工程力学研究班

工程力学研究班（精选12篇）

工程力学研究班 篇1

一、力学建模与工程案例相结合的教学具有重要意义

工程力学课程的能力培养要求是使学生通过系列基础课程的学习提高: (1) 建模能力; (2) 分析计算能力; (3) 实验能力; (4) 自学能力。工程力学是一门兼有基础理论和应用技术两重性质的技术基础课, 它要求学生不仅要掌握课程要求的基本理论, 而且要求学生具有将实际问题抽象为力学模型的能力和处理工程中有关力学问题的能力。工程力学涉及大量的工程案例, 在许多工程技术领域中有着广泛的应用。工程力学教学中实施“力学建模”与工程实际案例相结合, 培养学生应用力学的基本理论和方法分析、解决一些工程实际问题, 具有重要的理论和实际意义。

二、工程力学教学中存在的典型问题

1. 教材方面。

国内近几年有关工程力学课程及其教材的建设成果颇为丰硕, 但是教材中基本没有系统介绍建模的内容, 而是直接给出力学模型, 讲解理论概念及模型的计算方法[1]。教材中问题的提出、概念的引入缺乏明确的工程背景介绍。工程力学是一门兼有基础理论和应用技术两重性质的技术基础课, 现有教材建设没有依托具体的学科专业深化展开, 需要适量增补一些富有专业实践性或趣味性的教学素材。同时高校生源质量良莠不齐, 以及出于教学学时数大幅缩减, 工程力学教材降低了其所编内容的难度, 删除了偏难的理论分析和公式推导, 忽视了不同基础学生的多层次需求。工程力学教材的课后习题多数偏重于某个具体理论或公式的分析与运用, 很少引入生产实践中基于力学分析的综合运用实例, 没有发挥出课后习题应有的功效。

2. 教师方面。

一方面传统教学方法侧重于对工程力学课本中概念的讲解, 虽然学生能掌握力学解题思路, 但其弊端是形式呆板、内容枯燥, 难以提高学生的学习兴趣。这就需要教师弱化理论推演, 加强应用环节的讲解。另一个方面长期以来工程力学的教学改革侧重于课程内容和教学方法的研究, 忽视课程与工程实践密切联系的特性, 因而不能很好地调动学生的学习积极性和培养学生的创新能力。同时许多工科教师毕业留校直接从事教学工作[2], 缺乏实际工作经验, 难以掌握。这就要求教师具有深厚的力学知识和宽广的知识结构, 加强实践学习, 将科研项目总结为工程力学问题, 授课时对学生进行结合专业的创新性引导和启发。

3. 学生方面。

工程力学是在大学里最初接触到与工程实际密切相关的主要课程之一, 它具有理论性强、系统性强、逻辑严密、比较抽象、与工程实际具有一定联系等特点。但学生实践经验少, 综合分析工程实际问题的能力差, 这给学生学习这门课程造成了很大困难。我校大规模扩招后, 高校生源的质量良莠不齐。同时基础课程的教学中, 如高等数学和大学物理, 有些教学环节的实施不到位, 教学效果不是很理想, 直接影响学生工程力学的学习效果。而科学技术的高速发展使得力学的研究对象更加复杂, 力学的基础性、交叉性、技术性的学科特点更加明显, 这也增加了学生学习力学的难度。

三、力学建模与工程案例相结合教学的几点建议

建模是指根据具体问题选择合理的计算模型, 建立工程构件力学模型, 并根据力学基本原理建立相应数学模型, 它是将力学理论应用到实践的必要过程。下面从课堂教学、实验教学和考核三个方面论述力学建模与工程案例相结合教学模式。

1. 结合典型力学案例让学生掌握建模。

力学建模是联结力学与工程应用最为重要的纽带, 课堂上老师要向学生介绍力学建模的基本知识。所谓建模指的是用某种形式或模式去近视描述、模拟所考察对象本身及其变化过程的现象和规律。一个理想的模型既能反映考察问题的根本特征, 同时可以量化求解的模型, 应满足:可靠性和适用性。建模时必须对与考察问题有关事物进行详尽和深入的分析, 建模研究包含以下三个方面: (1) 模型的建立; (2) 模型参数的估计; (3) 模型的检验。工程力学理论性很强并紧密联系工程实际, 而学生实践经验少, 直接影响学生综合分析工程实际问题的能力。课堂上工程问题的提出, 首先是介绍它的工程背景, 除了必要的语言描述, 还通过大量图片和影音资料进行介绍, 提高学生的感性认识。教师还要鼓励学生用所学的知识去解决问题, 帮助学生学习对问题的界定, 了解实际工程问题与计算简图之间的差距。教会学生将具体的工程实际问题抽象为力学模型的方法, 要求所建的模型能接受实践的检验并做出相应的修正, 使科学研究的模型计算成果接近于实际。教师应注意搜集和积累一些与工程力学相关的典型案例, 有目的地选择密切联系工程实际和日常生活的例题, 在讲解例题时, 突出对实际问题的简化、建模的过程, 注重培养学生运用所学的基本理论和方法去分析和解决工程实际问题的能力[3]。

2. 借助实验进一步提高学生建模能力。

实验和理论在工程力学中占有同等重要的地位, 但是我校在力学教学中存在着重理论、轻实验的现象。现有的一些实践课程大都是为验证课堂教学所传授的知识而开设的, 只注重教授学生求解具体的力学理论问题, 而忽视通过实验培养学生将工程实际问题提炼成力学模型, 培养学生灵活运用理论知识解决实际问题的能力[4]。实验教学中应该精简验证性实验内容, 增加综合性与研究型实验项目。为适应不同层次学生的教学需要, 结合课程性质和课程内容, 从科研项目中提炼出一些具有工程背景的综合性与研究型实验项目, 让学生综合运用基础理论知识, 建立其力学模型, 研究其理论解决方案, 再用实验结果来检验力学模型[5]。这样不仅丰富了实验教学内容, 充分调动了学生学习的积极性和主动性, 提高了教学质量。学生通过“实验到理论再到实验”的过程, 提高自身研究问题和解决问题的能力。同时根据需要可以开展模拟实验, 它作为真实实验在一定条件下的替代具有明显的优势, 模拟实验的表现形式有: (1) 实物演示实验; (2) 数值模拟实验; (3) 人机交互模拟实验。目前一些高校已经开始用MATLAB软件为工程力学进行模拟计算和实验, 可以借鉴这些先进成果进行转化应用。

3. 增加力学建模考核内容。

目前我校仍然采用课后习题作业和闭卷考试作为考核学生的基本手段, 这种方式考查学生记忆能力的较多, 不利于发挥学生运用知识和动手实践的能力。因此, 有必要对现行考试方法和考试内容加以改革。平时的考核可以采用课后习题作业、实验操作和读书报告的形式[6], 课后习题是适量的基本概念的考核和理论计算;实验内容应贴近于工程实际, 让学生综合运用理论知识, 建立其力学模型, 研究其理论解决方案;读书报告要求学生就一个工程实践中的力学问题, 根据力学基本概念和定理对问题进行抽象简化并建立其力学模型, 然后利用所学的理论知识确定计算方法, 最后进行分析计算并给出解答。期末考试内容不仅包括考核学生掌握力学基本概念的能力, 还包括考核学生应用力学理论知识分析和解决问题的能力。例如, 给定一个简单的典型力学问题, 让学生简化力学模型, 给出受力分析, 为各构件选取材料及截面形状和尺寸, 并对该结构存在的问题谈自己的看法。这种考核方式注重培养学生解决力学问题的能力和对所学工程力学知识进行归纳、总结的能力。

参考文献

[1]杨冠声.工程力学建模[J].天津职业院校联合学报, 2007, (11) :12-15.

[2]黎杰松.浅析大学工程师教育存在的问题及对策[J].华北水利水电学院学报 (社科版) , 2012, (4) :155-157.

[3]周丽珍, 张涛.勘查技术与工程专业的“工程力学”课程教学方法探索[J].中国地质教育, 2010, (增) ;

[4]张涛, 周丽珍.加强高校实验室建设培养学生创新思维[J].中国地质教育, 2007, (增) .

[5]王彦生, 侯中华.创建工程力学实验教学示范中心培养创新型人才[J].实验室研究与探索, 2010, (8) :75-77.

[6]刘永寿, 支希哲.工科理论力学考试改革的理论与实践[J].力学与实践, 2004, (26) :68-69.

工程力学研究班 篇2

您好!我是xxxx大学工程力学专业XX届硕士研讨生，将于XX年6月毕业，很想成为xxxx公司的一员，谨向您引荐本人。

在本科四年和保送研讨生的三年时期，本着“艰辛朴素、实事求是、严厉要求、勇于探究”的`校训严厉要求本人，学习刻苦，任务仔细，成果优秀，年年取得奖学金，并积极参与社会理论。零碎地学习专业知识的同时普遍地涉猎了少量书籍，不时拓宽知识面和社会阅历，积极参与消费和科研项目。

我的计算机和英语程度良好。计算机经过了计算机国度二级，能纯熟地运用vb、vc、fortran言语编制顺序，并为同窗和本人编制过不少适用的顺序;能纯熟运用autocad、ansys、flac、abaqus等专业软件。英语经过了大学英语四级考试，能比拟纯熟的阅读行业材料。

在校时期的学习和生活，使我懂得务实、创新、勾结、进取是职业生涯的第一要义。假如有幸成为贵单位的一员，我将兢兢业业、踏踏实实地任务，在理论中不时学习，发扬本人的自动性、发明性，为单位的开展养精蓄锐。

再次感激您阅读此信，等待着您的早日回答，谢谢!

