学生的培养效果。教考分离做为一新的教学考试形式，还有诸多问题值得推敲，其消极作用是不可忽视的。在实际操作中，各部门间的协调、组卷方式的选择也是基础力学课程教考分离过程中比较棘手的环节。笔者相信，通过不断的完善，教考分离的考试制度必将对高校基础力学教学工作起到客观评价、正确引导和积极激励作用，这正是教考分离的目的所在。

作者：王钦亭张振华

力学基础论文:基础力学教育质量和革新

近几十年来,教育事业的发展在全国范围内出现了前所未有的新情况,各种教学改革的实验风起云涌,一些创造性的教学理论主张纷纷出现。高等教育正面临着一场严峻的挑战,能否尽快地培养适应新技术革命发展和世界经济竞争需要的人才,已成为当前教育改革的中心内容。高等教育是未来的事业,今天的教育水平和方式对明天的科研发展起着决定性的影响。如果具有高智商的劳动者参加生产过程,促使智力劳动取代体力劳动,就能创造更多的物质财富。因此,高等教育的社会经济职能将随着科技水平向纵深发展,而显得愈加重要。从全国范围来看,我国高校的教学改革已经开始呈现深入发展的良好形势,教学改革的指导思想逐渐明确,已经形成一个积极开展教学改革的大气候。但综观我国高校教学改革的实践,还有一些亟待解决的问题。因此,必须大力弘扬现代教育思想,彻底转变旧的教育观念,积极主动地进行教育教学改革,使这项伟大的事业有实质性的,多方位的向前推进。

1改革传统的教育体制,发展现代教育思想势在必行

当代科学技术的发展突飞猛进,导致知识数量急剧增加,知识更新日趋加快,引起了所谓”知识爆炸”的现象。为了适应这种新形势,客观上对新一代人提出了更高要求,对传统的教学思想和教育方法提出了新的挑战。并且随着现代科技的飞速发展,与教学理论有关的生命科学研究有了重大突破,例如在脑生理学,教育心理学等方面,已经取得了许多开拓性的成果,使人们对人类的认识规律有了更进一步的了解。近代科学方法论,如系统论、信息论和控制论的出现,给教育理论的研究提供了新的思想和方法,以前所进行的教学改革中有许多仍没有摆脱应试教育的束缚,且以局部的、单项的改革和操作性的修修补补居多,局限性较大,尚未能构造出一种真正体现素质教育思想的教学新体系。这里,既有教学改革本身不够到位的原因,也有受课程制约的因素。因此,从总体上看,素质教育的成效还不够明显,尚未取得突破性的进展。长期以来一直困扰着我们的教学方式单一、学生被动学习、个性受到压抑等顽疾均未能从根本上得到有效的医治;教学实践中,过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的状况普遍存在。这是教学改革要着力解决的主要问题。我们通过教学改革,可望在一个更高、更深、更的层次上展开,有对存在问题的检讨和共识,使教学改革真正朝着实施素质教育的方向大踏步前进。

2现代教育思想的重要特点之一是主张以教师为主导和以学生为主体的辩证统一

3重视教学方法的研究,强调知识与智能的统一

推进教学方式和学习方式的转变也是广大教育工作者坚定不移的方向。先进的教育观念要通过先进的教育方式体现出来,教育观念转变本身也要在教育方式转变中进行,二者是相辅相成的关系。观念不转变,方式转变就没有方向,没有基础;方式不转变,观念转变就失去了归宿,失去了落脚点。就教与学关系而言,教师教育观念、教学方式的转变最终都要落实到学生学习方式的转变上。学生学习方式的转变具有极其重要的意义,这是因为学习方式的转变将会牵引出思维方式、生活方式甚至生存方式的转变。学生的自主性、独立性、能动性和创造性将因此得到真正的张扬和提升。学生不仅将成为学习和教育的主人,而且还将成为生活的主人,成为独立的、积极参与社会的、有责任感的人。学习方式的转变因此被看成是课程改革的显著特征和核心任务。

4改革传统的力学教材内容及体系有利于开拓性高智能人材的培养

同时自己在材料力学具体的教学实践中,曾经实施了“问题教学法”。首先,教师要引出一种受外载的工程结构,经过分析与讲解,使学生认识到实际问题中,需要对哪些构件进行强度或刚度校核,才能保障结构既安全又经济的工作。此时学生就会带着具体问题,处于积极思维状态,变被动听讲为主动思考解决该问题的途径和方法。为了便于教学,自己将传统材力的教材体系(即以基本变形为主干,以研究单个构件强度,刚度,稳定性为核心)改革为以应力应变为主干,以研究结构的安全,经济为核心。材力及时部分的基本内容讨论拉压杆为主的桁架结构,扭转为主的传动轴结构以及弯曲为主的梁结构等三大基本单元。在每一单元中重点讲授结构的受力分析,应力应变分析,强度及刚度计算,并强调说明单个构件的强度,刚度及稳定性与整体结构的安全性,经济性之间的辩证关系。材力第二部分的内容研究各种组合变形的应力和强度计算,以及应力状态理论和强度理论医学职称。第三部分进行压杆稳定的分析与计算,用能量法讨论静不定结构的内力和应力,并解决动载荷的强度问题。

5结语

在整个教育信息化时代的今天,教学改革已经开始呈现深入发展的良好形势,但显得还是比较缓慢,如何加快教学改革的步伐,推进教育现代化进程,仍是摆在我们面前的一个紧迫课题。面对教学改革的实际情况,针对工程力学是工科类专业的一门重要技术基础课程的特征,在教学内容要增加,教学时数要减少的条件下,必须对现行工程力学课程的教学内容、教学方法、教学手段进行改革,同时在教学中要尽量用生活实例解释力学理论,倡导对话式教学,加强实验教学,充分利用利用挂图、模型、多媒体等教学手段,可使理论学习深入浅出,调动学生学习的主动性和能动性,使班级教学焕发出生机勃勃的情景,进入理想的境界,才能取得令人满意的教学效果,使教育教学改革事业实实在在地蓬勃向前发展。

力学基础论文:系统动力学基础课程设计论文

1“系统动力学基础”课程的基本情况

“系统动力学基础”是国防科学技术大学系统工程专业本科学员的专业选修课。系统动力学可以为复杂非线性系统的系统分析、系统规划和系统预测提供一种基于因果关系的定性与定量相结合的理论和方法。课程有助于提高学员系统思维、整体思维、因果思维能力，以及利用建模仿真方法和工具解决实际问题的能力。课程主要教材为王其藩著的《系统动力学》，总计30学时，其中讲授24学时，实践4学时，考核2学时。

2“系统动力学基础”课程教学准备

2.1了解授课对象的基本情况

想要上好一门课，首先必须了解授课对象的专业、人数、学科背景，以及专业的培养方案、课程体系等基本情况。可以采用集体座谈、个别交流等方式到学员队进行前期调研，了解学员对课程的预期时间精力投入情况，对课程的期望和需求以及学员的个性、情感等基本情况。明确本课程在人才培养体系中的地位、作用，梳理学科知识网络，明确本课程相关的先导课程和后续相关课程。例如，与本课程密切相关的预修课程包括高等数学、计算方法、计算机程序设计、自动控制原理、系统工程原理。通过与学员前期交流，可以了解学员现有知识体系以及对先导课程的掌握情况，这样在课程设计和讲授时就能够有的放矢，因材施教。

2.2教材选取

教材选取是前期准备的重要环节。系统动力学有一些国内外相关教材专著，其中王其藩的经典教材《系统动力学》内容充实，基础理论方法阐述较系统，引入较新的Vensim系统动力学图形化建模仿真软件，理论实践结合较好，比较适合作为基本教材。钟永光等人编著的“十一五”部级规划教材侧重培养系统思维主线，弱化微分方程式等数学知识，对动态系统的行为模式与结构、因果回路图和存量流量图的绘制原则，复杂系统基模等概念阐述较为清晰，是对基本教材的有益补充。其他相关教材可作为课程课外读物，例如《系统动力学与计算机仿真》虽然教材内容和实验软件比较陈旧，但是教学实例非常丰富。《系统思考和系统动力学的理论与实践》《社会系统动力学：政策研究的原理、方法和应用》《环境模拟：环境系统的系统动力学模型导论》《第五项修炼：学习型组织的艺术与实务》《增长的极限》等教材阐述了系统动力学在不同领域的应用实例，有利于开拓学员的视野。

2.3教学交流

教学交流是进行课程准备、提高教学水平的重要途径。想上好本课程需要与学科和课程建设负责人、承担相关学科方向（特别是系统工程、管理科学与工程、仿真工程）课程任务的老师、教学岗老师、教学督导专家等进行交流研讨。作为新教员更需要积极参加各种教学培训、教学观摩活动，向有经验的老师虚心请教。此外，还可以通过观看国家视频公开课、MOOC、与国内外大学的同类课程（例如美国MIT的系统动力学课程）进行对比分析，充分借鉴国内外课程的先进理念、经验，借鉴先进的建设成果。除了课前以外，整个教学过程中以及教学结束后都可以通过积极参加各类教学比赛、课件大赛、教学督导、撰写教学论文、申报教学成果奖等方式与教育教学界同行进行教学交流。

3“系统动力学基础”课程设计

3.1顶层设计

要想把握和上好一门课，需要从战略上对课程进行整体设计，需要非常用心地按照系统工程的原理和思想进行系统动力学课程的顶层设计。本课程面向系统工程、仿真工程、管理科学与工程专业本科生，重点突出系统动力学的理论与方法、建模和应用。课程涵盖系统动力学中的系统分析、建模、仿真、实验分析各个环节。目的是培养学员采用系统动力学方法分析和解决问题的能力，使其能够理解系统动力学的基本思想、建模原理、建模过程，能够应用系统动力学建模方法及仿真环境建立宏观层次的系统动力学模型，并通过仿真实验解决宏观层次的系统分析问题，从而提高学员解决实际问题的能力。在课程过程和方法设计上，除了进行基本概念方法讲授外，还需要展示系统动力学在社会、经济、生态、军事等特定领域中的应用，加强学员对系统动力学应用的直观认识。在此基础上结合具体应用问题，组织学员从系统动力学和科学实验角度认识世界和改造世界，形成科学的世界观和方法论，并采用系统动力学建模仿真软件开发相关的仿真模型，进行仿真实验和分析，从而培养和提高学员分析和解决实际问题的动手能力。

3.2教学内容

在教学内容选取上，应根据学科之间的内在联系、本课程在整个专业知识网络中的地位作用和学员的认知规律，科学论证和选取课程核心内容和知识点、设计教学实践环节等。需要特别注意与其他相关课程的联系、呼应、分工、衔接。例如，一阶负反馈的基本概念在以前的自动控制原理等课程讲授过，本课程中就需要从系统动力学因果分析、定性定量建模、Vensim建模仿真实验分析全新的角度进行讲授。教学内容力求做到基础性、系统性、科学性、实用性和先进性的统一。本课程理论教学内容包括：系统动力学基本概念、建模原理和步骤；系统动力学建模技术（因果回路图、存量流量图、状态、速率、辅助变量和常数、参数、方程）；系统动力学分析技术（简单和复杂系统结构和行为分析、振荡、延迟、基模、灵敏度与强壮性分析、模型精炼与重构、政策/决策分析）。本课程实践教学内容包括：系统动力学仿真实验技术（Vensim软件、函数、输入输出分析）；一阶系统建模仿真实验、二阶系统建模仿真实验、应用系统动力学分析解决复杂军事问题。

3.3课程特色

每门课程都有其特殊性和独有的特点，本课程需要重点把握以下两个特点：一是突出理论与实践相结合的“双螺旋”主线。与一般的理论课或实验课不同，本课程是一门理论性与实践性结合非常紧密的课程。课程主要按照“案例引入—原理推导—软件实验—综合应用”的思路展开。因此，教学方法侧重于理论讲解与应用案例结合、抽象的理论知识与Vensim系统动力学软件实现相结合、培养学员综合解决现实应用问题的兴趣和能力。二是突出课程的系统特征、因果特征和动力学特征。通过课程学习，使学员能够建立系统辩证观，强调系统、整体的观点，通过对因果特征和动力学特征的讲解，使学员掌握联系、运动与发展的辩证观点。系统动力学与物理学中的动力学具有相似性，系统的结构相当于物理学中的“力”，系统状态随时间发展变化的系统行为相当于物理学中的“运动”。系统内部结构和反馈机制决定了复杂系统的行为模式和动态特征。系统动力学非常适合研究复杂系统随时间变化的问题，例如人口、经济、社会随时间的发展、兴盛与衰亡等。因此在课堂讲授时可以适当采用具有多媒体动画，仿真实验时特别需要展示系统随时间变化的动态特性。

