刊名： 科技传播 
PUBLIC COMMUNICATION OF SCIENCE  TECHNOLOGY
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国科技新闻学会
周    期：半月刊
出 版 地：北京
语    种：中文
开    本：大16开
国内刊号：CN11-5820/N
国际刊号：ISSN 1674-6708
创 刊 年：2009

期刊影响力：

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工程力学教学中的创新型人才培养

【摘要】大学教学改革要求教师必须注意改革传统的教学方式，从填鸭式教学方式向启发式教学方式转变。这种转变不仅有助于提高教师的教学技巧，而且也有利于调动学生的学习积极性，提高他们自主学习能力，为他们终生学习打下牢固的基础。本文介绍了作者结合我校地物10专业（孙越崎班）的实际，应用启发式教学方法，在工程力学教学中进行研究型与创新型人才培养的实践；介绍了如何针对工程力学教学中的难点，如何与学生在课堂上交流互动，激发学生的学习兴趣和求知欲，培养启发学生分析问题与解决问题的能力；以及培养学生进行研究型思维与创新型思维能力。

【关键词】创新型人才；工程力学；启发式教学

引言：
教学方法是完成教学任务的有效手段，是教学过程中重要的组成部分，也是我国高等学校教育中教学方法改革的重点，启发式教学法在目前的教学改革中占有重要的地位。
中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院地球物理2010级“越崎”实验班是学校通过实施通识教育、创新教育和个性教育，来培养厚基础、宽口径、强能力、高素质，具有创新精神和国际视野，德、智、体、美全面发展的拔尖人才。工程力学研究有关物质宏观运动规律，及其应用的科学。这门课程作为专业基础课理论性很强，要求学生们对于工程力学中的静止和动态物体具有透彻的分析能力。传统的启发式教学所执行的是老师讲授，学生被动接受，在有限的时间内（十五分钟左右）学生还可以保持注意力,吸收知识，这样所造成的结果就是学生在老师的启发下越来越厌学，难以集中精力。
针对“越崎”实验班在工程力学的教授中采用启发式教学法，不仅使同学获得新知识，掌握工程力学的基本知识、基本理论和基本技能。还让学生学会发现新知识的过程。启发式教学使得学生参与教学过程，得到同学们积极的响应，在课上主动的提问，并且提出自己的独特的见解，课下通过查阅资料深入地研究，可以写出文章。启发式教学提高了学生们的学习积极性，使学生从被动地学习变为主动地去思考、分析、解决问题，提高了学生研究以及创新的能力，启发学生们的思维，培养新世纪的创新型人才。

1 互动教学方法原理
所谓“互动启发式”教学，就是在教学过程中，承认学生在学习过程中的主体地位，同时也强调教师在教学中的主导地位。在设置启发问题过程中，对被启发的对象（学生）的思维过程，施加以强烈的影响，以激发学生深入思考的方法。
具体方法是，在理论学习、定理推导、或典型例题讲解过程中，由老师首先进行提纲式讲解，针对教材中的重点且难点问题，要求学生进行一定时间（5－7分钟）的课堂练习作业，启发学生提出问题，最后，再由老师进行板书讲解的“提纲式讲解—学生练习与提问—再讲解”的课堂教学过程。
启发式教育的核心就是要培养学生独立思考和创新思维。所谓教是为了不教，就是要使学生自己掌握学习的方法，提高创新的能力。课堂上与学生互动以及在适当的时候对学生进行启发，能够从根本上改变课堂沉闷，学生不想听讲的氛围，同时对培养学生的修养与分析能力大有裨益。教师在教学过程中切实重视、真正确立学生在学习过程中的主体地位，通过学生自悟、质疑、写练的同时，加强学生主体之间的信息交流、信息交换、信息共享，以及教师的适时点拨启导，构建“互动启发式”这一课堂教学结构体系，能更好地让学生学会学习，逐步提高学习能力。只有这样，他们才可以离开教师，才可以超过教师，才可以成为人才。直到今天，这种教育方式无论是对基础教育还是高等教育都仍有着巨大的指导意义。

2 互动教学方法应用实例
互动启发式教学方式改变了过去那种学生被动接受学习的状况，它要求教师的教学必须以调动学生的积极性为主，学生是主动的参与教学，而不是被动的去记忆。教师通过在课堂上提出问题，鼓励学生和教师一起探讨、分析，活跃了课堂气氛，调动了学生的积极性，增强了学生发散思维的能力，下面将以工程力学课堂中的实例来探讨互动启发式教学的应用。

2.1 教学案例：达朗伯原理应用
例题： 长方形炉门挡板长30cm,宽24cm,质量50kg,由两个销A、B支承，如图1所示，如果销钉B突然被撤掉，求撤掉B的瞬时挡板的角加速度及销A的约束力。
存在的问题：工程力学中一般力系的简化结果为主矢主矩两部分简化中心可以是任意点，简化中心的选择直接影响了运动参数的变化，因此简化中心只能向某些特殊点简化。在工程力学教材的例题中一般是向物体的质心简化，但是是否简化中心的选取都在质心呢？质心出的加速度又是怎样的呢？
分析：对于惯性力系的简化学生往往会犯一些错误，把惯性力系简化到质心，但是根据达朗伯原理，刚体绕定轴转动，惯性力系应简化为通过定轴的惯性力，该题目中应在A点。刚体绕定轴转动，AC为回转半径，此时在C点的切向加速度应当垂直与回转半径方向而不是沿CB方向。
互动启发式教学过程：（1）首先教师提出解决问题的思路与要求，即：销钉B突然被撤掉，刚体绕A转动，，挡板B的角加速度ω=0，但是角加速度 ≠0，质心法向加速度an=ACω2=o,切向加速度ar=AC ,对学生引导，惯性力系在A处简化而不是质心，惯性力系在A处简化一个惯性力及力偶
惯性力 RQ = mat= mAC ，
惯性力偶   MIA = IA   
（2）根据达朗伯原理列平衡方程，
水平方向平衡                    (1)
竖直方向平衡                                    (2)
力偶系平衡                 （3）                                                   （3）刚体的转动惯量及平行轴定理
                           
