發布時間：2022-04-18 09:03:00
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇力學基礎論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1“系統動力學基礎”課程的基本情況
“系統動力學基礎”是國防科學技術大學系統工程專業本科學員的專業選修課。系統動力學可以為復雜非線性系統的系統分析、系統規劃和系統預測提供一種基于因果關系的定性與定量相結合的理論和方法。課程有助于提高學員系統思維、整體思維、因果思維能力，以及利用建模仿真方法和工具解決實際問題的能力。課程主要教材為王其藩著的《系統動力學》，總計30學時，其中講授24學時，實踐4學時，考核2學時。
2“系統動力學基礎”課程教學準備
2.1了解授課對象的基本情況
想要上好一門課，首先必須了解授課對象的專業、人數、學科背景，以及專業的培養方案、課程體系等基本情況。可以采用集體座談、個別交流等方式到學員隊進行前期調研，了解學員對課程的預期時間精力投入情況，對課程的期望和需求以及學員的個性、情感等基本情況。明確本課程在人才培養體系中的地位、作用，梳理學科知識網絡，明確本課程相關的先導課程和后續相關課程。例如，與本課程密切相關的預修課程包括高等數學、計算方法、計算機程序設計、自動控制原理、系統工程原理。通過與學員前期交流，可以了解學員現有知識體系以及對先導課程的掌握情況，這樣在課程設計和講授時就能夠有的放矢，因材施教。
2.2教材選取
教材選取是前期準備的重要環節。系統動力學有一些國內外相關教材專著，其中王其藩的經典教材《系統動力學》內容充實，基礎理論方法闡述較全面系統，引入較新的Vensim系統動力學圖形化建模仿真軟件，理論實踐結合較好，比較適合作為基本教材。鐘永光等人編著的“十一五”部級規劃教材側重培養系統思維主線，弱化微分方程式等數學知識，對動態系統的行為模式與結構、因果回路圖和存量流量圖的繪制原則，復雜系統基模等概念闡述較為清晰，是對基本教材的有益補充。其他相關教材可作為課程課外讀物，例如《系統動力學與計算機仿真》雖然教材內容和實驗軟件比較陳舊，但是教學實例非常豐富。《系統思考和系統動力學的理論與實踐》《社會系統動力學：政策研究的原理、方法和應用》《環境模擬：環境系統的系統動力學模型導論》《第五項修煉：學習型組織的藝術與實務》《增長的極限》等教材闡述了系統動力學在不同領域的應用實例，有利于開拓學員的視野。
2.3教學交流
教學交流是進行課程準備、提高教學水平的重要途徑。想上好本課程需要與學科和課程建設負責人、承擔相關學科方向（特別是系統工程、管理科學與工程、仿真工程）課程任務的老師、教學崗老師、教學督導專家等進行交流研討。作為新教員更需要積極參加各種教學培訓、教學觀摩活動，向有經驗的老師虛心請教。此外，還可以通過觀看國家視頻公開課、MOOC、與國內外一流大學的同類課程（例如美國MIT的系統動力學課程）進行對比分析，充分借鑒國內外優秀課程的先進理念、經驗，借鑒先進的建設成果。除了課前以外，整個教學過程中以及教學結束后都可以通過積極參加各類教學比賽、課件大賽、教學督導、撰寫教學論文、申報教學成果獎等方式與教育教學界同行進行教學交流。
3“系統動力學基礎”課程設計
3.1頂層設計
要想全面把握和上好一門課，需要從戰略上對課程進行整體設計，需要非常用心地按照系統工程的原理和思想進行系統動力學課程的頂層設計。本課程面向系統工程、仿真工程、管理科學與工程專業本科生，重點突出系統動力學的理論與方法、建模和應用。課程涵蓋系統動力學中的系統分析、建模、仿真、實驗分析各個環節。目的是培養學員采用系統動力學方法分析和解決問題的能力，使其能夠理解系統動力學的基本思想、建模原理、建模過程，能夠應用系統動力學建模方法及仿真環境建立宏觀層次的系統動力學模型，并通過仿真實驗解決宏觀層次的系統分析問題，從而提高學員解決實際問題的能力。在課程過程和方法設計上，除了進行基本概念方法講授外，還需要展示系統動力學在社會、經濟、生態、軍事等特定領域中的應用，加強學員對系統動力學應用的直觀認識。在此基礎上結合具體應用問題，組織學員從系統動力學和科學實驗角度認識世界和改造世界，形成科學的世界觀和方法論，并采用系統動力學建模仿真軟件開發相關的仿真模型，進行仿真實驗和分析，從而培養和提高學員分析和解決實際問題的動手能力。
3.2教學內容
在教學內容選取上，應根據學科之間的內在聯系、本課程在整個專業知識網絡中的地位作用和學員的認知規律，科學論證和選取課程優秀內容和知識點、設計教學實踐環節等。需要特別注意與其他相關課程的聯系、呼應、分工、銜接。例如，一階負反饋的基本概念在以前的自動控制原理等課程講授過，本課程中就需要從系統動力學因果分析、定性定量建模、Vensim建模仿真實驗分析全新的角度進行講授。教學內容力求做到基礎性、系統性、科學性、實用性和先進性的統一。本課程理論教學內容包括：系統動力學基本概念、建模原理和步驟；系統動力學建模技術（因果回路圖、存量流量圖、狀態、速率、輔助變量和常數、參數、方程）；系統動力學分析技術（簡單和復雜系統結構和行為分析、振蕩、延遲、基模、靈敏度與強壯性分析、模型精煉與重構、政策/決策分析）。本課程實踐教學內容包括：系統動力學仿真實驗技術（Vensim軟件、函數、輸入輸出分析）；一階系統建模仿真實驗、二階系統建模仿真實驗、應用系統動力學分析解決復雜軍事問題。
3.3課程特色
每門課程都有其特殊性和獨有的特點，本課程需要重點把握以下兩個特點：一是突出理論與實踐相結合的“雙螺旋”主線。與一般的理論課或實驗課不同，本課程是一門理論性與實踐性結合非常緊密的課程。課程主要按照“案例引入—原理推導—軟件實驗—綜合應用”的思路展開。因此，教學方法側重于理論講解與應用案例結合、抽象的理論知識與Vensim系統動力學軟件實現相結合、培養學員綜合解決現實應用問題的興趣和能力。二是突出課程的系統特征、因果特征和動力學特征。通過課程學習，使學員能夠建立系統辯證觀，強調系統、整體的觀點，通過對因果特征和動力學特征的講解，使學員掌握聯系、運動與發展的辯證觀點。系統動力學與物理學中的動力學具有相似性，系統的結構相當于物理學中的“力”，系統狀態隨時間發展變化的系統行為相當于物理學中的“運動”。系統內部結構和反饋機制決定了復雜系統的行為模式和動態特征。系統動力學非常適合研究復雜系統隨時間變化的問題，例如人口、經濟、社會隨時間的發展、興盛與衰亡等。因此在課堂講授時可以適當采用具有多媒體動畫，仿真實驗時特別需要展示系統隨時間變化的動態特性。
4結語
“系統動力學基礎”課程是鍛煉學員系統思維、因果思維與提高動手能力，解決實際問題的理論性和實踐性都很強的課程。實踐證明，通過在教學準備階段全面了解授課對象，精心選擇教材，積極進行教學交流；在課程整體設計階段系統做好頂層設計，科學選取教學內容，準確把握課程特色，教員為上好“系統動力學基礎”做好了充分準備，為取得良好的教學效果奠定了堅實的基礎。
作者:王文廣楊峰李群單位:國防科學技術大學信息系統與管理學院
牛頓力學由于愛因斯坦注意了“落體失重”現象而建立的理論，有動搖牛頓力學基礎的意義。當我又注意了“受力物體質量內部的壓強梯度”現象時，抽象建立出關于物體內部新的空間概念及其物理量后，就補充了愛因斯坦的理論里只建立了“廣義慣性運動”的方程，而缺“廣義慣性力”的方程的缺憾，由此，總結出了新的原理（定律）系統，牛頓力學基礎改革應該是階段性的完成了。至于用此新基本定律怎么協調牛頓力學的機械能部分，還沒有深入探討。
牛頓力學基礎改革提綱
馬英卓
提要：
牛頓力學由于愛因斯坦注意了“落體失重”現象而建立的理論，有動搖牛頓力學基礎的意義。當我又注意了“受力物體質量內部的壓強梯度”現象時，抽象建立出關于物體內部新的空間概念及其物理量后，就補充了愛因斯坦的理論里只建立了“廣義慣性運動”的方程，而缺“廣義慣性力”的方程的缺憾，由此，總結出了新的原理（定律）系統，牛頓力學基礎改革應該是階段性的完成了。至于用此新基本定律怎么協調牛頓力學的機械能部分，還沒有深入探討。
【關鍵詞】牛頓力學；引力；等效原理；參考系。
一、前言
我在7年前，在互聯網上發表了若干關于牛頓力學基礎變革的文章，到現在我寫此文章的時候，有許多關于物理論文的網站都在陸續轉載我的文章，而且有的人還問我：什么時候寫出系統的書來。由于我一直獨立地搞比較復雜的技術裝備研發工作（不搞我就沒有飯吃），就沒有時間與精力寫比較詳細的系統的此內容的書來。又由于在有生之年，我也可能來不及寫出比較系統的書來。所以，我就先寫一個提綱性質的文章，以對我以前其內容比較分散的多篇文章，提供補充與導讀。也許我來不及寫出系統的專著就離開這個世界，那么，我想，后人就可以根據我的此文章及其它文章，會寫出比較系統內容的書來的。
可以說，牛頓力學如果不涉及“引力”方面的內容，應該是個相當的完整與自洽的原理性的理論體系。問題是，引力問題實在是與牛頓力學不可分割的方面（都是同樣的物體概念、同樣的質量概念），不能把引力某個方面的問題與牛頓力學分割開來。但是，引力問題的牛頓表述，實在是存在許多的不自洽的方面。問題出在哪些方面？其根源在哪里？這是應該清醒地認識到的。愛因斯坦對一個“落體失重”現象與經驗事實的注意，引發了牛頓力學基礎變革的導火索，然而，遺憾的是愛因斯坦沒有完成其基礎的最后的變革。為什么愛因斯坦沒有完成如此的變革？問題出在哪里？這也是要深入的考察的。我對此方面的問題，進行了長期的探索與考察，我自己認為基本上解決了此方面的許多的問題。下面，我就用提綱性質來闡述此方面的內容。看此提綱的內容應該隨時參考我在網上的有關的多篇文章（見后面的參考文獻），因為那里可以得到其中提綱里說的有的具體內容。
二、牛頓力學的哲學原則前提
(一)屬性問題
1、牛頓力學實質就是關于物體“慣性”方面的經典物理學科（區別于實際物體的其他屬性的經典物理學科，比如電性質與磁性質等），是屬于適用于宏觀世界的物理學科（意味整體天體與微觀的客體不同性質）
2、a)屬性沒有大小問題；b)屬性是物體由于某個獨特特征而本身具有的，屬性是在對它物的關系中體現出來，不同的關系有不同的體現，但是，必須窮舉其不同的體現，才可以完全的體現其屬性內涵。關系不是屬性，關系不決定于屬性。像馬赫說的什么一個物體的慣性是由宇宙中無數天體關系的總和而決定的說法本身，就是違背了此屬性原則。；c）屬性沒有起源問題（其屬性的載體有來源與起源問題）。
3、物體的慣性是由于物體本身有質量的特征而僅是本身具有的屬性，它對他物的關系的體現有兩個：運動狀態（位置關系）；慣性力（作用關系）。缺一不可。以往都僅是把慣性用運動狀態來說明，而忽視了“慣性力”方面的體現。這是我們對牛頓力學思維要改變及遵循的基本前提之一。物體的慣性與其表現僅與其所處的空間背景的相應的位置有直接的關系。如果說宇宙中其他因素影響，最多也是間接地影響了物體空間背景的物理性質，而間接地影響了物體慣性的“表現”而已。
（二）參考系問題。
1、原則性問題：
a)在牛頓力學方面，我們必須有個抽象的理論思維角度與實際的具體的運用的區分問題，否則，我們的理論思維是混亂的。
b)在抽象的理論思維方面，作為抽象的原理角度，是在一定的條件下，物體的屬性有某些對它物關系的體現結果，來說明其屬性含義。就是原理的表述結構。
c)在具體的運用理論原理時，往往是尋找其具體的情況是否適合與近似適合原理條件的問題。不能把具體的問題作為抽象的理論角度來對待。
2、參考系是原理的涉及運動方面的描述工具：
a)在理論抽象角度，參考系實際上就是坐標系。
b)具體操作方面，參考系也是涉及物體系統作為參照物來確定其坐標系原點的含義。
c)但是，目前參考系方面的概念，有許多的錯誤認識。其最大的錯誤就是把參考系（坐標系）的空間當做了有物理性質的空間，而且可以隨著參考系的不同的運動狀態或不同形式的坐標系（比如直角坐標系對應牛頓力學空間，曲線坐標對應引力場等），有不同的空間物理性質。這實在是引起物理理論思維混亂的根源之一。
d)所以，必須解決此混亂的問題。在“理論”上，必須重新約定其合理的參考系問題。下面就約定其中的原則。
3、原理抽象角度上的約定：
（1）可以假定在一個有“物理性質的空間背景”（這應該是理論的新基本概念）條件下，再在其中約定一個參考系（坐標系），其參考系作為基準參考系（也是理論的新基本概念）。
（2）單純的參考系（坐標系）及其內的空間，沒有物理性質，僅是幾何性質。
（3）只有基準參考系可以代表其物理性質的空間背景。其他的參考系都僅是幾何描述工具性質。力學里的原理性質的物理定律，只在其基準參考系中運用是有效的。比如，教材里說的“虛構慣性力”的問題，就是把僅適用于基準參考系下的牛頓第二定律才適用的問題，錯誤地用于加速系（確定此加速系本身，就是意味在基準參考系的前提下確定的，而此加速系沒有物理性質），而出現了“虛構慣性力”的問題。這就是違背了此條的“約定”。
（4）其他參考系里描述的定律，必須變換回基準參考系后，才是原理性質的定律的正確解釋（反之可以是推論性質的定律）。比如科里奧利力問題，完全可以用“在牛頓背景空間里“靜止”基準坐標系來描述旋轉坐標系（沒有物理性質），然后，把其物體隨著旋轉坐標系的相應的運動表述，轉化為基準坐標系的表述（坐標系的變換問題），其中的物體的運動狀態，就是受力與否的狀態，此受力（外力）狀態，就有了準確與明確的物理意義。反之，科氏力的公式本身，就可以是原理性質定律的推論性質的公式。
（5）各種形式的坐標系（比如以形式角度的直角坐標系與各種曲線坐標系等）不能對應各種物理性質的空間背景，因為單純的坐標系沒有物理性質。當然，對于某種物理性質的空間背景的基準參考系的確立，也可以選擇適合描述的參考系形式，但是，絕不能就以為此參考系本身有物理性質。
（6）參考系問題，就是其原理條件以及操作性的問題，（原理性質的數學公式應該不涉及坐標系的表達形式）所以，涉及實際的具體的運用參考系時，必須是先考察哪些具體的空間狀態近似其抽象原理的空間背景條件，來近似的運用。
（7）目前的力學理論里的“慣性參考系”與“非慣性參考系”的概念必須取消。因為它違背了上述的約定的原則。這是目前引起物理理論思維混亂的最重要的根源之一。
（8）對于從一百年來的“是否有絕對參考系及優越參考系”的爭論，實在是應該結束了。這是具體情況具體對待的操作性的問題，不是抽象理論的原理問題。至于有沒有絕對參考系，也許人為的用某實驗裝置可以確定其宇宙中的絕對靜止點。但是，在一般的情況下，還是沒有必要的。
三、牛頓力學優秀的認識缺陷（除了引力方面）
1.實際上，現在的牛頓力學有個前提條件，就是在一個隱含的有物理性質的“空間背景”下適用的理論。然而，都忽略了。（所謂的絕對空間的空間背景，有各向同性物理性質。只有在引力場作為空間背景與其對比，才有此明確的認識。）
2．牛頓力學，現在的教材都把真正的“慣性力”給取消了，嚴重地影響了對其全面的準確的實質性的認識。慣性力是由于物體本是慣性的原因，對它物（外力）的直接作用。或者說，是對外力的反作用力。（這是目前教材里最關鍵的沒有認識到的問題，這是引起學生認為力學難學的關鍵根源之一。沒有“慣性力”的真實認識的牛頓力學，無論如何都是最大的缺憾。因為你已經講了“慣性”，怎么沒有“慣性力”？慣性不僅僅體現在慣性運動上，也必須有慣性力（非慣性運動）的因素，才可以真正的全面的認識與理解“慣性”。（牛頓力學就是關于慣性的力學）
3．牛頓力學三定律是其理論的原理性質的優秀定律。