4结语

“系统动力学基础”课程是锻炼学员系统思维、因果思维与提高动手能力，解决实际问题的理论性和实践性都很强的课程。实践证明，通过在教学准备阶段了解授课对象，精心选择教材，积极进行教学交流；在课程整体设计阶段系统做好顶层设计，科学选取教学内容，把握课程特色，教员为上好“系统动力学基础”做好了充分准备，为取得良好的教学效果奠定了坚实的基础。

作者:王文广杨峰李群单位:国防科学技术大学信息系统与管理学院

力学基础论文:牛顿力学基础研究论文

牛顿力学由于爱因斯坦注意了“落体失重”现象而建立的理论，有动摇牛顿力学基础的意义。当我又注意了“受力物体质量内部的压强梯度”现象时，抽象建立出关于物体内部新的空间概念及其物理量后，就补充了爱因斯坦的理论里只建立了“广义惯性运动”的方程，而缺“广义惯性力”的方程的缺憾，由此，总结出了新的原理（定律）系统，牛顿力学基础改革应该是阶段性的完成了。至于用此新基本定律怎么协调牛顿力学的机械能部分，还没有深入探讨。

牛顿力学基础改革提纲

马英卓

提要：

【关键词】牛顿力学；引力；等效原理；参考系。

一、前言

我在7年前，在互联网上发表了若干关于牛顿力学基础变革的文章，到现在我写此文章的时候，有许多关于物理论文的网站都在陆续转载我的文章，而且有的人还问我：什么时候写出系统的书来。由于我一直独立地搞比较复杂的技术装备研发工作（不搞我就没有饭吃），就没有时间与精力写比较详细的系统的此内容的书来。又由于在有生之年，我也可能来不及写出比较系统的书来。所以，我就先写一个提纲性质的文章，以对我以前其内容比较分散的多篇文章，提供补充与导读。也许我来不及写出系统的专著就离开这个世界，那么，我想，后人就可以根据我的此文章及其它文章，会写出比较系统内容的书来的。

可以说，牛顿力学如果不涉及“引力”方面的内容，应该是个相当的完整与自洽的原理性的理论体系。问题是，引力问题实在是与牛顿力学不可分割的方面（都是同样的物体概念、同样的质量概念），不能把引力某个方面的问题与牛顿力学分割开来。但是，引力问题的牛顿表述，实在是存在许多的不自洽的方面。问题出在哪些方面？其根源在哪里？这是应该清醒地认识到的。爱因斯坦对一个“落体失重”现象与经验事实的注意，引发了牛顿力学基础变革的导火索，然而，遗憾的是爱因斯坦没有完成其基础的的变革。为什么爱因斯坦没有完成如此的变革？问题出在哪里？这也是要深入的考察的。我对此方面的问题，进行了长期的探索与考察，我自己认为基本上解决了此方面的许多的问题。下面，我就用提纲性质来阐述此方面的内容。看此提纲的内容应该随时参考我在网上的有关的多篇文章（见后面的参考文献），因为那里可以得到其中提纲里说的有的具体内容。

二、牛顿力学的哲学原则前提

(一)属性问题

1、牛顿力学实质就是关于物体“惯性”方面的经典物理学科（区别于实际物体的其他属性的经典物理学科，比如电性质与磁性质等），是属于适用于宏观世界的物理学科（意味整体天体与微观的客体不同性质）

2、a)属性没有大小问题；b)属性是物体由于某个独特特征而本身具有的，属性是在对它物的关系中体现出来，不同的关系有不同的体现，但是，必须穷举其不同的体现，才可以的体现其属性内涵。关系不是属性，关系不决定于属性。像马赫说的什么一个物体的惯性是由宇宙中无数天体关系的总和而决定的说法本身，就是违背了此属性原则。；c）属性没有起源问题（其属性的载体有来源与起源问题）。

3、物体的惯性是由于物体本身有质量的特征而仅是本身具有的属性，它对他物的关系的体现有两个：运动状态（位置关系）；惯性力（作用关系）。缺一不可。以往都仅是把惯性用运动状态来说明，而忽视了“惯性力”方面的体现。这是我们对牛顿力学思维要改变及遵循的基本前提之一。物体的惯性与其表现仅与其所处的空间背景的相应的位置有直接的关系。如果说宇宙中其他因素影响，最多也是间接地影响了物体空间背景的物理性质，而间接地影响了物体惯性的“表现”而已。

（二）参考系问题。

1、原则性问题：

a)在牛顿力学方面，我们必须有个抽象的理论思维角度与实际的具体的运用的区分问题，否则，我们的理论思维是混乱的。

b)在抽象的理论思维方面，作为抽象的原理角度，是在一定的条件下，物体的属性有某些对它物关系的体现结果，来说明其属性含义。就是原理的表述结构。

c)在具体的运用理论原理时，往往是寻找其具体的情况是否适合与近似适合原理条件的问题。不能把具体的问题作为抽象的理论角度来对待。

2、参考系是原理的涉及运动方面的描述工具：

a)在理论抽象角度，参考系实际上就是坐标系。

b)具体操作方面，参考系也是涉及物体系统作为参照物来确定其坐标系原点的含义。

c)但是，目前参考系方面的概念，有许多的错误认识。其较大的错误就是把参考系（坐标系）的空间当做了有物理性质的空间，而且可以随着参考系的不同的运动状态或不同形式的坐标系（比如直角坐标系对应牛顿力学空间，曲线坐标对应引力场等），有不同的空间物理性质。这实在是引起物理理论思维混乱的根源之一。

d)所以，必须解决此混乱的问题。在“理论”上，必须重新约定其合理的参考系问题。下面就约定其中的原则。

3、原理抽象角度上的约定：

（1）可以假定在一个有“物理性质的空间背景”（这应该是理论的新基本概念）条件下，再在其中约定一个参考系（坐标系），其参考系作为基准参考系（也是理论的新基本概念）。

（2）单纯的参考系（坐标系）及其内的空间，没有物理性质，仅是几何性质。

（3）只有基准参考系可以代表其物理性质的空间背景。其他的参考系都仅是几何描述工具性质。力学里的原理性质的物理定律，只在其基准参考系中运用是有效的。比如，教材里说的“虚构惯性力”的问题，就是把仅适用于基准参考系下的牛顿第二定律才适用的问题，错误地用于加速系（确定此加速系本身，就是意味在基准参考系的前提下确定的，而此加速系没有物理性质），而出现了“虚构惯性力”的问题。这就是违背了此条的“约定”。

（4）其他参考系里描述的定律，必须变换回基准参考系后，才是原理性质的定律的正确解释（反之可以是推论性质的定律）。比如科里奥利力问题，可以用“在牛顿背景空间里“静止”基准坐标系来描述旋转坐标系（没有物理性质），然后，把其物体随着旋转坐标系的相应的运动表述，转化为基准坐标系的表述（坐标系的变换问题），其中的物体的运动状态，就是受力与否的状态，此受力（外力）状态，就有了与明确的物理意义。反之，科氏力的公式本身，就可以是原理性质定律的推论性质的公式。

（5）各种形式的坐标系（比如以形式角度的直角坐标系与各种曲线坐标系等）不能对应各种物理性质的空间背景，因为单纯的坐标系没有物理性质。当然，对于某种物理性质的空间背景的基准参考系的确立，也可以选择适合描述的参考系形式，但是，绝不能就以为此参考系本身有物理性质。

（6）参考系问题，就是其原理条件以及操作性的问题，（原理性质的数学公式应该不涉及坐标系的表达形式）所以，涉及实际的具体的运用参考系时，必须是先考察哪些具体的空间状态近似其抽象原理的空间背景条件，来近似的运用。

（7）目前的力学理论里的“惯性参考系”与“非惯性参考系”的概念必须取消。因为它违背了上述的约定的原则。这是目前引起物理理论思维混乱的最重要的根源之一。

（8）对于从一百年来的“是否有参考系及优越参考系”的争论，实在是应该结束了。这是具体情况具体对待的操作性的问题，不是抽象理论的原理问题。至于有没有参考系，也许人为的用某实验装置可以确定其宇宙中的静止点。但是，在一般的情况下，还是没有必要的。

三、牛顿力学核心的认识缺陷（除了引力方面）

1.实际上，现在的牛顿力学有个前提条件，就是在一个隐含的有物理性质的“空间背景”下适用的理论。然而，都忽略了。（所谓的空间的空间背景，有各向同性物理性质。只有在引力场作为空间背景与其对比，才有此明确的认识。）

2．牛顿力学，现在的教材都把真正的“惯性力”给取消了，严重地影响了对其的的实质性的认识。惯性力是由于物体本是惯性的原因，对它物（外力）的直接作用。或者说，是对外力的反作用力。（这是目前教材里最关键的没有认识到的问题，这是引起学生认为力学难学的关键根源之一。没有“惯性力”的真实认识的牛顿力学，无论如何都是较大的缺憾。因为你已经讲了“惯性”，怎么没有“惯性力”？惯性不仅仅体现在惯性运动上，也必须有惯性力（非惯性运动）的因素，才可以真正的的认识与理解“惯性”。（牛顿力学就是关于惯性的力学）

3．牛顿力学三定律是其理论的原理性质的核心定律。

a)其中的及时定律是对惯性的语言描述的性质（包含有外力方面的内容，但是以往都忽略了此方面，这是一个“硬币”的两面，缺一不可。惯性有被动与主动的对立统一性。这方面的问题，在以前我的文章里已经说过了）；

b)而第二定律是对及时定律的数学表述性质（最重要的，目前还没有认为第二定律就是：“合外力（不为零）是用物体的惯性力—ma来量度的”实质认识。）（也包含了没有外力情况的惯性运动状态内容——加速度a=0.）；

c)第三定律，应该是“体系”定律，不专门是属于“惯性”方面，是与其他力学建立联系的定律（外力，可以包含各种性质的力）。

4.牛顿力学里还有惯性离心力与科里奥利力的表现形式，都是属于惯性力。都可以归结于原理性质的惯性力。但是，目前教材里取消惯性离心力是错误的，而科氏力也没有详细的说明是惯性力由于物体的运动状态的参考系特征的不同，而表现出来的不同形式。其中最主要的认识误区就是没有把“惯性力”作为物体本身惯性属性的原因的对外力的反作用力来看的。

四、爱因斯坦突破的局限性

（一）爱因斯坦的突破

作为爱因斯坦一生总是值得激动与高兴的事，就是“发现”了自由落体的“失重”给牛顿力学基础提出的“难题”。此方面我就不多说了，可以看我的相关的文章。其中较大的意义，就是取消了“引力”认识。（引力的本质就是牛顿在没有引力场概念的情况下对重力现象的错误理解，这是历史的局限性造成的。虽然他反对超距的引力存在）。如此的“自由落体失重”现象让爱因斯坦得出了一个结论，这是我几乎在我的每篇文章里都要提到的，爱因斯坦在《狭义与广义相对论的浅说》著作里加重点号的话：“物体的同一性质按照不同的处境或表现为‘惯性’，或表现为‘重性’。”（把重性与惯性联系起来，而把外力性质的“引力”取消了，具有颠覆与改变牛顿力学基础的意义）这正是爱因斯坦所要表达的核心新认识，可惜，到也没有完成他想建立新的牛顿力学基础的原理性质的理论。爱因斯坦晚年的哀叹：没有建立一个有用的概念。这说明什么，就是说一个新的原理总是伴随着一个新的基本概念产生的，这才标志着更深入的认识性质。广义相对论是没有找到把此“话”提升为真正的理论原理的表达方式的情况下的畸形理论系统,我就不在此方面赘述了。在我以前的多篇文章里已经大量的说明了。问题的关键就是，当你由此建立了一个新的合理的原理后，还有必要去趟过去由于不明确的认识形成的理论浑水吗！

（二）爱因斯坦的“落体失重”引起的突破的片面性。

1．作为爱因斯坦的那句话，对牛顿力学基础的变革：就是牛顿力学只有一个背景空间，而惯性主要是其空间里的内容。而物体的本身“重性”的体现，当做了外力性质的虚构的“引力”原因。但是，其“不同处境”，就是给了牛顿力学与其原来的背景空间“平权”的另一个具有物理性质的背景空间，就是“引力场”。而把牛顿力学里的物体的原来看来不同的属性（牛顿惯性与重性）归于了一个属性，就是“广义惯性”。所以，用下面来对比一下所做的基础上的变革：

a）牛顿力学是一个空间背景，同一个物体，两个性质（惯性质量与引力质量）；

b）而爱因斯坦的改变：就是两个空间背景（牛顿力学均匀空间与重力场空间），同一个物体，一个性质（广义惯性）。

2.仅仅如此的新突破，还是欠缺一个环节，就是可以描述在此不同的背景空间里的“广义惯性运动的不同状态”，但是，缺乏的是，又怎么必须要涉及到“广义惯性力”的不同状态呢？爱因斯坦的广义相对论仅是描述了“广义惯性运动状态”的理论（虽然是在所谓的“光”测地线角度来表达的，而且用复杂的数学工具来建立的方程）。这就是爱因斯坦没有解决的方面。缺一个方程，其方程就是描述“广义惯性力”的。但是，怎么区分“广义惯性运动”与“广义惯性力”在不同的背景空间里的问题，没有解决。而“仅用局域惯性系”（可以化为物体内部空间的小p为零的状态，见后面的说明。）还仅是涉及“广义惯性运动”的方面。对于如此的缺憾，我就在物体内部的空间状态上有了进一步的突破，从而补充了其缺憾。没有此补充，就无法更深入的认识其实质问题。看下面。