此致

敬礼！

“工程热力学”课程教学改革研究 篇3

摘要：工程热力学是热能与动力工程专业的一门必修的主干专业基础课程，也是部分学生继续深造的理论基础。文章阐述了对工程热力学课程进行教学方法及手段改革的必要性，探讨了改革所采取的一些措施，分析了改革的成效，既提高了学生的学习兴趣又提高了教师的教学水平。

关键词：工程热力学；教学方法；教学手段；教学改革

作者简介：裘薇（1976-），女，浙江临安人，上海电力学院能源与环境工程学院，讲师；朱群志（1972-），男，浙江台州人，上海电力学院能源与环境工程学院，教授。（上海?200090）

基金项目：本文系上海市教育委员会重点课程建设项目（编号：20105302）的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0062-02

工程热力学是研究热能和其它形式能量（特别是机械能）相互转换规律以及提高能量转换效率的一门学科，是热能与动力工程专业的一门必修的主干专业基础课程，也是学生开始接触的第一门和热能工程有关的课程。工程热力学不仅为学生学习相关的专业课程提供必要的基础理论知识和基本技能，也为学生日后从事热能利用、热设计、热管理和热控制等方面的专业技术和科学研究工作打下必要的理论基础。

近几年，随着学校的不断发展，上海电力学院先后开设了“热动卓越工程师班”、“电厂自动控制”、“电厂测控”、“电厂核电”新专业和获得了“热能工程”硕士点的授予权。为了适应新时期人才培养及“085工程”的需要，教师除了继续承担“热动专业”的“工程热力学”教学任务外，还将面向“电专业”和研究生开设不同层次内容的工程热力学课程，因此，为了提高本课程的教学质量，有必要对“工程热力学”课程教学方法及手段开展更高层次的研究工作。

一、教学目标

根据专业人才培养的需要，“工程热力学”课程的教学目标是通过本课程的学习，应使学生掌握工程热力学的基本理论和基本知识，受到较强的基本技能训练，能正确进行热力过程和热力循环的分析和计算。教学方向定位于基础科学理论与工程实际之间的桥梁，着重培养学生应用基础知识解决工程实践问题的能力，为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。课程的特点是：将工程热力学作为一个整体来组织教学，并借助于现代教育手段、密切结合实验与专业课程，进行完整、系统的教学。

二、教学改革采取的措施

教学方法和教学手段的改革是服务于课程体系和教学内容的改革，它是实现教学目标的重要措施。”工程热力学”课程的逻辑性很强，各部分内容又交叉渗透，一环扣一环，而且概念抽象，是一门难教难学的课程，所以在教学的过程中，需要注意教学的方法和手段，使学生能较好又容易地理解教学内容。

1.教学方法的改革

（1）开展教学研讨活动，理解教学思路。通过开展多次教师试讲活动，对本课程的教学目标、教学要求、教学方法等有比较清楚的认识。教学目标要从学生专业课的学习以及职业发展的需求考虑。基础课不只是为后续课程服务，为专业的学习服务，更重要的是培养学生的科学素质和科学思维方式，提高他们分析问题和解决问题的科学研究能力，使学生眼光远、层次高、后劲足。教学上需要控制教学内容的难度。注意将教学内容及习题的难度控制在适当的水平，难度太大的习题，会过度加大学生的负担，不提倡作为作业而布置。教学中需要清楚讲述知识点产生的背景和来龙去脉，争取用一条主线将各章节的内容穿起来，避免对知识点的孤立讲授，避免学生孤立地理解知识。教学中需要介绍本学科在工业、民用及高新技术领域的一些应用实例，加深学生对基础知识的理解，使学生充分认识本门课程的重要性，提高学习的兴趣和积极性。

（2）注重学生应用能力和创新能力培养。在课程教学过程中注意理论联系实际，注重工程应用。以往学生反映“孤立系统熵增原理和作功能力损失”这部分内容抽象难懂。在教学中可举一个工程实例：大气环境温度为-10℃，为保持计算机房内20℃，需每小时向机房供热7500kJ。若采用三种方式供热：（1）电热器；（2）电动机带动热泵；（3）温度为80℃的热水供暖，让学生分析三种情况的熵增和作功能力损失。使用这种工程例子好处是：学生接触的概念和原理不再枯燥空洞，而是富有工程背景和实用价值，可以使学生加深对这部分内容的理解。同时从实例的比较中，学生自己也可领悟出一个道理：对能量应从量和质两方面综合评价，才能真正找到节能途径。

讲述教材内容和工程实践有机联系。例如：制冷循环的原理与制冷装置、冷藏库、家用空调、电冰箱的联系，湿空气的相关知识在空气调节、电厂冷却塔中的应用，郎肯循环与火力发电厂实际循环等。通过介绍这种内在联系，使课堂教学内容生动，帮助学生理解所学知识和原理在实际中运用。

改变以往全部由教师做习题点评的方式，请学生上讲台讲演自己的解题方法，其他同学评判和讨论。通过各抒己见，对比分析，最后达到“明辩是非”。教学实验表明：采用这种做法，激发了学生学习兴趣，学生的解题方法明显增多，有些学生的解题思路相当活跃。

鼓励同学撰写生活中应用工程热力学知识解决实际问题的小论文。指导学生关心身边的热力学现象，引导学生利用所学知识分析实际问题，鼓励学生构思的创新性。通过这一环节使学生充分理解热力学的方法，引起对相关领域的浓厚兴趣，加强对学生理论联系实际、提高科学素质，并且学生与老师互动、老师通过课外指导来因材施教。在2009年的试验过程中，绝大多数学生撰写了相关论文，达到了预期效果。

（3）实行小班教学，提高教学质量。自2009年以来工程热力学课程教学班从原来两个班分成三个平行班，每班不超过50人。从两届学生的教学效果来看，教师感觉小班上课纪律明显好于大班，迟到和缺席现象减少，学生上课积极性较高，老师与学生互动明显增多，期末考试不及格率明显减少。

（4）编写课堂教学教案。为了保证不同教学平行班的教学内容、教学要求以及教学进度的一致性，对不同任课教师的教学起到规范和指导作用，课程组编写了统一的电子教案。教案以每2学时为单位，明确了每个单位的教学目标，细化了教学内容，对教学方法和手段给出建议，指出了教学内容的难点和重点，给出了主要英文词汇，提出了学生课后学习的要求。教案编写采用了简洁明了的表格形式。

2.教学手段的改革

（1）多媒体技术在课堂教学中的应用。多媒体技术的应用可以给教学、尤其是课堂教学注入活力。以沈维道编著、高等教育出版社出版的《工程热力学》第四版为基础，制作了适用于热能动力专业的工程热力学课程（64学时）的电子课件。完成的电子课件包含了教材中全部章节的内容，并增加了总结一章，使学生学习结束后对本课程能有一个全貌。

通过采用先进、形象的多媒体计算机辅助教学，极大地激发了学生的学习兴趣。课堂教学图文并茂，声像结合，使学生多方位、立体化地形成认知，形成了崭新的多媒体环境下的课堂教学模式，取得了较好的教学效果。

（2）改革考试方式。为了引导学生真正掌握基本理论和分析方法，重视能力的培养，实现本课程的考、教分离，在目前十套题目的基础上，教师根据课程的教学要求重新编写十套试题，减少试卷被抽中的频率。试卷库中的试卷题目符合教学大纲的要求，内容丰富、形式多样、题型一致，试题表述清楚，要求明确，无偏题、怪题，难易得当，能考核学生掌握知识以及应用知识进行综合分析能力的情况。期末集中统一流水作业方式阅卷，以客观地评价授课质量。学生的最终成绩由平时成绩和期末考试成绩综合评定得出，平时成绩与期末考试成绩的分配比例是2∶8。平时成绩包含作业、考勤、实验成绩三部分，期末考试采用闭卷笔试形式，考试试卷从建立的试卷库中随机抽取。

（3）科学安排实践性教学环节。注意充分利用实践性教学环节，科学融合理论教学和实践教学。在原有水蒸气饱和温度和压力关系测定试验及喷管试验基础上可以增加空气比热测定的实验，使学生对理想气体的热力性质和过程也有更好理解。利用实验巩固和加强所学的理论知识，培养学生的动手能力和运用所学知识进行分析的能力，实现对课堂教学内容深化理解的目的；结合后续专业课程的学习，深化理论知识，提高学生运用所学知识来分析问题、解决问题的能力。

（4）课外学习、辅导环节。在课外学习中提供本课程教学课件、其他学校相关课程网站，辅导答疑属于教师与学生的互动教学环节，对学有余力的学生建议查阅参考文献，而且在此基础上将之分析、归纳、总结，并提出自己的见解，并通过与教师的交流，达到拓展专业知识的深度与广度的目的。

三、结论

工程热力学是一门概念理解难度较大的课程。通过教学内容的改革，使教学内容更贴近我校学生的实际状况，更加注重实验环节；通过教学手段的改革，提高学生的学习兴趣和理论联系实际的能力。通过“工程热力学”课程教学方法及手段改革的研究，不仅热能与动力工程专业的每年级近150名学生受益，开设“热工基础”课程的其他专业（电气工程及其自动化、电力工程与管理、自动化、测控技术与仪器）近500名的学生也可以从中受益。

参考文献：

[1]谭羽飞.运用迁移规律进行《工程热力学》教学改革的实践[J].黑龙江高教研究,2002,(6).

[2]陈梅倩,陈淑玲,张华.《工程热力学》课程教学方法的研究与实践[J].中国电力教育,2008,(1).

[3]段雪涛,刘春梅,王学涛.工程热力学课程教学改革探讨[J].制冷与空调,2009,(3).

[4]曾冬琪,林小闹.提高“工程热力学”教学质量的方法漫谈[J].中国电力教育,2010,(16).

[5]王华.工程热力学课程教学实践与探索[J].教育与职业,2009,(18).

增强《工程力学》教学效果研究 篇4

《工程力学》是一门理论性较强又紧密联系工程实际的专业技术基础课, 其具有严密的理论体系。但初学者经常会感到比较复杂且与工程实际很难建立起联系, 因而学生容易产生厌学的情绪。与其他课程相比, 教学效果一直都不理想。因此, 在现有条件下如何增强教学效果是一个亟待解决的课题。为进一步提高教学质量, 笔者经过多年的研究, 总结了影响教学效果的因素, 提出了增强教学效果的有效措施。

一、影响教学效果的因素

教学是教和学两个过程, 现代教育理念认为学为主体, 教为主导。鉴于此, 经过研究, 笔者认为影响《工程力学》教学效果的因素主要有以下两大方面:

(一) 教材质量

学是教学过程的主体, 因此要达到良好的教学效果, 首先就要求学生充分发挥积极主动性去习得。而教材是学生接触和认识这门课程的第一手资料, 其质量将直接影响学生学习的效果。一本好的教材应该能够循序渐进、深入浅出而又能够把理论讲出来。

(二) 教师素质

教是教学过程的主导。教的主要任务是如何激发学生学习的积极主动性, 如何教会学生学习的方法, 如何将所教的知识升华到更高的哲学层次, 达到不教而育人的效果。这就对教师的素质提出了很高的要求, 其本身最基本的就应具备渊博的知识和丰富的阅历。

二、增强教学效果的措施

根据以上分析, 要提高教学效果, 可以从以下几个方面进行改进。

(一) 编选适合学生教材

教材内容一定要为人才培养方案服务, 不能一味只是追求《工程力学》课程的系统性与知识的完备性, 而忽略人才培养方案的目标。因此, 教材内容不一定要求系统, 面面俱到, 适合学生培养目标就可以了。只有这样的教材才会做到深浅适度, 便于学生学习和习得。

