基于进阶式力学思维培养的理论力学教学研究

提出并实践了一种基于进阶式力学思维培养为目标,产出导向的理论力学教学改革模式。首先提出了进阶式力学思维的概念,将力学思维分为基础力学思维、中阶力学思维及高阶力学思维;然后给出了进阶式力学思维的具体能力要求及培养方式;最后给出以力学思维培养为核心、产出导向的教学模式,通过线上线下混合式教学建立基础力学思维;通过融合式案例库建立中阶力学思维;通过视频动画库案例库培养抽象化建模能力,教学全过程渗透融合高阶力学思维培养。近四年的教学改革学生成绩对比及力学竞赛成绩等证明该教学改革模式取得了良好教学产出。

     

基于数字图像相关方法的材料力学实验教学探索

实验教学是培养学生实践和创新能力的重要手段,如何在有限的实验学时条件下,开展丰富高效的力学实验、关联更多的理论知识点是材料力学教学改革亟需解决的问题。本文引入数字图像相关（digital image correlation, DIC）方法,以带孔低碳钢拉伸和高温镍基合金热变形测量等试验为例,对材料力学实验教学进行改革探索。实践表明,基于DIC方法的实验教学可充分发挥出DIC全场变形可视化、测量过程简单、快速精确等优势,显著调动了学生的学习兴趣,加深了学生对多个关联知识点的理解,同时启迪了学生的科学创新意识。

     

材料力学教学深层互动探索与实践

大学课堂教学中影响教学质量的主要问题是学生的学习态度,如何调动学生学习的积极性,是每位任课教师需要深入思考的问题。本文以材料力学课程教学为载体,结合管理学中的二八定律,以大学生力学竞赛为契机,研讨教师与学生之间的深层互动交流问题。深层互动分为课程授课中的互动和力学兴趣小组的互动两个层次,通过互动一方面为优秀学生打开上升通道,另一方面将优秀学生树为榜样,潜移默化中影响其他学生的学习态度,进而改善整个班级的学习风气。实践表明,深层互动教学模式能有效激发学生学习材料力学的兴趣,取得了良好的教学效果。

     

ON TEACHING SYSTEM INVESTIGATION TO THE TEXTBOOKS OF ELEMENTARY MECHANICS(I)—A BRIEF INTRODUCTION ON THE ELEMENTARY MECHANICS TEXTBOOKS PUBILISHED WITHIN CHINA1)

对力学基础教材,着重在理论力学与材料力学教材与教学体系等进行了分析研究。对国内力学课程与教材建设历史概况、国内力学课程教材建设的成绩与问题、国内力学教材使用情况、引进的国外基础力学原版教材情况、国外理论力学教材体系、国外材料力学教材体系、国外力学相关课程网络资源及教学技术应用与质量评价等多方面进行了阐述。最后,通过对国外教材的研究,发现其所具有的诸多特点与特色,可为国内力学基础课程教材和课程改革提供思路和方向。本文为之一,主要阐述国内基础力学教材基本情况等内容。     

结构力学教学中的几个问题1)

结合结构力学的教学实践,给出了几何构造分析概念在求解静定结构内力、用机动法作梁的影响线、应用虚功原理求静定结构反力等方面的应用;分析了自由度、计算自由度、结构动力计算自由度、稳定性问题的自由度之间的区别与联系;汇总了力法、位移法等方法的特点及适用问题;介绍了部分结构力学内容应用多媒体、实验、数值仿真相结合的教学方法。将结构力学内容的内在联系、容易混淆的概念、各种方法的特点理清楚,从而提高教学效果。     

注重基础、立足工程、强化实践、融入模拟、激励创新——材料力学教学改革探索

材料力学是机械类、土木类和力学类等工科类专业的核心课程,课程秉承“强基础、重实践、融模拟、促创新”的理念;构建“融工程、融前沿、融思政”的教学资源与内容,夯实学生的力学理论知识,培养学生利用力学理论解决实际工程问题的能力,同时帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观和职业观;将抽象的力学概念与三阶递进的课程实践融会贯通,培养学生的动手实践能力、探索精神和创新能力;将数值模拟技术引入课堂,初步培养学生利用数值模拟软件解决力学问题的能力。建立以传授知识为中心,以解决工程问题为导向,以创新实践为特点,以数值模拟软件为工具,以立德树人为根本的课堂。

     

THE PREPARATION OF CLOUD TEACHING MATERIALS OF ENGINEERING MECHANICS AND NEW ENGINEERING CONCEPT1)

新工科的人才培养目标使混合式教学模式成为高校教学改革的重要趋势。云教材是与混合式教学模式相契合的教学资源。工程力学云教材的建设贯彻以成果为导向的教育理念,明确学习目标,集成富媒体数字出版、云服务和移动学习三大领域的前沿技术,为工程力学混合式教学提供配套的教学资源。实践应用表明,工程力学云教材提高了学生的学习兴趣和自主学习能力,助力新工科的建设。     