a)其中的第一定律是對慣性的語言描述的性質（包含有外力方面的內容，但是以往都忽略了此方面，這是一個“硬幣”的兩面，缺一不可。慣性有被動與主動的對立統一性。這方面的問題，在以前我的文章里已經說過了）；
b)而第二定律是對第一定律的數學表述性質（最重要的，目前還沒有認為第二定律就是：“合外力（不為零）是用物體的慣性力—ma來量度的”實質認識。）（也包含了沒有外力情況的慣性運動狀態內容——加速度a=0.）；
c)第三定律，應該是“體系”定律，不專門是屬于“慣性”方面，是與其他力學建立聯系的定律（外力，可以包含各種性質的力）。
4.牛頓力學里還有慣性離心力與科里奧利力的表現形式，都是屬于慣性力。都可以歸結于原理性質的慣性力。但是，目前教材里取消慣性離心力是錯誤的，而科氏力也沒有詳細的說明是慣性力由于物體的運動狀態的參考系特征的不同，而表現出來的不同形式。其中最主要的認識誤區就是沒有把“慣性力”作為物體本身慣性屬性的原因的對外力的反作用力來看的。
四、愛因斯坦突破的局限性
（一）愛因斯坦的突破
作為愛因斯坦一生總是值得激動與高興的事，就是“發現”了自由落體的“失重”給牛頓力學基礎提出的“難題”。此方面我就不多說了，可以看我的相關的文章。其中最大的意義，就是取消了“引力”認識。（引力的本質就是牛頓在沒有引力場概念的情況下對重力現象的錯誤理解，這是歷史的局限性造成的。雖然他反對超距的引力存在）。如此的“自由落體失重”現象讓愛因斯坦得出了一個結論，這是我幾乎在我的每篇文章里都要提到的，愛因斯坦在《狹義與廣義相對論的淺說》著作里加重點號的話：“物體的同一性質按照不同的處境或表現為‘慣性’，或表現為‘重性’。”（把重性與慣性聯系起來，而把外力性質的“引力”取消了，具有顛覆與改變牛頓力學基礎的意義）這正是愛因斯坦所要表達的優秀新認識，可惜，到最后也沒有完成他想建立新的牛頓力學基礎的原理性質的理論。愛因斯坦晚年的哀嘆：沒有建立一個有用的概念。這說明什么，就是說一個新的原理總是伴隨著一個新的基本概念產生的，這才標志著更深入的認識性質。廣義相對論是沒有找到把此“話”提升為真正的理論原理的表達方式的情況下的畸形理論系統,我就不在此方面贅述了。在我以前的多篇文章里已經大量的說明了。問題的關鍵就是，當你由此建立了一個新的合理的原理后，還有必要去趟過去由于不明確的認識形成的理論渾水嗎！
（二）愛因斯坦的“落體失重”引起的突破的片面性。
1．作為愛因斯坦的那句話，對牛頓力學基礎的變革：就是牛頓力學只有一個背景空間，而慣性主要是其空間里的內容。而物體的本身“重性”的體現，當做了外力性質的虛構的“引力”原因。但是，其“不同處境”，就是給了牛頓力學與其原來的背景空間“平權”的另一個具有物理性質的背景空間，就是“引力場”。而把牛頓力學里的物體的原來看來不同的屬性（牛頓慣性與重性）歸于了一個屬性，就是“廣義慣性”。所以，用下面來對比一下所做的基礎上的變革：
a）牛頓力學是一個空間背景，同一個物體，兩個性質（慣性質量與引力質量）；
b）而愛因斯坦的改變：就是兩個空間背景（牛頓力學均勻空間與重力場空間），同一個物體，一個性質（廣義慣性）。
2.僅僅如此的新突破，還是欠缺一個環節，就是可以描述在此不同的背景空間里的“廣義慣性運動的不同狀態”，但是，缺乏的是，又怎么必須要涉及到“廣義慣性力”的不同狀態呢？愛因斯坦的廣義相對論僅是描述了“廣義慣性運動狀態”的理論（雖然是在所謂的“光”測地線角度來表達的，而且用復雜的數學工具來建立的方程）。這就是愛因斯坦沒有解決的方面。缺一個方程，其方程就是描述“廣義慣性力”的。但是，怎么區分“廣義慣性運動”與“廣義慣性力”在不同的背景空間里的問題，沒有解決。而“僅用局域慣性系”（可以化為物體內部空間的小p為零的狀態，見后面的說明。）還僅是涉及“廣義慣性運動”的方面。對于如此的缺憾，我就在物體內部的空間狀態上有了進一步的突破，從而補充了其缺憾。沒有此補充，就無法更深入的認識其實質問題。看下面。
五、物體內部空間的基本概念的產生而帶來的新突破
1.關于物體內部在受力的情況下的內部空間問題，在此就不多贅述了，見我的名為《受力的物體內部到底發生了什么情況》。我在此節，僅是進一步說明其含義。
2.由于在以前我的文章里，涉及到物體內部空間的符號，是用希臘字母“內ρ”或用“P內”及小p來表示。但是，在沒有“受力”的文章發出前，此方面的物理含義是沒有詳細說清楚的。所以，必須要看此“受力”文章，才可以有進一步的理解。
3.此“內部空間”的界定，必須是指物體有質量部分所占據“空間”。就是因為沒有如此的界定，愛因斯坦才在此問題上困惑了一生（見他有關著作的補充附錄里顯示的如此方面的問題），這是影響他重新建立完整的牛頓力學基礎原理理論的一個最主要的障礙。
4.必須有個新的物理量的建立與補充，牛頓力學基礎的變革才可以基本完成。這個物理量，就是獨立的重力場強度。（引力場強度，原來只用牛頓引力公式的物理量，但僅是經驗公式的性質，不是原理性質的物理量）在我以前的文章里通常用大P（或外P）表示，（名稱可以成為“坦”）
5.這個“坦”的物理量，也是物體內部空間的物理量（量綱相同）。可以說，實際的重力場強度是不均勻分布的（引力勢二階導不為零），但是，一般的來說，物體內部空間的“坦”可以是均勻分布的。（容易建立相關的許多的數學描述內容）
6.這個物體內部的空間物理量之所以說是獨立的，是因為可以直接的建立起抽象的“p內”與具體物體（各種物態）內部狀態（壓強梯度）的“經驗”層次的對應關系。如此的壓強梯度可以造成具體的物體內部的許多相應的物理變化，比如，一個慣性運動的玻璃瓶撞上剛性障礙物，就破碎了，就是可以用此內部p的大小來作為原因來解釋（內部壓強梯度迅速變化）。當然，也可以想象如果有這么個引力場強度也是如此的數值，那么，就是不“碰撞”而靜止在其引力場內，也會破碎的。也就是說，內p相當于引力場內“靜止”的小范圍的某數值，也是物體內部的“引力場”。（引力場的空間可以不涉及質量的空間，而物體內部的“引力場”的范圍必須是物體的質量所占據的空間，這是必須要強調的“界定”問題。）此段的說明，就是說，已經有了新的概念與物理量，有了新的物理解釋的依據內容。以前的力學就是沒有建立如此的物理關系。以后的力學，就有了一個新的認識角度，就是把受力的物體內部的物理變化可以有一個新的原因來解釋了。這就是新的知識。雖然以前的人們都知道有此現象，但是，沒有建立起受力與物體內部物理性質的內在聯系的原理性質的認識，或僅是經驗的認識，而不是抽象理論層次的“本質”的認識。這就是在牛頓力學在基礎上變革的最重要的補充方面。這有指導實踐的意義。
7.如此的建立個新的物理量及概念，可以看出，相對于以前的關于弱等效原理的表述來說，這已經是屬性性質的認識了，以前的認識還是經驗的認識層次。比如，說人在沒有引力場空間（牛頓背景空間）里的加速上升的升降機里的“有重”的感覺，等效于站在地面上的有重的感覺。感覺畢竟是沒有看到問題的本質。實質上是，此有重的感覺是由于人的身體內部會有“壓強梯度”情況出現，才是感覺出有重的原因。這就是其真正的實質的原因。至于強等效原理，則是應該慎重認識的，因為沒有經驗事實基礎（不能成為原理理論性質的理論原理，也許而僅可以于構造理論的性質貼點邊）。而愛因斯坦的光在“橫向”射入沒有引力場空間背景情況下的加速上升的升降機里的彎曲路線的“思維實驗”，實質僅是運動學里的“速度的合成問題”，沒有物理意義。所以如此角度的等效的對應引力場，認為引力場內光線彎曲的原因是如此，是沒有道理的。所以強等效原理應該是沒有經驗事實基礎的。
五、新的原理性質的優秀基本定律
當我把此物體的內部（有質量占據的空間）問題“抽象出來”，增加一個新的物理量后（與引力場強度物理量綱相同），就是說，在新的物體內部空間基本概念及物理量建立后。就有了建立新的牛頓力學原理性質的定律的條件了。于是，就在牛頓慣性與愛因斯坦前面的話基礎上，建立了兩個“統一”的原理公式（廣義慣性力定律與廣義慣性運動定律）。而且也做了習題解法的介紹。于是，愛因斯坦真正的改變牛頓力學基礎（出發點）的目標與意義，應該說，就在我總結的原理公式那里得到了實現。詳細的內容請看我后面列舉的文章。此兩個公式，不必要用復雜的數學工具，而僅用初等數學工具（矢量）就可以了，如此新的“定律”就可以直接進入中學的物理教材里。在此節，我做以下的補充說明。
1.此原理系統，僅是涉及到宏觀物體（質量）與其占據的外部空間背景的物理關系。但是，由此，可以有一個新的觀念，就是說，天體引力場系統應該僅是“主體與客體”的關系。主體提供引力場，而客體僅是作為“場的荷”意義。（原來的引力場內的物體的廣義慣性力——重力是場強與質量的積的公式，已經是屬于我的兩個原理公式的“推論”性質了。）而原來認為牛頓引力公式里的兩個物體（質量）之間直接存在“超距引力”的觀念下來計算的思維模式，應該取消了。沒有什么原來理解的二體與三體的引力問題了。這也是牛頓力學基礎的很重要的變革方面之一。
2.新的原理性質的三個定律:a)廣義慣性定律；b）廣義慣性力定律（公式）；c）廣義慣性運動定律（公式）里，就有了兩個公式了。如此就可以用此公式，可以根據其中的物理量的特殊情況推論出牛頓力學里的其他公式，同時也包含了“等效原理”的本質含義。這個意義就是，原來牛頓力學的沒有內在關系的物理意義的公式，統一在這兩個公式里，就有了確切的物理意義。于是，目前的牛頓力學教材里的許多的“模糊不清”的物理含義，就應該消失了。標志了在牛頓力學的范疇內的對自然界的更深入的認識，牛頓力學開始進化為新的階段了。
3.此原理系統沒有涉及引力場產生的根源問題，在此僅是給定一個引力場空間；其次沒有涉及引力場的結構等方面的描述（這是另外的相對獨立的物理學范疇），以及物體在引力場內的運動軌跡狀態的等問題，這可以依據此原理系統進行復雜數學工具的延伸描述。而引力場本身問題，是個獨立的需要繼續研究的科學領域。至于，由引力場角度，用于宇宙學方面，我不多發表看法，因為，抽象的理論性質的宇宙與實際的我們在哈勃望遠鏡里看到的宇宙，不是一回事。（實際的宇宙本身的物理認識，我們才剛剛開始感性認識性質，而且我們需要知道的還大多不知道）
4.問題嚴重的是，現在把引力場的產生原因僅是歸結于大質量，實在還是牛頓的認識，重力場應該是整體天體在演化過程中產生出來的，不是質量自然具有的，這方面我在以前的文章里做了說明——也是很重要的有待繼續證明與證實的結論。
5.對于我總結的廣義慣性三定律里的第一定律的語言表述，可能許多人都不可“理解”。是因為其中用的小p或內ρ為零來說明其廣義慣性運動狀態。實在是抽象。但是，如果你用“失重”角度來理解，就非常的容易了。但是，作為一個原理，是不能用“感性”非科學語言來表述的。必須是客觀的抽象的角度來表述。它的語言表述僅是對屬性的含義的表述。如果要理解其含義，也很簡單，用感性的角度，就是說，凡是“失重”時候的物體（包括我們身體自身）的運動狀態，都是廣義慣性運動狀態。反之，亦然。
6.我還是要著重的申明，我們必須放棄已經形成的某些牛頓力學觀念與思維定勢。比如，說什么也不理解，物體在重力場中的下落趨勢，是由于物體的廣義慣性，是物體“本能”地要下落，而總覺得有個無形的外力造成的。這就是需要超越我們的感性認識，達到抽象的理性的認識。必須知道，在自然界里，還有由于某屬性物體，在某情況下，是可以“主動”改變自己的運動狀態及主動作用其他物體的。在牛頓力學里的勢能概念，也可以說就是說該物體由于有“能”，可以主動改變自身的運動狀態，從而也就是解釋了重力狀態與自由落體運動狀態的原因，而不是引力。靜止在引力場內的物體（重力狀態），可以看做獲得了引力場的“能”，而不是虛構的“外力”性質的引力。
7.還有一個最重要的思維范式的變革問題，就是目前的教材里，把正在公轉的物體（非平動）的慣性離心力，當做了有一種物體的外力（無形的，沒有作用來源的力，說不清，反而取消了離心力）在作用，實際上是物體本身慣性原因，反作用于“阻止”其離心的外力（向心力的具體方面），另外，有的人把此情況當做了外力性質的離心力的“勢”來看待也是錯誤的思維范式；而已經正在離心了，那就不是由于慣性離心力的問題了，而是慣性運動狀態了。以此為例，可以引申至其他同類方面的認識轉變，包括原來的引力思維模式。
七、最后的總結
1、牛頓力學變革后，也僅是關于物體的慣性（包括牛頓慣性與重性）的物理學科。或叫做慣性力學也可以。其中必須是有質量這個基本概念為標志。僅適用于宏觀范疇。
2、牛頓力學里有個隱含的有物理性質的空間背景問題，而變革后，就有個兩個背景空間前提：牛頓的各向同性空間背景與引力場空間背景。
3、在背景空間里，有個代表其空間背景的物理性質的參考系（坐標系），約定為基準參考系。所有慣性力學里的原理性質的公式，都必須在此基準參考系里有效，而其他非基準參考系里的公式變換回到基準參考系后才可以有確切的原理解釋性質。
4、廣義慣性力（包括牛頓慣性與重性——已經沒有了虛構的引力與慣性力之說）是由于物體本身慣性的原因，對外力的直接反作用力。
5、牛頓的慣性運動狀態概念已經變為只要是物體是“失重”（此失重的抽象說法是內部空間問題）的運動狀態都是慣性運動狀態。至于到底是什么運動狀態，取決于物體所處的空間背景的特征。可以用新的定律來進行計算出其運動狀態。
6、物體內部的有物理性質的空間，等同于引力場的很小的局部空間。可以直接的對應物體的具體形態的內部空間里“壓強梯度”，可以作為此壓強梯度產生的原因的說法，也可以間接地解釋由于此壓強梯度的具體物體內部的相應的物理變化現象。
7、此慣性力學（對牛頓力學的基礎變革后的力學），僅是關于物體（質量）與其背景空間關系的問題，而對于背景空間本身的問題，不涉及，尤其是引力場背景空間本身的問題，不涉及。這個“本身”的問題，這是需要物理學繼續研究的相對獨立的范疇（比如熵空間與負熵空間的問題也涉及此“本身”問題）。
8、由于原來的牛頓力學里的許多公式，尤其是涉及重力及引力的公式，都比較分散，現在都統一的可以由新總結的廣義慣性的三定律演繹出來，成為有特殊情況下的推論性質的定律或公式了。其意義就是變成了有內在物理關系的公式系統，標志了對該領域的物理意義的更深入的認識，也標志了理論的統一的自洽性。標志了牛頓力學進化為新的階段。牛頓力學在基礎上的此變革，將告一段落了。相應的就是需要教材的改革了。
9、如果說，是因為把某范疇物理學科里的分散的許多的物理公式及物理含義，可以用一兩個公式把他們都包括進來，就構成了美的效果的話。那么，我所做的就有了如此的美學效果，但是，這與美學掛鉤實在有點牽強。也許因為，人的本性厭惡思維的混亂，總是想用幾句簡單的話或幾個簡單的公式，就可以把思維條理化及簡單化，就認識了世界，是人的本性使然。但是，如果人對世界的認識沒有更深入的認識的追求，哪來的如此簡單化？因為真理應該是簡單明了的。不如此，僅僅是感性知識的積累或盲目的追求所謂的洋洋百萬字的科學巨著的宏偉，那么如果如此，我們有限的人生該怎么過？我總是有個感覺，就是凡是要用幾百萬字的巨著才以為可以說清楚某個知識的意義，其本身實際上就意味沒有認識到其中的真理，只有不斷深入的認識世界，才會把復雜的問題簡單化。問題是哪些知識是科學里的該拋棄的垃圾與泡沫？哪些知識是科學里的精華。這也許是不斷往復的過程。
摘要：針對基礎課堂的特點，以理論力學課為例淺議在基礎課教學過程中，有意識的采用一些講課技巧增加課堂的趣味性、生動活潑性，以激發學生的學習興趣、學習動力和創新能力。
關鍵詞：課堂教學；理論力學；基礎課
1、課堂教學的概念和優缺點