(二) 提升教师的素质

一名合格的教师, 不仅需要具备渊博的知识和丰富的阅历, 还应该掌握先进的教育理念。渊博的知识和丰富的阅历是能够充分理解教材内容和教学目的基础, 也是能够有效传播和升华知识的保障, 否则知识会越教越少, 越教越死。同时, 还能够构思出先进的教学方法、巧妙运用现代化的教学手段, 这些都是有效传授知识的保障。先进教育理念的掌握是教书和育人的理论基础。掌握了先进教育理念的教师, 其教学效果好, 学生成才率高。

一名合格的教师, 自然就具备了无穷的魅力, 这是非常宝贵的激发学生学习内在动力的无形力量。

因此, 大力提升教师的素质是增强《工程力学》这门课程教学效果的强有力的手段之一。

(三) 先进的教学方法的开发与运用

先进的教学方法应该遵循“教学有法, 教无定法, 贵在得法”的原则, 即要遵循因材施教的原则。

先进的教学方法要因教师而定, 因学生而定, 因授课内容而定, 因授课时间而定, 因授课环境而定。而这些因素都是变化的, 因此, 先进的教学方法就是变化的。一成不变的方法一定不是先进的教学方法。

不变的是先进的现代化的教学理念, 掌握了现代化的教学理念的精髓, 就一定能灵活应用和构思出先进的、现代化的教学方法。

(四) 现代化教学手段的开发与运用

随着科学技技术, 尤其是计算机软、硬件技术的飞速发展, 使得现代化的教学手段的开发成为可能。

同样的, 知识可以采用无数种方法和手段来传授, 现代化的教学手段可以使抽象的知识变得易于理解, 同时还可以提高效率。

(五) 人性化教学管理体制的建立

不同的高等院校对学生的管理体制是不一样的, 尤其是军校和地方院校的差别非常大, 但无论如何都改变不了的是教学的最终目标是学生习得知识这一根本目标, 因此, 无论是军校还是地方院校, 都应该深刻思考如何对学生进行管理才能更有效地保证实现教学目标。事实证明, 学生最喜欢的仍然是人性化的管理。

(六) 合理的教学模式的探索

合理的教学模式能够有效地提高学生学习兴趣, 进而增强《工程力学》的教学效果。

三、结论

经验证明, 只有主动习得的知识理解得才最深, 记忆才最深刻, 应用率才最高。因此, 归根结底, 充分激发学生学习的积极主动性是达到良好教学效果的唯一途径。而如何激发学生学习的积极主动性就是教这一教学过程要达到的目的, 达到了, 效果好。

摘要：通过对《工程力学》教学效果的研究, 结合《工程力学》课程教学特点, 总结归纳了影响《工程力学》教学效果的因素, 从编选教材、教师素质、教学模式、教学手段、教学方法教学管理等几个方面, 提出了增强《工程力学》教学效果的措施和建议。

关键词：工程力学,教学改革,教学效果

参考文献

[1]刘思俊.工程力学[M].北京:机械工业出版社, 2001.[1]刘思俊.工程力学[M].北京:机械工业出版社, 2001.

[2]范钦珊.工程力学[M].北京:机械工业出版社, 2002.[2]范钦珊.工程力学[M].北京:机械工业出版社, 2002.

工程力学研究班 篇5

一、问题（每题20分）

1、比较二种以上典型汽车轮胎模型。（参考相关论文，可结合ADAMS等相关软件中轮胎模型对轮胎特性进行较为深入的分析。）

2、3、设计基于单轮制动动力学的ABS，分析其采用的控制算法。进行商用车侧翻动力学研究，分析影响其侧翻的敏感因素。通读一篇相关汽车侧翻稳定性英文论文，并简要阐述所研究的内容。

4、分析主动悬架和半主动悬架综合性能及其局限性。（参考相关教材与文献）

5、二、要求

1、打印；

2、有封面；

3、图文并茂；

4、按论文规范列出参考文献。

三、时间

工程力学研究班 篇6

关键词：高职院校；工程力学；课程改革；对策

高职教育人才培养目标具有职业性、应用性和实践性，因此，在课程开发的理念、模式和技术等方面，其与普通高等教育是不同的。高职课程是一个依靠工作过程串联起来的应用性知识体系，既不是简单化的学科知识应用， 也不是系统化的学科知识，其源于实际工作，但又高于实际工作。传统的“学科本位”教学体系存在一些不足，因此，我们对该课程进行了改革，在对这些不足进行深入分析的基础上，为工程力学课程组建课程体系时紧扣“应用”这一特点，而相应的理论教学也拿捏好一个度，达到“必需、够用”即可。

一、《工程力学》课程的定位

《工程力学》是高职水利工程专业的必修课程，属于专业基础课，连接着基础理论课与专业课，要包括了原有理论力学、材料力学与结构力学三门课程的内容，这门课程横跨了力学与工程学两门学科， 结构（构件）的承载能力（即结构在外力作用下的强度、刚度和稳定性计算分析）是其主要研究内容。通过本课程的学习，使学生理解工程力学概念，培养他们对具体结构构件进行强度、刚度计算和稳定性验算的能力以及对一般工程结构进行受力分析与内力计算的能力，这也正是这门课程的主要教学目的。工程力学课程是整个学科的基础课程，学生学好了这门课程有利于对地基基础、水工混凝土结构、施工技术等后续专业课的学习，同时，该课程对于解决与专业相关的工程实际问题也是有帮助的，其为此提供了理论依据，因为该课程中的力学知识可以解决建筑物是否安全、牢固、稳定等问题。

二、《工程力学》课程现状分析

当前高职院校《工程力学》课程的现状问题有：

1.课时少，内容多

《工程力学》这门课程的课时较少，但其要讲授的内容却涵盖了本科院校《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》三本教材的核心内容，包括刚体的静力学基础，杆件的承载力计算，构件的内力、应力计算，杆件强度、刚度、稳定性计算，静定结构与超静定结构的内力计算等等内容，而目前高职学院给这门课程安排的总课时普遍都是85学时。

2.学生基础差，不及格率较高

学生进入大学的第一个学期就要学习《工程力学》这门课程，而学生这个时候不仅理论基础薄弱，在实践经验和识图能力上也都还比较欠缺。据调查我院近几届的水利、水工两个专业的及格率很低。

3.理论脱离实际严重

目前，许多高职院校都在使用《工程力学》这本教材，这本教材并不能对后续课程的学习有所帮助，其既没有与水利工程专业的特点紧密结合， 也没有工程力学模型以及计算简图等内容，而这些内容恰恰与本专业是紧密相连的。理论知识与实际工程之间往往存在着较大的差距，课本上的题目都是简化后的理想模型及简图， 而实际工程中的结构和理想力学模型相差很大，学生在解决课本上的问题时只需要掌握了相应的定理和公式，再根据题目已知条件寻找便可以找到答案，但实际工程中的已知条件是不确定的，学生在解决实际工程中的问题时要自己具体分析实际情况来确定已知条件。许多学生不懂得如何运用所学知来解决实际工程问题，因此，对于大部分学生而言，解决实际中的问题往往比解答课本上的习题要难多了。

三、当前加强高职院校《工程力学》课程改革的对策

1.加强课程教学内容改革

高职教育以培养高等技术应用性人才为目的，应根据“以应用为目的，以必需够用为度”的原则来制定教学内容，可以适当增加有关工程实际的内容，对于工程实际和后续课程中不需要的内容可以删除，推导过程冗长的也应删除。工程力学课程的两大主要内容为理论力学与材料力学，理论力学中包括了动力学和运动学，而这两类知识是高职的大部分专业都很少涉及的，学生要理解和掌握材料力学部分的應力状态的内容具有较大的难度，因为其具有较强的理论性，我们在设计传统的工程力学的内容时应兼顾其实用性和完整性，重新选择和组织内容，理论力学部分的主要内容包括静力学的基本知识、物体及物系的受力分析、力系的简化和平衡条件及其应用等，其应以静力学内容为主。工程构件在载荷作用下变形和破坏的规律是材料力学部分的主要研究内容，具体主要涉及到了四种基本变形、应力特点、强度和刚度的校核等内容，其为确定合理的截面形状和尺寸提供理论依据，并且提出了为构件选用合适的材料之前应保证构件的安全性与经济性。将教学内容划分为多个教学模块，并分别确定各个模块的工作任务，设计一两个典型的工程案例作为每一个工作任务的引导，总之，课程内容整体应坚持理论联系实际的原则。

2.加强课程教学方法与手段的创新

要想实现教育的成功，取得良好的教学效果，就要遵循教育的规律，讲究教学方法和教学手段。因此，我们不仅要注重教学内容的改革，还要进行教学方法的改革。至今为止，工程力学还是以“教师讲，学生听”的传统的教学方式进行教学，学生在教学活动中处于被动地位，教师占据主体地位，师生之间缺少互动性。此外，“粉笔+黑板”依然是教师教学的惯用方式，这种单一、陈旧的教学方法不利于营造良好的课堂气氛，难以调动学生的积极性，很难取得理想的教学效果。为此，在改革教学方法时，我们采取以下措施：

首先，在工程力学教学方法方面，应及时更新教学思想。教学应注重理论与实践的结合，注重课内与课外的互相渗透、互相补充、互为交融，广泛运用一些先进的教学方法，如研究性学习、启发式教学、互动式教学等方法，为了实现“讲（教师讲课）、演（同学黑板解题演示）、练（课后练习）”等的有机地结合，还应对各种教学方法进行优化组合，注意理论与实践。

其次，可以采用案例法教学。案例教学这种教学方法简单、直观，且具有较高的教学效率，在水利工程类专业课程的教学过程中，这种教学方式是必不可少的。在为本课程搜集工程案例时，应通过工程现场及网络等多种渠道选择典型的案例资料。

最后，可以利用多媒体教学。工程力学是具有较强理论性的一门课程，其与工程实际密不可分，因此，对于学生而言，这门课程的学习会显得枯燥、无趣又困难。为了使学生尽快理解这门课程，应该培养学生的学习兴趣，为此，可以通过使用多媒体课件将工程实例战士给学生，这样的教学既生动形象，又便于学生理解。此外，为了使教学更加直观，增加学习的趣味性，还可以在课堂上运用动画、视频等多媒体技术。不过，应注重传统教学方法与多媒体技术的有机结合，不能完全摒弃“黑板+粉笔”的教学方式，对于一些典型例题，教师在讲解时可以在黑板上标出重点。

3.加强力学小实验设置

工程力学的很多理论和原理比较抽象，为了帮助学生更好地认识和理解，提高学生的学习兴趣，我们可以设置一些力学小实验的。例如，在讲解摩擦角与自锁现象时，我们可以要求学生自制一个斜面，要求这个斜面可以改变倾角，以便于在实验时调整倾角，并且为了使得斜面上的物体保持平衡状态而不沿着斜面下滑，还要对物体施加一定的铅垂力，学生在亲自操作过后更容易理解自锁的概念。我们为了让学生现场体验工程力学与工程实际的联系，还带领学生去学校的机床厂。例如，我们在讲解如何提高梁的弯曲刚度时安排学生车削细长轴，由于车刀径向力的作用，轴在车削过程中会产生较大的弯曲变形，将中心架或跟刀架加上去，学生对变形情况进行观察后再进行对比和讨论，得出结论。小实验具有较强的可操作性，可以得出形象、直观又可靠的结果，小实验的运用是“教学做合一”的教学原则的体现，有利于培养学生的操作能力，提高解决实际问题的能力。