五、物体内部空间的基本概念的产生而带来的新突破

1.关于物体内部在受力的情况下的内部空间问题，在此就不多赘述了，见我的名为《受力的物体内部到底发生了什么情况》。我在此节，仅是进一步说明其含义。

2.由于在以前我的文章里，涉及到物体内部空间的符号，是用希腊字母“内ρ”或用“P内”及小p来表示。但是，在没有“受力”的文章发出前，此方面的物理含义是没有详细说清楚的。所以，必须要看此“受力”文章，才可以有进一步的理解。

3.此“内部空间”的界定，必须是指物体有质量部分所占据“空间”。就是因为没有如此的界定，爱因斯坦才在此问题上困惑了一生（见他有关著作的补充附录里显示的如此方面的问题），这是影响他重新建立完整的牛顿力学基础原理理论的一个最主要的障碍。

4.必须有个新的物理量的建立与补充，牛顿力学基础的变革才可以基本完成。这个物理量，就是独立的重力场强度。（引力场强度，原来只用牛顿引力公式的物理量，但仅是经验公式的性质，不是原理性质的物理量）在我以前的文章里通常用大P（或外P）表示，（名称可以成为“坦”）

5.这个“坦”的物理量，也是物体内部空间的物理量（量纲相同）。可以说，实际的重力场强度是不均匀分布的（引力势二阶导不为零），但是，一般的来说，物体内部空间的“坦”可以是均匀分布的。（容易建立相关的许多的数学描述内容）

6.这个物体内部的空间物理量之所以说是独立的，是因为可以直接的建立起抽象的“p内”与具体物体（各种物态）内部状态（压强梯度）的“经验”层次的对应关系。如此的压强梯度可以造成具体的物体内部的许多相应的物理变化，比如，一个惯性运动的玻璃瓶撞上刚性障碍物，就破碎了，就是可以用此内部p的大小来作为原因来解释（内部压强梯度迅速变化）。当然，也可以想象如果有这么个引力场强度也是如此的数值，那么，就是不“碰撞”而静止在其引力场内，也会破碎的。也就是说，内p相当于引力场内“静止”的小范围的某数值，也是物体内部的“引力场”。（引力场的空间可以不涉及质量的空间，而物体内部的“引力场”的范围必须是物体的质量所占据的空间，这是必须要强调的“界定”问题。）此段的说明，就是说，已经有了新的概念与物理量，有了新的物理解释的依据内容。以前的力学就是没有建立如此的物理关系。以后的力学，就有了一个新的认识角度，就是把受力的物体内部的物理变化可以有一个新的原因来解释了。这就是新的知识。虽然以前的人们都知道有此现象，但是，没有建立起受力与物体内部物理性质的内在联系的原理性质的认识，或仅是经验的认识，而不是抽象理论层次的“本质”的认识。这就是在牛顿力学在基础上变革的最重要的补充方面。这有指导实践的意义。

7.如此的建立个新的物理量及概念，可以看出，相对于以前的关于弱等效原理的表述来说，这已经是属性性质的认识了，以前的认识还是经验的认识层次。比如，说人在没有引力场空间（牛顿背景空间）里的加速上升的升降机里的“有重”的感觉，等效于站在地面上的有重的感觉。感觉毕竟是没有看到问题的本质。实质上是，此有重的感觉是由于人的身体内部会有“压强梯度”情况出现，才是感觉出有重的原因。这就是其真正的实质的原因。至于强等效原理，则是应该慎重认识的，因为没有经验事实基础（不能成为原理理论性质的理论原理，也许而仅可以于构造理论的性质贴点边）。而爱因斯坦的光在“横向”射入没有引力场空间背景情况下的加速上升的升降机里的弯曲路线的“思维实验”，实质仅是运动学里的“速度的合成问题”，没有物理意义。所以如此角度的等效的对应引力场，认为引力场内光线弯曲的原因是如此，是没有道理的。所以强等效原理应该是没有经验事实基础的。

五、新的原理性质的核心基本定律

当我把此物体的内部（有质量占据的空间）问题“抽象出来”，增加一个新的物理量后（与引力场强度物理量纲相同），就是说，在新的物体内部空间基本概念及物理量建立后。就有了建立新的牛顿力学原理性质的定律的条件了。于是，就在牛顿惯性与爱因斯坦前面的话基础上，建立了两个“统一”的原理公式（广义惯性力定律与广义惯性运动定律）。而且也做了习题解法的介绍。于是，爱因斯坦真正的改变牛顿力学基础（出发点）的目标与意义，应该说，就在我总结的原理公式那里得到了实现。详细的内容请看我后面列举的文章。此两个公式，不必要用复杂的数学工具，而仅用初等数学工具（矢量）就可以了，如此新的“定律”就可以直接进入中学的物理教材里。在此节，我做以下的补充说明。

1.此原理系统，仅是涉及到宏观物体（质量）与其占据的外部空间背景的物理关系。但是，由此，可以有一个新的观念，就是说，天体引力场系统应该仅是“主体与客体”的关系。主体提供引力场，而客体仅是作为“场的荷”意义。（原来的引力场内的物体的广义惯性力——重力是场强与质量的积的公式，已经是属于我的两个原理公式的“推论”性质了。）而原来认为牛顿引力公式里的两个物体（质量）之间直接存在“超距引力”的观念下来计算的思维模式，应该取消了。没有什么原来理解的二体与三体的引力问题了。这也是牛顿力学基础的很重要的变革方面之一。

2.新的原理性质的三个定律:a)广义惯性定律；b）广义惯性力定律（公式）；c）广义惯性运动定律（公式）里，就有了两个公式了。如此就可以用此公式，可以根据其中的物理量的特殊情况推论出牛顿力学里的其他公式，同时也包含了“等效原理”的本质含义。这个意义就是，原来牛顿力学的没有内在关系的物理意义的公式，统一在这两个公式里，就有了确切的物理意义。于是，目前的牛顿力学教材里的许多的“模糊不清”的物理含义，就应该消失了。标志了在牛顿力学的范畴内的对自然界的更深入的认识，牛顿力学开始进化为新的阶段了。

3.此原理系统没有涉及引力场产生的根源问题，在此仅是给定一个引力场空间；其次没有涉及引力场的结构等方面的描述（这是另外的相对独立的物理学范畴），以及物体在引力场内的运动轨迹状态的等问题，这可以依据此原理系统进行复杂数学工具的延伸描述。而引力场本身问题，是个独立的需要继续研究的科学领域。至于，由引力场角度，用于宇宙学方面，我不多发表看法，因为，抽象的理论性质的宇宙与实际的我们在哈勃望远镜里看到的宇宙，不是一回事。（实际的宇宙本身的物理认识，我们才刚刚开始感性认识性质，而且我们需要知道的还大多不知道）

4.问题严重的是，现在把引力场的产生原因仅是归结于大质量，实在还是牛顿的认识，重力场应该是整体天体在演化过程中产生出来的，不是质量自然具有的，这方面我在以前的文章里做了说明——也是很重要的有待继续证明与证实的结论。

5.对于我总结的广义惯性三定律里的及时定律的语言表述，可能许多人都不可“理解”。是因为其中用的小p或内ρ为零来说明其广义惯性运动状态。实在是抽象。但是，如果你用“失重”角度来理解，就非常的容易了。但是，作为一个原理，是不能用“感性”非科学语言来表述的。必须是客观的抽象的角度来表述。它的语言表述仅是对属性的含义的表述。如果要理解其含义，也很简单，用感性的角度，就是说，凡是“失重”时候的物体（包括我们身体自身）的运动状态，都是广义惯性运动状态。反之，亦然。

6.我还是要着重的申明，我们必须放弃已经形成的某些牛顿力学观念与思维定势。比如，说什么也不理解，物体在重力场中的下落趋势，是由于物体的广义惯性，是物体“本能”地要下落，而总觉得有个无形的外力造成的。这就是需要超越我们的感性认识，达到抽象的理性的认识。必须知道，在自然界里，还有由于某属性物体，在某情况下，是可以“主动”改变自己的运动状态及主动作用其他物体的。在牛顿力学里的势能概念，也可以说就是说该物体由于有“能”，可以主动改变自身的运动状态，从而也就是解释了重力状态与自由落体运动状态的原因，而不是引力。静止在引力场内的物体（重力状态），可以看做获得了引力场的“能”，而不是虚构的“外力”性质的引力。

7.还有一个最重要的思维范式的变革问题，就是目前的教材里，把正在公转的物体（非平动）的惯性离心力，当做了有一种物体的外力（无形的，没有作用来源的力，说不清，反而取消了离心力）在作用，实际上是物体本身惯性原因，反作用于“阻止”其离心的外力（向心力的具体方面），另外，有的人把此情况当做了外力性质的离心力的“势”来看待也是错误的思维范式；而已经正在离心了，那就不是由于惯性离心力的问题了，而是惯性运动状态了。以此为例，可以引申至其他同类方面的认识转变，包括原来的引力思维模式。

六、的总结

1、牛顿力学变革后，也仅是关于物体的惯性（包括牛顿惯性与重性）的物理学科。或叫做惯性力学也可以。其中必须是有质量这个基本概念为标志。仅适用于宏观范畴。

2、牛顿力学里有个隐含的有物理性质的空间背景问题，而变革后，就有个两个背景空间前提：牛顿的各向同性空间背景与引力场空间背景。

3、在背景空间里，有个代表其空间背景的物理性质的参考系（坐标系），约定为基准参考系。所有惯性力学里的原理性质的公式，都必须在此基准参考系里有效，而其他非基准参考系里的公式变换回到基准参考系后才可以有确切的原理解释性质。

4、广义惯性力（包括牛顿惯性与重性——已经没有了虚构的引力与惯性力之说）是由于物体本身惯性的原因，对外力的直接反作用力。

5、牛顿的惯性运动状态概念已经变为只要是物体是“失重”（此失重的抽象说法是内部空间问题）的运动状态都是惯性运动状态。至于到底是什么运动状态，取决于物体所处的空间背景的特征。可以用新的定律来进行计算出其运动状态。

6、物体内部的有物理性质的空间，等同于引力场的很小的局部空间。可以直接的对应物体的具体形态的内部空间里“压强梯度”，可以作为此压强梯度产生的原因的说法，也可以间接地解释由于此压强梯度的具体物体内部的相应的物理变化现象。

7、此惯性力学（对牛顿力学的基础变革后的力学），仅是关于物体（质量）与其背景空间关系的问题，而对于背景空间本身的问题，不涉及，尤其是引力场背景空间本身的问题，不涉及。这个“本身”的问题，这是需要物理学继续研究的相对独立的范畴（比如熵空间与负熵空间的问题也涉及此“本身”问题）。

8、由于原来的牛顿力学里的许多公式，尤其是涉及重力及引力的公式，都比较分散，现在都统一的可以由新总结的广义惯性的三定律演绎出来，成为有特殊情况下的推论性质的定律或公式了。其意义就是变成了有内在物理关系的公式系统，标志了对该领域的物理意义的更深入的认识，也标志了理论的统一的自洽性。标志了牛顿力学进化为新的阶段。牛顿力学在基础上的此变革，将告一段落了。相应的就是需要教材的改革了。

9、如果说，是因为把某范畴物理学科里的分散的许多的物理公式及物理含义，可以用一两个公式把他们都包括进来，就构成了美的效果的话。那么，我所做的就有了如此的美学效果，但是，这与美学挂钩实在有点牵强。也许因为，人的本性厌恶思维的混乱，总是想用几句简单的话或几个简单的公式，就可以把思维条理化及简单化，就认识了世界，是人的本性使然。但是，如果人对世界的认识没有更深入的认识的追求，哪来的如此简单化？因为真理应该是简单明了的。不如此，仅仅是感性知识的积累或盲目的追求所谓的洋洋百万字的科学巨著的宏伟，那么如果如此，我们有限的人生该怎么过？我总是有个感觉，就是凡是要用几百万字的巨著才以为可以说清楚某个知识的意义，其本身实际上就意味没有认识到其中的真理，只有不断深入的认识世界，才会把复杂的问题简单化。问题是哪些知识是科学里的该抛弃的垃圾与泡沫？哪些知识是科学里的精华。这也许是不断往复的过程。