联立解得

2.2  教学案例：虚位移原理教学

例2物块B搁置于三棱体A上，不计摩擦。画出系统由静止开始运动后物块B的实位移和虚位移。

问题：实位移和虚位移有什么区别与特点，对物体怎样分析

分析：老师首先使学生应明确什么实位移与虚位移，实位移是在一定时间间隔内实际发生的位移，与时间、主动力、及初始条件都有关，它有方向既可以是有限量也可以是微小量。虚位移为约束所容许的任何微小的位移，它是可能发生但是不一定发生的，与作用力和时间无关。在图3中，物块B沿斜面下滑，收到重力与三棱体的支持力作用。三棱体A受B的压力向右移动，物块B可能在斜面上向上或者向下移动，虚位移向上或者向下。实位移物块B走过的实际位移，但此时实位移的微小量不是虚位移，B在重力分力作用下沿三棱体斜面向下运动。画出如图4、图5：

 

 

 

3 教学管理改革
3.1 教学方法管理改革内容：
所谓“教有法而无定法”，在教学过程中采用互动启发式教学是一个新的课题，需要不断的尝试和总结经验，在教学过程中一些方法，可以收到较好的教学效果。应用“反馈”机制，在工程力学的讲课过程上不断提出问题大家一起讨论，课堂上让同学做一些练习，并在课后留些思考题，使学生不仅在课下在课上也处于积极思考中，这也是促进学生主动学习的重要方面。运用“反馈”了解学生的理解及掌握程度，对理解不够充分的问题，增加对该问题的讲解与练习，举一反三，使学生对与知识的掌握更加透彻。并且在课后的作业练习中，对学生作业进行批改评分，并在下一节课对作业进行简短讲评，不合格作业的同学需要重新整理，作业做得好的同学进行鼓励，作业记入平时成绩。在教学过程中鼓励提倡学生们自己有问题和老师一起讨论，在老师的帮助下写出论文。

3.2 教学方法管理改革实例:
在工程力学的课程教授工程中，一些同学在学习态度上不够认真，对课程的学习仅仅局限于课堂上的内容，对课下的作业态度不认真。如地物10越崎班的信鹏飞同学在开始的工程力学作业中，徒手绘图，字迹潦草，作业中存在错误，每次作业评分得到“D”。通过课堂、课后作业的反馈，老师对该同学进行引导，该同学的态度有了很大转变，作业明显有很大进步，每次可以得到“A+”。
通过启发式互动教学，越崎班许多学生独立思考发现解决问题的能力有很大提高，一些同学写出了有关工程力学的专门报告。如：吴群利、孟张武同学的《静力学中复杂铰约束反力分析方法探讨》、闫国钰的《运动学教学中点的合成运动的背景分析法探计》。

4 结论
总而言之，在大学教学中，为了改革传统的教学模式，必须在了解自己学生的基础上采取相应的教学策略和教学方式。启发式教学方式克服了传统教学方式的不足，给工程力学课程的教学带来盎然的生机与活力，使学生在教师的诱导和启发下，自己发现规律，并有新的创新。启发式教学发展了学生的逻辑思维能力，培养了学生独立自主解决问题的能力，在实际的教学过程中得到了很好的效果。启发式教学是教学改革的必然要求，有利于调动学生的学习积极性，提高他们自主学习能力，为他们终生学习打下牢固的基础，也是更好的为社会培养合格大学生。
参考文献：
[1]工程力学运动学和动力学.高等教育出版社2008年1月第4版
[2]李景深.启发式教学原则与高校教学方法改革.广东培正学院学报.2007年3月 第7卷第1期
[3]杨贝贝，孙素涛.浅谈对启发式教学的认识.中国科教创新导刊.2011 NO.2
[4]李春民.启发式教学之我见.湖北生态工程职业技术学院学报.2006年第1期第4卷

 

Cultivating innovative talents in teaching of the engineering mechanics for university students

Gong-WeiLi 1Li-ShiJie 2
(1. School of mechanics and civil engineering, China University of Mining and Technology Beijing, Beijing, 100083;
2. Earth science and surveying and mapping engineering institute, China University of Mining and Technology Beijing , Beijing 100083)

Abstract: University teaching reform requests the teacher must pay attention to reform the traditional teaching mode, teaching method from spoon-feeding to the heuristic teaching mode. This change will not only raise teachers' teaching skills, but also to help arouses student's study enthusiasm, improve their autonomous learning ability, for they lay a solid foundation for lifelong learning. This paper introduces the features and combination with our professional (Sun Yueqi class) of the actual, the application of the heuristic teaching method in engineering mechanics teaching research and the practice of the innovative talent training; This paper introduces how to based on engineering mechanics teaching in the difficulty, how to work with students in class exchange interaction, stimulate the students' learning interest and thirst for knowledge, training the student to analyze the question and send the ability to solve problems; And cultivate students' thinking and innovative thinking ability research.

Key words: Creative talents; Engineering mechanics; Heuristic teaching