4.加强课程考核方式改革

长期以来，工程力学考试一般将基本概念、基本理论和解题的基本方法作为重点内容，主要以闭卷形式进行，平时作业及到课情况占最后的总评成绩的30%，期末考试成绩占7 0%，这种考核方式与高等职业教育的培养目标不符，不仅不能反映学生的真实水平，而且对于学生的发展也会造成不利影响，学生平时不用功，考试前进行题海战术，这样容易使学生养成惰性，形成侥幸心理。為此，我们在考核方式上进行了改革，调整了总评成绩的比例分配情况，包括上课考勤、课堂发言、平时作业、小实验制作和实验操作成绩等在内的平时考核占30%；包括学生自评、小组互评和教师评价在内的基本工作任务考核占30%；包括小论文完成情况和期末考试成绩在内的结果考核占 40%。通过这种改革的尝试，我们发现，这种多方面、多形式的考核方式不仅可以反映出学生的真实水平，还能够调动学生学习的积极性。

总而言之，工程力学教学改革是一项艰巨的任务，不是一朝一夕就能完成的，在实施改革的过程中，教师应不断总结经验和不足，不断改进，做到与时俱进，坚持以人为本，努力为社会培养高素质应用型人才。

参考文献：

[1]韩瑞功.高职工程力学课程体系建设与综合考核模式的实践性研究[J].中国教育技术装备，2011

工程力学研究班 篇7

自20世纪50年代起,黏土岩的研究引起了众多学者的广泛关注。为了充分认识黏土岩的物理力学性能,使其发挥应有的经济价值,国内外众多学者开展了大量的研究工作。早期的工作多集中于报道新型黏土岩体或矿藏的发现,探究黏土岩的历史成因,并重点研究黏土岩的物源组成及其命名方法,研究成果为后期系统分析黏土岩的物理力学性质奠定了基础。随着研究的不断深入,人们逐渐认识到黏土岩开发利用的巨大潜力,为了适应工农业生产需求,研究逐渐转向黏土岩的物理力学性质,有关其强度特性、渗透特性、膨胀特性、流变特性、渗透及水理特性的研究成果持续涌现。同时,在矿山开采,公路、隧道或大型地下硐室建造过程中,人们迫切需要了解被穿越黏土岩的工程性质,于是与开采技术、长期固结、围岩稳定相关的研究也逐步开展起来。同时,鉴于微观结构对岩体宏观性质具有控制作用,因此,很多学者对黏土岩矿物的微观表现做了深入探索。近年来,黏土岩作为地下废物处置库潜在围岩的适宜性研究引起了业内学者的广泛关注,与之有关的对放射性核素的吸附性、超低渗透性、节理裂隙自行修复等性质逐渐见诸报端。

综上,对黏土岩的研究广度很宽、深度较大,即是一个多学科探索的汇集点,又是一个向微观探索的前沿先驱。本文将对上述内容进行较为系统的总结,以其全面梳理黏土岩研究的发展历程,并对其中的一些问题进行探讨。希望这些总结和探讨能为黏土岩性质的研究及其开发利用提供有益的借鉴。

1 黏土岩的矿物组成及成因

关于黏土岩的研究,俄罗斯学者起步较早,其中阿弗杜欣早在20世纪50年代既出版专著《黏土沉积岩》,书中全面论述了西方国家黏土岩的研究历史,系统总结了黏土沉积岩的研究方法,同时给出了外高加索东部地区典型黏土岩的矿物组成,并将该地区黏土岩的成因归结为海相沉积[2]。鉴于岩土体的复杂性,上述研究成果虽不能完全解释中国境内黏土岩的全部特征,但相关研究成果仍具有很高的参考价值。相同时期,我国对黏土岩的研究刚刚起步,1957年刘长龄在一次委托的岩石鉴定过程中发现高岭石黏土岩[3],自此揭开了我国对黏土岩进行深入研究的序幕,川中蒙脱石黏土岩[4]、偏岭石黏土岩[5]、古冶A层高岭石黏土岩[6]、高岭石-地开石混层黏土岩[7]、四川广元黏土岩[8]、江苏锂皂石黏土岩[9]、湖北累托石黏土岩[10]、甘肃坡缕石黏土岩[11]、伊蒙混层黏土岩[12]、广西累托石黏土岩[13]、贵州含钾黏土岩[14]、黔中富钾水云母黏土岩[15]、山东龙口蒙脱石黏土岩[16]、以及众多煤层夹矸黏土岩[17—27]相继被发现。

1.1 黏土岩的矿物组成

研究初期,广大科研工作者将主要精力投入到黏土岩的矿物组成分析上,并在此基础上探究其历史成因。前述文献记载显示,在相当长的一段时间内,国内外沉积岩石学中对黏土岩的命名缺少统一的规则[28,29]。随着黏土岩研究的逐步深入,相关岩石样本不断积累,学术界对黏土岩的界定逐渐明晰:黏土岩(clay rock)是一种主要由粒径<0.003 9 mm的细颗粒物质组成的并含有大量黏土矿物的沉积岩,它在地壳中分布广泛,约占沉积岩总量的60%~70%。构成黏土岩的黏土矿物主要来源于长石类矿物经化学风化而形成的终端矿物,如高岭石、蒙脱石、伊利石、和绿泥石等。上述矿物的物理性质各不相同,其相对含量直接影响黏土岩的物理力学性质。主要黏土矿物的分类简表如表1所示。

表2给出了我国各地已查明的黏土岩中各黏土矿物的占比情况,分析可知:我国黏土岩在矿物组成方面存在很大的地区差异性,但矿物组成中多含有高岭石矿物;部分黏土岩由伊/蒙混层矿物为主导,少数地区发现绿泥石为主要黏土矿物;大部分黏土岩中发现了伊利石,但其含量一般不占主导地位。各类黏土矿物的物化性质存在显著的区别,上述研究成果可为进一步研究我国黏土岩的物理力学性质提供基础样本。

1.2 黏土矿物的微观结构

黏土矿物的微观结构对黏土岩的物理力学性质具有控制作用[43—47],因此,充分了解黏土矿物的微观结构对准确剖析黏土岩的性状具有重要的意义。经电镜扫描试验分析可清晰的观察到:四大类典型黏土矿物中,高岭石(图1)在微观结构上呈现六面体或蠕虫状结构;蒙脱石(图2)呈现蜂窝或花簇状结构;伊利石(图3)呈现絮状或丝状结构;绿泥石(图4)有柳叶状或花瓣状两种典型结构。

黏土矿物化学稳定性不强,黏土岩沉积过程中,随埋深的加大,压力和地温随之增高,由此导致黏土矿物层间水的释放和层间阳离子的移出,即发生黏土矿物间的相互转化(图5)。因此,在浅埋藏条件下,黏土矿物主要为高岭石和蒙脱石;深埋藏条件下,这些矿物消失而转化为伊利石和绿泥石。

1.3 黏土岩的成因

对于黏土岩的成因问题,国内外地质工作者进行了大量的调查和研究工作,当前已经明确黏土岩的物源主要可分为两类:一是风化陆源碎屑产物[48—50],二是火山凝灰物质[51,52]。因此,黏土岩的成因一般也相应的被分为两种,即陆源成因和火山成因。但囿于黏土岩的矿物成分复杂,且岩土体本身存在很大的地域差异性,因而国内外学者在其成因问题上仍存在不同观点。

上述两种成因中,火山灰沉积改造假说始于20世纪70年代,缘于欧美国家的研究者相继在高岭石黏土岩中找到了多种典型的晶型完善的高温矿物[53],该成因至今仍占统治地位。近几年国内学者对黏土岩成因的分析更为细致,崔龙鹏、刘文明等[16]认为山东龙口矿区的黏土岩是矿床盆地外围的陆源物质经搬运到盆地的湖泊沼泽环境内,最终经风化剥蚀、搬运、水化、水解等地质作用,在偏碱性的还原、弱还原的水介质环境下最终凝聚沉淀而生成蒙脱石黏土岩。何仕[40]在大同塔山煤矿黏土岩的成因分析中推断在漫长的沉积过程中,沉积于河流、湖泊、三角洲及泥炭沼泽中的陆源碎屑在较为稳定的酸性介质中不断地进行物理化学反应,当反应达到平衡时,全部黏土碎屑均被改造高岭石矿物。张素新、彭元桥等[32]在黔西威宁黏土岩中发现有六方双锥石英和锆石,因此推断该黏土岩是由于酸性火山喷发、火山灰降落伴随正常沉积物沉积形成的。

还有学者根据物质来源、矿物和化学成分、微量元素及形成条件对黏土岩的成因进行了更为细致的划分,如金若谷、沈桂梅等[8]将四川广元二叠系-三叠系界线黏土岩的成因划分为四种类型:海底火山沉积类型、较深水沉积类型、宇宙尘-浅水沉积类型和一般浅水沉积类型。

要讨论黏土岩的成因,首要问题是找出其成因标志。我国幅员辽阔,地质环境多样,由此造成对岩石矿物学特征及其成因标志的观察相当复杂。但总的来讲,在明确了黏土岩的物质来源是陆源碎屑或火山凝灰后,进而分析成岩过程中可能存在的淡水湖泊、泥浆沼泽或海洋滩涂等形成的孕育环境,最终即可得到相对准确的成因分析结论。

2 黏土岩的物理力学性质

2.1 黏土岩的结构、构造与颜色

黏土岩常见的颜色有红、紫、褐黄、灰绿、灰黑、黑色等,颜色的差异与黏土岩所含的有机碳、铁离子的氧化状态等因素有关[54]。黏土岩的红色、紫红色是因黏土颗粒间或颗粒表面存在有分散状的高价氧化铁(赤铁矿、褐铁矿)薄膜,是强氧化条件下形成的。颜色的不同与含铁总量无关,而与Fe3+与Fe2+的比值有关。绿或灰绿色是因黏土岩中的绿泥石存在或因伊利石晶格中含有Fe2+所致,或因含海绿石所引起,是弱氧化-弱还原环境下形成的。黏土岩的灰色、灰黑色、黑色大多是岩石中富含有机质和分散状低价铁的硫化物(如黄铁矿)所致,为还原或强还原环境中形成的,这种环境有机质不易被氧化而得以保存,高价铁也易被还原而形成硫化铁[55,56]。1972年布拉特等给出了颜色和色素成分之间的关系(图6),由此,该图成为定性判别铁矿石含量的有效工具之一。同时,在石油勘探领域,灰、灰黑、黑色常是生油黏土岩的标志之一。