力学基础论文:基础力学课程教学改革浅析

摘要：文章从基础力学课程的特点与现状出发，结合“材料力学”等课程的教学、竞赛辅导、研讨交流等活动的体会，论述了教学改革的必要性与迫切性，阐述了基础力学课程教学改革的理念、方法、内容和措施。

关键词：基础力学；教学改革；材料力学

以“理论力学”、“材料力学”、“工程力学”为代表的基础力学课程是工科中机械、土木、车辆等许多专业的重要R祷础课，是进一步学习相关课程的前提和基础[1]。力学知识的重要性不仅体现在这些课程的学习中，也在其他专业课程和教学环节（如本科毕业设计）中体现。以“材料力学”为例[2]，经过该课程的学习，学生将树立起受力与变形、破坏与安全等重要观念，加深了对工程现象进行力学抽象与建模，进而开展结构的受力、变形和破坏分析，从而最终解决工程问题的认识，了解了发现问题、分析问题和解决问题的过程与方法，由此培养了创新精神与创造能力。所以基础力学课程对于学生积累知识、培养能力和锻炼思维，对于教师的研究型教学与学生的研究型学习的相互促进，对于高校的知识教育到素质教育的转变都会起到非常重要的作用。

伴随着经济的持续高速发展，工程领域航空、航天、机械、动力、土木、水利等行业对于本科生的要求发生了巨大转变。对于一般的工业企业来说，大量的结构强度计算分析工作都可通过Nastran、Ansys等有限元软件来完成，设计分析也可以借助相关设计手册来进行，似乎所需要的工程师人数相对较少，对其力学知识和相关能力的要求有所降低。但是，我国的产业结构正处于向自主创新的攀升过程中，更需要的不是仅仅能因循守旧、照搬设计规范来完成结构或产品设计的工程人员，而是能够清晰地理解旧有规范背后的科学依据，地把握产品的当前需求以及由此带来的技术挑战，在此基础上进行改进，甚至全新设计的技术人才。因此，对于绝大多数具有实力的大中型企业而言，反而是力学基础好，概念清晰，发现问题、分析问题和解决问题的能力强，具有创新能力的本科毕业生更加受欢迎。所以，考虑到工程实际需要的差异性和多层次性，开展基础力学课程的教学改革十分必要[3]。

一、基础力学课程教学的特点与现状

现阶段的基础力学课程教学出现的问题，从大的层面来看，主要表现在以下几个方面。

（一）教学内容多与实际学时少之间的矛盾

近年来，为了拓宽学生的知识结构，扩大专业的就业面，高校不断进行了专业调整与改革，专业课的课时普遍被大幅度压缩。而各力学课程都是一个完整的知识体系，有其自身特点和规律，难以相应地进行大幅度削减。这就提出了如何在被大幅度压缩的学时内，高质量完成相关教学内容的问题。

（二）力学知识体系要求较高与学校生源素质急剧下降之间的矛盾

基础力学课程从基本概念的提出到理论体系的建立，其建模与分析的思路极为严谨，假设与抽象十分合理，具有坚实的现实依据和理论意义；研究方法非常严密，通常需要大量地运用数理方程等相关学科知识。但是，目前各本科院校的连续扩招，学校生源素质急剧下降，学生基础知识差，在实践中认识和提出问题、应用力学知识分析和解决问题的能力明显不足。就“材料力学”而言，公式推导过程比较烦琐，而且必须要以实验课相辅助。学生普遍反映“材料力学”课程较难掌握，容易产生畏惧心理，考核结果也往往令人担忧。

（三）实践环节需要资源较多与高校资源相对紧张之间的矛盾

基础力学课程是理论性和应用性都极强的课程。以“材料力学”为例，它主要分析各种工程结构和材料受力之后的变形情况，需要学生对工程实践有一定的感性认识，能够将理论分析与工程实际联系起来。这就需要让每个学生都能动手实践，开展从材料的各种力学性能测试，到构件的拉、弯、扭、及组合变形，到静动态力学性能分析等等多个相关实验，进行较为充分的相关力学实验的实验设计、试件设计、过程操作、结果分析、数据整理、报告撰写的练习。然而由于力学实验设备普遍相对较贵，占用空间较大，往往都是若干学生以小组为单位，严格按照相关实验过程，完成两三个简单实验。充分达成课程目标所需资源与高校现有资源之间形成了较大反差。

以上矛盾都是目前客观存在的现实，需要院校、教师、学生等管理部门、教、学各方面共同努力，确立教改观念，理顺发展思路，推出合理举措，不断解决问题。

二、基础力学课程教学现存问题分析

具体到基础力学课程的教与学来说，长期以来，基础力学课程的教学模式仍采用传统的模式，关注学科知识的传授。形式上是课堂上教师满堂讲，学生埋头记；课后学生完成作业，教师批阅；学生参加考试，完成课程考核。从实际教学情况来看，这种模式不仅其过程中存在许多弊端，而且该模式本身已不能满足社会需求。这样不利于学生对知识的掌握，难以衡量学生的真正水平，不能很好地培养和锻炼学生对知识的运用能力和实践动手能力，还容易出现作弊等违纪现象，同时不利于教师教学水平的提高，没有充分发挥各种考核手段的导向和反馈作用。所以传统教学模式必须改变[4-5]。

教学过程主要包括教师与学生，涉及课堂教学、实践、与考核等环节。目前主要存在以下问题。

（一）课堂教学环节

学生通过基础力学课程的学习，熟悉相关知识体系和内容，建立相应基本概念，了解本学科的特点，树立采用定量分析方法解决工程实际问题的观念，培养创新意识。这些都无法脱离课堂教学环节。课堂教学是课程学习的核心环节。目前仍存在以下几个问题。

在教学内容方面，由于学时太少，教师往往拘泥于其系统性，不能给学生留出足够的自由时间和思维空间，忽视了学生的创新能力和想象力的培养。在教学手段方面，普遍大量使用PPT课件，基本都是以教师满堂灌似的讲授为主。尽管表面上较为流畅，但留给学生思考的时间相对不足，会导致教与学之间缺少充分互动。在教学方法方面，由于高校教师，尤其是青年教师承担了大量的教学、科研任务，因此会忽视对教学方法的研究。

（二）实践教学环节

基础力学课程是应用性非常强的课程。它通过对工程实际、生活实际的各物体、构件的分析，得到其运动、变形的知识和观点，并与实际情况相比较，进而加以修正，从而形成普遍规律，用于指导实践。其建立过程、认识过程与应用过程都和实践密不可分。课程学习的最终和最重要的目标就是能熟练自如地运用相关知识，解决实际问题。因此，实践是课程学习不可缺少的重要环节。

目前，基础力学课程实践环节方式较为单一，就大部分院校而言，主要是实验；内容较为贫乏，一般都只是开展几个最为基本的力学实验；过程非常单调，仅是学生分组完成规定的操作流程。这很难激发学生的兴趣，难以吸引学生主动思考和投身实践，基本不能实现创新精神的培养。

（三）课程考核环节

考核环节一般包括课后作业、实验报告、大作业、期中期末考试等，是对教学情况的反馈和总结。它具有方式多样、内容丰富的特点，能对教学起到重要帮助作用。但是，往往实际中都只重视期末考试，采取主要以期末考试来决定课程学习通过与否的做法。

这种传统的考试模式更多的是考查学生对基本知识点的掌握，很难实现对学生创造能力和创新能力的培养和考查。而且，这种模式形式单一，基本以笔试闭卷为主；考试比例相对集中，一般是以课程结束后的一次考试成绩作为课程成绩；考试的时间也比较集中，考试基本安排在学期末进行；考试内容也很少，基本上是讲三学二考一。这样往往造成学生上课不认真听讲，课后不仔细复习，平时不查阅参考资料，一心指望考前突击、死过关。同时，这也极易引起学生只重视做题，忽视了对本学科的规律与特点的掌握和体会，更无法谈及相关创新精神和创造能力的培养。

三、基础力学课程教学改革的思路与措施

基础力学课程的教学改革必须注重学生创新精神与创造能力的培养，这已成为大家的共识[6]。在教学改革过程中，要贯彻“以学生为主、教师为主导”的教学原则，努力激发学生的兴趣，牢牢地吸引住学生的注意力，促使学生能够认真观察、独立思考、积极动手操作、乐于表达交流、随时质疑提问、联系工程实际，参与到教学的各个环节中来[7]。始终注意培养学生在观察工程实际与生活现象、发现和提出问题、运用力学知识抽象和建立理论分析模型、运用相关力学知识解决实际问题这一完整过程中，理解、体会基础力学课程特有的学习方法、思考原则、考虑角度、分析方法等。始终注意力学课程的教学与工程实际的结合。

在课程教学的各环节，以“材料力学”为例，不仅需要引导学生完成知识点的学习、掌握，实现知识的积累，还需要促进学生思考和理解这些知识背后的依据、原理，帮助学生体悟知识的应用过程。需要考虑的方面和可以采取的措施如下。

（一）教学环节

在组织教学内容时，应不拘泥于所授教材，注重课程知识的横向应用，突出“材料力学”研究问题的思路和解决问题的方法；注意结合工程实例和生活事例，侧重现象分析和规律探讨，激发学生的学习热情。以学生为中心，制定教学方案。在课堂教学中要激发学生的好奇心，抓住学生的注意力。尽可能结合时事、结合突发事件、结合新技术的应用，采用青年人更易接受的流行语言和词汇来讲解和体现力学规律。可适当减少习题的讲解，增加工程实例的分析和探讨。通过若干完整的工程实例分析，来展示力学知识的运用，体现本学科的重要性，并澄清本学科的学习特点，帮助学生尽快地适应本学科的学习。在习题的讲解中，注意区分典型例题与非典型例题，厘清处理典型例题的通用方法与处理非典型例题的特殊方法的关系，尽可能地解除学生的畏难情绪，排除学习障碍。

在教学手段上，利用青年人对计算机、手机等新技术应用具有浓厚兴趣的特点，可将多媒体教学与传统教学有机结合，尽可能地将多种元素引入进课堂教学中来，比如CAI课件、动画、电影、CAD、CAE等。

在教学方法上要转变教学观念，将传统教学方法与现代化教学手段和资源结合起来，不断优化教学方法。可通过绪论课与力学史、基础力学教学中的人文因素[8]与力学美等的介绍[9]，以及借鉴小说与评书的论述方式，来引起学生的好奇心。

同时，教师还应不断提升自身的专业素质，坚持开展科研，加深和拓宽对本学科的认识，始终站在学科前沿来引导学生。

（二）实践环节

基础力学是解决复杂工程课题的理论基础，工程应用是基础力学的最终目标，同时也是激发学生学好基础力学课程和产生工程意识的前奏。基础力学的工程应用是提高学生学习兴趣的一个重要渠道。

现有的力学实验大多内容简单，过程死板，结果已经预知，仅仅只是验证性实验，而不具有探索性和创新性，难以引起学生的好奇心与求知欲。且分组完成，相对缺乏思考性和启发性，个人的参与性不强，不利于学生创新意识的培养。

实践环节教学改革十分重要的内容就是要增添实验内容，增强学生的选择性和参与性，如各种材料力学性能的测试、组合变形实验、复合梁实验等。并结合工程问题、结合学生的大作业等，进一步提出实验课题，让学生自主设计实验及相关装置并完成实验，如超静定结构实验、各种界面梁的弯扭实验等。对于新的实验内容，只给定实验要求，由学生自己完成对实验内容的分析、制定实验方案、选择实验仪器和设备、分析和处理实验数据、撰写实验报告。这样有利于加深学生对课堂教学内容的理解，提高学生的实验动手能力、分析问题与解决问题的能力。

（三）考核环节

当前考核环节的主要弊端是以期末考试来决定课程成绩。对考核环节的改革应该是重视课后作业、大作业、实验报告、期中期末考试，并逐渐开拓平时测试、工程实例分析、自主实验设计等多种考核方式，合理分配时间和设置相互之间的权重，最终形成课程成绩。

其中，最为常见的考核环节是课后作业的批改。要加强学生对平时作业的重视程度，引导学生独立、积极地完成作业。教师要及时、认真地布置和批改作业，从作业中得到课程教学的信息，并在下一阶段的教学中加以处理；同时将批改情况积极反馈给学生，引导和帮助学生采纳反馈信息，进行复习。

大作业与课程论文作为一种普遍性的探索模式得到了较为广泛的认可，是创新精神和创造能力培养的很好方式。选题可以多种多样，如学习体会、章节总结、一个知识点的深入讨论或一个具体生活或工程实例的解决。选题的范围可以源自生活的方方面面，比如沥青路面的变形、塌陷、开裂，树木大风过后的刮倒、树枝折断，交通信号灯杆的歪斜等学生可能目睹但未进行认真思考的现象，抓住学生的好奇心理，激发他们的探索热情。一般由学生自主选题，以教学大纲为基础，在教师的指导下自由地进行知识拓展，并按科技论文的模式来完成，从而使学生的科研素质得到初步培养。