1789年法國大革命后，為適應在進行的戰爭迫切的需要，工程師做筑堡壘、修道路、建橋梁以及有關槍炮方面的工作，1795年正式成立了巴黎綜合工科學校，這所學校規定學生在進入學習各個具體工程部門之前，都必須學好數學、力學、物理、化學等課程，開始有了基礎課和專業課的區分。這所學校的成立是真正現工科高等教育的開始，與以往學校采用師徒之間個別傳授教學方式不同的是，這所學校開創了對學生集體授課的教學方式，而集體授課的教學方式即我們現在的課堂教學[1]。
課堂教學，是把年齡和知識程度相同或相近的學生，編成固定人數的班級集體；按各門學科教學大綱規定的內容，組織教材和選擇適當的教學方法；并根據固定的時間表，向全班學生進行授課的教學組織形式。課堂教學是教育教學中普遍使用的一種手段，它是教師給學生傳授知識和技能的全過程，它主要包括教師講解，學生問答，教學活動以及教學過程中使用的所有教具。也稱“班級上課制”。
班級教學的主要優點有：第一把相同或相近年齡和知識程度的學生編為班級，使他們成為一個集體，可以相互促進和提高；第二教師按固定的時間表同時對幾十名學生進行教學，擴大了教育對象，加快了教學進度，提高了教學工作效率；再者在教學內容和教學時間方面有統一的規定和要求，使教學能有計劃、有組織地進行，有利于提高教學質量和發展教育事業；最后各門學科輪流交替上課，既能擴大學生的知識領域，又可以提高學習興趣和效果，減輕學習疲勞。班級教學的出現是教育史上一個重大的進步，但其也存在著一定的局限性，主要是不能充分地適應學生的個別差異，照顧每個學生的興趣、愛好和特長；同時又難以充分照顧優、差生的學習和發展。
2、以力學課堂教學為例淺議高校基礎課的課堂教學現狀
采礦工程、 土木工程、機械工程、航空航天等本科專業中，力學歷來是重要的基礎和專業基礎課程，各校基礎力學的課程占總學時的10%左右。傳輸給學生什么樣的力學知識和如何傳授力學知識是擺在力學教育工作者面前的重要課題，同時也構成了力學教育思想的基本內涵[2]。
但力學課程向來為公認的教師難教、學生難學的課程，一成不變的教材內容易使教師陷入照本宣科的尷尬，而學生面對許多遠離生活與工程的知識點，亦經常霧里看花不得要領，有些學生上課分心或曠課、厭學或許也與為師者枯燥乏味的講課有關。力學類基礎課程課題教學所面臨的問題幾乎也是所有基礎課面臨的共同問題。因為基礎課往往偏理論化、抽象化，與現實環境往往直接聯系甚少，教師講起來不形象具體并且可能具有一定的枯燥性，基礎課因為與實際生活直接聯系較少使得學生學起來感覺到云里霧里比較縹緲。
而理論化、抽象化又是基礎課的特點，因為它們是解決專業課的基礎，是建立解決現實生活中問題理論模型的基礎，其地位對每個學科尤其是工科學科非常重要。如何將抽象、枯燥的基礎課講的形象化是目前所有基礎課教師所面臨的亟待改M的地方，如何對抽象、枯燥的基礎課感興趣的學并且學好學扎實，更是工科學生所面臨的亟待解決的問題。
3、以理論力學課堂教學為例淺議基礎課的課堂教學改進
教學過程不僅是講課，也是心智的付出，應該盡量做到求新求變、生動、細致，吸引學生是首要，目的是培養學生的創新能力。在短短的90分鐘授課時間內讓學生思維高度活躍將學生注意力集中吸引到老師話題和所講內容中，這是基礎課教學中比較難的事情，本文以理論力學課程為例就此方面提出幾點淺議。
理論力學課程幾乎是所有工科類專業都要學習的一門力學基礎課，也是力學類課程最早出現的一門學科（18世紀以前的力學基本上是以靜力學為主，而靜力學是理論力學第一部分，而動力學基礎于17世紀末才完成）。如何將枯燥、抽象、公式多的理論力學課程上好，本文從提出以下幾個建議。
3.1 重要的知識點與實際工程、生活應用聯系起來
基礎課程之所以枯燥、抽象，是因為許多重要的知識點都是從解決實際工程、生活問題抽象出來的理論模型和理論知識，課堂上單單講解這些抽象出來的模型和知識當然枯燥乏味，但是如果在教學過程中將這些問題的實際意義還原，從其所解決的實際工程、生活問題講起，這樣學生聽起來就感覺這是理論模型和理論知識點具有實際內涵和實際意義，學習起來將會覺得有意義有意思形象化的多。如理論力學中比較難以理解的光滑圓柱鉸鏈約束可從生活中的剪刀講起。
3.2 重要公式的數學思想介紹清晰
基礎課尤其是工科基礎課，每個重要公式和理論模型均由其數學思想和模型建立原理，將這些數學思想和理論模型建立原理介紹清楚，學生能從根本上理解和推導這些公式，學習和理解起來才能更加清晰，也更利于他們的創新能力培養。如給出理論力學中非均布荷載合力公式時可給出其微積分的求解推導。
3.3 課堂中巧妙設問讓學生思考并鼓勵積極回答
面對理論基礎課內容多、課時量減少而大綱要求沒怎么變化、又要顧及學生理解掌握的現實情況，課堂教學時間總顯得不夠用，因此理論基礎課越來越難以在課堂上給足教師提問、學生思考和提問的時間。但這樣的教學效果并不好，如何在現實情況不理想的條件下課堂教學中給留出教師設問和學生思考提問的時間？以理論力學中受力分析圖為例，教師在課堂教學時可以少舉例但盡量做到所舉例題具有代表性，可以有幾種分析方法，循序漸進的引導學生采用不同分析方法作圖。
3.4 教師的相關科研、國內外相關研究和課程涉及到的人文歷史引入穿插于課堂教學
在基礎課講解過程中聯系工程實際問題時，可巧妙穿插與之相關的國內外研究現狀或教師自己所做與之相關的科研。如在將理論力學中桁架結構時，可穿插高壓塔力學相關研究。深山中高壓塔因為高壓線的覆冰積雪或高壓線隨大風擺動，都非常有可能高壓線斷開甚至連帶高壓塔倒塌，高壓塔倒塌會造成很大經濟損失，所以現在比較熱門的力學相關研究之一就是如何在高壓線斷開的情況下高壓塔不倒塌。另一方面，在基礎課講解中會涉及到非常多的歷史名人，可以適當引入歷史名人的相關歷史，增加基礎課的趣味性，如介紹到牛頓定律時可還原牛頓的另一面，等等。這些內容的有意識引入都可以增加課堂的趣味性活潑生動性。
4、結論
基礎課一般都具有非常理論化、抽象化和枯燥的特點，教師教學容易陷入照本宣科，而學生學起來也容易感到枯燥無味。本文主要針對基礎課的以上特點，以理論力學課為例對基礎課的課堂教學提出了幾點改進建議，以增加課堂的趣味性、生動活潑性，可以更好的激發學生的學習興趣、學習動力和創新能力。
通訊作者：鄭恒偉
【摘 要】本文對環保理念下進行“土力學與地基基礎”課程教學熱莞母锏謀匾性進行分析，提出從基坑工程、地基處理工程、基礎工程、舊建筑物基礎的再利用、巖土工程災害、實驗實訓教學等方面對“土力學與地基基礎”課程教學內容進行改革。
【關鍵詞】環保理念 土力學與地基基礎 教學內容 改革
傳統的“土力學與地基基礎”是以完成工程地基基礎的設計施工為目的，沒有考慮施工過程對環境的影響和破壞。隨著建筑用地的減少，建筑物的逐漸密集，巖土工程發展與環境的矛盾日益突出，目前形勢下必須考慮和分析巖土工程對環境的影響，在環保理念下設計和施工地基基礎工程。本文探討環保理念下“土力學與地基基礎”課程教學內容的改革。
一、環保理念下“土力學與地基基礎”課程教學內容改革的必要性
教學是提高人們解決巖土工程發展與環境矛盾的關鍵途徑，在環保理念下進行“土力學與地基基礎”課程教學內容改革，是由“土力學與地基基礎”課程研究內容本身、課程的授課對象所決定的。
“土力學與地基基礎”課程內容是由“土力學”與“地基基礎”兩部分內容構成，“土力學”主要研究土的物理力學性質，“地基基礎”主要研究“土力學”在工程實踐中的應用。可以說“土力學與地基基礎”就是指導人們如何改變地理地貌。環境的惡化會制約巖土工程的實施，而工程活動也進一步影響了環境，是工程活動的環境雙重性的具體體現。所以，在“土力學與地基基礎”教學中進行課程教學內容改革成為必然和必需。
“土力學與地基基礎”的授課對象決定了教學中進行教學內容改革的必要性。巖土工程環境的惡化問題雖然是由于過度開發、規劃的不合理等引起，但說到底其根源在人的思想。“土力學與地基基礎”主要針對土建類專業學生開設，他們是以后從事土木工程的設計和施工的高端技能人才，在他們走上工作崗位之前接受一些環保理念，才能在工作崗位上基于環保理念開展工作。
二、環保理念下“土力學與地基基礎”課程教學內容改革
在考慮環境影響的前提下，土木工程師考慮的問題就不僅僅是工程技術問題，還需要考慮工程對環境的影響。在“土力學與地基基礎”教學中，考慮到對環境的影響，可以在基坑工程、地基處理工程、基礎工程、已有建筑物基礎的再利用、巖土工程災害、實驗實訓教學等方面進行教學內容補充和改革。
（一）基坑工程方面。在基坑開挖中常常需要降低地下水水位，常用的降低地下水位的方法是井點降水法。由于水位下降導致土的自重應力增加，從而引起地面沉降，引起鄰近建筑物的傾斜、開裂。基坑開挖時，基坑內外存在一定的水頭差，當水力坡降較大時會引起基坑坍塌及開裂等問題。采用“按需降水”的理念對地下水的施工進行指導，這樣既減少了地下水環境的變化和建造成本，又降低了地下水變化對鄰近建筑物的影響。
基坑開挖對周邊環境的影響除了地下水的作用外，主動土壓力作用也不可忽視，它可使得側壁土體向坑內及垂直向下產生位移，導致基坑支護結構破壞而導致基坑失穩，另外基坑支護結構的破壞還會導致基底隆起，同時基坑支護結構的變形和位移也會影響鄰近的建筑物的安全，因此在基坑的開挖支護中一定要考慮到對相鄰建筑物的影響。
（二）地基處理工程方面。根據地基土的性質不同，相應的地基處理有多種方法，對環境的影響也各不相同。比如，化學灌漿法是將水玻璃或其他化學漿液壓入土的孔隙中，使土膠結成整塊，從而提高土的強度和抗水性。但是，在施工中漿液尚未固化，加上注漿是在一定壓力下進行，如防護措施不當會導致漿液向外圍擴散，污染周圍土質和水源。再如，強夯法處理地基時，強夯時產生的巨大沖擊能量使附近的場地下沉或隆起，并以沖擊波向外傳播，對周圍土體和建筑物產生擾動影響，同時產生震動和噪聲等環境公害，對人的身心健康造成危害。
再如，土工袋是將素土、摻石灰或水泥的普通土、砂 礫、礦渣、建筑渣土等裝在土工布縫制的編織袋內以用來增強地基承載力、控制地基沉降（特別是不均勻沉降）、減小行車振動對路基的影響。這是一種古老的地基處理方法，現在已被賦予了全新的含義，并被廣泛應用于鐵路、公路路基和房屋基礎等永久性建筑地基處理中。
因此，在以上課程內容的講授過程中，也可以適時地滲透環境保護的理念。在環保理念的指導下，工程的設計和施工要求更高，反過來也會對土力學及地基基礎的發展起到極大的推動作用。
（三）基礎工程方面。預制樁由于承載力高、質量容易保證、施工工期短而被廣泛應用。預制樁的沉樁根據施工方法可以分為靜力壓樁和動力壓樁。靜力壓樁施工過程中震動小、噪聲小、沒有泥漿污染等，在軟土地區有廣泛應用。但是，靜力壓樁有擠土效應，特別是飽和軟土地區，由于擠土引起的超孔隙水壓力導致地基產生水平和豎直位移，對鄰近的建筑物造成不利影響。而動力壓樁震動大、噪聲大、如果防護措施不當，容易產生泥漿污染。應該根據周圍環境，采取適當的沉樁方法。
（四）舊建筑基礎在新建筑建設中的再利用。隨著經濟的發展，城市規模的擴大，城市中建筑物的更新速度加快，特別是在城市的關鍵地段更是如此，由于土地價格的提高，為充分利用土地資源，往往新建建筑比擬拆的舊建筑更高、更大，這種拆舊建新的做法是當今城市改造的必然選擇。擬拆的舊建筑的基礎對將在其原址上新建的建筑來說，將產生相當的影響，若舊建筑基礎為天然地基上的淺基礎，對新建筑物的影響就較小，若舊建筑的基礎為樁基礎，則對新建筑的影響就大了。在條件允許的情況下，全部或部分利用舊樁基，不足部分補打新樁，不失為一種經濟可行的選擇。
（五）巖土工程災害。隨著土木工程建設的逐年投入，天然的地質災害發生的頻率也加大了，對我們的影響加大了，人們的工程活動引發的巖土工程災害也在加劇。例如大量開采深層地下水，使不少地方出現地表的大面積下沉，引發地表塌陷、地裂縫。建筑垃圾也污染了土地、空氣與地下水。大規模的水利水電工程、高速公路、高速鐵路工程可能引發次生地質災害，例如崩塌、滑坡、泥石流、水土流失等。
（六）實驗實訓教學方面。地基土被污染后會造成其組成、結構和功能的變化。地基土受到污染，顆粒間的膠結鹽類被溶蝕消解，膠結結構遭到破壞，膠結強度降低，土的孔隙比增大、壓縮性增大，抗剪強度降低。為此，在土工試驗的設計中，可以采用純凈土和污染土做平行試驗的方法，比較得出環境污染對土的物理性質指標、抗剪強度指標和壓縮性指標的影響，加深學生對污染土性質的了解。
以下以原生土浸清水作為樣品純凈土A，以原生土浸廢堿液27d作為樣品污染土B做平行試驗，得出的純凈土與污染土物理性質指標、抗剪強度指標和壓縮性指標的試驗結果。
1.物理性質指標試驗。通過測定純凈土和污染土的物理性質指標，得出結果如表1所示。
可以從試驗數據得出，土被污染后，其重度和干重度顯著降低，而孔隙比、含水量、飽和度等指標明顯增大。土的物理性質指標的變化必然引起土的抗剪強度和壓縮性的變化。
2.抗剪強度指標試驗。通過測定純凈土和污染土的抗剪強度指標，得出結果如表2所示。
試驗數據說明，土被污染后，其粘聚力有所增大，而內摩擦角顯著降低，故土體污染后強度總體來說是降低的。究其原因，是以為土的抗剪強度受土的物理性質和孔隙水壓力的影響，而土體污染會改變土粒的礦物成分、土顆粒的形狀和級配、密度、含水量和土的結構，從而改變土的抗剪強度指標。
3.壓縮性指標試驗。通過測定純凈土和污染土的壓縮性指標，得出結果如表3所示。
試驗數據說明，土被污染后，其壓縮系數增大，壓縮模量減小，所以土的壓縮性提高。而土的承d力降低，故土體強度降低。
以上三個平行試驗，沒有過多地增加試驗內容，但是通過兩組數據對比，能夠明顯得出環境污染對土物理性質指標、抗剪強度指標和壓縮性指標的影響，從而讓學生了解到污染土的性質，認識到環境污染對工程的不利影響，也激發學生對保護環境的認同感。
【作者簡介】張小禮（1978― ），甘肅天水人，廣西水利電力職業技術學院講師，研究方向：高職建筑工程技術專業教育；凌衛寧（1967― ），廣西北流人，廣西水利電力職業技術學院教授，研究方向：高職建筑工程技術專業教育。
摘要：彈性力學是工科專業學生必須掌握的一門理論性很強的專業基礎課程，本文從幫學生搭建課程的總體框架、注重工程實例與理論知識相結合及注重課堂的教學氛圍這三個方面提出了一些如何提高學生學習興趣，提升課堂教學質量的教學措施。
關鍵詞：彈性力學；課堂教學；教學方法；形象化教學
一、引言
彈性力學[1]，又稱彈性理論，主要研究彈性體由于外力或溫度改變等因素引起的彈性階段的應力應變和位移，是固體力學的一個重要分支，是近代工程技術的必要基礎之一，其相關理論在航空航天、建筑、機械、水利工程等工程領域具有廣泛的應用[2，3]。
國內很多高等院校將其設置為工程力學、航空航天工程、土木工程、機械工程等工科專業的必修課程之一。《彈性力學基礎》課程是本校飛行器動力工程專業的一門重要專業基礎課程，它在專業培養過程中的作用是使學生在學習了《理論力學》、《材料力學》等力學課程的基礎上，進一步系統地學習變形體力學的基本概念和研究方法，為學習諸如《航空發動機強度》、《彈塑性力學》、《疲勞與可靠性》等結構強度類后續專業課程打下堅實的力學理論基礎。