2.2 黏土岩的密度及可塑性

密度和可塑性是岩土体最基本的物理性质指标,受控于岩土体的成岩环境和其他自然因素。根据陈历鸿等人[33,41,42,57—60]的研究成果,本文整理了如图7所示国内外部分黏土岩矿样的天然密度散点图,数据显示其天然密度介于1.7 g/cm3和2.78 g/cm3之间,具有较大的离散性;部分文献还给出了黏土岩的干密度及含水率试验结果[41,57,61,62],天然含水率的分布区间一般为2.5%~17%,据此可进一步计算干密度的大小。图8给出了国内外部分黏土岩的可塑性指标(据唐晓岚等人[42,58,63,64]的试验数据整理),液限的分布区间为22.5~106.5,塑限的分布区间为15.5~72.5,塑性指数分布区间为6.0~46.7。由此可知,黏土岩在密度和可塑性方面因地域差异而存在较大的区别,这与一般岩土体的物理性质的地域差异性相一致。

2.3 黏土岩的强度特性

岩土体的强度特性是反映其工程性质最为重要的指标,主要有抗压强度、抗剪强度、弹性模量、泊松比等。文献报道中对抗压强度和抗剪强度指标的报道较多,本文据赵泽三等人[41,42,58,59,61,62]的研究成果整理了国内部分黏土岩矿样在饱水状态和干燥状态下抗压强度研究成果,图9显示除个别矿样外,黏土岩在干燥状态下的抗压强度一般为6.0~12.0MPa,饱水状态下的抗压强度较低,分布区间为0.3~5.0 MPa,饱水后的黏土岩抗压强度相对于干燥状态损失严重;图10给出了抗剪强度指标的研究成果[41,59—61,63],由图可知内摩擦角和黏聚力分散性很大,且与一般黏土三轴试验的结果相差不大,且抗压强度与抗剪强度基本不具有相关性。对黏土岩弹性模量和泊松比介绍的文献较少,邓争荣[61]在构皮滩水电站导流隧洞的建设过程中的试验结果显示黏土岩的弹性模量为13 100 MPa,泊松比约为0.34;郭广、赵泽三等人[65]对重庆市中区黏土岩开展的试验结果显示黏土岩的弹性模量为13 264 MPa,与前述研究成果接近,但泊松比的分布区间为0.22~0.26,较前述偏低。

2.4 黏土岩的膨胀特性

因黏土岩的主要矿物组成为高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石等黏土矿物,上述黏土矿物遇水会产生膨胀,但膨胀程度存在较大差别,其中尤以蒙脱石最为显著[69,66—68],因此,膨胀性也成为业界对黏土岩最为关注的一项物理力学特性。图11为国内外部分黏土岩膨胀力和膨胀性数据散点图(据胡宗汉等人[33,41,42,58,60,63,69]的研究成果整理),四川荣县、江西赣南和北京市的矿样膨胀率高于30%,其黏土岩的主要矿物成分为伊利石;其他地区的黏土岩以高岭石矿物为主,膨胀率具有较高的一致性,约为10%左右;胡宗汉等在尼日利亚马尔巴扎地区发现的片状黏土岩膨胀率高于40%,膨胀力大于800k Pa,高于国内外一般黏土岩矿样的2~3倍,经矿物成分分析,该黏土岩的矿物成分以蒙脱石和坡缕石为主[69]。

2.5 黏土岩的水理性质

现场和室内试验表明,新鲜黏土岩开挖后立即浸入水中时,即使浸泡许多天仍可保持原状不崩解或崩裂,但是当把其放在大气中脱水或稍微失水后再浸入水中时就可能发生不同程度的崩解或崩裂,上述崩解或崩裂现象明显与黏土岩中的黏土矿物成分有关[70]。谭罗荣研究发现,黏土岩的崩解性状与其所含胀缩性黏土矿物蒙脱石有直接关系,即使没有蒙脱石,只要伊利石和高岭石含量足高,岩样也可能发生崩解碎裂[70]。究其崩解机理,蒙脱石等黏土矿物的物理化学活性在人工扰动和失水过程中因晶层间距的收缩而重新复原,一旦重新吸水,黏土矿物的晶层间距将继续增大,宏观上表现为吸收造成体积膨胀。

渗透特性是反映黏土岩水理性质的重要指标,张威以昔格达地区典型黏土岩为对象,通过室内试验对其渗透系数进行了测定,期间共获取渗透系数测定数据共计59个,样品深度3.6~63.8 m,研究结果显示渗透系数与矿样深度并未出现明显的相关性;黏土岩最大、最小渗透系数分别为10-2.2cm/s、10-7.6cm/s,平均值为10-3.4cm/s,标准差为10-3cm/s。车申,刘晓东等以甘肃陇东地区黏土岩为研究对象,通过室内试验测定黏土岩渗透系数分布区间为0.86×10-11m/s~3.87×10-11m/s,并据此推断黏土岩的渗透系数比花岗岩更小,在渗透率方面符合高放废物处置库围岩的要求[71]。陈卫忠、邵建福等构建了黏土岩饱和-非饱和渗流模型,并开展了数值模拟实验,认为水相的相对渗透过程具有显著影响[72]。

2.6 黏土岩的流变特性

考虑到地下工程的长期变形和稳定性问题,国内外学者对软土或黏土流变的研究成果较多,但对黏土岩的流变特性进行分析的文献较少。一方面,黏土岩相对于黏土的埋置深度大,一般很少在工程建造活动中出现;另一方面,黏土岩具有特殊的水理性质,实施室内流变试验的难度较大。经笔者检索发现,国内仅周瑞光、孙广忠两位学者实施了相关研究,通过单轴流变试验和三轴流变试验发现黏土岩的流动变形主要由阻尼变形、常速流动变形和加速流动变形三个阶段组成;流动破坏机理可归结为结构体的部分碎裂流动和控制性结构面的滑移流动协同共生[73]。国外方面Wagner,N.研究了流固-电磁耦合作用下黏土岩的长期力学特征问题;并推导了水力函数[74]。Amann,F.等以瑞士典型黏土岩为研究对象,系统分析了在开挖过程岩体微观损伤区应力随时间的变化特征[75]。然而,上述研究成果的个案差异性较大,当前尚未形成反映黏土岩流变机理的普适性本构模型。

3 作为核废物地质处置备选岩体

高放废物地质处置是一个全球关注的前沿课题。其中,场址的选择、尤其是围岩选择是整个工作中的一个极其重要的组成部分[76]。各国科学家经过数十年的不懈努力,在围岩选择方面获得了诸多宝贵的科研成果,将花岗岩作为地下处置库的围岩一直是我国科学家在该领域的研究重点。郑华玲、傅冰俊等根据国际上的几个事例,重点分析了瑞士、瑞典、法国和比利时等国近年来高放废物地质处置进展的经验和教训,考虑我国特有的地质构造条件建议我国在继续对花岗岩做工作的同时,重点研究黏土岩处置库预选场址,以利于做出科学合理的最终决策[76]。自此,将黏土岩作为备选围岩的研究逐渐引起重视。2008年,王长轩、刘晓东等进一步全面综述了高放废物地质处置库黏土岩场址的研究现状,通过对国际原子能机构(IAEA)、国际经济合作和发展组织(OECD/NEA)等国际组织关于高放废物选址的规范情况的介绍,详细梳理了瑞士、法国、比利时等国家对黏土岩场址的研究成果,结论显示选择的黏土岩层和类似的黏土岩层适合建造高放废物处置库,而且是安全的[77]。

近年来,刘晓东、刘平辉等在国防科工局高放废物地质处置专题研究项目(科工计2007-826)的资助下,提出了我国黏土岩处置库场址预选地区筛选的基本准则,从区域地质调查着手开展了全国范围内的黏土岩调查,总结了我国厚层黏土岩分布状况,并初步筛选出了黏土岩处置库场址预选的重点区域,进一步的研究表明甘肃陇东地区、青海柴达木盆地西北缘等地区为是我国高放废物黏土岩处置库场址预选的重点区域[78]。进一步的,车申、刘晓东等对陇东地区的黏土岩基本物理力学性质进行了全面研究,成果显示该地区黏土岩在真密度、自然块体密度、天然含水率、孔隙率、渗透系数和比表面积等参数方面符合国外发达国家对黏土岩处置库的选址要求,相关特性满足我国高放废物地质处置库围岩的选择标准,尤其是渗透性能和吸附性能相对于其他类型围岩具有绝对优势[79]。

在该领域,国外学者的研究成果相对来讲更为丰富,如Gens,A.;Guimaraes,L.D.等对黏土岩作为高放废物地质处置库中的缓冲作用进行了研究[53];Bardelli,F.;Mondelli,C.等专门论述了黏土岩对放射性核素的吸附作用问题[80];Neeway,J.J.;Abdelouas,A.等将Callovo-Oxfordian黏土岩作为制作核废物包裹材料的主要成分,并实施数值模拟实验分析了SON68的溶解速率[81];De la Vaissiere,R.;Armand,G.等专门研究了黏土岩在核废物地质处置过程中的水气运移规律[82]。由此可见,通过借鉴国外研究成果,对我国典型黏土岩做为高放废物地下处置库开展深入研究仍是当前阶段的主要任务。

4 讨论与建议

在本文撰写初期的文献检索过程中,通过搜索以“黏土岩”(英文数据库键入“clay rock”)为主题的科技文献可发现国内外学者对其研究具有一定的规律性。以中国知网数据库为例,多数文献的主题是讨论黏土岩的地球化学特征,如黏土岩的矿物组成、微量元素或历史成因问题;对煤层黏土岩夹矸现象进行研究的科技论文约占1/3;且研究结果显示多数新型黏土岩矿床都是在煤矿开采过程中被发现的;所检索文章中专门研究黏土岩物理力学性质的论文较少,仅占检索总数测5%左右。随着科技进步和广大科研工作者对黏土岩的持续探索,黏土岩在工农业生产领域的应用也越来越广泛,在对前人研究成果进行综述的基础上,本文对黏土岩领域的研究所需进一步开展的工作做如下建议。

对黏土岩矿物组成及微量元素含量的研究已积累了海量的成果,但据此推断的黏土岩成因问题尚无统一的见解。岩土体存在区域差异性已形成广泛共识,因此其成因问题不尽相同也就符合一般科学规律。建议下一步的研究工作重点转向区域性调查方面,通过区域性调查研究对特定范围内的黏土岩矿样进行细致性的对比分析,以期在宏观上更为精准地揭示黏土岩的成因。