一般说来，由于当前实验环节都是分组同时进行的相同实验，实验报告也是按照固有格式完成，导致实验报告难以反映实际情况。不妨采取自主实验设计、完成相关实验并最终形成实验报告的方式来考核。这对于学生个人能力的要求较高，需要充分发挥学生的主动性等，也需要教师的积极指导和帮助。

考试可以采取闭卷与开卷相结合、平时测试与期中期末考试相结合、自我测评等多种方式，避免期末考试定成绩的做法。要增加适量的综合性和灵活性的题目，注重系统、深入浅出以及知识与应用相结合。开发网上训练与测试系统。

基础力学课程的相关学科一方面与数学、物理相仿，具有严谨的逻辑性和高度的系统性；另一方面又面向工程实际、服务于工程实际，能对实际问题进行定量的、的分析和解决。做好基础力学课程的研究型教学，有助于加快学生从大学阶段的知识积累者到工业界进行自主创新的技术骨干的成长步伐。

素质教育要求教师开展教学改革，课程建设是教学改革的主要内容。力学组近年来在扬州大学多个学院的多门力学课程教学中开展了教学改革，多次牵头组织本校学生参加全国周培源大学生力学竞赛，在探索教学改革的理念、方法、内容和措施方面取得了阶段性成绩。为了充分落实力学课程的培养目标，提高教学质量，还需要多方位深入推进教学改革，开展研究型教学。

力学基础论文:高职院校土力学地基基础实践教学的研究

摘要：通过资料收集、学习研究教育部文件及相关规程规范、综合本人项目教学法的应用、对土力学地基基础中的实践教学环节进行了仔细研究。本文为提升高端技能型地质、土木类高职人才的技能培养具有一定参考价值。

关键词：土力学地基基础，实践教学环节，项目教学法

0 前言

教育部关于提高高等职业教育教学质量的若干意见（教高[2006]16号）指出，为提高高等职业教育教学质量，要大力推行工学结合，突出实践能力培养，改革人才培养模式；要校企合作，加强实训、实习基地建设；高职院校学生的教育特别强调对实践动手能力的培养，为实践性教学就显得尤为重要。

本文在实际调研与实际教学工作基础上，对土力学地基基础课程体系与实践教学内容做了对比分析，并探讨了改进传统实验教学的方法。

1课程教学中实践教学的重要性

1.1课程及其实践教学的意义要求

土力学地基基础课是土木建筑类与地质工程类专业一门重要的专业基础课，理论和实践性较强。它由理论教学和实验教学两部分组成。传统的实验教学在整个课程教学体系中容易被忽视，而开展实训，对加强高职学生操作能力、实践能力、创新能力，培养高端技能型人才，显得很重要。通过实践性教学要求学生达到以下实训目的：

（1）掌握土的基本物理力学性质指标的测定原理、技术方法、实训结果的计算和分析等；

（2）初步具备针对具体实际工程选择合适的实验方法、种类的能力和判断实验结果性的能力；

（3）学会土工实验报告的编写；并了解土工实验方法和仪器的近期进展及发展趋势。

1.2课程传统实践教学的不足

通过自身对该课程的学习经历，结合实际调查，笔者认为传统土力学地基基础实践教学不足主要表现在以下几方面：

（1）重视理论教学，轻视实验教学，实践教学内容以常规性的验证性实验为主，有的是以老师实训，学生参观为主。

（2）实验教材内容陈旧，与实际现场或者工作实际中应用的土力学与地基基础知识脱节。实践教学学时数包含在理论课时内，实训课时偏少，有的实验被时间制约只能作简单的现场演示或图片展示讲解，学生对实验意义了解不够深刻。

（3）实验硬件跟不上现行生产单位实际工作或达不到要求。设备有限，实验人数比较集中，不能使每位学生都能充分的参与到实际实验中。

（4）实训项目往往以室内实验为主，缺乏现场原位测试。

2土力学与地基基础课程实践教学内容分析

2.1与规范规程中有关的土工实验内容

土工试验规范规程是为了测定土的基本工程地质性质，统一试验方法，为工程勘察、设计和施工提供参数而制定的。由于实际工程应用目的、地域等原因，土工试验规范规程很多。1999年颁布的国家标准《土工试验方法标准》GB/T50123-1999在原国家标准GBJ123-88实施近十年后推出，新标准进一步向国际标准靠拢，使各行业的土工试验有了一个能满足岩土工程发展需要的试验标准，使得试验结果具有一致性和可比性。该标准中共计35项试验项目。国家行业标准《土工试验规程》SL237-1999中共计列出69 项试验。

2.2 土工实验教学内容比较

对于某一实际工程，上述所列试验并非都会涉及到，各院校课程实践教学中对试验的取舍也不尽相同，笔者通过查阅资料，选择了5本教材中的实训项目进行比较。结果如下：

（1）实训项目多以室内实训为主，多侧重与对岩土的物理性质指标实训、力学性质指标的实训，对于指标的工程意义讲述较少，对于现场取样技术或者原位测试技术比较缺乏。

（2）对于数据处理，实训报告编写，土工试验新技术新方法部分内容较为薄弱，学生创新意识、发散思维不够明显。

2.3高职院校课程实训项目的选择

目前，高职院校土工实训中开设有以下实训项目：①土的颗粒分析、②土的含水量测定、③土的密度测定、④土的塑限、液限试验、⑤土的直接剪切试验、⑥固结试验、⑦土的三轴剪切试验、⑧击实试验、⑨自由膨胀率试验、膨胀率试验、膨胀力试验、⑩土工试验成果的整理。

3探讨改进传统土力学与地基基础实践教学的思路

3.1建立理论教学和实验教学科学关系的思想意识

要解决当前土力学地基基础实训课程的不足，在思想上应当处理好理论和实践的关系，要树立理论源于实验，通过实验检验理论的理念。学习掌握知识是一个实践一认识一再实践一再认识的过程。实训教学与理论教学相比在培养学生创新能力方面具有重要作用。

3.2设置合理的土力学与地基基础实践教学课程体系

将理论教学内容整合优化，知识模块化，通过综合实训，实现知识融会贯通，使土力学地基基础课程看似分散的内容，变得系统、连续、协调，有助于学生对课程知识体系的整体把握。

另外，设置科学的实践教学体系，还应合理安排实训课时及实训时间，改革考核办法，进一步改善实训教学条件等。

4 结论

通过对教育部教学文件和相关规范的学习，结合高职院校土力学地基基础课程教学内容、教学要求和本人实际教学经历，得出以下结论：

（1）土力学地基基础课是高职院校土木建筑类和地质工程类专业的一门重要的专业基础课，理论和实践性较强，实践教学是提高教学质量的重要环节。

（2）建立适合高职院校自身特点的实践教学体系对于提高实践教学质量具有重要意义。改进该课程的实践教学体系，有助于提高教师的教学水平和工作责任心；新的实践教学体系要求教师打破传统的教学方法，以工学结合为导向，灵活选择实训项目。

（3）通过开放实训室，让学生自主实训，可以极大地激发和调动学生学习的积极性和主动性。提高了学生综合运用理论知识分析和解决实际问题的能力，激发学生的创新意识，培养学生的创业精神。

力学基础论文:工科基础力学教学中人文内涵的挖掘

摘要：力学是工科专业的一门重要基础课，也是培养工科大学生专业素质与人文素质的优良载体。力学的教学内容蕴含丰富的人文因素，在传统的力学课堂教学中，针对力学概念的理解、力学模型的来源、力学原理的应用，从人文角度解读概念、探寻建筑发展史、构造力学题目的艺术情境三方面进行了教学设计，结合具体实例深入挖掘知识点后的人文内涵。教学实践表明，这种教学方式有助于增强学生的感性认识、提高学生的学习兴趣、潜移默化地培养学生的人文素质。

关键词：力学课程；人文内涵；建筑学；感性认识

《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》等力学课程作为工科院校土木、机械类专业的必修课，与先修课程《高等数学》、《大学物理》紧密相关，又为后续专业课打下理论基础，这种承上启下的作用使课程的地位非常重要。在教学中学生普通反映力学的内容繁多、抽象性强、枯燥难懂，甚至有土木专业的学生戏称自己“又土又木”，就是源于大学四年中有两年时间在学习这三大力学，力学思维的严谨、逻辑的严密在学生的眼里显得机械、陈旧而缺乏活力。但力学课程的经典性，也给力学授课教师一个渗透人文内涵的优良载体，力学不仅仅是单调的公式与数学推导，每个知识点背后都有古今中外的人物、工程及故事等大量文史资料，深入挖掘这些人文内涵并融入相应教学内容中，既能激发学生的学习兴趣，提高教学效果，又能潜移默化地培养学生的人文素质。在基础力学的教学实践中，笔者在概念的理解、模型的来源、原理的应用三方面做了一些教学尝试，获得了较好的教学效果，在此希望与各位同行探讨。

一、从人文历史解读概念原理，体会哲理智慧

力学中经常采用严谨的语句来阐明概念和原理，而学生一般对于逻辑性强、叙述繁而冗长的概念容易产生断章取义或者片面的理解，无法把握概念的本质特征。针对教学中的这些难点，若将一些概念还原到它的历史出处，放在人文这个背景下进行解读，会起到一种展开、简化的作用，并能引起学生的注意力，增强学习的信心。

例如问到土木专业的学生对土木工程的解释，大多数学生会谈到中国古建筑大多以土木为材，从成语“大兴土木”中可见一斑。中国古建筑中一脉相承的土木情结，形成了迥异于西方石构建筑的显著特色。中国古建筑为何喜用土与木为材呢，从地理、技术原因引导学生想到文化的层面。看到“土”、“木”学生们很容易想到五行的“金、木、水、火、土”，土具中心地位，土的位置一旦确定，上下四方便会秩序井然。土的颜色为黄色，代表大地。无论什么建筑，都要建在土地上。“皮之不存，毛将焉附”，因而地基的选取与建造都是最重要的，而地基在力学中的简化模型就是约束，减少体系自由度的装置，以保持结构几何不变。五行中的木代表东方，这个方位是太阳升起的地方，其代表色是青色，代表植物。建筑物以土为材，象征建筑物扎根于大地，从土地吸取有益于人类的地气，更好地造福人类。再从《易经》的五行相生相克来讲：木生火，火生土，木克土。土木材料的一大缺撼便是防火性差，这也是中国古建筑遗留与欧洲相比较少的原因。材料是建筑结构的物质基础，不同的材料有不同的物理及视觉性质，材料的力学性质必须符合结构中传递各种荷载而形成的受力关系，而这种关系就是我们力学中研究的核心。

强度是力学中最重要最基本的概念之一，任何材料都有强度，做人也有强度，例如人的道德底线。稳定性的概念也体现出为人的态度，杆件失稳表现出的三种状态即稳定平衡、不稳定平衡和中性平衡不正是体现了威武不能屈、屈于困难、随遇而安的三种人生态度?引用唐诗“春潮带雨晚来急，野渡无人舟自横”，可形象又真实地描绘在河中荡漾的小船，要处于一个稳定的平衡位置，它总要横在河中。唐代冯延己的词“风乍起，吹皱一池春水”从力学角度来看，是一副流动不稳定性的画面，描述了风突然吹向平静的池面，引起细小波浪的过程。分析《材料力学》中动荷系数的影响因素时，对于水平冲击的动荷系数，当静位移Δ。增大，动荷系数Kd减小，从而降低冲击载荷和冲击应力。用古语的“柔能制刚”则形象地表述了这个原理：静位移大表示构件柔软，因而能更多地吸收冲击时的能量，再举汽车的安全气囊、桥墩的橡胶护舷为例，学生的认识就能触类旁通了。

还有一些以科学家命名的公式如泊松比、胡克定律、莫尔圆与欧拉公式等，理论讲完后可简单介绍科学家个人的成长过程，以及与同时代的科学家群体及相互间研究的关系和研究流派，从而引出概念或某个力学原理的发展和完善的历史。讲述技术发展史，有助于人们完善技术本身。例如弯曲正应力的研究历史、扭转理论的研究历史、强度理论的百年历史，很多力学史研究者都在这方面做了大量工作可供我们力学教师参考。力学是一门既古老又成熟的学科，深入挖掘蕴藏其中的人文历史，可让学生从中地把握概念的本质和原理的应用范围，培养学生的创新精神与社会责任感。

二、从建筑史探寻力学模型来源，感受建筑艺术

在教学中，经常发现学生迷惑于力学模型的来源以及简化过程，小到计算简图中的约束，大到整个结构体系。教师需要帮助学生主动将理论模型与现实世界中的结构对接起来，实际结构是多种多样的，人们要想严格地考虑每个结构的全部细节及各部分之间的相互作用来进行分析计算，是不现实的，必须有意识地略去一些次要因素，采用简化的图形来代替实际结构，于是就得到了结构的计算简图，计算简图为结构的分析奠定了基础。