從17世紀開始至今，彈性力學的發展經歷了四個階段：早期的基本規律探索階段、理論體系成型階段、工程應用階段和分支發展階段。無論從發展歷史還是從理論體系上看，彈性力學都是一門理論性和應用性極強的課程：在理論上，它的研究方法非常縝密，基本概念和理論抽象、公式繁復，即使對一些經過簡化的問題求解，也還需要大量地運用數學知識；在應用上，彈性力學引入了多種理論和分析方法，可以分析工程結構和材料受力之后的變形情況，需要學生對工程實踐有一定的感性認識，能夠將理論分析與工程實際聯系起來，因此彈性力學對學生的數學基礎和工程背景知識要求很高，屬于難度系數較大的一門課[4]。目前，高等院校在彈性力學課程的教學中，大多從力學和數學的基本理論出發進行講授，這種教學方式雖然具有理論性強、邏輯嚴謹等優點，但對學生（特別是工科學生）而言，課程內容存在直觀性和趣味性差、抽象、難理解、與工程聯系不足等缺點。不僅會讓學生在學習中感覺內容枯燥深澀、解題過程復雜，進而喪失學習興趣，同時也沒有幫助他們建立起運用彈性力學知識解決工程實際問題的意識，大部分同學在學習完了彈性力學之后對其應用感到茫然。
筆者將結合個人教學實踐，就如何有效激發學生的學習興趣，提高課程的課堂教學效率，談一些個人的理解和認識。
二、教學改革探討
（一）幫學生搭建課程的總體框架
彈性力學中除了一系列基本方程外，還有大量的導出方程，這些方程的形式大多比較復雜，其推導對于本科生而言也比較煩瑣，學生難以掌握每一計算公式。因此，在課程講授過程中，需要梳理出一些讓學生必須要掌握的重要基本方程，理解其物理意義。同時需要結合學生的認知，幫學生建立起彈性力學的總體框架，將彈性力學的基本公式串起來，可以讓學生對一個知識點進行有針對性的學習，并培養學生對彈性力學問題的應用意識和思維能力。
以平面問題為例，首先讓學生根據工程結構的特征判定屬于何種平面問題，辨明已知條件和需求解問題；然后結合彈性力學的基本假設，從靜力學、幾何學、物理學三方面對彈性體進行分析，建立起三類方程，包括平衡微分方程、幾何方程、物理方程，梳理三類方程之間的關聯，并引入邊界條件；最后讓學生根據不同的基本未知函數和具體問題的特點提出相應的解法和步驟，彈性力學的基本解法有三種：按位移求解、按應力求解、混合求解，讓學生掌握各類解法的特點和應用情況。
（二）注重工程實例與理論知識的結合
彈性力學是一門應用性很強的課程，在授課過程中不僅要考慮其數理邏輯的嚴謹性，還要兼顧到其與工程實際之間的聯系，以達到提高學生解決工程實際問題能力的培養目標。本課程目前所選用的教材是高等教育出版社出版的由徐芝綸編寫的《彈性力學簡明教程》（第三版），該教材的優點是內容精煉、深入淺出，被許多工科院校所采用，但該教材中的工程實例較少，僅有的幾個算例大多與水利工程相關，如壓力隧洞等，缺乏與本專業密切相關的工程實例，這使得本專業的學生在課程學習中專業歸屬感不強，到處可見“數學”符號（實為力學物理量），學生常感覺彈性力學像數學，學習過程中找不到一個清晰的思路，理論知識與工程實際脫節嚴重。
為此，在教學的過程中，要注意將課程的知識點與本專業的工程實例結合起來，這樣既可以提高學生學習彈性力學的興趣，又可為后續的相關專業課程打下基礎。如筆者在教學中，將航空發動機輪盤的強度計算這一工程問題穿插進課堂，引導學生從分析實際輪盤的結構特征和受載荷特征出發，如何將輪盤強度問題簡化為一個運用彈性力學理論可以分析的簡化模型，并介紹航空發動機輪盤設計中使用較多的“等厚圓環法”的基本概念。通過該算例的講述，使學生不被彈性力學外表煩瑣的數學公式和數學計算所迷惑，能在課程學習中抓住力學理論和概念的本質，不僅增加了學生學習本門課程的專業歸屬感，提升了他們的學習興趣，培養了他們運用所學知識解決工程實際問題的意識和能力，還為他們后續的專業課程學習打下了基礎。
（三）注重課堂的教學氛圍
長時間面對那些枯燥無味的公式及繁雜的推導過程，很容易讓學生或昏昏欲睡，或開小差，提不起學習的興趣，降低了課堂學習效率。
筆者認為可以從以下兩個方面來活躍課堂的教學氛圍。
1.穿插歷史小故事。彈性力學是一門具有豐富歷史底蘊的傳統學科，在整個發展史中，曾涌現出大量諸如納維、圣維南、牛頓、柯西、虎克等著名科學家，他們的生平事跡和卓越成就往往引人入勝，在課堂教學時，可以將這些科學名人的生平趣事、人生歷程、對力學發展的貢獻等都融入相關知識點的講解中。如筆者在介紹圣維南原理時，從納維、柯西和圣維南三位同時期的法國科學家的人生軌跡和交集出發，引入圣維南原理產生的歷史背景和對科學發展產生的巨大貢獻，在講述過程中，所有學生的注意力立刻被調動起來，大大激發了他們的學習興趣，整個課堂氛圍非常活躍。
2.引入形象化教學輔助工具。由于課時限制，教師不能安排試驗環節，讓學生較直觀地認識課程知識點。為此，教師平時應多收集一些與課程內容相關的形象化的教學輔助工具，如某個試驗的視頻錄像、某個軟件的解決工程問題的模擬動畫視頻等。如筆者在介紹“常體力情況下邊界條件和幾何形狀相同的材料的應力分布與材料無關”這一知識點時，就將光彈實驗的原理、光彈實驗過程的視頻錄像、運用有限元軟件做的模擬動畫在課堂上穿插著播放給學生看，大大提高了學生的學習興趣，活躍了課堂氛圍。
三、結語
彈性力學是工科專業學生必須掌握的一門理論性很強的專業基礎課程，同時又具有很強的理論性、抽象性和高度概括性的特點，成為大多數學生眼中的一門既抽象、枯燥又難懂的“魔鬼課程”，本文從彈性力學課程的特點出發，結合自己多年的教學經驗和對彈性力學這門課程的個人理解及認識，從幫學生搭建課程的總體框架、注重工程實例與理論知識相結合及注重課堂的教學氛圍這三個方面提出了一些如何提高學生學習興趣，提升課堂教學質量的教學措施，希望彈性力學的教學能向更好的方向邁進。
【摘 要】通過對專科類學生學習現狀的分析，結合基礎類力學課程的特點，提出了以實踐教學為主、將行動引導教學的理念和方法滲透融合到專科學生的基礎力學教學中，重點培養專科學生的基本專業知識和高級技術實用技能。強調在教學過程中激發學生興趣的重要性，以學生為主體自主學習的重要性，理論知識和實踐能力緊密結合的重要性。
【關鍵詞】基礎力學課程；專科類；實踐教學；行動引導教學；學習興趣
0 引言
近些年，S著全國擴大招生規模和提高普遍教育水平，大學教育已漸成為大眾教育，專科學生入取分數較低，同時由于地區差異，同類考生入取分數相差較大，水平差異顯著，學生成績參差不齊，專科學生在學習中存在基礎知識不夠扎實、學習能力較差等問題，尤其在學習理論知識很強的力學基礎類課程時，學習興趣不高，學習狀態較差，學習效果不理想，因此專科類基礎力學課程教學的改革是有必要的。
目前國內外各大高校對教學方法都在進行改革，世界知名高校先后向全球學習者推出了開放課程項目，引入MOOC進行混合教學模式的探索，大規模在線開放課程的教學方法已經演變為世界范圍內高等教育教學的一種全新方式，我國包括清華大學、國防科技大學等也已經開始課堂教學與MOOC交叉混合進行的新嘗試。省內高校燕山大學教務處長談教學內容和教學方法的改革中提到了重視學生在教學中的主體地位，充分調動起積極性、主動性和創新性，充分利用現代教學手段積極開展CAI教學。其他高校也一直在教學改革上下功夫，包括教學思想、方法、教學內容、考核方式在內的全面改革新模式。現代的教學方法不僅僅局限于傳統的講授法、談論法、演示法、練習法和讀書指導法，而是充分利用現代教學手段、靈活運用各種教學方式。
隨著多年來教學方法的改革和不斷進步，教學方法和教學新模式大部分是針對本科學生來說的，對于專科生特定的教學方法改革還是很少。本文提出了在力學基礎課程中以行動引導教學的實踐教學方法，重在激發學生的學習興趣，教師引導學生自主學習，結合學生專業將理論知識和生產實踐緊密結合起來，將專科生培養成具有專業知識和技能的中、高級人才、技術實用型人才。
1 基礎力學課程的特點
基礎力學課程是高等院校理工類專業不可缺少的一門必修專業基礎課程，尤其對于土建和機械相關專業來說非常重要，應用力學所學的基本知識和基本原理，分析和研究機械運動規律、研究建筑結構中構件在各種條件下的力學性能等，為專業課程的學習奠定理論基礎。基礎力學課程的特點是概念多、公式多、假設和推導多，內容繁雜、抽象、枯燥，有一定的理論深度，學好這門課程需要良好的數學、物理基礎，同時基礎力學課程邏輯性強，系統性強。這對于基礎知識較差，理解問題不透徹的專科學生來說學習掌握好基礎力學課程存在難度，學生普遍感到教學內容枯燥、晦澀難懂，提不起興趣，接連幾次聽不懂后就感覺這門課程沒有收獲而產生厭學情緒，基礎知識都掌握不了，就更不用說發揮創新，活學活用了。
解決和協調專科學生在基礎力學學習中遇到的問題是迫切的。專科教育與本科不同，本科教育培養學生扎實的掌握本門學科的基礎理論，專門知識和基本技能，并具有從事科學研究工作或擔當專門技術工作初步能力的高級人才，專科教育則是培養某種具有專業知識和技能的中、高級人才、技術實用型人才，其知識的講授是以“能用為度、實用為本”，因此專科生的教學方法，不能與本科生相同，如果老師講授知識過深，理論性過強，不能很好的調動學生學習的主動性和積極性，學生就會似懂非懂，枯燥無趣，上課不認真聽講，甚至逃學曠課。
基于基礎力學課程和專科學生現狀的特點，為了讓學生在三年的時間內實現專科教育的目標，學習能力得到整體提高，必須為實踐而教，行動引導教學，有目的的去教學，重視實踐應用，重視和專業課的聯系。
2 傳統教學存在的問題
傳統的教學方法重教不重學，按照教學大綱、教學內容從概念、定理、推導公式等方面授課，條理清晰，層次分明，在學生掌握、接收程度上關注少。傳統的教學重視知識的講解，忽視了培養學生的自主學習能力，學生在學習中是被動的，對老師依賴性很強，老師講什么就接收什么，頭腦不轉，缺少思考，學習能力很難得到提高。傳統的教學中老師是主體，是知識的傳播者，學生在課堂上參與很少，老師和學生的互動很少，學生動手實踐能力差，學習的興趣調動不起來，做不到活學活用，發揮創新。傳統的教學中通常以期末閉卷考試給出成績，考核形式單一，僅考核學生理論知識的掌握，不考核理論知識的應用。傳統的教學中很多不同的專業使用相同的力學教材，專業側重點不突出，導致學生不能將力學和專業課緊密的結合起來。傳統教學存在一定的問題，需要做出改變和調整。
3 教學改革的具體方法
為了能讓專科學生既能掌握一定的理論知識，又能與實踐緊密相結合，必須對傳統的教學方法進行改革，強調學習者實際工作能力和解決問題能力的提高，必須對傳統的以“老師為主”的課堂教學轉變為“以學生為主”，培養學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式自學基礎知識，有目的性的去學習，減少授課時間和教師講授內容，以實踐應用為導向，以與專業課程聯系為基礎的學習重點，以課堂學習為系統的課程內容，課本知識為引導，實踐應用為主線的行動引導教學活動。講授注重基本原理和優秀思路，充分利用課堂時間將理論知識和工程實踐密切結合起來。可以從以下幾個方面進行嘗試和探究。
3.1 結合專業設置，重視教材的選取
基礎力學課程是一門與工程技術聯系極為廣泛的專業技術基礎課程，為后續的專業課提供力學分析。結合專科學生的特點和培養目標選取教材必須有針對性，應結合專業知識，教材的內容應該有所側重。選取教材必須有實踐性，為實踐而教，為實踐而學，教學做合一的目標就是教會學生做事，教會學生應用。選取教材必須有趣味性，激發學生的學習興趣，調動學生的學習激情。選取教材必須有系統性、科學性、連貫性。
3.2 重視緒論學習，課程引入過程
愛因斯坦說過“興趣是最好的老師”。通過介紹力學科學發展史來激發學生學習力學的興趣。介紹力學發展史、力學家的傳記、機械和建筑工程中力學的應用等，使學生對力學學習產生濃厚的興趣，意識到學習基礎力學的實用性和重要性。講述我國錢學森、錢偉長等力學家的故事，可縮短力學課程與學生的距離，讓學生感X的到力學知識和工程實踐的密切關系，進一步激發學生的學習及創新，使學生覺得學有所用，學有所長。
3.3 課前自主學習，主動獲取知識
提前布置下節課的學習內容和要點，學生利用課下的時間自習，可通過課本理論知識的講解，觀看課程講解視頻，閱讀參考文獻書籍、分析典型案例講解等。對于基礎較差的專科生來講，課前預習是非常必要的，對于力學課程中涉及到的數學、物理等基礎知識可以提前在課下翻閱資料學習，避免了課堂上的跟不上、聽不懂，培養了學生的自主學習能力和獲取不同學科知識的能力。
3.4 課堂輔助教學，行動引導教學
在學生課前預習基礎上，課堂中只針對重點知識點詳細講解，采用提問式、啟發式、討論式、實例式等多種教學方法綜合使用。根據專業特點，和專業及工程實踐密切相關的知識和內容反復的循環講解，提問、分組討論，并介紹如何應用到工程實踐中去，如何與工程問題結合起來。在教學過程中激發學生的學習意向，明確指明學生學習所達到內容和目標，采用學生易于理解和接受的學習方式進行授課。作為現代專科教育的教師，要轉變教學理念，轉換教師角色，把重點轉變到學生的“學”上邊，做到“教、學、做”的完美組合，充分發揮學生的積極主動性，將枯燥的課堂變成有趣而實用的學習場所，把學生放在重要位置上，重點培養學生的學習能力、分析問題的能力和工作能力，設計一堂有意思的好課。
3.5 多樣化作業形式，重在實踐
專科學生作業可分為三部分的內容，首先是重要知識點的總結，需要掌握的內容和理論知識歸納總結并記憶；第二部分是課后的理論練習題目，要求抄寫題目，尺規作圖，利用第一部分總結的知識做題，掌握理論知識的直接應用；第三部分就是理論與實踐的結合題目，老師針對學習的內容，在工程實踐生活中尋找密切相結合的題目，開拓學生的思維，使學生將所學的知識間接的應用到建筑工程和機械工程中去，這是對前兩部分內容的推廣，增長學生的求知欲望。這樣的作業形式，強調了理論―實踐的研究方法，調動學生學習積極性和主動性，培養專科學生的創新意識、創新精神和創新能力。
3.6 多種考核方式
采取靈活多樣的考核方式、方法。傳統考核方式是平時成績、實驗和期末考試相結合核算學生的總評成績。可以嘗試傳統的考核方式結合課前預習情況、課堂表現情況、課程設計等給出最終成績，同時鼓勵學生參加周培源力學競賽、結構設計大賽、全國大學生基礎力學實驗競賽等各類學科競賽。
4 小結
以實踐為主，將行動引導教學的教學理念和方法滲透與融合到專科學生的基礎力學教學中，通過對教學方法的改革，激發學生的學習興趣，調動學生學習的積極性，使學生達到理論知識夠用、實用，培養具有專業知識和技能的高級技術應用性人才，服務地方，服務社會。
摘要：土力學與基礎工程主要內容為土的應力應變、強度理論與基礎工程，通過土的力學性質與工程實踐去分析解決實際工程問題。針對該課程中存在的問題，提出本課程的改革思路。基于實際工程背景，從理論教學與實踐教學兩方面內容入手，整合理論教學內容，加強實踐以提高自主思考、創新能力。最后從教學手段出發，通過網絡技術的多樣化應用及科研為教學服務的理念，將抽象概念及科研成果靈活運用到教學中，引發學生積極思考，提升教學效果。
關鍵詞：土力學與基礎工程；考核機制；巖土結構設計；改革創新
《土力學與基礎工程》包括土力學與基礎工程，是土木工程專業的一門主干課程。其涉及工程地質、流體力學、材料力學、彈塑性力學和工程施工等學科領域，內容廣泛，綜合性、理論性和實踐性很強。高等學校開設此課程的目的是為土木工程專業的學生構筑工程基礎理論框架，以提高分析與解決實際工程問題的能力。而本課程教學效果的優劣直接影響大學生理論素養與實踐能力。因此，分析研究《土力學與基礎工程》課程中存在的問題，探究課程的改革與建設的具體方法是專業基礎課程建設的關鍵所在。本論文針對該課程在教學中出現的問題，結合專業特點，以分析解決實際工程問題為導向，改革教學內容，注重實踐教學過程，提出創新性教學改革思路。