土木类专业流体力学课程教学改革与实践

流体力学是土木类专业本科生一门必修的专业基础课。这门课程抽象概念较多、公式推导复杂、数学和力学基础要求较高,是公认难教、难学的课程之一。本文结合作者多年的流体力学教学实践,从教学内容、教学方法、教学手段、教学环节等方面探讨该课程的教学改革。文中的教学改革措施可为其他讲授流体力学课程的教师提供参考。     

INTRODUCTION TO THE 7TH TEACHING COMPETITION OF YOUTH FACULTY OF FUNDAMENTAL MECHANICS COURSES

阐述了教育部高等学校力学基础课程教学指导分委员会举办的全国高校第七届基础力学青年教师讲课比赛的基本情况、本届讲课比赛的特点、讲课比赛中反映出的问题及其改进的建议。希望通过本文的介绍,让国内各高校教师了解本届讲课比赛以及比赛中反映出的问题,为进一步办好讲课比赛、提高我国基础力学课程的教学水平和质量提供参考。     

全国高校第七届基础力学青年教师讲课比赛简介

阐述了教育部高等学校力学基础课程教学指导分委员会举办的全国高校第七届基础力学青年教师讲课比赛的基本情况、本届讲课比赛的特点、讲课比赛中反映出的问题及其改进的建议。希望通过本文的介绍,让国内各高校教师了解本届讲课比赛以及比赛中反映出的问题,为进一步办好讲课比赛、提高我国基础力学课程的教学水平和质量提供参考。     

TEACHING SYSTEMS AND TEXTBOOKS OF ELEMENTARY MECHANICS (II)—TEACHING SYSTEMS AND TEXTBOOKS OF THEORETICAL MECHANICS IN FOREIGN COUNTRIES 1)

对力学基础教材,着重在理论力学与材料力学教材与教学体系等进行了分析研究。对国内力学课程与教材建设历史概况、国内力学课程教材建设的成绩与问题、国内力学教材使用情况、引进的国外基础力学原版教材情况、国外理论力学教材体系分析、国外材料力学教材体系、国外力学相关课程网络资源调研与分析,及教学技术应用与质量评价等多方面进行了阐述。最后,通过对国外教材的研究,因其所具有的综多特点与特色,可为国内力学基础课程教材和课程改革提供思路和方向。本文为之二,主要阐述国外理论力学教材及其教学体系的比较分析。     

多媒体在结构力学教学中的合理使用

就多媒体在结构力学教学中的应用进行了探索和实践, 分析了多媒体在结构力学课程教学过程中的优势及存在的问题, 并从教学方法、教学内容、教学手段及课件形式、信息量等方面入手, 着重讨论如何扬长避短, 合理使用多媒体进行结构力学教学.     

COMPUTER-ASSISTED TEACHING REFORM FOR THEORETICAL MECHANICS 1)

本文依照四川大学某理论力学教学班实际教学改革的经验,通过具体举例说明计算机技术在理论力学教学中尚未开发的巨大潜力,减小数学运算使学生重点关注理论力学基本原理,批量求解使学生提前接触实际应用案例,普适性求解使学生深化对处理多变量问题的认识。同时本文还探讨了理论力学教学改革的方向和目的,即把教学重点放在普适的教学方法上,借助计算机求解多刚体、多变量问题,以期有助于理论力学教材更好地适应时代发展。     

细长压杆屈曲实验平台设计及其在实验教学中的应用

实验教学是培养工科大学生实践和创新能力的重要手段,如何在有限的实验条件下开展丰富的教学实验、关联更多的理论知识点是力学实验亟需解决的问题。本文以材料力学中常见的压杆屈曲问题为例,构建了压杆屈曲实验平台,主要包括压杆屈曲实验和力学仿真两个模块,通过压杆屈曲实验案例展示了该平台用于开展教学实验的过程。结果表明,该实验装置可操作性强,学生能够直观地观察到压杆由稳定到正弦屈曲再到螺旋屈曲的全过程,同时能够测试压杆径向位移、应变等多个参数,仿真实验能够在不受时空、设备限制下更直观地实现实验过程的再现和拓展。本实验具有一定的趣味性和专业性,利用教学实验能够激发学生对材料力学的学习兴趣,加强学生对多个关联知识的理解,也能够锻炼学生的动手实践能力。

     

TEACHING SYSTEM AND TEXTBOOKS OF ELEMENTARY MECHANICS (III)——FOREIGN TEACHING RESOURSES OF MECHANICS OF MATERIALS AND THE TEACHING SYSTEM ANALYSIS 1)