翻开建筑史，我们不难发现，力学中的众多模型都是来源于建筑，而建筑与力学的发展一直是如影随形的。阅读建筑是了解一种文化好的方式，歌德说：建筑是凝固的音乐。在现代人的印象中：建筑师是属于艺术家范畴的，可工程师却脱离不了作技术的泥瓦匠的影子。但设计再巧妙的房子建不出来或建出来不能经久耐用，是没有价值的，建筑的艺术性往往与结构和构造技术巧妙的结合在一起。以下几个力学模型，都是取自于建筑学发展历史中代表性的实例。

(一)框架结构

框架结构的内力求解是《结构力学》的一大重点，回顾人类的建筑史，最早的框架结构来自于英国索尔兹伯里以北的巨石阵(Stonehenge)，约建于公元前3100年左右，这个用两竖一横的三块石头搭出来的结构在自然界中毫无先例可言，可以说是整个人类建筑的象征。最著名的框架结构是位于雅典卫城的帕特农(Parthenon)神庙，建于公元前477年，是古希腊建筑艺术的纪念碑。

我国早在六千年前就已经建造了木框架结构房屋，主要采用木柱、木梁构成房屋的框架，屋顶与房檐的重量通过梁架传递到立柱上，墙壁只起隔断的作用，而不是承担房屋重量的结构部分。1996年2月3日我国的丽江地区发生了7级大地震，古城内土木构造的老民宅、老店铺虽然墙壁倒了，建筑构架依然挺立，使得古城的重建得以短期内完成并保持了原有的风貌。这种“墙倒屋不塌”的现象，主要得益于木构件都由榫卯连接，受到猛烈冲击时富有韧性，不至于发生断裂。因此，在地震中木结构房屋更抗震，也更便于灾后的恢复。尽管木框架房屋不再是当今建筑的主流，但这种科学技术需要我们进一步研究与继承，不能让它消失。

(二)中外柱式

在学习压杆稳定时，对于受压杆件，最常见的就是顶天立地的柱子。室外的柱子，它总是立于正门前列最重要的部分，在室内也是空间最突出的部分。古埃及开创了以石料作为建筑梁柱等基本构件的建筑形式，古希腊的3种柱式：多立克式、爱奥尼式、科林斯式，构成了古希腊建筑的精髓。古罗马建筑直接继承并大大推进了古希腊建筑成就，例如闻名于世的古罗马角斗场中，自下而上各层采用不同的柱式结构，使这么一个庞然大物从视觉上感到重量的依次递减，稳定又活泼。

学生们在欣赏形式美的同时，可适时抛出问题，引导学生思考柱式中的力学：柱子的受力特点与变形特点，柱长与截面的尺寸关系、长细比等，中外古典柱式造型上的差异，探讨柱子如此设计的力学原理。当时的中外工匠并不知道稳定理论，是根据材料的实际状态和审美需求来建造房屋。列举这些人类发展历史中具有重大影响的实例，可以使学生在认识建筑、认识世界的过程中建立力学的概念，增加其文化品位。

(三)西方的拱

拱这种构件，力学计算中要求重点掌握支座反力、内力的求解及合理拱轴线的确定，此外在黑板上给学生写出拱的英文arch和建筑学的英文archi―tecture，学生就可望文生义地联系到拱对于建筑学的重要性，推荐学生课后阅读《拱的艺术：西方建筑简史》。教师通过多媒体课件将各个历史时期拱的代表性建筑予以展示，给学生一个图文并茂、有声有色的教学环境。再从感性回归到理性，分析古罗马建筑中的半圆形拱与哥特式建筑中的尖形拱，拱形状的改变对支座反力、内力的影响是怎样。

过窄的专业教育，会使学生的学术视野不宽，专业基础不牢。我们培养的力学工程师不仅要会计算构件的受力，也要会欣赏造型上的艺术美，即会力学语言也会用建筑学中的术语来描述同一个构件，实现建筑师的设计理念。现代建筑的创作离不开建筑师和结构工程师的紧密合作，多了解对方的专业特点与知识，积极主动的换位思考，共同掌握好两个专业之间的和谐与平衡，无论对结构师还是建筑师都是有益于各自的专业发展。

三、构造力学题目的艺术情境，品位语言魅力

孔子云：“言之无文，行而不远。”意思是，说话如果没有文采，不讲艺术性，就不能打动人，因而也不能广泛、长远地流传。语言表达得好坏对教学效果的优劣起着至关重要的作用，工科教师往往重视语言的科学性、规范性，却忽视了它的艺术性。在课堂练习中，教师也可结合知识点，运用国学经典中的名句，包装力学的练习题，将枯燥的数学推导置身于语言魅力所营造的艺术情境中。这些吸引学生的语言，既可创设优美形象、富有感染性的教学情境，又能使学生的大脑在轻松活泼的环境中去思考。这里试举两例：

题1 ，《易经》上说“上栋下宇”，房屋屋脊上那根最重要的梁，一般称为栋，即栋梁之材。北宋李诫所编刊行于1103年的《营造法式》对从圆木中锯出一矩形截面梁，矩形的高：宽=?才能最有效利用材料做了规定。请确定矩形梁的高宽比，并论述力学原理。

题2，《国语》上有：“造桥为梁”；《说文》曰：桥，水梁也；金文中的“梁”字也形象地表达了它的这一使用功能。某大学生暑假回家，看到村里小溪上需要架座新独木桥，有三块长度和宽度一样的木板，其中两块的木质较好，另一块差了些。如何放置这三块板，可胶接，可用连接钉，提出整套设计方案并说明原理。

两道题目既需要数学推导又需要从力学角度给出提高梁强度的具体措施，题l从古代建筑中梁的构件出发，博古引今，考证前人总结的经验，体会古代人民的智慧，从而对前人的工作怀有更深的敬意；题2　则是一个实践问题，置学生于工程师角色，设想他现在面对这样一个具体工程问题，如何把理论与实践结合起来，发现问题所在，寻求解决之道。采用“梁”的金体也可使学生欣赏汉字的图画与表意功能，激起对传统文化的热爱。

任何科学都是通过实践而发现真理，又通过实践而证实真理和发展真理。让学生从实践出发，面对具体工程问题，从现象中抓住事物的本质，掌握基本概念和应用基本原理。并且要引导学生不满足于对基本理论的一般理解和应用，继续思考，就有可能发现新问题，找到理论发展的新知识增长点和理论运用的新领域，从而真正完成从简单到复杂、旧知识到新知识的升华和创新过程。

四、结语

教学是一项身心高度紧张的活动，课堂中出现疲劳是正常现象，如果适当运用人文历史的知识呈现出力学课程丰富多彩的一面，给学生美的享受，必然会消除疲劳，使师生在整堂课中保持振奋的精神状态。需要注意的是这些人文内涵的挖掘，要建立在力学的系统性、严谨性上，不可喧宾夺主更不可生搬硬套。把人培养成为人，然后也要把人培养成为学有专长的人。因此，教师对讲授内容要一丝不苟，严谨治学，同时将自己的体会和感受润物细无声地融入力学知识的传授中，激发学生学习兴趣，感悟力学给自己带来的智慧和启迪，提高专业素质的同时增加人文内涵。

力学基础论文:基础力学课程教考分离的实践与思考

摘要：教考分离是高等学校考试制度改革的必然趋势，有利于贯彻教学大纲，保障考试命题的质量，保障阅卷评分的公正性，提高教学管理部门所获得教学反馈信息的可信度。基础力学课程适合教考分离的教学考试形式。教考分离可以明显提高学生的学习效果，端正教师的教学态度，提高整个学校的教风和学风。

关键词：高校；基础力学；教考分离；教学质量

高校基础力学课程是指理论力学、材料力学及工程力学，是高校工科专业（机械、土木、能源、水利、地质、航空等）重要的专业基础课，是学习其他力学课程及专业课程的基础。基础力学是经典力学的组成部分，是工科学生最早接受工程观点和工程知识的课程，工科学生通过基础力学的学习开始走向设计，走向工程。[1，2]基础力学的教学质量将直接影响到学生专业水平甚至会影响到本学校专业建设及学科发展，所以各高校始终重视基础力学的教学工作。河南理工大学（以下简称“我校”）近年来开展了多项基础力学教学方面的教学研究项目，并获河南省教育教学改革立项。

教考分离制度是高校课程教学改革的重要内容，所谓教考分离，就是把课程的教学讲授工作与该课程的考试命题、评卷计分分开，根据培养目标、教学目的和教学大纲建立各种类型的题库、命题、阅卷评分等一套较为完整的考核管理系统，是打破传统的教考合一的改革举措。[3]近几年来，教考分离的优势逐渐地被各高等院校所认同。这种新型的考试模式对科学地开展教学质量评价和进行高等教育改革都具有重要的促进作用。

一、目前高校基础力学考试工作中存在的问题

目前，我国高校中的大部分课程考试都是教考合一，即从讲课到命题再到阅卷都是任课老师一人完成，河南理工大学与其他多数高校一样，采用了让任课老师出难易相当的AB两套试卷，由考务人员随机抽取一套作为考试试卷。这种方式曾经对高校教学质量起到了一定的推进作用，但随着教育规模的不断扩大，特别是生源质量的层次不齐以及老师队伍的相应快速增长，这种教考合一的考试方式已经出现了诸多问题。

1.教学过程中教考内容的随意性

教考合一的情况下，教师既是课堂教学的执行者，又是课堂教学效果的检验者，自己出题、自己评卷、自己总结，教师讲什么、怎么讲，学生学什么，学得怎么样，考试考什么、怎么考，这些均让任课老师自己决定，因此具有很大的主观性和随意性。教师在教学过程中对教学内容可以任意取舍，不利于学生系统的掌握专业基本知识。

基础力学课程中，不同的专业间的要求是不相同的，通常分为A类（多学时的）及B类（少学时的）。从教学内容来看，理论力学的A类要求是在B类要求的基础上加强空间力系、运动学综合、动力学综合；增加科氏加速度、达朗贝尔原理、虚位移原理等内容。然而在实际执行的过程中，个别老师可能会随意缩减所讲内容，这种现象在材料力学教学过程中也时常发生。材料力学的A类教学活动中要在B类的前提下增加能量方法、冲击问题等知识。传统的教考合一的方式不可保障这些内容的讲授。

2.滋生教师与学生的惰性

由于教师有的主动权，所以教师在教学方法、教学内容等方面不愿意下功夫，讲课时只讲自己会的、熟悉的、容易理解的内容，不讲较深的、陌生的、难以理解的内容。长此下去，教师掌握的知识本身就不系统，传授给学生的也必是残缺不全的知识体系。同时学生学习的时候，也只会关注老师课堂上所讲，而不愿意积极主动涉猎其他知识。

3.评卷的公平性与客观性得不到保障

二、基础力学课程教考分离的优势

然而，并不是所有的课程都可以采用教考分离。采用教考分离的课程应该具有以下的特点：[4]首先是学科知识的相对稳定性。也就是说，实行教科分离的课程，其内容在一定时期内应该相对稳定。有的课程属于学科的前沿内容，其研究内容不断的发生变化，或者说只有少数专家在研究，这类课程就很难及时地制订出一套客观公认又能迅速反映学科发展的“标准题库”。其次，能够实行教考分离的课程应该是上课学生较多，多位老师平行上课，教学内容一致，教材统一，学时一致。基础力学课程正好具备这样的条件。

三、基础力学课程教考分离的实践

1.河南理工大学基础力学教考分离的实施方法

我校基础力学的教考分离工作开始于2010年，学校及学院成立专门的工作小组，到目前为止已经形成了有效的教考分离实施方案：

（1）教考分离的准备工作。教考分离的准备工作主要包括教学大纲、考试大纲、教学日历的制订。教学大纲和考试大纲制订的依据主要有三个方面，一是教育部非力学专业力学课程指导委员会给出的相关教学文件，二是授课学生专业的专业要求，三是我校特色研究方向。系主任组织不少于五人的大纲编写小组认真讨论编写，原则上三年修订一次。

参与教考分离的课程在其中教学检查时，任课教师要向系主任汇报课程进度及其他教学工作。

（2）考试过程。参加教考分离的课程统一申请考试时间和考场，组卷的方式采用系主任指定不参与教考分离的其他教师命题。命题含AB两套试卷，然后由教考分离指导小组抽出一套试卷由专人送印刷厂印刷试卷，印刷的试卷派专人专柜保管。并派专人在考试时间送至考场。

考试结束后，由系主任组织所有任课老师在指导的地点采用流水作业的方式评阅试卷。

（3）试卷分析与考试总结。所有考生的成绩最终汇总到系，由系主任召开相关教师的试卷分析及考试总结会议并形成总结报告。其内容主要包括试卷难易程度，内容覆盖面，学生分数分布情况，各专业间的差异等。