一、《土力學與基礎工程》課程教學中存在的主要問題
（一）現有教學效果讓學生對土的基本性質理解不夠深入
土作為該課程的主要研究對象，其自身特性決定了力學性能的好壞而影響基礎工程的穩定性與耐久性。由于學生缺乏對土基本構成的空間結構及時間演變的理解，教學過程中又以課本教條式講解為主，土的宏觀微觀結構很難做到形象化、具體化。且土中水的存在狀態僅從理論抽象層次講解很難剖析清楚而讓學生深刻理解，故學生在學習土中水分物理化學性質中存在很大疑惑。
除了教師板書授課外，網絡教學手段也大范圍應用到該課程的教學中，但是現有網絡手段單一，大多由簡要文字和靜態圖片組成，缺乏動態感。師生缺乏互動交流意識，學生感覺課堂教學枯燥，導致學習中缺乏積極性，從而課堂教學質量得不到保證。
（二）重視理論基礎學習而輕視實踐課教學環節
本課程是一門以實踐應用學科，理論教學學時一般為64學時，而試驗課學時只有8-12學時。教學過程主要以教師講解為主，學生動手做試驗時間非常有限，造成實踐環節與理論學習脫節，進而造成教學效果差。
土力學中土的基本物理試驗與力學試驗較多，而且室內試驗的首要條件是試樣制做。土樣的制作是一個相對漫長的過程，包括烘干、碾碎、過篩、攪拌、密封、壓樣等環節，而少學時的實踐環節很難讓學生系統學習制樣過程。僅從教師講解或課本學習去了解制樣過程是完全掌握不了制樣技能的，這也從一個側面反應了該課程實踐教學環節的尷尬情況。從本人所帶該課程實踐考核與理論考核兩方面的成績對比分析可以發現，理論環節的學習成績明顯好于實踐環節。在實踐考核中高于80分的人數遠小于理論考核的人數（圖1）。所以現有實踐環節所占比例小反應出了學生動手能力差，試驗分析報告質量低的問題。
（三）教學內容更新慢，缺乏針對性，不能適應專業人才的培養要求
近些年，我國在工程地質勘察，室內試驗以及現場土工試驗、地基處理、新設備、新材料及工藝的研究和應用取得了重大進展。而教學課程內容的更新與學科的發展速度相比存在滯后性，現有課本的教學內容很難讓學生了解到基礎工程領域的新理論、新技術。還有大多教材編寫注重理論，缺乏基礎理論與工程實踐的具體結合。諸如課本中工程實例大多都是幾十年以前的工程基礎事故或地基處理技術，故現有先進的處理方法或技術很難以具體工程呈現出來。
（四）學生成績考核機制存在不合理性
學生最終成績一般由期末成績、平時成績、實踐成績三項組成。對于期末考試中存在的問題是試題過于死板，沒有一定比例的主觀思考題。除了理論計算外，其余的都是客觀簡單題，答案就是課本中陳列的。這樣不會激發學生思考問題的能力，過于教條。平時成績由考勤和平時作業組成，而沒有體現學生自主學習能力的考察的作業。
二、教學內容的整合
（一）理論教學內容
理論學習是該門課程的基礎，但是內容眾多讓不同土木工程專業的學習缺乏針對性，故對知識結構體系部分應該整合為主要增加前沿性理論成果，針對具體專業方向有不同側重點，減除陳舊、現代工程問題中很難出現的內容。故對現有內容進行調整，土的基本性質與工程分類該章不變。將土滲透、壓密、固結、有效應力原理與抗剪強度整合為土的基本力學性質，將土的應力、土壓力、變形計算內容統歸納為土的彈性本構，因為土應力與土壓力均為應力問題，對于本科生教學，應力應變歸屬土的彈性本構范疇。將地基沉降、承載力與邊坡穩定性分析合并為地基與邊坡穩定性分析一章，淺基礎設計作為一章，將樁基礎與沉井基礎合并為深基礎一章，基坑工程與支護工程作為一章、區域性地基與地基處理合并為特殊土及地基處理一章。這樣將原有內容從12章整合為9章。刪減整合會使該課程的教學內容進一步系統化，學生更加易于理解和掌握。
（二）實踐教學內容
目前實踐教學內容主要體現在以室內試驗為主，通過學生做實驗的方式掌握土的相關力學性質。應在試驗教學環節中加入工程背景介紹與討論部分，讓學生更加清楚試驗內容可以分析哪些實際工程問題。討論環節應著重分析力學參數變化的影響因素，以及通過室內試驗如何更好的反應土的天然性質。
除了試驗部分，教師可提供某個問題較為具體的研究內容，讓學生參與討論，培養其解決問題的能力，并鼓勵學生通過自主試驗的方式拓闊思維，提高實踐能力。
三、教學手段的創新
（一）網絡教學的靈活應用
隨著我國土力學與基礎工程的發展，課堂教學內容不斷增加，非常有必要借助多媒體和網絡改革傳統的教學方法。網絡的形象性、趣味性、直觀性和廣泛性等特點能夠讓學生更全面的了解土的相關特性。就工程應用來說，大量工程案例用圖片或動畫形式呈現在課堂上會讓學生影響深刻，并能展現工程修筑或破壞的動態過程。
還有，對于土的滲透特性，口頭講解水分的流動狀態很難讓學生建立空間模型，但用flash制作動畫，通過動畫演示，水分在孔隙中怎么流動會非常形象地呈現在學生面前。乃至滲透破壞、土的固結等過程網絡都能夠幫助學生在感覺與思維之間建立其橋梁來實現他們從直接感覺到抽象思維的過度，不僅讓教學內容呈現豐富多彩，還讓學生興趣倍增，教學效果大大提高。
（二）利用科研成果提高教學質量
作為高校教師，不僅要做好教學工作，還要做好科學研究。科研工作可以促進教學發展。筆者從事凍土工程研究，通過對土中水分相變過程研究，探究了土中水分凍結機理。可將此研究成果應用到土的三相組成中作為拓展內容，讓學生對土中水的存在狀態理解更為深刻。
圖2為土中水分凍結研究。圖2a是在降溫環境中土中溫度曲線，可以看出當土體溫度達到零度時，水分不會凍結，只有達到結晶中心時才會形成冰核。此階段為水分冷縮階段（圖2b）。當水分開始凍結時，先是重力水凍結，此時會發生大量冰水相變，溫度主要集中在0―-4℃。其次為毛細水凍結主要發生在-4℃―-15℃溫度階段，毛細水含水量變化明顯小于重力水含量變化。由于毛細水主要存在小孔隙中，而相比存在大孔隙中的重力水而言，本身含量要小很多。最后為弱結合水的凍結，主要發生在-15℃以下，該階段含水量變化非常小。而強結合水的凍結現有降溫設備很難實現，因為其性質非常穩定。
（三）注重學生思考問題及學習方法的培養
本教學課程除了傳授學生專業基礎知識以及試驗操作技能，更重要的是要培養學生思考分析問題的方法，乃至解決問題的能力。教師主要作用就是引導學生多思考。例如“管涌現象”，結合實際工程，采用啟發式的教學方法。引導學生思考什么類型的土會發生此現象，為什么？從管涌現象出發總結出其特點，然后針對土體自身特點進行分析，引出管涌易發生的土類及條件。
四、總結
土力學與基礎工程的教學既離不開理論基礎知識，也離不開工程實踐。土力學基礎理論的夯實可為工程問題提供數學模型，讓問題簡單化和清晰化，呈現出規律性。但是實際工程往往存在復雜性，理論模型往往不能夠準確反應實際情況，故在教學過程中要注重工程實踐環節。在該課程中適當加入工程實踐活動或課外工程設計活動，開拓學生視野并為其提供創新平臺。
在改革創新的新r代，教師作為教學的主體要提高自身素質，要具備系統的理論和實踐素質，并能夠將自身科研成果靈活運用到教學中，引發學生積極思考，提升創新意識，以培養出符合新時期國家需要的專業技術人才。
作者簡介：萬旭升（1987-），男，甘肅靜寧人，講師，主要從事寒區工程研究與教學。
摘要： 流體力學是材料成型、機械等學科的專業基礎課程，理論性強，內容抽象難掌握。本文針對課程特點，結合實際的教學經驗，進行了教學內容、教學方法、教學考核等方面的思考，以期提高整體的教學效果，最終提高教學質量。
關鍵詞： 流體力學；實踐教學；教學改革
流體力學是材料成型、機械、航空航天、土木、化工等多個學科的專業基礎課程，主要研究生產、生活中遇到的流體平衡和運動規律的問題。流體力學具有理論性強、公式推導和基本概念多、對學生的數學物理知識要求高、應用廣泛等特點。熟練掌握流體力學這門專業基礎課程，對解決工程實際問題有著重要的意義。
結合實際的教學經驗，目前的流體力學課程教學中存在如下問題。首先，大量的基本概念、定理、公式和理論模型需要學生掌握，抽象復雜，教師滿堂灌輸，學生被動接受，導致“教師難教，學生難學”的現象。其次，流體力學雖理論性較強，但與工程實際息息相關，課堂習題和課后練習往往與工程實際脫節，學生缺乏理論聯系實際，不能很好地將所學知識應用于實際工程問題。再次，流體力學課程實驗多為演示實驗，學生不能主動設計實驗并加以驗證，不利于培養學生思考問題、分析問題、解決問題的能力。
針對流體力學課程特點和存在的問題，本文從教學內容、教學方法、教學考核等方面，對流體力學教學改革進行探討。
一、 優化理論和實驗教學內容
流體力學理論應該以掌握概念為基礎，以分析計算為手段，以加強應用為目的來展開。教學過程中，應對教學章節劃分輕重主次，進行合理取舍，課堂中引入工程實際問題，進行習題練習和思考分析，提高思考和解決問題的能力，培養出應用型人才。在內容選擇上，根據專業人才培養方案的思路和流體力學自身規律，優化選取教學內容，注重點面結合。在完整全面介紹基礎知識的前提下，實時穿插介紹流體力學最新科研成果、科學研究熱點和具體的工程應用實例。在理論教學內容安排方面，應該遵循由簡到繁，由易到難的原則，明確課程主線的基礎之上，突出重點的基本概念、掌握基本方法和技巧、培養學生的思維方式。
在流體力學實驗教學環節，學生可以加深對基本概念的理解和對重要公式的應用。實驗教學內容分為三類：必開實驗模塊、選開實驗模塊和自主設計實驗模塊。在必開實驗中，應該圍繞流體力學最重要的理論內容，進行理解和掌握，去粗取精，探究優秀內容。在選開實驗中，應該結合流體力學科研熱點和科研動向，整合實驗教學資源，理論聯系實際，進行工程應用的培養。自主設計實驗模塊從無到有，應該增大次模塊比例，適當增加學生人數，培養學生自主創新和研發的能力，學生的實驗作品，可進行展覽或參賽，激發學生的創新熱情，提高綜合素質。
二、 改進教學方法和手段
流體力學課程內容復雜枯燥且抽象，對于高等數學的要求較多，大部分學生學習困難較大。為了培養學生學習興趣，激發創造力，我們應該對教學方法進行探索和改進。
為了豐富課堂內容，教師應該巧妙地設計身邊有趣的問題，將問題拋進課堂，啟發學生的思維。例如，介紹伯努利方程之前，可以搜集吹紙片和吹風機吹乒乓球等有趣的伯努利現象，向學生提出問題，引入相對枯燥的課程內容，從而提高學生的學習興趣。在課堂教學過程中，適當介紹最新的研究成果和研究熱點，可以調節課堂氣氛，極大地豐富了學生的知識面，提高學習積極性。例如講解動量方程時，可以介紹軍艦的不同推進方式，增加學生對流體力學用于軍事裝備的了解，增強了學習動力。教師講解課堂內容時，不能僅限于內容本身，應該引入研究背景、科學家的研究思想和發展進程。通過此類介紹，使學生學會在實際工作中發現問題、提出問題、分析問題和自主解決問題，通過理論聯系實際，從而達到培養綜合能力的目的。最重要的是，教師講解應該形成清晰的立體空間，講解知識點的過程中，注意點線面相結合，形成清晰的脈絡，有利于學生對課程的掌握。
三、 完善課程考核方式
考核的目的在于考察學生掌握程度，檢驗教學成果，從而促進教學方法的改M和課程的優化改革。因此，流體力學的課程考核應該在一定程度上反映學生的主觀能動性，這樣有助于營造良好的課堂氛圍，促進教師與學生之間的互動和交流。相比于期末考試成績占百分之百比重的傳統考核方式，目前綜合考核的方式更加人性化、合理，操作起來也更加復雜。
目前，我院主要采用平時成績和期末成績綜合考核的方式進行課程評價。平時成績包括課堂考勤、作業和實驗報告，每一個部分占一定的成績比例。平時成績是學生對該課程的學習狀況、掌握情況的重要反映，也是教師及時了解教學整體情況的重要途徑，平時成績應該是考核中最重要的內容。在平時成績考核過程中，教師應該對作業和實驗內容進行精心設計和優化，不能盲目采用題海戰術，應分輕重主次，讓學生對各章節的學習有的放矢，有利于調動學生學習積極性，進行綜合素質的培養。期末考試可以采用開卷、半開卷的新形式，著重考核學生利用知識分析問題的能力和創新能力。
結束語：
流體力學對后續專業課程的學習和解決實際工程問題是非常重要的，教師應該在教學過程中不斷發現問題、分析問題和解決問題，不斷改善教學方法，最終提高教學質量，培養學生的綜合能力。
（陜西科技大學 機電工程學院，陜西 西安 710021）
摘要：教育教學能力是影響教學質量的主要因素，基礎力學老師的教學能力水平直接影響到教學效果，本文分析了基礎力學教師應具備的能力，并提出了提高教師教學能力的四點思路。
關鍵詞：教育教學；基礎力學；培養；教學研究
機械基礎課是大學的必修課，開設該課程的主要目的是為了提高教育質量，提高學生的專業技能水平，使學生具有適應科技迅速發展的能力。教學中我校提出的“高標準、嚴要求、厚基礎、強能力、寬適應”的高素質機械類專業學生的人才培養目標，機械類專業的學生我校開設的基礎力學課是“理論力學”和“材料力學”，該基礎力學課起著基礎課和專業課之間的橋梁和紐帶作用。《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》和《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年）》都明確指出，高等教育必須堅持走以質量提升為優秀的內涵式發展道路[1]。高校教師應具備的教育教學能力主要包括教學認知能力、教學內容駕馭能力、教學設計能力、教學操作能力、教學研究和創新能力、科研促進教學能力、培養學生終身學習能力、交流溝通能力，同時還必須具有實踐教學指導能力和產學研合作能力[1]。作為新世紀的基礎力學課教師，如何繼往開來，使自己成為一名合格的基礎課教師呢？
一、駕馭課堂教學的能力
“師者，所以傳道授業解惑也”，教師在教學中，語言要言簡意賅、合乎邏輯、內容具體，講課中感情要飽滿豐富、富有感染力。基礎力學課程實用性很強，但枯燥性也比較明顯。現階段高校強調基于能力培養的教學，首先教師有過硬的教學功底，優秀的教師一定是一名智慧型教師。他的課堂結構一定是嚴謹科學的。學生的個人天賦不一，教師的教學能力一個特征表現為善于發現學生的個體差別，發掘學生的個人特色。課堂上基礎力學教師傳授給學生的是基本知識，但通過知識的遷移性和再生力，培養了學生的分析和解決工程問題能力，教師用自己的教學能力和人格魅力，講課中對知識通過合理組合，學生通過消化吸收對教師教學方法的領悟可間接地提高學生解決問題的水平和能力。教師通過教學經驗縱橫聯系學生已有知識并通過舉例說明，化難為易，突破難點，突出課程的重點。教師的這種對課堂內容的把控能力會直接影響學生學習能力的提升。
二、教師要有自己的教育智慧
孟子曾說：“教亦多術矣。”可見教師的教育教學能力不僅靠理智，還要靠機智。教育學不僅是一門科學，更是一門藝術[2]。教學有法，但無定法，貴在得法。每位教育者的學識、能力和人格魅力是一種特定的教育資源。教師的教學智慧必須具備幾個特征：
1.具有隨機應變的能力。教學中難免會遇到各種突發情況，此時教師豐富的知識積累顯得尤為重要，遇到突然問題時處理態度是冷靜的，處理方法是恰當的、果斷的。
2.教師要掌握教育分寸。教師有自己獨特的教學方式，對待學生是溫柔與嚴厲相結合，對待學生教育尺寸把握應該是恰如其分的。
3.教師必須具備良好的溝通能力。優秀的教師應該有良好的表達能力，一名教師教學的流暢性與教學效果有顯著的相關性。如果一名教師語無倫次，思維混亂，說話邏輯性差，就很難將問題講述清晰，教學工作比較難于出彩。優秀的教師能夠與學生建立“教學相長”的平等關系，能與同事建立相互支持、合作的和諧工作關系，與相關企事業單位建立互助協作的伙伴關系[3]。
三、恰當地結合傳統教學和教學媒體