因区域性差异,黏土岩的主要矿物成分不同,而不同的矿物成分决定了其物理力学性质存在显著差异,建议在系统的试验设计基础上,通过室内外试验定量分析不同种类黏土岩力学性质如何控制其物理力学性质,尤其是工程学界较为关心的渗透性能、膨胀性能和岩体强度等问题。

根据现有的研究成果,黏土岩在很多物理性质指标方面显著优于花岗岩,该岩体当前已成为建造高放废物地质处置库的备选围岩之一。高放废物地质处置库埋深大、地应力复杂且需要长时间维持其可靠性,目前工程界对黏土岩的工程特性相对不足,因此,下一步应尽快开展复杂应力条件下黏土岩的长期服役效能方面的科学研究,以便准确评价复杂应力下黏土岩的稳定状态和流变等性能,为地下工程的建造提供理论支撑。

5 结语

本文较为系统的梳理了国内外学者在黏土岩研究领域所取得的成果,主要包括黏土岩的矿物组成、历史成因及其物理力学性质,并专门综述了将黏土岩作为高放废物地质处置库潜在围岩而做的开拓性工作。黏土岩作为地壳中沉积岩的主要类型,对其开展深入的研究工作意义重大,文中所述研究成果丰硕,这些研究成果不但为黏土岩运用于工农业生产提供了重要依据,而且开阔了人们的视野,为广大学者进一步的研究工作指明了方向。在此基础上,本文对部分研究成果进行了讨论,进一步提出了应继续开展黏土岩区域性成因调查、多类型黏土岩物理力学性质对比研究,和黏土岩作为地下工程构筑物潜在围岩的长期服役效能研究等三个前沿课题。

《工程流体力学》教学改革研究 篇8

一、应用多媒体辅助教学

流体的运动与固体的运动相比要复杂得多, 流体在运动过程中存在诸如激波、接触面间断、两相流体之间相互掺混等复杂现象, 这也正是许多学生在学习流体力学时感觉吃力的原因。采用多媒体辅助教学可以通过大量的图片或视频资料向学生直观、清晰地展现复杂的流动现象, 使学生较容易地掌握相关内容, 提高教学质量。工程流体力学研究内容较多, 涉及范围较广, 在有限的课时内传授给学生的信息量较大。传统教学中知识的传播主要靠教师的口授与黑板板书, 在一定程度上限制了课堂信息的含量, 多媒体教学充分地利用了电脑能够存贮大量信息的优势, 授课的信息量明显增多, 教学内容更加丰富, 使学生在有限的时间内接收更多的知识, 开阔了学生视野, 增加课堂知识的容量, 提高了教学的效率。对于较重要的公式, 可以采用传统的板书教学, 留给学生更多的思考时间, 加深学生对公式推导过程理解。

二、运用启发式教学

启发式教学的思想, 即“不愤不启、不悱不发”[2], 通过提问, 激发学生的求知欲望, 通过合理的安排教学内容, 引导学生深入学习和思考, 增强学习兴趣, 变被动学习为主动学习。它对于学生学习能力的培养和智力水平的提高很有帮助[3,4]。

针对《工程流体力学》课程内容抽象的特点, 为充分调动和提高学生的学习兴趣, 一方面而言, 教师在开始讲授本门课程时应通过一些与专业密切相关的具体事例, 使学生能充分意识到本课程对其今后工作和学习的重要意义, 激发其学习的积极性。另一方面应灵活运用启发式教学增强学习兴趣。如在讲牛顿粘滞系数时, 先问同学们奥运会比赛时运动员是穿泳衣游得快还是不穿泳衣游得快, 对于一些问答错误的同学告诉他如果是不穿泳衣游得快的话, 那大家都不穿泳衣了, 答案是穿泳衣的游得快, 因为现代科技生产的泳衣可以将人体表面与水的粘滞力降到很低水平, 引入牛顿粘滞力的概念, 可以再问同学们是在温度高点的水里面游得快些还是在温度低的水里面游的快些, 这个问题虽然同学们过去没有注意过, 不能一时回答上来, 但能激发大家的兴趣, 这时候告诉同学们根据科学家的研究结果, 粘滞系数随温度升高而减小, 在温度高点水里面游泳时, 由于水的粘滞系数降低, 所受的粘滞力要小些, 游得要快些, 或者说游得要轻松些, 这样通过与现实生活的联系, 把一个原本有点晦涩难懂的力学问题很快传授给了学生。

教师在讲授完某一章节内容或某一概念时, 还可向学生讲一些有趣的“悖论”, 如在讲完作用在曲面上的液体压力后, 可介绍著名的儒可夫斯基疑题;在讲完理想流体流动后, 可介绍达朗贝尔佯谬等, 让学生通过对这些问题的思考, 以巩固其所学到的知识[5]。

三、丰富教学方法和手段

根据现代教育理念, 大学学习是基于导师指导下的发现而非信息的传递, 信息的传递即教师指导学生利用网络、书籍, 带着问题去学习, 从而使学生学会对知识进行分类、整理和归纳, 从知识接受者的角色变成了知识探究者[6]。针对《工程流体力学》课程学时数紧 (我校热能与动力工程专业该课程的学时为40) 、内容相对较多的特点, 教师在课堂上单一的满堂灌教学方式已经不能适应目前《工程流体力学》课程的教学实际, 必须采用丰富教学方法和手段。首先, 对于课程内容, 可以采用座谈、分组讨论、课堂提问、学生上台讲解等授课方式, 确立学生在课堂教学中的主体地位。教师要指导和鼓励学生主动探究, 培养积极学习的态度, 并形成师生双方的多元化学习氛围, 提倡在互动中学习。通过师生互动, 充分发挥双方主观能动性, 相互启发, 教学相长;通过生生互动, 学生在讨论中掌握他人发言的要点;在讨论与质疑中, 学会组织、主持小组学习;在交流中不断完善自己的认识, 产生新想法, 在学习中学会理解他人, 尊重他人, 共享他人思维方法和思维结果;在自主、合作的学习过程中, 激励学习动机, 激发创造热情和自主学习的积极性, 增强学习兴趣, 并通过资料的收集、整理及分析, 提高独立思考、解决问题及批判性思考的能力。

四、加强实验教学建设

实验教学是《工程流体力学》教学过程中的一个非常重要的环节, 实验教学不仅可以培养学生的动手能力, 分析和解决问题的能力, 而且还能提高学生的学习兴趣、加深对理论知识的理解、在实验过程中还能将流体力学的各部分知识点有机地联系起来, 使之形成完整的知识链。如在雷诺系数实验中, 当流速较慢时, 同学们观察到染色迹线是一条直线且与玻璃管面平行, 这表明流体质点不互相混杂, 流体质点作有条不紊的有序的直线运动, 这时候为层流, 当流速逐渐增大后, 同学们兴奋地观察到染色迹线在玻璃管内扩散不再是一条直线, 即质点开始相互混掺, 出现紊流, 根据此时的平均流速和液体运动粘滞系数即可计算出雷诺系数。实验指导教师提醒同学们要注意压力表的变化, 当层流时, 压力表指针稳定在一个读数, 当出现紊流时压力表指针不断摆动, 这又是什么原因呢?这就要求同学们将伯努利方程等流体力学中的各部分知识点有机地联系起来解释这一现象。

重庆科技学院这几年利用中央与地方共建资金, 增加了包括工程流体在内的实验室设备的投入, 实验设备台套数由过去6～7一组的实验变为2～3人一组进行实验 (有些实验采用分批次进行, 还可以实现人手一台) , 增加了学生的动手机会, 为培养学生的实践动手能力提供了必须的物质基础。流体力学实验过去主要是验证性实验, 这几年在学校迎接教育部对新建本科院校合格评估中, 大力加强综合性、设计性实验的建设, 提高实验的教学效果, 真正发挥实验的育人目标。在实验教学组织方面:要求学生对实验项目提前预习并提交预习报告、实验成绩评分时加大对实验动手操作能力的考核、实验完后当场上交实验报告, 避免或减少了相互抄袭, 取得了很好的效果。

五、引入CFD技术

随着计算机科学的发展, CFD技术 (计算流体动力学技术) 日趋成熟, 软件得到了较广泛的应用, 已成为解决各种流动现象的有力工具, 过去只能靠实验手段才能得到的某些结果, 现在已经完全可以借助于技术的数值模拟来准确获取[7]。笔者在《工程流体力学》的教学中, 引入CFD技术, 借助Ansys 9.0里面的Flotran程序, 将某些流动问题如串连管路的压强分布、流速分布、断面突扩处的速度矢量, 过流断面主流速度分布等些流动问题通过数值模拟, 直观展示流动现象, 从而将抽象的概念、理论变成形象的画面, 便于学生对所学内容的深入理解, 也利于提高学生的学习兴趣。

六、结语

在综合运用这些教学方式方法, 并不断加强实验教学建设的基础, 本校的《工程流体力学》教学效果有较大的提高, 取得了明显进步。

摘要：《工程流体力学》课程计算公式繁多、内容抽象, 再加上流体的运动复杂, 学生学习过程中感觉吃力、兴趣不佳。根据该课程的特点, 通过全面的教学方式方法及内容改革:应用多媒体辅助教学、运用启发式教学、采用丰富的教学方法和手段、加强实验教学建设、引入CFD技术等, 提高了教学的效率, 增加了学生的学习兴趣, 教学效果进步明显。

关键词：流体力学,多媒体,启发式教学,实验教学,CFD技术

参考文献

[1].朱克勤.关于流体力学教学内容改革的探索[J].力学与实践, 2002, 24 (5) :70～71

[2].陈晓强, 徐秀兵.《论语》“不愤不启, 不悱不发”解——兼谈启发式教学思想[J].甘肃联合大学学报 (社会科学版) , 2006, 22 (2) :77～79

[3].朱昌流.论启发式教学的有效实施[J].教育与职业, 2007 (18) :151～152

[4].侯煦光.怎样进行启发式教学[J].高等教育研究, 1997 (5) :72～76

[5].辛军哲.在流体力学课程中实践启发式教学的几点体会[J].高等建筑教育, 2004, 13 (2) :51～53

[6].祝会兵.工程流体力学探究式教学模式的研究[J].宁波大学学报 (教育科学版) , 2010, 32 (6) :100～102

《工程力学》试题库的设计与研究 篇9

1 试题库内容

1.1 试题题型设定及其数量难度分配

（见表1)

1.2 试题章节设定

由于工程力学学时较长，内容较多，按照顺序排列章节，分别是（见表2)

2 试题库建设过程

2.1 题库的录入

在《工程力学》下，选择设置好的题型，录入试题和答案。另外同时选择难度、章节、知识点、试题撑握程度要求。在这里，知识点是预先录入的，在抽取试题时，可以设定知识点的重复率。