2.河南理工大学基础力学教考分离实施的成效

（1）观测样本及观测内容。观测样本取自土木专业、机械专业和力学专业。将参加教考分离的班级定义为分离组，其他班级定义为未分离组。观测学生含2009、2010、2011三个年级共2701人。观测内容包括：学生到课率、学生作业完成率、考试成绩、考研率、考研选课（选择力学课程做为考研初试课程）情况及教师的评价情况等。

（2）教考分离的成效。经过多方位的观测，笔者发现实施教考分离后，教师的教风、学生的学风以及学生的学习效果都有明显的提高。

首先，通过教考分离，教师中间形成了良好的教学氛围，形成了相互学习、相互竞争的良好局面，教师的教学主动性和积极性得到提高，教师之间在一起研究教学问题、讨论教学方法也日益增多。在2010年到2013年间，力学系老师获得校级教学竞赛一等奖2人，校级示范教师1人，学生最喜爱教师1人。

其次，通过教考分离，学生的学习风气和学习观念也发生了变化，学习态度更加端正，学习的自觉性普遍增强，学生到课率也明显提高，抄作业的学生减少了。图1所示是某小组（6个班175人）的考试试卷成绩分布情况。

从图1可以看出，教考分离后的考试卷面成绩基本上服从正态分布，本次考试试题难度适当，学生成绩具有较高的可信度。

经过三年的教考分离，相关专业的力学课程教学效果有明显的提高，学生报考研究生时所选力学课程做为初试课目的比例逐年提高，2014年已经达到77.5 %。比实行教考分离前提高了11.2个百分点。2013年第九届周培源全国大学生力学竞赛中，我校学生报名勇跃，共有64名学生参赛，为我校历届力学竞赛中参赛学生最多的一届，共获得3个三等奖，12个奖。获奖学生中教考分离的学生占73.3%。

四、总结

教考分离做为一新的教学考试形式，还有诸多问题值得推敲，其消极作用是不可忽视的。在实际操作中，各部门间的协调、组卷方式的选择也是基础力学课程教考分离过程中比较棘手的环节。笔者相信，通过不断的完善，教考分离的考试制度必将对高校基础力学教学工作起到客观评价、正确引导和积极激励作用，这正是教考分离的目的所在。

力学基础论文:浅谈土力学及地基基础课程教学

【摘要】土力学及地基基础作为一门专业学科，在高等教育中占有很重要的地位，土力学及地基基础课程的特点决定了其课程教学应具有自身的特点，基于这些原因，对土力学及地基基础课程教学进行了一次简单的探讨。

【关键词】土力学及地基基础；课程；教学

一、土力学及地基基础课程的特点：

土力学及地基基础课程包括土力学（专业基础）和地基基础（专业）两部分，是土木工程专业的一门主干课程。土力学是利用力学的一般原理，研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。地基与基础作为建筑物的根本，在土木这个行业中统称为基础工程，它们是两个不同的概念，地基是指支撑基础的土体或岩体；基础是指将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。其勘察、设计和施工质量的好坏将直接影响到建筑物的安危、经济和正常使用。这门课程与材料力学、结构力学、弹性理论、建筑材料、建筑结构及工程地质等学科有着紧密的联系，是建筑工程技术、水利工程、公路桥梁工程等专业的一门技术基础课，具有理论公式多、概念抽象、系统性差、计算工作量大、综合性和实践性很强等特点。在教学过程中，由于涉及学科比较多，加之学生的基本功不扎实和学习能力有限，使得其对土力学及地基基础课程的基本原理的学习显得很吃力，更不用说将其正确运用到工程实例中解决疑难问题了。学生一旦学不懂，就会对其缺乏兴趣，加之专业课的学习本身是枯燥无味这样一来就会对这门课程产生排斥心理。

针对这门课程的特点，作为一名专业的专业课老师，除了要保障自己的专业基础扎实和实践经验丰富之外，在教学过程中，如何做到激发学生的兴趣，让学生既能够掌握这门课程的基本原理，又能将其正确运用到工程实例中去解决实际问题也显得至关重要。

二、土力学及地基基础课程教学存在的问题：

土力学及地基基础课程在土木工程专业中是一门很重要的专业课，但是一直以来，由于其课程内容的编排使得在教学过程中过分强调理论的学习；理论知识与工程实践的分开教学，使得老师在课堂教学过程中很难调动课堂氛围，加之专业课的学习本身是枯燥无味的，这样一来，学生们学习的积极性不高，甚至产生厌恶情绪，导致教学效果不明显。

土力学及地基基础课程作为土木工程专业的一门必修课，在高等院校中均安排教学任务。目前，仍有一些高等院校的理念是注重理论知识的教学，对实践教学不够重视，加之本身的设施条件不够齐全或者是其他的原因，实践教学的时间安排要么是偏少要么是不合理，这与这门学科的终极培养目标――应用技能型的培养要求不相符。

由于这门课程涉及学科广，综合实践性强等特点，一方面学生对这门课没有的认识，认为理论知识的学习不重要，很多在工地上用不上，还不如直接去工地来得实在，从而打心地里对这门课没有引起足够的重视，殊不知不是用不到，只是目前不知道用在什么地方而已；另一方面由于先前学生的基本功不扎实，一旦牵涉到理论公式的计算，力学问题，加之计算工作量大等原因，使得他们很难跟上老师的步伐，学起来显得非常吃力，一旦学不懂了，学习兴趣也就消失了，这都使得老师的教学工作在实行过程中受阻。

三、土力学及地基基础课程的教学方法：

一直以来形成的传统的教学方式是“五个一”的教学方式，即一块黑板、一支粉笔、一张嘴、一本教材、一本教案。这样的话学生的学习就会显得很被动，学习主动性不高，老师的教学效果不明显，要想改变这种现状，可以从以下几个方面来改进教学方法，提高教学效果。

（一）运用多媒体教学

采用多媒体教学，通过图文声像并茂的形式，可以将抽象的理论知识直观化、形象化，同时也可以多角度地调动学生的情绪、注意力和积极性。例如在介绍土力学及地基基础这门课程时，利用多媒体课件播放一些发生在周围的工程实例的图片和视频，让学生有直观的认识，这样比老师站在讲台上拿着粉笔一个劲地强调效果要好得多；再如，在介绍浅基础的类型时，可以适当的插入一些各种基础类型的图片以及播放动画模拟各种类型基础的施工过程，这样的话与传统教学相比，学生更容易理解，学习的积极性也会得到很大的提高。当然，多媒体教学再方便、再先进、再好也不能取代传统的教学方法，它只能作为一种辅助教学手段。因此，作为一名专业课老师，结合本课程的特点，能够做到多媒体教学与板书教学相结合效果更好。

（二）在教学过程中应贯穿启发式教学方法

作为一名高等院校的老师，如果不顾学生的反应和接受能力，一味地采用满堂灌的教学方式显然是不可取的。在教学过程中应贯穿启发式教学方法，可以激发学生的学习兴趣和培养学生的思维能力。例如，在介绍扩展基础的计算时，采用引导为主的教学方式，提示学生进行基础施工的话需要知道什么数据，一步一步地引导出计算内容是基础宽度、基础高度和基础配筋，这样的话本节课的学习内容就会一目了然，这样一来，使得学生的学习就会变被动为主动，激发其思维能力。

（三）采用工程实例教学法，做到理论联系实际

土力学及地基基础这门课程应用性极强，是为工程实践服务的。采用工程实例教学法可以做到理论知识与工程实践相结合，实现其教学目的。例如在讲地基承载力时，引入工程实例：1941年，加拿大的特朗斯康谷仓，由于地基承载力不足，土体强度破坏，地基发生整体滑动而丧失稳定性。学生听了以后，就会意识到学习地基承载力的重要性，这样既可以激发他们的求知欲望，又可以引导他们如何利用理论知识解决工程技术问题。

（四）注重实践教学，做到工学结合

实践教学是土力学及地基基础课程教学的关键组成部分，那么该如何加强呢？一方面在讲到相关知识点的时候，可以把学生带到施工现场，一边观摩一边教学；另一方面，给学生安排一定的实验任务，要求学生利用相关实验的原理独立完成实验操作步骤，分析、总结实验成果。通过实践教学，不仅可以加强学生对土力学及地基基础相关内容的理解，还可以提高学生的动手操作能力、分析问题和解决问题的能力。

四、结语

土力学及地基基础课程虽作为力学学科的一个分支，考虑到该课程本身具有概念抽象，内容广泛，综合性、理论性和实践性很强等特点，故不能套用力学学科的教学方法。作为一名高等院校的专业课老师，要想出色的完成土力学及地基基础课程的教学，一方面需要其掌握专业知识和工程实践经验丰富，另一方面要求在教学过程中对多媒体教学、案例教学、启发式教学等多个教学方式做到灵活运用，在激发学生的学习兴趣的过程中，做到理论教学和实践教学的有机结合，引导学生如何将土力学的相关知识应用到工程实践中去，培养其分析问题、解决问题的能力。只有这样，才能充当为社会培养技术应用型人才的高等院校教师角色。

力学基础论文:浅谈土力学地基基础课程的学习

摘要：土力学地基基础课程是土木工程专业的一门专业基础课，课程本身理论性强，内容多。本文针对个人学习情况，提出了几点相应的教学改革意见。

关键词：土力学地基基础专业基础课教学改革

土力学地基基础是土木工程的一门通用的专业基础课。[1]该课程的主要特点是内容丰富，应用广泛，但连贯性差，公式多，涉及学科多，假设条件多，知识体系松散。此外，答案往往不是的，对同一个问题，可以有多种答案。而学生本身抽象思维能力和分析推导能力相对较弱，要在短短的课时内掌握如此多的内容，还要考虑到不同的实验方法有不同的适用情况，难度可想而知。因此，如何根据学生的认知基础、接收能力和土力学的学科特点，在有限的课时内把知识讲活，并能联系实际工程，拓宽到其他工程领域，是该课程教师普遍关注的问题，更是作为学生能否接受的问题。下面，本人就个人学习而言，谈一下几点心得。

1、教师应激发学生兴趣，提高学习自觉性

教师在教学中注意激发学生的学习兴趣和求知欲望。[2]如讲绪论时重点介绍该课程与实际工程的关系、地基基础成功与失败的具体实例，尤其是多介绍大家都熟悉的本地的工程例子，通过实例分析，引出本课程研究的主要内容及学好该课程的现实意义，激发学生的学习兴趣，使学生充分认识到地基基础作为建筑物的根基，在建筑工程中的重要性，并领会到土力学作为地基基础实践的理论基础，掌握其基本原理、概念和计算的重要性，从而产生愿意听想要学这门课的愿望。

2、任课教师要提高自身的素质

教师首先自身具有较高的教学水平，这个教学水平不但涉及教师的专业知识水平，而且还包括传授知识的表达能力。因此，教师要根据实际需要不停地“充电”，充实自己的专业业务水平。在课程的理论教学过程中，任课教师应能够根据岩土工程技术的发展，及时调整与充实新内容。要坚持不懈地研究如何将土力学专业基础知识更形象、更贴切地传授给具有不同基础层次的学生。另外，教师传授过程中一定要把教学从单方面的传授知识转变为激发学生对土力学的兴趣和自主学习的能力，并且培养学生的思考和创新能力。

除此之外，教师还要加强研究型的教学，要研究学生学习的心理，及时调整授课的计划、内容、进度、方法，本着与时俱进，以学生为本的原则进行教学。[3]要研究学生的学习方法，尊重人类认识的复杂性和无限性的属性即实践-认识-再实践，从学生的认知、知识迁移、学习效果等方面深入了解，善于发现学生身上的闪光点，尊重学生的个性差异和认知能力的差别，因材施教，使每位学生都受益。学生就好比工厂的原材料，生产出来的产品的质量好坏取决于生产流水线的操作师傅（教师）个人素质的优劣。

3、教师要注重教学方法与教学手段

理论课教学方法和教学手段应符合实际需要，要形象化，结合学生和教师的特点摸索出符合本课程教学规律和要求的方法和手段，结合课程教学实践，笔者认为在课堂教学中，教师应多介绍一些与课程内容相关的工程实例，涉及到的基本概念辅以工程实例说明。另外，笔者认为影响教学效果的一个重要原因是学生对土力学地基基础课程的学习兴趣不高，因此，如何提高学生的学习积极性是任课教师首要的任务。这就是说，理论教学课程中要开展互动式教学，不能单方面的传授，尤其是土力学知识点比较散、碎而多，需通过不停地提问，激发学生学习的乐趣，并培养他们发现问题和探讨问题的能力，来正确理解和领会课程的主要内容。土木工程专业的教学不应仅局限在教室里，凡是有建筑物的地方都可作为课堂，教师要结合实际进行教学、既不用投资，又可以灵活多变，是加强理论与实际的联系、拓宽学生的知识面的良好形式，应充分利用课堂教学与现场教学实际结合两方面的优点、相辅相成有机地结合在一起。做到既无遗漏又无重复：既要注意从实践上升到理论，又要使理沦指导实践，尽量把教学现场选在学校附近、教一于楼附近，做到在保派教学质量的前题下，节约时间，达到预期的效果。