現代教育教學既要求人的全面發展，又要求因材施教、個性化發展。教師的教育教學更需要展現鮮明個性又要符合上課的標準。一堂課上教師恰當地使用教學媒體和板書，會收到事半功倍的效果。一般說來，一堂課學生的注意力集中時間不到20分鐘，教師的教學效果的優劣，一個重要的體現在于有限的時間內教師能否最大限度地調動學生的學習積極性。教學媒體不僅能提高學生的注意力，調動學生的學習興趣，增大課堂教學信息的容量，更重要的是有助于提高學生的接受能力。傳統的板書教學具有層次分明、脈絡清晰；增強直觀效果，重點突出，能起到提綱挈領的作用，方便于課堂小結和課后復習等功能。教師上課中充分將多媒體技術的文本、聲音、圖形、圖像、動畫等進行綜合處理，使教學達到圖文并茂、提綱挈領、有聲有色、生動逼真的教學環境，使學生徹底理解、真正掌握相關的知識。一名教師的教學水平某種程度會直接影響著學生的創造能力和實踐能力，將會影響學生的專業技能水平的提高。教師在授課中不僅要做到“專業發展與終身學習相結合”，還要做到“專業精深與博學多才相結合”。那么高校基礎課教師如何才能提高自己的教學能力呢？
1.注重教學研究。積極開展教學研究課是提高教師專業素質的重要方式，教學研究課是教研活動的主要載體，也是教師成長的舞臺。教師可以通過教學研究課相互啟迪，集中精力學習教育理論，可以全面反思自己的日常教學行為，從而使自己的課堂教學日益精進。教師應該對思維發展、能力形成、學習形態、創新精神具體和深入理解，研究如何確定個人授課中的個人目標并加以細化，做到既具體，又有可操作性，在實際的教學中學會因時因地了解學生的現狀、困惑和要求，學會在教學中既能做到有針對性又能取得實際效果。我校對于新來的青年教師的培養貫徹執行助教制度、崗前培訓制度、專業培訓制度和青年導師制度，在教學中開展“一幫一”、“以老帶新”和“傳幫帶”活動，在教學中加強教學團隊建設，培養一批具有示范及帶頭作用的教壇新秀和教學名師。一系列的教學措施使基礎課教師快速地進入教學中堅隊伍中。
2.建立合理的評價體系。陶行知：好的先生不是教書，不是教學生，乃是教學生學。教師的職業是一種神圣的職業，它同樣需要付出辛勤的汗水。對教師的考核我們建立了一套合理、行之有效的教師教學工作評價體系，對教學過程的質量評價我們采用領導評價、督導評價、同行評價、學生評教等多元的評價方式，規范教師的教學，并采用對不同職稱的教師采用不同的評價體系指標，盡可能提供機會讓每位教師找到合適自己的發展平臺，可以最大程度地提高不同群體教師的教育教學水平。
3.教學和科研相互促進，科研促進教學。高校教師的科研能力是由知識結構、創新能力、創新意識等多方面構成的。基礎課教師因為大量時間都用在課堂講授中，因而科研能力存在著很大的提升空間。我們知道教學不是墨守成規，教學也需要不斷研究新的授課方式、新的思路，因學生而教，教學會因研究而不斷提升發展。教學創新能力是大學教師能力的靈魂，大學里有著得天獨厚的研究環境，教學及科學研究能將文化、科學、技術等前沿成果及時反映到大學教學中來，基礎課的教學成果的取得也是科學研究的成果。教師的高質量的科學研究一定能通過高質量課堂效果體現。
4.教學中不斷地思索促進教學能力的提高。教師在教學的過程中，不僅要努力提高自身素質，還要善于反思和總結自己在工作中遇到的問題，來提高自己的教育與教學能力。教師不斷地進行教和研究，不斷學習同行教師的閃光之點，善于發現別的教師課堂上的每一點閃光之處，然后慢慢品味，細細揣摩，再將其用到自己的課堂上去實踐印證，日久的揣摩和實踐，教師的個人的能力和水平必定會不斷進步。優秀的教師應該是一位善于思考的老師，能夠合理地借鑒別人之道。并和自己的備課思路進行對比分析，大膽地去粗取精，揚長避短，在以后的教學中揣摩和實踐。“教無定法，貴在得法。”教師要成為優秀的教師，需要不斷地思索和成長，博采眾長，教師要成為真正的知識傳播者、年青一代的塑造者，必須要有較強的教育教學能力和教育素質，才能把教育事業做到極致和完美。
總結：教學是一個長期不斷的積累過程，教師應該借鑒其他專業教師和非專業教師的優點，博百家之長，制定適合自己特色的課堂教學，同時要根據當代大學生的需求以及教育現狀將教的主導作用和學生的主體作用相結合，科研與教學相結合，培養出高素質的人才。
摘要： 論述了土木工程專業中《土力學與地基基礎》的教學改革思路和方法，改革原來傳統的教學模式，結合本門課程的的特點，提出課程設計新的理念和教學模式，從而更好地學好課程的理論知識并與工程實踐很好地結合。
1課程性質與任務
《土力學與地基基礎》是土木工程專業的一門主干課程，通過本課程的學習，可以使學生在以后從事土木工程相關工作中能夠運用所學的原理和基本概念并結合結構理論和施工技術知識，分析和解決地基基礎的工程問題。另一方面，本課程具有較強的理論性和實踐性，使得學生在本課程的學習中往往感覺比較吃力，學習效果不夠好，而傳統的課程教學自身也存在諸多不足之處，因此有必要對本門課程的教學進行必要的改革。
2課程教學理念的改革
2.1 注重基礎理論的培養雖然土力學不像理論力學那樣精確，但其基礎理論本身也是比較成熟和完善的，并且自成體系。掌握土力學基本理論是正確進行土力學計算和基礎設計的前提。但對于普通本科或專科學生來說，要求掌握土力學的理論基礎能夠滿足教學大綱和基礎設計要求，這不僅僅是當前學好本門課程的關鍵，也是為將來進一步深造學習以及學習其他專業課程的重要基礎。
2.2 注重實驗課程的學習土力學和地基基礎是一門實踐性很強的科學，土力學中的很多理論本身就是直接來源于實踐經驗的總結，因此，如果脫離了實驗，僅僅學習土力學理論，是無法學好本門課程的。因此在教學設計中，必須充分重視實驗課程的設置。
2.3 重視現場實習的作用除了基礎理論和實驗課程的學習，想要學好本課程，僅僅停留在理論學習和實驗室中，還是不夠的，在條件允許的情況下，可以組織學生到附近的建筑工地進行必要的參觀學習，從生產實踐上來感受土的各種力學性質和各種地基基礎的形式和特點。
3教學模式的改革
土力學和地基基礎的概念多、理論性強、計算繁瑣乏味。傳統的教學模式中板書占用了較多的講課時間，致使課堂內容壓縮，其次，傳統的教學模式使得教師在課堂教學時以講授為主,，輔以簡單示意圖，全靠學生想象，由于很多學生缺乏基礎的工程經驗，因此很難理解。另一方面，傳統的教學內容和考核方法設置上也有諸多不足之處，為改善這種狀況，可從以下方面改革教學模式。
3.1 注重多媒體教學與傳統教學的有機結合用多媒體課件將抽象難懂的內容形象地表達出來，便于學生的理解，同時也激發學生的學習興趣。以地基的各種破壞形式為例，這些破壞的特點如果在黑板上板書則過于抽象，且費時費力，采用多媒體課件教學，可以大大提高這些知識單元的課堂教學效果。我曾用計算機輔助分析軟件模擬地基的沉降變形過程，將各種復雜的變形非常形象直觀地表達了出來，后來將模擬結果在多媒體課程上進行展示后，學生反饋的效果十分良好。雖然多媒體教學有其獨特的優點，但在進行多媒體教學時，由于大量使用事先已經輸入好的內容，在講課的過程中很容易造成課堂教學節奏過快，學生一時難以接受，因而要適當控制課堂教學的節奏，重視學生的思考和參與。
3.2 加強工程實例教學，讓學生對土力學和地基基礎建立直觀的感性認識土力學課程一般是在大二或大三期間開設，之前學生的實習經歷不多，對本門課程沒有什么印象，所以有時候在上課期間，學生對地基應力計算覺得很抽象。再比如基礎設計的時候，很多基礎形式學生以前從來沒有見過，這樣在設計基礎的時候，學生只是照搬教材來機械地選擇基礎形式，因此在講解基礎設計的時候，學生總覺得難以理解和接受。后來在一次實習中，我特別帶領學生到工地的樁基施工現場觀看了鉆孔灌注樁施工過程，包括水下混凝土灌注的全過程，這樣學生一下子對樁基礎就具有了非常形象的直觀認識，后來在講授樁基設計和施工的時候，學生對課程內容的理解就深刻了很多。
3.3 重視課后的習題練習和輔導土力學和地基基礎除了實踐性較強之外，其也具有較強的理論性，且公式繁多，計算復雜，僅僅依靠課堂的講授是遠遠不夠的，必須輔以適當的習題練習才能較好地掌握本門課程。因此在講授課程之余，應該給學生配備適當的習題，最好定期由任課教師進行適當的課后習題輔導，尤其是那些綜合性的基礎設計課程，學生在做題的時候往往覺得很茫然，不知從何做起，這時候就需要老師的引導和講解，在此基礎上鼓勵學生多做多練，定能更好地學好這門課程。
3.4 重視土力學實驗對教學的作用土力學和地基基礎是一門來源于實踐的科學，因此，土力學實驗在本門課程的學習中具有相當重要的意義和作用。如果脫離了實驗教學，學生是很難學好土力學的。土力學的實驗項目很多，從教學的角度來說，在有條件的情況下，應盡可能的對學生多開設實驗課程。其中比較簡單易做的幾個實驗是應該必須在課堂上開設的，如土的密度和含水率實驗、土的液塑限實驗、土的固結和剪切實驗、土的滲透實驗等。這幾個實驗雖然簡單，但反應了土的基本物理力學性質，通過這幾個實驗，學生對土的基本性質就有了最直觀最直接的認識，因此具有重要的基礎作用，另一方面，在實驗過程中最好能讓每一個學生都有親自動手操作的機會，而不僅僅是由教師演示一下實驗過程就可以了。
3.5 重視土力學分析軟件的應用隨著計算機技術的飛速發展，各種工程輔助分析軟件也得到了飛躍式發展，但目前的傳統教學中還很少涉及對此部分內容的關注，但可以預言，未來的土力學和地基基礎設計的發展趨勢就是計算機輔助分析設計，尤其對于一些大型的復雜基礎設計，傳統的手工計算既繁瑣又易出錯，如果采用計算機輔助分析軟件進行計算，其效率則要高的多，因此，有必要在土力學的課程教學中，給學生適當的進行一些計算機輔助分析的基礎知識，為將來的進一步深入學習打下一個良好的基礎。
3.6 課程考核方式的改革由于各種條件的制約。傳統的考核方式主要是以試卷筆試為主，缺乏對學生綜合能力的測試。改革考核方法，在考試內容上要加強對學生理解及應用知識的能力的考核，特別是綜合性、創造性應用知識的考核，改革標準答案式的考試成績評價方法，注重考查學生的解題思路和綜合分析與解決問題的能力，注重考察學生的土力學實驗能力和動手操作能力，注重考察學生對理論知識在工程實踐中的綜合運用能力。
摘要：本文主要討論了基礎力學課程考核方式的現狀，提出了在重視理論基礎知識的同時，增加實踐考核的內容和權重，通過更為合理的多樣化的考核方式，促進基礎力學課程的教學效果提升，達到培養綜合型和創新型人才的要求。
關鍵詞：基礎力學；考核；理論知識；實踐能力
一、對基礎力學課程考核方式進行革新的意義
高校基礎力學課程主要圍繞《理論力學》和《材料力學》兩門課程展開，在各專業教學需求的基礎上，還會適當增加《結構力學》、《流體力學》、《工程熱力學》、《航海力學》等課程，雖然名稱各有差異，但課程教授和考核的方式比較相似。
對于大多數工科類本科生而言，力學課程往往都是必修課程，而且大多數院校都采用閉卷考試的方式對學生進行考核。單純的考試往往會由于學生盲目追求分數，教師只看通過率，使得其真正的意義或是效果達不到預期而流于形式。由于力學課程涉及大量的公式應用與計算，考試通過率相對較低，很多學生一看到“力學”字樣，便眉頭緊鎖，出現了“厭學”和“厭考”的情緒，從而進入惡性循環的怪圈。要轉變上述的問題，教學方式的革新無疑需要突破，但對于考核方式的創新[1-3]，也應該引起重視。通過對考核方式的革新，有助于實現從書本為中心到以理論與實踐并重的轉變，實現學生從被動學習到主動學習的轉變。
二、基礎力學課程考核方式的現有模式
基礎力學課程是現有高校設立時間較長、授課面較廣的一類專業基礎課，它需要學生具備良好的理論基礎，并且能夠應用相應的理論解決實際工程中的問題。目前，對此類課程的考核多數是沿用了課程設立初期所采用的閉卷考試方式，雖然題目的內容稍有變化，但主要的形式還是以選擇、填空和計算為主。部分高校采用了題庫命題的方式，雖然試卷的生成具有一定的隨機性，達到了教考分離，但是題目的類型更新速度不夠，有些學生為了應付考試，就出現了“背題”的現象。隨著對過程表現考核力度的增加，平時成績已被列入總評成績的核算范疇，但其究竟應占多少比重，至今沒有科學的論斷。大多數學校采用的是“平時成績（30%）+期末考試（70%）”的方式[4]，而平時成績也多以上課出勤、課后作業以及課堂實驗等方式進行考核計分，不能充分反映學生在掌握知識過程中的實際表現。所以，目前的考核方式不能夠全面地測試一個學生對該課程所教授知識的掌握程度，而且對于應用型和創新型人才的培養要求，也無法滿足。
三、基礎力學課程考核方式革新的建議
要解決現有基礎力學課程考核方式中存在的不足并不是一朝一夕的事情，也不是說要完全打破現有的考核方式。閉卷考試作為沿用多年的考核方式，有其存在的合理性，特別是在考核學生的理論基礎方面是最為直接和有效的，但是，學生對理論知識的應用，應該作為考核中的重點。對于現有基礎力學課程的考核可以圍繞以下幾個方面進行革新，在原有基礎上更新考核的內容和計分方式，對于提高考核結果的有效性和合理性具有一定的幫助。
（一）理論基礎知識的考核
專業基礎知識是用于解決工程實際問題的工具。“工欲善其事，必先利其器”，要想能夠出色地解決實際問題，理論基礎必須要掌握得牢固扎實。
1.重點考核解題思路。以往卷面考核的方式是先由教師進行命題，并且提供參考答案和評分標準，并以此為依據對學生的解答進行評分。在解答的過程中，有些學生雖然思路清楚，但是由于計算過程中的計算錯誤，而導致一定程度的失分。而有些學生思路較為混亂，為了解答某一問題，只是機械地寫出相關的公式，并不知道公式如何應用。更有甚者，有些學生還存在公式錯用，張冠李戴的現象。比如在《材料力學》中，關于剪切強度的分析計算，有些學生只是記住了計算切應力的公式，但沒有考慮公式應用在何種載荷條件下，最終造成分析結果的錯誤。對于此種現象，一方面要在教師講授課程的時候講解清楚，另外在考核中，可以考慮增加口試環節或是答辯環節，這樣能夠更好地了解學生對基礎知識的掌握程度。通過口試回答，可以掌握學生對題目的理解是否正確，邏輯分析的思路是否合理。對于此類考核的計分方式應采用“通過”或“不通過”。
2.適當增加解題精度要求。基礎力學課程主要是面向工科學生開設的，而在工程領域里，最基本的要求就是嚴謹。因此，在考核學生的分析能力時，計算結果的精度和合理性也應該納入考察的范圍。現在的大多數力學考試，該要求都已納入評分標準中。能夠在有限的時間內，正確快速地解答題目，往往就可以在考試中得到較高的分數。但是，有些力學考試在時間和題量的配比上并不科學，有些題量較大，學生在有限的時間內無法完成全部計算，只能寫下解題的思路和基本公式，來不及計算最終結果。或者有些考試題量較小，大部分學生都能夠完成計算，這樣對能力之間的區分并不明顯。所以，如果要能夠測試出學生在解答精度和速度方面的差異，對于題目和時間的配比是非常重要的。命題教師應該在考前對題目進行試答并計時，以此作為考試時間的參考依據。并且應在考試過程中，記錄學生的答題進度，作為日后修正的依據。對于此類考核的計分，可采用“優”、“良”、“中”、“合格”和“不合格”來進行區分。
（二）實踐能力的考核