2.2 题库运行过程

在实施题库抽提时，针对不同专业，先要明确该专业的大纲，学生的层次，能力要求，以便选取题库的章节，题型和各权重。例如，如果只想抽出理论力学部分考题，可以将理论力学对应章节选定，题型选上选择题，填空题，判断题，静力学计算题，点的合成运动计算题，刚体的平面运动计算题，动能定理计算题。知识点分布情况可选择，重点知识占多少分，一般知识占多少分等，离考点重复率可以不考虑，也可以设置知识点相同试题数目上限是几个。下一步设定各题型试题数量、分值及试答时间。下一步浏览试卷。如有浏览试卷不满意时，可重新组卷。满意后生成试卷，配套答案同时生成。

3 试题库系统模块设置

系统设置有：题库管理，题型管理，章节管理，考点管理，试题管理（增加试题，试题浏览），试卷生成，试卷管理。

4 试题库的优势和弊端

4.1 优势

《工程力学》实施试题库之后真正实现了教考分离，提高了教学质量。有利于教学相长。免去了教师繁琐的出题工作任务。在教学上对教师就有了更高的要求，对学生也有很强的鞭策作用。

4.2 弊端

《工程力学》试题内容有很多插图，录入时是一个比例，而抽出来的图形并非原貌，所以还要消耗时间调整试卷格式。

录入完之后的题不能修改题型和章节，只能删除重新录入。这点给试题库的维护带来极大麻烦，缺乏人性化。另外不能浏览全部试题也是一弊端。只能录入时保留原稿。

5 总结

实行试题库抽题，优化试题库系统，是现代高校追求的目标。要实现试题库系统顺畅地运行，试题一定保质保量，章节和题型的设置要合理。另外要及时动态维护，可以说题库不是一劳永逸的，如果发现问题就及时解决。所以题库建设是长期任务。

工程热力学课件的研究与制作 篇10

一、传统教学方法的局限

工程热力学中很重要的研究内容是工质的热物性,这些研究成果传统上是以图、表的形式给出的,比如计算水蒸气的物性就是通过查h-s(焓-熵)图或水和水蒸气的热力性质表得到的。在板书教学的过程很难在课堂将此类图表清晰、规范的呈现,影响了教学效果;特别是原理应用部分——蒸气流动与蒸气动力循环部分,日校生普遍缺少实践,而实际设备和生产场景也无法在黑板在生动表现热能转换成机械能的规律、方式、途径,很大程度上影响了学生学习的效果。这种纸上谈兵的教学方式,有悖于于我们当前高职高专类学校实用型人才培养的理念。

通过对工程热力学传统教学难点和弱点的剖析,针对工程热力学课程的特点,我认为在工程热力学中采用多媒体课件作为常规教学的辅助手段是必要的、可行的,其前景广阔。为了全面提高教学质量,将现代化科学技术广泛应用于教学过程,我开发并编制了工程热力学课件,其目的在于激发学生学习热力学的兴趣,调动学生积极性、主动性,培养学生分析解决实际工程问题能力和逻辑思维能力。

二、多媒体课件简介

计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction,简称为CAI),它具有综合处理文字、声音、图形、图象等教学信息的能力。它既能向学生快速提供丰富多彩的集图、文、声于一体同时作用于学生各个感官的教学信息,又为学生提供主动、友好、多样化的人机交互界面以及方便、灵活、多样化的人机交互方式。CAI是一种很有发展前途的教育技术,反映了社会发展的一种趋势,其作为教育媒体的一种,特点主要表现在:

1. 内容和形式的多样化

CAI的教学内容与表现形式多样,不仅可以运用图形、文字及各种动态形象表达教学内容,还可以通过声音、模拟进行教学,集图、文、声与一体,从而提高教学的效率和质量。

2. 大容量与快速度

CAI可以存储大量的数据、档案资料、程序、教学软件和课件,需要时,可以随时提供给教师或学生使用。CAI的信息读、写时间极其短暂,能够及时提供教学信息,并能及时测定和评价学生的学习和作出反应,提供即时反应和强化。

三、工程热力学课件内容

本课件制作的主要目的就是用典型的热力过程动态地诠释热力学相关概念的涵义,并辅以难点分析、例题讲解和习题练习等加深学习者的理解。课件内容包括了确定主要内容如下:(1)工程热力学第一定律(2)工程热力学第二定律(3)理想气体的热力学性质(4)理想气体的热力过程(5)气体的流动(6)水蒸气的热力性质(7)蒸气动力循环(8)湿空气的热力性质。在每章的开头都列出本章重点和本章学习建议,每节都列出本节概要,每章的结尾都有自测题。教学内容设计中花费大量精力模仿学生学习过程会产生的疑问,在各知识点设计了数量不等的引导性质的问题,以启发学生在学习过程中主动思考,培养思考习惯。在课件内容中反复这种过程,使学生在学习课程知识过程中逐渐培养提问、思考的习惯。

四、课件制作工具

可利用来制作课件的工具有许多,如Flash、AuthorWare、PowerPoint、Delphi等,这些都是可视化软件开发工具。根据工程热力学课程特点,课件需要较大量的文字说明和数学推导,所以此次选用Flash作为制作课件的主要工具,辅以Photoshop、HyperSnap-Dx和Word等软件处理图像效果和输入公式等文字说明。

Flash能把音乐、动画、声效及交互性成功地融合为一体,已在动漫、广告、MTV、网络文化传播等领域广泛应用,在课件制作方面应用还很少,但本人认为尝试着用它来开发课件还是有必要的。用Flash来做工程热力学课件可充分发挥作者的想象力,用生动的动画表现出热力过程,易于掌握理解热力学概念。加上动作按钮,使用课件者可随意使用课件进行学习。例如:水受热会气化变成水蒸汽,在此过程中水的状态变化是复杂的,通过动态演示定压条件下水受热变成蒸汽的过程,辅以温熵图说明水在此过程中的状态变化,使此过程更明了的被说明。课件制作完成后,累计200名学生试用学习,效果显著,弥补了“一支粉笔,一块黑板”教学方法中呆板单调的缺点,现正在全校范围中大力推广。

由于时间有限,笔者缺少更多实践性的教学活动,以上所述,只是此次工程热力学课程课件开发、研制过程中的一些初步体会。总之利用动画、文本、声音、图像等多种多媒体技术制作工程热力学课件,在高等学校工程热力学教学中是不可缺少的,可以起到辅助教学的作用,增进学生学习的兴趣,提高教学效率,前景广阔。

摘要：随着计算机应用的普及,课件制作也日益被人们重视。工程热力学是研究物质的热力性质,能量和能量之间相互转换的一门基础理论学科,是培养热工类和机械动力类等专业科技人才过程中一门必修的主要基础理论课。本文表明用Flash制作课件具有一定的优势,用它制作的工程热力学课件具有简洁生动的优点,有利于学习者的学习。

关键词：教学方法,多媒体课件,课件内容,制作工具

参考文献

[1]吴炜煜．多媒体系统软件及应用设计．北京:电子工业出版社,1996．

[2]项国雄.计算机辅助教学原理与课件设计．北京:电子工业出版社,1997．

工程力学研究班 篇11

关键词：材料力学；实验教学；教学模式

材料力学课程是土木工程专业重要的技术基础课。目前我院材料力学课程为学生开设了6个实验项目，目的是为了加深和巩固所学的理论知识。但现行的实验教学模式存在一些问题，主要表现在重理论教学轻实验教学；教学模式基本是教师讲解实验内容，学生按步骤做实验、测数据，最后提交实验报告。这就导致了学生在实验过程中，完全依赖教师，不动脑筋，理论和实际脱节，实验操作技能差，不能够主动思考问题。因此探索新的实验教学模式，加强对学生进行实验设计、实验方法和实验技能的培训，培养学生解决实际工程问题的能力。“土木工程专业本科系列实验教学平台建设的研究与实践”课题是以土木工程学科理论联系实践、注重实践的专业特点为背景，以学生为主体、强化实践教学为理念，以提高基础实验课程和专业实验课程教学效果为目的，结合新一轮人才培养方案的修订，构建具有前瞻性、可操作性的土木工程专业系列实验教学平台，从而使学生更好地理解专业知识，掌握专业知识，增强实践能力和创新精神，提高土木工程专业人才培养质量。材料力学实验是巩固材料力学基本概念，增强工程实践能力，培养创新精神，树立科学态度、提高综合素质的重要环节。先进的实验教学理念，要求正确认识和处理实验教学在整个材料力学过程中所占有的位置，从“教学实验”转变为“实验教学”。使得学生不仅掌握实验研究的基本方法和技能，而且具有独立开展实验研究的能力，具备向相关领域拓展的基本素质。

一、建立基础力学实验教学新体系

为了适应形势的发展，将实验的内容分成了三个模块化，即为基本性实验、综合提高性实验、研究创新型实验，开设的实验贯穿了整个材料力学的重要知识点，具体分类如下：

1.基本性实验：以深入理解力学基本概念、了解力学实验技术基础、培养学生基本力学实验技能为目的。在基本性实验中，改变了原来只是验证材料的基本力学性能和验证应力的分布规律的目的，加强了实验的思考性和启发性，培养学生通过实验发现问题、研究问题的能力；注重与工程实际问题结合，增加基础力学基本实验的新颖性和信息量；加强对学生进行现代力学测试方法和现代实验技能的基本训练。例如：在金属材料拉伸实验之前，让学生预习为什么采用标准的比例试件；在实验中思考低碳钢什么时候产生屈服，什么时候强化；在实验结束后，思考铸铁的破坏方式和破坏原因。让学生比较两种材料的应力-应变曲线的不同，并思考为什么工程中要保证结构的破坏是塑性破坏，而避免脆性破坏；为什么钢材的设计强度值要选用屈服强度；通过提问增加学生通过实验发现问题、研究问题、获取新知识的能力。

2.综合提高性实验：综合提高性实验是实验教师先确定相关的实验内容和提出问题，学生在掌握基本实验方法和实验操作技能的基础上发挥主观能动性，根据问题的性质综合运用所学知识设计实验方案和拟订实施实验方案的具体步骤。学生要完成实验必须掌握全面分析问题的方法，学会用实验解决问题的技巧。如叠合梁的综合实验。工厂中常见的桥式吊车用梁大多采用复合结构叠合梁。为了便于学生在实验室进行实验，我们对实际问题进行简化，选择相同截面的两根矩形梁，对相同材料和不同材料叠加的情况，对不同支座的情况，检测材料和结构各个层面的应力应变大小及分布。学生通过综合提高实验发现了工程中出现的力学现象，进一步掌握力学的基本概念与力学基本理论，使得学生学以致用。