4、实验教学改革

传统实验教学时，不同的小组都给定同样的试验材料，最终不同小组之间的实验数据是相同的或接近的。[4]在进行实验教学改革时，采用系统研究型实验教学方法，即：将学生分不同的大组，每个大组再分小组；在每一大组内的实验材料都一致，而不同大组之间，实验材料有差别。由于每个大组试验材料不同，任何一组的实验数据都要求，否则会影响的实验数据分析，这样每个大组的学生都必须认真完成实验。其优点是一方面可以培养学生的责任心，另一方面通过对不同小组实验数据的分析，可以逐渐培养学生进行基础实验研究的能力，也使学生对本学科有了更感性、直观的认识。例如，土体的物质组成决定了土体物理、力学特性。为了体现这一个基本的思想，在土力学实验创新的自始至终都要进行土体粒径级配对土体性质影响的分析。颗分实验是土力学的及时个实验，此实验一方面可以让学生认识到土体的颗粒组成，另一方面，进行颗分实验后，教师指导学生将振动筛分出来的土样根据粒径分为不同的粒组，以备后续实验中研究不同级配土体物理力学特性的分析。

5、教师还要改革考评机制

为了促进学生发展，《土力学地基基础》课程教学评价改变了标准单一、分数至上的状况，现改革成注重过程考核与终结考核相结合，体现技能考核。这样既考核了学生的学习态度，又考核了学生的认知水平，还考核了学生的实践能力、创新能力等。

6、增强教学中实践环节

实践教学是实现培养人才目标的重要环节，培养学生的实践能力是养成学生广泛能力的基础，也是形成学生广泛能力的组成部分。特别是近年来扩招速度较快，致使办学经费严重缺乏，实践教学进一步被削弱。因此实践教学一直以来就是高校人才培养的一个薄弱环节，并且存在着一系列问题，这些问题反过来又制约了实践教学的发展。对于实践性较强的该课程来说，由于实验设备数量和实验时间的限制，学生做实验时一般是几个人一组，这样在实际操作过程中，只有少部分学生能亲自动手操作，大部分学生只能观看实验过程。自己动手的学生也没有充足的时间进行思考，查找实验过程中发生错误原因和探索改进的办法，只是机械地按照老师所说的方法去做，这也削弱了实验的效果。

结语

土力学地基基础是土木工程专业一门非常重要的专业课程，该课程强调实验、注重实践、依赖经验，教学难度较大。土力学与地基基础的教学改革与实践是一项系统工程，涉及到专业类型、教学内容、教学方法及教学手段等各个方面。通过教学改革，一定会有助于促进教学效果，提高教学质量，培养真正适应社会需要的、专业知识扎实又有一定工程实践能力的研究与应用型人才。

力学基础论文:独立学院土木工程专业基础力学课程及教材建设探讨

摘要：从应用型本科人才培养目标出发，考虑生源实际情况，结合《高等学校土木工程本科指导性专业规范》中对力学系列课程知识点的需求，提出了独立学院土木工程专业基础力学课程及教材建设的意义和方法，建议在教学中加入工程力学应用方面的具体内容，为培养应用型人才提供更好的课程平台。

关键词：基础力学；课程建设；教材建设；独立学院；土木工程专业

一、独立学院办学定位及特色专业建设需求

独立学院是由国家机构以外的社会组织或个人出资举办的本科学历教育高等学校。自2008年教育部关于《独立学院设置与管理办法》[1]出台以后，独立学院发展迅速，规模效应已经形成。独立学院办学主要定位于应用型本科人才的培养，专业设置以市场为导向，服务地方经济。因此，在西部大开发的形势下，重庆大学城市科技学院土木工程专业成为学院的特色专业之一，为地方建设培养亟需的应用型专业人才。

土木工程专业学习的重要基础课程是力学课程，力学课程是学习后续专业课程的基础，也是学生今后参加建设工作必须掌握的专业基础知识。学生无论就业于设计单位还是施工单位，力学知识必不可少，即使是在施工单位，也会碰到诸如塔吊或脚手架的强度和稳定性、模板强度等施工力学问题。因此，独立学院土木工程专业中，基础力学课程是基础课程建设的重点。

二、独立学院基础力学课程建设和教材建设现状

课程建设水平高低直接影响学校教育教学质量，课程建设的重点是教学内容改革、教材建设和师资队伍建设，其中，教材建设是重点之一。独立学院依托于母体学校，实行相对独立的运作模式，资源共享。大多数独立学院在依托母体学校办学的过程中，课程建设基本应用母体学校的建设成果，即课程设置和教材使用等都与母体学校基本一致，这是独立学院课程建设和教材建设的一大弊端。目前独立学院招收的学生入学成绩等状况不如母体学校，培养定位也与母体学校有较大差别，属于培养应用型本科层次。土木工程专业的学生就业方向基本是到基层建设单位从事施工、监理等技术工作。而能够举办独立学院的母体学校大多是211、985学校，属于研究型学校，同类课程所用教材对于独立学院的学生来说，理论教学内容偏多偏难，实践性严重不足，针对性不强，对培养应用型人才的教学也极为不利。独立学院的培养方向又有别于高职高专，属于本科层次，不应定位在仅仅培养动手操作的能力层面。因此，针对独立学院本科学生的课程和教材改革，已经提到议事日程。

三、独立学院基础力学课程建设和教材编写定位

课程建设和教材编写定位应符合学院的培养目标。独立学院的培养目标是服务地方、服务基层，培养为地方经济服务的应用型人才。一般而言，课程内容设置和教材内容改革应该针对学院的培养目标，保障够用、适用、好用。

力学课程对于工科学生，特别是土木工程专业的学生，是很重要的专业基础课程。土木工程专业的学生在大学期间学习的力学课程有理论力学、材料力学、结构力学、流体力学、土力学、弹性力学等。基础力学课程则包括理论力学和材料力学课程。因此，文章的讨论主要针对理论力学和材料力学这两门基础力学的课程内容改革和教材编写定位进行讨论。

理论力学[2]和材料力学[3]是土木工程专业学生必修的基础力学课程，通过课程的学习，构筑工程技术力学知识基础，建立物体运动与受力状态的关系，掌握质点、质点系和刚体的平衡，机械运动及动力学问题的基本规律及其研究方法，使学生明确杆件强度、刚度和稳定性问题的基本概念，掌握构件的基本变形及其应力应变的求解方法。通过力学课程的学习，使学生掌握相应的理论知识，并具有比较熟练的力学计算能力，培养学生的力学素质和定性、定量分析能力，以及分析解决某些实际工程问题中的力学问题能力。通过力学实验课程，掌握测定金属材料性质的基本知识、基本技能和基本方法，了解实验应力的基本概念并初步掌握验证材料力学理论公式的方法，培养学生初步的实验能力，为学生学习相关专业课程及进行结构设计奠定良好基础。通过力学课程的学习，为一系列后续专业课程，如钢筋混凝土结构、钢结构、建筑施工等课程打下必要的基础，也可为学生在今后工作中解决所碰到的力学问题提供理论依据。因此，独立学院的学生，必须掌握基础力学的基本知识和基本概念。

2010年，土木工程专业指导委员会就土木工程专业中各知识点的需求和各个知识点的学时建议，颁布了《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[4]，对力学系列课程知识点的需求提出了指导性的意见。但是，该规范所给出的只是对本科院校土木工程专业所需知识点的低需求，并没有明确各类高校的低知识点的理论深度及其应用要求。

遵照规范建议，结合独立学院的教学实际，基础力学课程建设和教材建设的定位应为“紧扣近期规范，体现区域特色，强调工程实践，服务人才培养”。在课程建设和教材建设中，教学内容的设置和教材内容的改革都应该符合规范中对各门课程的基本要求，紧密结合独立学院应用型人才培养目标，理论上高于高职学院，实践上强于重点本科母体学校。力学课程教学内容和教材内容应在保障理论知识体系的基础上，加入力学知识在实际中应用的工程实例，以便学生在掌握力学理论课程的同时，了解力学在工程中的实际应用，同时培养学生应用力学知识和原理解决工程实际中的力学问题的能力，以使学生在今后专业课程学习和工作中，力学知识够用，并且会用。在教学内容设置和教材内容的改革中，还应该加入近期科技发展的新知识，以培养学生的创新能力。

四、基础力学课程内容和教材编写内容选取

按照《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[3]中对力学系列课程知识点的需求，笔者认为独立学院基础力学课程内容和教材内容的设置应该满足规范中的低要求，各知识点有所侧重，并在各知识点的理论介绍后，加入大量力学在工程中的应用实例。由于具体的各个知识点在《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[3] 中已经列出，笔者只讨论基础力学课程各个知识点理论的基本讲解深度和工程实际问题在基础力学教学中的应用。

在理论力学课程中，静力学部分应为课程的重点，理论上由浅入深、循序渐进，课程设置在讲解力学基本原理和基本概念之后，由平面力系到空间力系进行分析，理论上重视力学基本原理和基本概念、力系的简化和平衡理论。在平面力系的简化和平衡分析中，加入预制板、梁、柱子等预制构件吊装时的吊点位置，起重机的倾覆稳定性问题，脚手架的静力平衡问题，以及多跨梁、刚架、桁架等多种结构的平衡问题，约束反力的求解等工程实际力学分析问题。这部分需要学生透彻掌握相关理论，熟悉各种结构，包括物体系统的约束反力分析和计算，以便为后续的材料力学课程和结构力学课程学习奠定一定的基础。

材料力学课程重点为5种基本变形概念，内力和变形分析，强度、刚度和压杆稳定理论。要求学生熟练掌握基本变形和内力的分析与求解，在此基础上，再针对理论力学课程中所涉及的相同工程问题，讨论起吊构件的内力和变形条件，构件截面上的较大弯矩最小时，相应的变形最小，考虑吊装时构件的材料特征，以便安全起吊。在讨论压杆稳定问题时，结合起重机械如塔机的杆件稳定性问题分析，讨论塔机在达到其自由高度继续向上顶升接高时，如何增强其稳定系数保持起重能力，避免失稳，以及塔机构件的压杆稳定等工程实际问题。在讲解内力和变形的基本概念后，加入多跨梁、刚架、桁架等具体工程问题的内力和变形分析。在讲解强度理论后，分析上述工程实例的强度问题。所有这些实际工程问题以例题和习题的形式加入教材中，使学生在学习理论的同时，学会理论知识在工程中的应用。

由于现代科技的发展和对结构抵御地震、风灾能力的重视，理论力学的运动学和动力学部分的基本内容的掌握也是必须的。即使独立学院学生今后主要从事工程一线的工作，也会在建筑机械的使用中碰到建筑机械的力学问题；因此，运动学和动力学部分的教学内容和教材内容，保留《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[4]中对这部分知识点的低要求，针对学生特点，在复合运动速度和加速度合成定理的推导中，采用物理意义更为明确、直观的几何法进行推导，与985、211大学在这门课程教学中采用解析法推导相区别，避免了复杂的数学推导。在动力学中，重点为三大普适定理及其综合应用，以及达朗贝尔原理的掌握。

随着经济和科技水平的迅猛发展，土木工程建设也迎来了发展的好时期和好机遇，结构形式越来越复杂，施工方法和技术也越加先进。北京奥运场馆、浦东国际机场、上海金茂大厦、国家大剧院、深圳帝王大厦，美国的亚特兰大索穹顶、英国的千年穹顶和石油大厦、澳大利亚的天空穹顶等建筑，无一不体现结构的复杂性和施工的难度。结构每一阶段的施工过程，都伴随着边界约束的变化、构件的增删、温度的变化以及预应力结构的预应力动态施加等变化。施工中的滑轮力学和拆撑时的力学分析问题，都需要现场工程师去面对。因此，在基础力学的基本理论和实际工程应用学习的基础上，加入滑轮力学、施工过程的时变力学、施工过程中的应力应变监测等近期施工力学分析成果的介绍，有助于培养学生的创新能力和今后处理实际工程中复杂问题的能力。

五、结语

独立学院土木工程专业基础力学的课程建设和教材建设有别于母体学校和高职高专学校，从培养应用型本科人才的培养目标出发，考虑生源实际情况，结合《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[3]中对力学系列课程知识点的需求，对独立学院土木工程专业基础力学课程及教材建设提出建议，倡导在教学内容和教材中加入工程应用方面的力学知识，为培养应用型人才提供更好的课程平台。