對于知識的實際應用，應該作為基礎力學課程考核的重點，只有將理論知識用于解決實際問題，才能夠證明學生真的掌握了該門課程的內容，達到了考核的要求。但對于實踐能力的考核一直未能實施，主要的原因在于考核的過程相對耗時，也受到材料、場地、人員等因素的限制。這類考核方式多在本科教學中的課程設計環節出現，但在基礎力學課程中，還無人嘗試。可以考慮，將實踐能力納入平時成績中，一方面可以使考核的周期適當延長，另外，也可以根據授課進度，設定考核的題目，達到化整為零的目的。再根據實踐考核的運行情況，適當增加平時成績在總評成績中所占的比重，進而最終將實踐能力的考核作為總評成績中的主要部分。實踐能力的考核應以團隊的形式進行，每一組由若干學生組成。根據分配的設計任務，每個學生承擔一定的工作量，通過協同合作，最終完成考核任務。
1.根據工程背景設定考核題目。很多學生總是疑問，學了力學究竟有何用處，造成這一疑問的原因之一，是教師在授課過程中，沒有聯系實際，造成了授課和實際脫節。另外，也存在著考核的內容與實際脫節的現象。目前的力學題目，多數是對工程結構的簡化，介紹了結構上的約束和載荷以及結構的運動方式等，但是對于該結構是來源于哪一工程背景，沒有過多的介紹。導致學生在面對實際問題的時候，往往不能將工程模型轉化為力學模型進行分析，達不到活學活用的要求。因此在考核中增加來源于實際工程背景的題目，一方面使得學生重視理論與實際的結合，另一方面，也使得學生了解該門課程在實際中的應用情況是怎樣的，便于學生在走上工作崗位以后，能夠快速地與企業實際對接。以《工程力學》為例，該課程主要涵蓋了結構的平衡分析，以及強度、剛度和穩定性的評價等內容。在考核中，可以以工程中常見的橋梁、起重機吊臂、減速箱傳動軸等結構為例，讓學生在給定載荷的條件下，對其結構尺寸和形狀進行設計，對相應的材料進行選擇，以達到強度度和穩定性的要求。
2.根據設計方案評定團隊考核成績。傳統的閉卷考試，往往答案只有一個，這對學生的創新性有一定的局限。在實踐考核中應該充分發揮學生的想象力，對最終的結果除了基本參數要求外，應具有一定的開放性。各個小組根據給定的設計任務進行分析設計，包括對設計方案的計算過程，相應的參數指標的選擇（比如結構的形狀、尺寸和材料等），制造簡單樣機并進行測試，或者對設計方案進行仿真計算，對其是否滿足設計要求進行驗證。任課教師根據是否達到設計要求對設計方案進行評定，給出“通過”或“不通過”的等級，再根據設計的經濟性或者環保特性，給出“優”、“良”、“中”、“合格”和“不合格”的等級區分。另外，應建議學生對于設計方案給出優化方向，對于其合理性，給予適當的加分。同時，對于創意突出的設計方案，也應酌情加分。
3.根據團隊合作評定個人考核成績。具有良好的團隊合作精神是工程師必備的素養之一，因此也應納入到實踐考核的范疇之中。任課教師可以通過觀測在考核過程中的團隊個人表現進行打分。團隊中各成員也需在考核結束后，提交對本團隊其他成員的打分結果。另外，提交設計方案后，團隊成員需對自己負責的部分進行答辯。綜合上述三個部分，任課教師給出“優”、“良”、“中”、“合格”和“不合格”的等級評定。綜合前面的團隊分數，最終得出每個學生的實踐考核成績，以此計入課程的最終成績中。
四、結束語
對基礎力學課程考核方式革新的探討只是對某一類特定課程給出的建議，不同的課程由于其性質的不同，考核的方式也多種多樣。隨著課程考試改革被納入到高校課程改革研究的范疇之內，越來越多的學者和任課教師開始關注課程考核方式的變革，其最終的目的是為了更好地評價教學質量與效果，衡量是否達到教學目的，對于教學進度的調整和教學方法的改進等方面都起了促進的作用。同時，也有利于實現綜合型和創新型人才的培養，滿足社會需求。
摘要：利用多媒體平臺，開展了基礎力學課程線上、線下混合式教學模式的研究與實踐，總結了MOOC的優勢與不足，結合MOOC環境下混合教學模式的試點情況，詳細分析了該模式的建設內容與具體的時間流程，思考和總結了新的教學模式在力學課堂實踐過程中出現的問題，并給出具體的意見與建議，以促進學生轉變觀念，提高自主學習效率。
關鍵詞：MOOC 混合式；基礎力學；課程教學
MOOC即“Massive Open Online Course”的簡稱，可直譯為“大規模在線開放課程”，國內通常簡稱“慕課”。斯坦福大學校長則將MOOC的發展比喻為教育史上的“一場數字海嘯”。與傳統的課堂教學比較，MOOC具有免費開放、大規模、較強的互動性和社會性等優點[1]。而力學屬于自然科學范疇，數學趣味很濃，需要較強的悟性和接受能力，因此不能簡單照搬MOOC教學模式。越來越多的教育者認為將面對面教學和在線學習兩種模式有機融合，是降低成本，提高學習效果的一種有效方式[2]。筆者擬將混合式教學模式界定為在MOOC環境中，以網絡學習和面對面教學相結合的一種學習方式，該模式將有效發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，充分體現學生作為學習主體的主動性、積極性與創造性。
一、MOOC的優勢與不足
傳統的網絡視頻公開課大多以獨立形式存在，是預先錄制的、靜態的。近些年新興的微課本質上屬于視頻公開的一種特殊形式，作為教學資源使用。而作為一門完整的課程，除了含有教學資源還必須包含教師、學生以及動態的學習和測試過程。MOOC結合了網絡用戶的特點，精心制作，不僅提供免費的資源，而且實現教學的全程參與。在這個平臺上學習者進行學習、分享觀點、做作業、參加考試、得到考試成績、拿到證書，是一個學習的全過程，即“慕課”包括活動和資源兩部分[3]。它堅持以學生為中心的價值取向，采取模塊化微視頻的課程呈現方式，通過加強互動與倡導在線學習社區，使學習者在參與過程中產生一種沉浸感和全程參與感[4]。
在MOOC本土化的過程中，由于缺乏合理、統一的管理與運作機制，如果單純的利用MOOC教學效果將有所打折：（1）系統知識碎片化。MOOC短小精悍的課程形式雖然滿足了網絡移動化學習的需要，但同時也帶來了知識碎片化、信息割裂化等問題。基礎力學的學習非常系統，用碎片化的學習方式來學習該課程會造成知識系統化的丟失，割斷了與相關知識點的聯系。（2）無法做到因材施教。MOOC短小精悍的視頻資源雖然能清晰呈現教學內容，但無法真實記錄課堂中的師生行為。此外，MOOC學習人數眾多，除了固定的學習者也有許多臨時的學習者，教師無法了解每個學生的學習進度和學習動態，無法做到因材施教。（3）完成率不高。MOOC平臺的免費性與開放性特點吸引了學習者的加入，可是由于MOOC學習過程的監督手段有限，往往學習只停留在訪問時間的層面上，因此容易造成“賬號在學習，學生在游戲”的情況，課程的平均完成率低下。（4）平臺功能不穩定。現有技術還不能完全保證在線討論，在MOOC實踐中，許多用戶會遇到平臺功能失常，造成作業無法提交，甚至電腦無法顯示學習記錄的情況。選擇能夠支持大規模互動穩定社交性工具平臺非常關鍵，技術隱患會使MOOC在進階式課堂、在線作業與測試、在線論壇工具等其他方面的努力成為空談[5]。
二、MOOC背景下混合式教學模式在基礎力學課程中的實踐
當傳統教學改革成果與MOOC相遇時，我們既可以感受到新的教學手段對于教學效果的促進和提升，同時也在傳播載體選擇上遇到了新的問題和新挑戰。MOOC這種新模式給基礎力學教學帶來了深遠而直接的影響，反過來，力學教學改革的經驗和教訓也對MOOC的發展產生了不可忽視的作用。在高校MOOC熱潮中，基礎力學教育如何在網絡開放的背景下，更好地順應信息時代的潮流與趨勢，讓這一古老的自然科學煥發出新的活力，是值得力學教育者思考的問題。
對于大多數高校而言，由于規模和資源的限制，MOOC在相當長時間內難以實現，但作為教育工作者應放眼未來，在教學實踐中，對比MOOC的教育理念、教學內容、教學方法和長遠目標，制定切實可行的教學方案。MOOC的建設不可能一蹴而就，依照MOOC的開放理念逐漸放開網絡教學范圍。現階段學校可以依托校園網絡建設，按照MOOC的思想建立基礎力學課程網站，完善基礎力學試題庫、習題庫，設置學生評學、教師評教的數據采集系統和bbs力學交流區，并將基礎力學團隊中的力學教學視頻到力學教學平臺。混合式學習是當今教育界研究的熱點問題之一，是當前國際教育技術發展的新動向，他將傳統面授教學和基于計算機的教學結合起來，促進傳統課堂與網絡學堂的深度融合，發揮兩者的各自優勢。MOOC課程中運用信息技術改變教學方法集中在“翻轉課堂”這種新方法的實施，它將傳統課堂中知識的傳授轉移至課前在MOOC環境下完成，知識的內化則由原先的課后做作業轉移至課堂中的學習活動。
（一） 查閱資料，深入調研，為教學改革奠定理論基礎
盡管MOOC的浪潮在國內愈發澎湃，但是MOOC真正的內涵式發展還處于起步階段。每一位MOOC的實踐者需要撥開MOOC起步時的“浮躁之氣”，深入調研，用發展的眼光看待“沉淀后的MOOC”。對于國內高校而言，發展MOOC教育是大勢所趨，各大高校在MOOC課程建設中積累了豐富的學習行為大數據，這些數據將成為高等教育研究學習行為分析和教學改革的重要依據。
（二）資源整合，為教學改革創造有利條件
利用MOOC視頻資源改進力學教學方法，拓寬教學內容將是一個從無到有，從有到精的過程。南京航空航天大學的鄧宗白教授共享的“材料力學漫談”已經在Cousera平臺上線，美國佐治亞理工學院Wayne.Whiteman教授主講的“工程力學應用”也即將在該平臺上線。此外“愛課程”網站也有多個力學課程視頻，這些都為MOOC環境下力學教學改革提供了非常好的條件。
中國名校紛紛加盟MOOC，如清華大學、北京大學加盟edx，復旦大學、上海交通大學加盟Cousera，同時還積極推出中國本土MOOC，如學堂在線、慕課網、智慧樹、MOOC學院等[6]。國防科技大學在2013年自主開發了服務于部隊系統的中文MOOC平臺“夢想學習平臺”，筆者所在學校于2014年加入該平臺，為開展MOOC支持下的教學改革創造了便利條件。
MOOC平臺中，基礎力學資源并不豐富，學校的教學團隊投入大量的精力和時間錄制微視頻，編寫相關習題測試，搜索與基礎力學相關的典型案例。此外，還對已有的良莠不齊的力學視頻進行了篩選，選擇出了既適用于學校教學需求，又能提高學習效率的視頻資源。
（三）“MOOC-面對面”混合教學模式的課堂實踐
經過長期的論證，學校基礎力學團隊將工程力學作為混合式教學模式的試水科目，并選擇在拔優班進行改革試點，學時和普通教學班一樣。拔優班有20名學生，學習積極性高，落實老師布置的教學任務態度端正。
1.學習方式：小組討論，主動式學習
學生分為四個組，每組分配不同的學習任務，分小組學習。各小組成員之間有共同的學習資源、作業、討論以及學習成績。授課教師把從日常生活、生產實踐中挖掘出來與課程內容相關的創新項目到力學網站平臺，把任務布置給不同的小組。學生需要通過團隊協作完成的任務初步分為四類：一是角色扮演。即學生扮演老師的角色，利用所學知識和已有的力學資源設計教學方案，收集教學資源，團隊指派一名學生在課堂上展示團隊成果。教改實踐過程中，學生在物體系統的平衡、扭轉切應力、彎曲正應力、第三強度理論等主題中完成了角色扮演，且效果良好。二是資源收集。學生通過各種途徑收集與課程教學有關的網站、視頻等教學資源，制作成PPT并配上簡短的文字，上傳至力學平臺，供其他學生學習。比如：在講壓桿穩定的細長壓桿臨界力公式時，第一組的任務是搜集穩定性有關的工程案例；第二組結合課程內容分析相關案例的力學原理；第三組比較穩定性與強度問題的區別；第四組思考歐拉公式的適用條件。三是互學互助，突破小組的局限，在交流區發起與課程相關的討論，或者對其他同學提出的問題進行解答。在實踐過程中授課教師引入競爭和加分機制，激勵小組間開展“比學趕超”的學習競賽，提高學生在線提問或者解答問題的積極性。四是競賽活動。該項為選修任務。學校為了提高學生的實際操作能力，建立了大學生科技創新平臺，并每年組織師生參加“卓越杯創新大賽”。課程組依托創新平臺和校內創新大賽，鼓勵學生利用力學知識，建立力學模型，解決實際問題，在競賽中獲獎的學生會給于適當的加分。
2.教學方式：在線與課堂混合
開課前授課教師制定詳實的教學計劃，至力學網站，方便學生按照計劃在線學習知識點。教學模式借鑒Robert Talbert教授的翻轉課堂模型。課前學生在線上觀看教學視頻或根據分配任務搜集教學資源，有針對性地完成平臺上的課程練習，讓學生在課前對所學知識有了解，形成知識節點。課堂中師生面對面交流，授課教師根據課前線上反映的問題，對重點難點答疑解惑，組織小組討論、分享討論結果。課后教師在線回答學生的問題，溝通和分享課程中的疑問和收獲。通過這種師生之間、生生之間的協作探究對知識進行內化。MOOC環境下教師的角色發生變化，在課堂中有由“主演”變成了“導演”，教師根據預期培養目標，給學生布置高質量的教學任務和問題，引導學生主動學習。在教學過程中，授課教師對各小組和小組成員的表現要及時記錄，方便教學管理。這種管理包括學習計劃管理、學習任務管理、學習資源管理、學習進度跟蹤、學習效果評估和學習能力評測等。混合式教學模式雖然減少了教師的重復性勞動[7]，但對教師提出了更高的要求，需要教師投入更多的精力和時間參與全程教學活動。
3.教學評價：注重過程評估
教學評價是檢查教學效果、評價教學質量、衡量是否達到教學目標的重要途徑之一。教師對教學效果的評估是教學過程中非常重要的環節。傳統的一卷定終生的考核方式忽視了過程性評估。在混合式教學過程中，學生的在線學習時間、在線學習進度、在線階段性測試、線上分享問題、線上解答問題及正確率等情況有完整的綜合性記錄，教師能夠
實時了解學生的學習進展。面對面教學時，出勤情況、課堂表現、小論文、小組匯報等也歸入總評成績。考核成績按照多因子加權綜合評測法，注重平時學習效果，避免考前突擊。最終成績由線上學習30%，互動、討論、小論文20%，期末卷面50%組成。曾公開發表與力學課程相關的學術論文者、在力學競賽獲獎者、在綜合試驗或者力學發明中有創新者適當加分，估計學生自主學習積極性。
4.教學效果分析
課程考核結束，學生從學習效果和教學效果兩方面進行評價。大多數學生認為通過線上預習能夠有效地將知識內化，但線上答疑效果不如面對面授課效果好。線上線下混合式教學起到了取長補短的作用。總體來說混合式教學模式在提高學生學習的主動性與參與度上效果較好，考前臨時抱佛腳的現象顯著減少，學生更注重平時知識的積累，但在基礎知識考核方面沒有明顯優勢。
三、混合式教學實踐的思考
（一） 加強師資隊伍建設
混合式教學模式中教師是否有能力應對新的挑戰是教學改革成功與否的關鍵，學校的基礎力學教學團隊有著“傳幫帶”的優良傳統，注重年輕教師的培養，借助學校、力學學會促進青年教師的成長。團隊每位青年教師均在江蘇省或者全國青年教師基礎力學講課競賽中取得優異成績，具備主講力學課程的資格，高水平的教學團隊有助于教學改革在實踐過程中的落實。
（二）多并措舉，激勵學生自主學習
大多數中國學生習慣傳統的“老師講，學生聽，課后練”的學習模式。新的自主學習自我掌控學習進度，對已有的認知習慣沖擊巨大。在混合式教學模式實踐中，許多學生表示不適應，在初期學生互動討論積極性不高，需要教師不斷推動。授課教師在備課時要走近學生的心理，及時調整教學方案，采用多種方式激勵學生自主學習。比如利用積分形式量化獎勵學生聽課、討論、測試、在線答疑表現情況，學生通過數值的變化獲得成就感；借助科技創新平臺、第二課堂等開展優秀學生、優秀作品評選和獎勵，調動學生的積極性；鼓勵學生參加競賽，爭取獲獎，以賽促學。通過課題組全體教師的不懈努力，新型的教學模式逐漸得到學生的認可，學生普遍認為自己比以前更自律，與人溝通、交流的能力得到了大的提升。
（三）加強平臺建設