3.研究创新型实验：实验教学的传统模式是规定性的，规定学生必须做什么，只能做什么，不能做什么。研究性实验教学的模式在教学理念上，以发展学生能力为本，学生知识获取过程中的地位由“被动”变为“主动”；在教学方法上，采用引导式、启发式、探究式等教学模式，引导学生主动发现问题、分析问题和解决问题，培养学生自我学习和研究能力；在教学模式上，以“问题研究”“案例教学”为中心；在教学形式上，引入科学研究的基本方法，如文献阅读、专题讨论、方案评审、数值仿真、实验测试、终期汇报等；在教学内容的选择上，从工程应用中选择研究主题，可以是一门课程中的问题，也可以是多门课程交叉的问题。针对土木工程专业的学生，以钢结构、桁架结构为背景，与结构力学及相关专业课程有机结合起来，我们和南京航空航天大学联合研发的多功能组合式力学实验装置，学生可以根据自主设计实验的需要，选择所需的杆件、接头、约束支座以及加载方式进行自主组合实验，可以做梁、刚架和桁架等多种结构的实验，可同时进行多点、不同方向加载，不仅可以加深学生对力学实验的理解，而且巩固和提高了所学的力学知识。通过设计综合性实验激发创新思维，有效地提高理论和实践的结合运用能力，并掌握将理论知识运用在实践当中的技巧。通过研究性实验，学生自己能发现问题并解决问题。例如工程结构中的桁架，其力学模型都是杆件通过一定的铰链连接而成，但是实际结构中的连接方式各种各样，哪些连接方式可以简化为铰链？哪些连接方式可以近似简化为铰链？哪些连接方式则不能简化为铰链？简化为铰链后产生的误差是多少？理论值和实验值的误差是多少时是工程允许的？在刚架是实验过程中如何消除装配应力？通过实验教学模式的改革，让学生更多地了解了力学现象和规律，拓展了学生的视野，激发学生学习兴趣，进一步巩固所学的知识；同时充分调动了学生的学习积极性和主动性，提高了理论综合分析能力与实验操作技能，为后续课程的学习打下了良好的基础。

二、改革教学方法，开展研究性教学

实验教学的重点应该从传授知识向培养能力和提高综合素质转移。对学生创新思维能力的培养要求教师在教学过程中改变原来的填鸭式的模式，将学生作为学习过程中的主体，充分激发和调动学生学习的兴趣，激活学生的思维，激发学生的动力。教学方法设计应围绕这一主题，给学生更多的动手的机会，更多的动脑的时间，为学生提供自主探索和思考实验现象的机会。学生针对老师提出的问题独立设计实验方案、确定实验方法、选择实验器材，独自操作的一种实验教学模式。实验之前既不给出实验原理，学生也没有现成的实验方法和步骤可以参考，学生要在查找和阅读参考资料的基础上，经过自己的分析和思考才能找到初步的答案或结论，明白相关原理之后再拟订实验方案。通过这样一种过程，学生就能加强深入了解实验原理，检验自己分析和研究成果的正确性，提高自学能力、动手能力以及分析问题解决问题的能力，进而培养创新思维和良好的科学品质。

三、改革考试考核方法，着重培养综合素质

多年来我们一直在思考对实验考试方法的改革。将“课程实验”转变为“实验课程”后设想实行理论概念与实际操作相结合的综合性考试方法。考试的题目既有主观题也有客观题，既有实验理论试题，也有到实验室动手操作，需要学生去思考、去研究，以得到简捷、方便、有效的高水平解决方案。题目不是一般的习题，而是结合工程背景，提炼简化的问题。例如在材料力学理论教学中经常出现吊车梁的问题，我们结合这个工程问题，出了这样一个题目，要求学生测出在移动荷载作用下，梁跨中的最大挠度。这样的考题既考基本概念、基本方法，又考综合能力、综合素质，包括力学素质、工程素质和创新精神。不仅要考教材上的内容，更要给学生创造性思维的空间。使学生在考试中不是被动思维，而是积极思考。这样的设想在去年培训参加全国大学生基础力学实验竞赛的同学身上得到了很好的验证。参赛的学生通过在综合实验装置上多种组合结构的实验培训，分析问题、解决问题和实验技能得到了很好的锻炼。参赛的同学说：“实验的测试不仅检验了我们的动手能力，要求能够将基本概念运用到实际工作中，还考察了自己的力学素质与分析能力。是对我们综合素质的一次考察，不仅要求有很强的动手能力，更要有良好的表达能力。是对我们学习能力的一次很好的锻炼、提高。”事实证明这样的培养方式是正确的，去年他们在竞赛中取得了优异的成绩，在和全国96所高校的学生同堂竞技中，他们获得全国一等奖，排名第八。

参考文献：

[1]陶阳.材料力学课程的课堂设计和学生的综合能力培养[J].中国教育与教学，2008，（7）：33-34.

[2]邓宗白，吴文龙.深化基础力学实验教学改革着力培养工程素质和创新精神[J].南京航空航天大学学报（社科版），2002，（4）：14-17.

[3]邓宗白，周克印，陈建平，等.基础力学实验教学改革[J].中国大学教育，2005，（5）：33-34.

作者简介：陶阳（1964-），女，扬州大学建筑科学与工程学院副教授，主要从事材料力学和结构力学的教学和工程检测工作。

工程力学研究班 篇12

通过《工程流体力学》的学习，学生应熟悉流体运动的基本概念、基本原理、水力计算方法，掌握一定的分析、解决工程实际中流体力学问题的能力，为后续专业课程的学习和工程技术、科学研究工作及开拓新技术领域打下坚实的基础。但由于该课程对学生的高等数学、大学物理、工程力学等方面的知识，以及综合分析和处理问题能力的要求较高，学生普遍反映难学。这不但对学生专业知识的学习乃至日后工作都造成较大影响，而且使期末考试对学生造成极大的心理负担，形成恶性循环。所以，为了提高课程的教学质量，激励学生学习的积极性，不仅需要对教学内容和教学方法改革，而且需要对课程考试进行改革，以减轻学生的考试压力。

一、传统考试存在的问题

1. 考试方法单一

该课程以期末笔试考卷作为主要的考核手段和评价尺度，不注重对学生学习过程投入状态和平时学习成绩的考评，最多是将平时上课的考勤记录纳入考核成绩当中。单一的笔试试卷的弊端是机械死板，强调对基本概念与原理记忆的考核，忽视了对应用能力的考核。学生习惯了教师考前划重点，突击复习的备考模式，基本靠死记硬背获得高分，对课程的知识体系根本没有理解，更不可能有综合应用的能力。

2. 考试内容单薄

教材是教师命题的主要范围，教材以外的知识往往被排斥在命题范围之外。教师在教学过程中以教材为主，在考试内容上仍依赖教材，不出学生没见过的题目，必然会使学考分离，也扼杀学生分析解决实际问题的能力。

3. 考试形式固定

期末的考试形式无非闭卷与开卷两种，但《工程流体力学》是一门理论性和实践性都很强的课程;如果只以一种形式进行考试，必然会缺失对课程某种能力的掌握程度的考核，考查得不全面。

二、改革考试方式的研究

1. 增加实践环节考核

考试不应只局限于教师对学生传授的基本知识理论，可根据课程与专业特点，增设课程实践动手环节，加大实践环节的考核比重，充分调动学生主动学习，培养学生对知识的综合分析能力和工程综合应用能力。将部分章节留给学生自学，查阅资料，撰写报告，比如孔口与管嘴的出流问题，教师适当引入研究方法，提出某工程应用要求，由同学自学完成各种管嘴的分析、计算，提出应用策略。

2. 丰富期末考试内容

对于期末试题的内容，不再拘泥于教材，更贴近于日常生活。例如问答题中有这样的题目：杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中说：“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅。”试用伯努利定律解释其中的道理。再如选择题：当陨星在天空中下坠时，其划过的白线是什么?备选答案有流线、迹线、等势线、等流函数线。以上两道题新颖生动，比单纯地考查伯努利定律和流线与迹线的概念更具有创造性，更能考查学生分析问题的能力。在考试内容上也应适当体现油气储运的专业性，比如可以在拱顶罐模型上考查静力学基本公式的应用，在输油管线上考查水头损失的计算，等等。

3. 完善期末成绩评定

考核总成绩中适当比例计入期末试卷成绩、小测试成绩、调查报告(或小论文)、课后作业、课前提问、平时出勤成绩，综合评定学生对学科知识的学习能力及实践能力。其中，期末考试成绩只占50%，其他五部分各占10%。对于在总成绩中所占比例最大的期末考试，可采用闭卷和开卷相结合的考核方式。通过闭卷形式考核学生对基本概念和基本理论的接受和理解能力，题型可以是填空、判断、选择、问答和简单计算。通过开卷形式考核学生灵活运用基本理论分析问题、解决问题的能力，题型可为一些综合性的计算题和分析题，如：简单管网的计算、简单管网系统运行工况的分析等。对学生容易不认真对待的作业和出勤两项，做出详细的规定。在课后作业方面，要求学生独立完成每次作业。如果发现作业雷同，此次成绩记为0分。每缺交1次作业，直接扣3分;缺交3次作业，不允许参加期末考试。在出勤方面，缺席1次，直接扣3分;缺席3次以上，不允许参加期末考试。多元化全方位地评定学习成绩，不但可以在学习过程中增加师生互动，提高学习的积极性和主动性，而且可以保证公平公正性，降低考试的功利性。

三、考试改革的实施与探索

新的考试方式在油气储运09级与10级实行，取得了较好的效果。(1)上课无人缺席，同时杜绝了不交作业及抄袭作业的现象。(2)学习热情高，效果好。在学习过程中，学生更善于思考，与教师的知识探讨增加。学生普遍反映对于流体力学知识的掌握扎实全面，在日后专业课的学习中受益匪浅。(3)整体成绩与08级对比有所提高，及格率升高，优秀率升高。

新的考试方式虽然有一定的成效，但是对教师提出了更高的要求。全面的考核方式必然会增大教师的工作量，这就要求教师有更多的责任心和奉献精神。在考试改革实施过程中，可能还会出现一些难以预料的问题，所以在已尝试的考核方法的基础上，还要进一步充实完善，使《工程流体力学》的考试更能促进学生平时努力学习，激发学生的学习兴趣，公正客观地评价学生学习的优与劣，并且有利于学生能力的培养，实现专业的人才培养目标。

摘要：作者对油气储运工程专业非常重要的专业基础课《工程流体力学》进行了课程考试内容与方式的改革研究, 指出考试应结合专业人才培养目标, 注重应用性, 同时丰富期末考试的内容, 建立全面的考核计分方式。

关键词：油气储运工程专业,工程流体力学,考试改革

参考文献

[1]程远鹏, 白羽.油气储运工程专业课程考试改革探索[J].重庆科技学院学报 (社会科学版) .2009, (8) :208, 210.