本文对力学基础教材,着重对《理论力学》与《材料力学》教材与教学体系等方面进行了分析研究。从国内力学课程与教材建设历史概况,国内力学课程教材建设的成绩与问题,国内力学教材使用情况,引进的国外基础力学原版教材情况,国外理论力学教材体系分析,国外材料力学教材体系分析,国外力学相关课程网络资源调研与分析,及教学技术应用与质量评价等多方面进行了阐述。最后,通过对国外教材的研究,因其所具有的综多特点与特色,为国内力学基础课程教材和课程改革提供了思路和方向。 本文为之三,主要阐述国外材料力学教材及其教学体系的比较分析及结尾。     

OBE理念下的材料力学教学方法改革与实践

为提高材料力学教学效果,培养学生分析和解决实际问题的能力,开展了目标导向教育(outcome based education,OBE)的教学方法改革与实践。以采矿专业大学生为教学对象,结合巷道支护技术的最新发展动态,针对轴向拉伸、轴向压缩、扭转、弯曲、组合变形和压杆稳定分别导入顶板锚杆、墩柱、锚杆孔钻孔、巷道顶板锚杆布置优化、钢管混凝土支架破坏和墩柱稳定性等案例,运用相关章节力学知识,最终解答了案例。OBE教学方法能让学生深刻地认识到材料力学和所学专业的密切关系,激发学生的学习兴趣,培养学生的科学素养和研究性思维,实践创新和解决工程问题的能力,教学效果显著。     

理论力学课堂教学深度和广度拓展的思考 1)

理论力学是工科专业的基础课,要提升学业挑战度,增加课程难度,拓展课程深度,那么该门课程对于工科专业来说,是首先要进行打造的。专业基础课的深度和广度拓展后,才能支撑后续专业课的拓展。文中从理论力学的教学环节、教学内容、教学方法和手段,以及实践环节几方面,探讨理论力学课堂教学的深度和广度的拓展,力求能够为打造理论力学成为"金课"出一份力。     

专业导向的基础力学课程教学初探

目前国内大多高校的工科专业本科生的基础力学课程由力学系教师承担,后续专业课则由各工科专业学院教师承担。基础力学教师的教学工作量繁重,课程学时紧张,基础力学课程不得不采用教师全堂讲述式的大班制,讲授也并不区分学生专业。基础力学教学任务繁重、基础力学和专业课程教师分属不同学院、力学教师本身对工程专业不见得了解深入等客观因素都制约着基础力学课程与后续专业课程的有机衔接和融合,学生对力学概念理解不够准确、记忆不够深是基础力学学习较为普遍的问题。作者基于近十年的为工程力学专业和土木工程专业本科生教授材料力学/工程力学的教学实践,结合在担任学校教学督导四年的时间里在听土木、机械等工科专业的各门专业课时与学生和教师交流得到的教学一线信息,对基础力学课程教学如何服务好人才培养的目标进行了思考,并对以学生专业为导向的基础力学课程教学进行了实践和初步探索。     

数值仿真在岩石力学教学中的应用

岩石力学作为一个重要的力学分支,是土木工程、水利水电、采矿工程等应用型学科的重要基础。本文首先调研了岩石力学教学中存在的难点,分析了数值仿真技术在教学中的优势。随后,以岩石单轴压缩实验为例,采用图像采集与颗粒流模拟相结合的数值仿真技术,演示了岩石瞬态破坏过程,揭示了岩石在受到外力时的破坏方式和破坏机理。表明了数值仿真技术在岩石力学教学中具有“全尺度、全维度、全时程”等优点。展示了数值仿真技术在描述岩石破坏过程中形象、直观的教学效果。

     

MAJOR-ORIENTED TEACHING OF FUNDAMENTAL MECHANICS COURSES

目前国内大多高校的工科专业本科生的基础力学课程由力学系教师承担,后续专业课则由各工科专业学院教师承担。基础力学教师的教学工作量繁重,课程学时紧张,基础力学课程不得不采用教师全堂讲述式的大班制,讲授也并不区分学生专业。基础力学教学任务繁重、基础力学和专业课程教师分属不同学院、力学教师本身对工程专业不见得了解深入等客观因素都制约着基础力学课程与后续专业课程的有机衔接和融合,学生对力学概念理解不够准确、记忆不够深是基础力学学习较为普遍的问题。作者基于近十年的为工程力学专业和土木工程专业本科生教授材料力学/工程力学的教学实践,结合在担任学校教学督导四年的时间里在听土木、机械等工科专业的各门专业课时与学生和教师交流得到的教学一线信息,对基础力学课程教学如何服务好人才培养的目标进行了思考,并对以学生专业为导向的基础力学课程教学进行了实践和初步探索。