在混合教學實踐過程中，平臺功能不穩定的情況時有發生，技術隱患將會使MOOC在其他方面的努力――線上課堂、在線作業與測試、在線論壇工具成為空談，甚至會消磨學生的熱情。后期問卷顯示：學生對課程視頻滿意度不高。這不僅僅是技術問題，由于初次嘗試，受時間、精力、經驗的限制，團隊還沒有制作出優質的教學視頻，有的視頻顯得呆板無趣，有的甚至是原先PPT的簡單堆砌。在后期的視頻制作我們將總結前期的經驗與教訓，通過建設與教學內容相關的案例庫，增強平臺的趣味性。
四、結語
力學素質是土木專業學生應該具有的基本素養，利用MOOC實現基礎力學大規模、開放和共享這一終極目標很有必要。對于大多數傳統高校，想實現這一目標并非一朝一夕。作為力學教育工作者，應該立足根本，吸收MOOC的精華，強化教學設計，優化教學內容，逐漸推進教學模式改革。
MOOC教學不是傳統教育的替代品，而應該是傳統教育的優質合作者[8]。課程組采用的混合式教學模式是符合基礎力學教學特征的，是MOOC環境下基礎力學教學的一次有益嘗試和探索，課程組也試圖在在教學實踐過程中不斷改進試點中存在的問題，為MOOC的真正本土化提供有價值的信息。
摘要：介紹了國外四種主要的工程教育教學理念，針對彈塑性力學基礎課程的課程特點，結合實際多年的一線教學經驗，從理論教學、現代設計工具與彈塑性力學教學的結合、實踐環節、多媒體教學、預習與復習、科研與教學結合和轉變考核機制七個方面，探討了教改過程中收獲的經驗和存在的問題，同時也對其他課程的教學改革具有參考意義。
關鍵詞：工程教育模式；彈塑性力學基礎；教學改革
一、引言
伴隨著國內外工程教育模式不斷發展和轉變，形成了以下四種主流的工程教育教學理念。CDIO工程教育理念是近年來國際工程教育改革的最新成果，主要包括構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）、運作（Operate）四個組成成分，強調產品的研發和生命周期，要求學生主動思考，將課程和實踐相結合的工程問題教育理念。OBE（Outcomes-based Education），即產出驅動教育，是以預期學習產出成果為中心來組織、實施和評價教育的結構模式，強調清晰地聚焦和組織教育系統，關注學生學到了什么、是否成功，尋求和設計適宜的教育結構，以保證學生達到預期目標。歐林工學院模式強調歐林三角：卓越的工程學知識、藝術人文等社會學科以及企業管理精神，我國的卓越工程師計劃就是與歐林工學院模式接軌的體現。渥太華大學模式強調親驗互動式教學，是一種全過程體驗和全方位滲透的教學系統。以上四種教學模式均強調工程基礎知識、工程實踐能力、個人能力和團隊協作能力的培養。
彈塑性力學是研究變形體在力、位移、溫度和壓電等外界載荷作用下的變形規律的一門學科，屬于固體力學的一個分支學科。與理論力學、材料力學和結構力學等，在研究對象、內容、方法和結果上都有一定的差異。彈塑性力學主要研究變形體的應力和應變的分布規律，直接相關的基本概念是彈性模量、泊松比、不可逆性、屈服、損傷和斷裂等。彈塑性力學課程需要對基本的解題方法有深刻的理解，才能通過嚴密的邏輯推理列出基本方程，并求解偏微分方程組，理論性和抽象性較強，計算難度大。學生們普遍對知識掌握不透徹，分析問題無從下手，無法靈活地解決問題，考核合格率一直在75%以下，并且大部分學生不了解這門學科的應用范圍，造成了學而無用的困惑，興趣不高，主動性較差。
燕山大學一直致力于工程教育改革的發展與創新，入選了首批“卓越工程師培養計劃”。本人長期在“彈塑性力學基礎”教學一線工作，通過對新的工程教育模式的學習、思考、嘗試和探討，以及實際的教學、教改經驗，得到了一些感悟分享給大家。
二、教學改革中的幾點建議
1.理論教學側重點。在理論教學方面，側重于講解要點。如通過表1彈性變形與塑性變形對比，講解二者之間的區別與聯系。同時在理論教學中注意給學生滲透本質問題，如在變形機理方面，整體變形中包含彈性變形和塑性變形，塑性變形的發生必先經歷彈性變形；在工程實際應用方面，材料加工過程中，工件的塑性變形與工模具的彈性變形是共存的。通過教師對知識的長期研究和理解，抓住知識的優秀，讓學生能最快時間的把優秀知識點吃透。
2.強調現代設計工具與彈塑性力學教學的結合。在教學過程中，采用數值分析軟件MATLAB、Mathematica或Maple等，完成各種塑性力學基本理論公式的程序化，方便計算在不同參數下變形體的應力應變狀態。采用Deform、Forge等鍛造成形軟件模擬鍛造過程，分析鍛件在加工過程中的應力應變狀態、溫度場、微觀組織等性能。把理論和數值計算結果進行對比，完成二者的相互驗證，以便于學生對知識有更好的把握。
3.高度注重實踐環節。基于CDIO工程教育理念，在實踐教學過程中，讓學生主動思考彈塑性力學基本原理如何在礅粗、拔長、拉拔、旋壓等工藝上的應用，提高學生的自主能動意識，培養學生的興趣。將生產實習和專業課程設計相結合，讓學生在應用中學習，在團隊中交流；同時教師和同學們一起，積極參與學校改革項目和畢業設計等實踐教學環節，通過實際項目鍛煉，擴展知識面，全面掌握項目實施的流程，讓每一個參與者都能做到學以致用。
4.多媒體技術在教學中的應用。充分利用多媒體教學的優勢，調動學生的學習興趣，啟發學生的想象力。同時，擴大學生的信息容量，滿足學生的求知欲，也彌補了教師自身的不足，完善了課堂教學結構。依據教學目標和教學對象的特點，通過詳盡的教學設計，在PPT中加入實際加工過程的照片和視頻以及學科發展最前言的動態分析，使課堂教學由靜態變為動態，學生耳聞其聲，目睹其形，能夠愉悅地接受新的知識點，通過聲音、圖像、文字、顏色、動畫等，多渠道、多方位地講解內容。
5.重視預習與復習。在課堂教學環節中，反復強調預習和復習的重要性。在課堂上，課前帶領大家復習前一節內容中的重點和難點，同時對于本堂課程內比較重要的知識點，要盡量放慢語速，調整音調，使同學們能夠快速有效地掌握。例如在講解應變與位移關系方程時，應首先復習應力與點的應力狀態、點的應力狀態分析、應力張量的分解與幾何表示以及應力平衡微分方程等知識點。通過復習，使同學們快速進入彈塑性力學的課堂學習狀態。同時，每一節課課后布置有針對性的習題，使同學們對課堂上的講解內容有更深入的理解。
6.注重科研與教學的結合。將教師所在科研團隊的科研成果轉化為教學資源，在教學過程中滲透新的研究成果，使其與經典理論相結合，豐富了教學內容。在實際教學過程中，結合本人研究的固體顆粒介質成形工藝及其在板材上的應用方向，介紹了相比于傳統工藝，該方法具有模具成本低、零件尺寸精度高和無污染等優點，并通過結合具體視頻和圖片，對上述內容進行講解。通過實際的教學過程發現，該方式可明顯提高學生的興趣，活躍教學氣氛，改善教學質量。
7.轉變考核機制。“彈塑性力學基礎”長期采用傳統單一的卷面考核方式，試卷的難易程度很難把握，學生學習的主動性很差，合格率較低。為改變這一現狀，采用了多方面、綜合性的考察方式，即：課堂出勤0.1，平時作業0.1，實驗成績0.1，專業課程設計0.1，考試卷面成績0.6。實踐證明，課程改革后的考核機制更加公平、合理，學生的學習積極性和興趣有明顯提高，同時克服了學生對卷面考試的依賴，做到了學以致用，加強了團隊的溝通與合作。統計近2年的課程合格率數據，由改革前的低于75%，穩步增長并保持在85%以上。這種考核機制達到了這門課程的學習目的，也獲得了學生的廣泛認可。
三、結語
目前發達國家主流的工程教育體系并不完全符合我國的教育情況和社會背景，結合學科特點、教師能力與學校現有的教學資源，更好地實施教學改革，是擺在高校一線教師面前的一道難題。通過幾年來對“彈塑性力學基礎”教學的體會，以及對取得的一些改革成果進行分析，可以得出很多寶貴的經驗。作為應用型本科院校的一線教師，必須克服改革過程困難，以學生的知識和能力為優秀目標，踏實、合理、認真地將改革進行下去，只有這樣才能培養出符合當代社會發展需要的工程型人才。
【摘要】目前，我國社會化的進程不斷推進，一系列的土木工程方面的建設也緊隨其后，逐漸變多。隨著經濟的發展，對土木工程的要求也逐漸增多，除了有在規模上加大的要求外，在它的建設技術上的難度系數無疑也是一次空前的增加，這也就在無形中給施工安全帶來了更大的隱患。究其主要原因是能全面考慮在施工過程中有可能會出現的一系列的狀況，所以本文主要對土木工程分析的施工力學以及時變力學進行了研究，因為對這一問題的深刻探索便于使得土木分析更加科學化、合理化，進而大大增加了在施工過程中的安全系數。
【關鍵詞】土木工程分析；施工力學；時變力學
一、施工力學相關知識
1.1 力學以及相關數學基礎
在土木工程的范疇內，施工力學是在時變力學的基礎上逐漸發展起來的。主要是因為在實際的土木工程分析的里，施工力學所面對的對象并不是一成不變的，而是會隨著時間的變化而有所不同。況且，力學本身就不是一個以“生命在于靜止”為箴言的存在者，它無時無刻都在發生著變化，而且很大一部分新的理論都是在這不斷的變化中逐漸產生的。雖然力學會在隨著時間的變化過程中能夠有不同的理論產生，但是產生這些理論的力學的內部參數卻是固定不變的。科學是在不斷進步的，人類的需求不永遠無法滿足的，因為人們一直在追求，也就使得科學一直在探索中前進，因此為了迎合人們這種不斷追求的心態，以前所使用的一些理論需要進一步的完善才能繼續應用到實踐中來。目前人們已經開始打力學內不固定參數的主意，開始對它展開研究，看看它還有哪些可以發展的空間，時變力學就是在這樣的一個大的背景下“誕生”的。并且時變力學已經在現代生活中的大型項目以及高科技新興機械中“大展拳腳”，之所以能夠如此，是因為線彈性以及非線性是現代土木工程中非常關心的，而時變力學所分析的正是這方面的內容。
數學是一切自然科學的基礎，所以對土木工程的分析當然也離不開數學。例如在土木工程中所涉及到的物理參數以及幾何參數等等都是運用數學中的微積分的知識進行計算的。從另一個方面講也就是將時變數學的知識運用到了土木工程的分析中。
1.2 力學效應在施工力學中的體現
力學效應的兩大表現是時效以及路效。所謂時效是指施工力學分析出來的結果以及呈現的力學狀態會因為使用不同的施工方案而不一樣，即使這些操作是在同一個建設結構中進行。路效則與時效不同，一旦施工方案有差異，就能呈現出不同的施工結構以及施工力學的分析結果，當然，力學的狀態不會是同樣的狀態的。不同的施工路效主要是因為在不同的施工中所選用的幾何材料的不一樣。以上兩種力學效應恰好是是施工力學中的兩種最主要的體現。
二、時變力學概況
時變力學包括不同的類型，通過詳細的總結歸納，時變力學的類型大概分為六種，在這里著重論述其中的四種類型，分別是物性時變力學與線彈性時變力學、非線性時變力學以及熱彈性時變力學。首先，物性時變力學分析是指對一些特殊的建筑材料的物理性質的分析，這些材料的物理性質不是一成不變的，而是在時間推移的過程中，它的物理性質也會不斷的變化。在對著一些特殊的材料進行力學分析的過程中，最大的問題是對時間函數的合理使用；其次是線彈性時變力學，它是指一些建筑材料本身具有比較獨特的性質，比如線彈性以及無熱效應。有了這些性質后我們在研究它的過程中就能使用靜力學進行分析，而忽略了其中的慣性效應，那么對這一類型的建筑材料的力學分析就是線彈性力學分析，在最初的分析中對這類的材料所使用的是具有固定參數的空間變量，但是基于它隨時間的變化而變化的性質，這種有固定參數的空間變量的方程是不適合的，所以在后來的研究中又加入了時間的變量參數；再次是非線性時變力學，建筑材料的性質既有線性的也有非線性的，由于線性的性質比較規則，便于使用數學方程進行計算，所以不作研究，這里主要是對這種不規則、非線性的性質進行探究。混凝土以及巖土介質等很多的建筑材料都具有非線性的性質。在對這類型的材料進行幾何計算時，結果一般很不精確，因為它容易受到加載過程以及物理參數等多種因素的影響。本質上，時變力學分析與以往的比較傳統的力學分析的分析結果在一定程度上會有不同的；最后是熱彈性時變力學，建筑材料豐富多樣，因此它們所具有的性質也多種多樣。比如混凝土這一類的建筑材料就會產生熱力效應，熱彈性時變力學就是這類材料的“克星”。因為它在對這類的建筑材料進行力學分析時，會在原有的固定時間參數的熱傳導偏微分的基礎上加以改善，即添加了時變參數，這樣就不會因為時間的變化而使得分析結果出現誤差甚至是錯誤。
三、總結
通過對這方面知識的了解，我們知道時變力學以及施工力學在土木工程分析中占有舉足輕重的位置。對施工方案進行最大程度的優化，減少在施工過程中出現的安全隱患問題，將施工質量提升到另一個高度，合理利用建筑材料等等一系列與土木工程相關的事情都能夠通過對施工力學以及時變力學做好工作來實現。目前，我國的建筑行業正處在不斷發展的時期，在堅持以人為本的原則下，安全問題無疑是重中之重，因此，相關研究人員在有關力學方面的探索還有很長一段路要走，只有真正做到建筑行業各方面的科學化、規范化，才能使得我們國家的建筑行業在追求速度的同時提高質量，在追求經濟效益的同時也要更加關心施工人員的安全問題，進而促進整個社會和諧發展，人民幸福安康。
作者簡介：孫夢帆（1984--），男，漢、湖北荊門人，武昌理工學院城市建設學院土木工程專業2011級本科生，研究方向：道路與橋梁。
摘 要： 基礎力學是工科類專業重要的技術基礎課程。應用型本科院校培養學生的應用能力和綜合素質是基礎力學課程的主要任務。在深入分析專業培養目標及對力學知識、素質和能力要求的基礎上，對基礎力學課程重新設計，包括課程目標和教學內容的構建、教學過程的設計、考核方式的研究，以培養學生解決實際工程問題的能力。
關鍵詞： 基礎力學 應用能力 教學設計
基礎力學課程包括理論力學和材料力學兩部分內容，是機械、能源動力、建筑等工科專業非常重要的技術基礎課程。基礎力學既可直接用于實際工程的計算，又可為學生學習相關的后續課程打好必要基礎。
我院是應用型本科院校，以培養具有創新意識和實際應用能力的工程技術人才為主要任務。基于應用能力培養的思想，一門課程科學完整的教學過程應包括傳授知識、應用知識和探究知識三個方面。長期以來，由于受高考應試教育的影響，我國現行的課程教學體系中，傳授知識成為主體，應用知識主要表現為簡單的習題訓練、缺少綜合型與實用性的工程應用，而探究知識就更薄弱。
對于基礎力學課程而言，教學重點在于培養學生的應用能力和綜合素質。因此，要提高基礎力學的教學質量，必須根據專業要求，對基礎力學的教學重新進行合理設計，力爭培養高素質的工程技術人才。
一、基礎力學教學設計原則
教學設計是以達到優化教學效果為目的，運用系統方法分析教學問題和確定教學目標，設計教學問題的解決方案、試行解決方案及對方案進行修改的過程。教學設計包含課程目標、課程內容、教學策略幾個方面。基于應用能力培養的教學設計必須堅持以學生為中心，以項目為載體，把學習、探究、實踐有機結合，引導學生高度參與，并且運用知識自主地發現問題、研究問題并解決問題，培養學生的創新思維和實踐動手能力。
二、課程目標設計
在制定課程目標之前應明確專業培養目標及對力學知識、素質和能力培養的要求，分析相關后續課程涉及的知識點，構建力學課程職業能力培養方向。
例如，機械專業的學生畢業后面對的一般都是機械制造企業，作為工程技術人員從事機械設計、工藝分析、質量管理、設備管理等工作。針對機械專業，基礎力學課程目標包括工程結構或機構的受力分析能力、抽象化建模能力、平衡方程的應用能力及實際工程構件的強度分析、解決能力。另外，創新思維能力、團結協作能力和學習能力也是學生必須具備的基本素質。
三、課程內容設計
基礎力學的后續課程機械原理、機械設計、模具設計與制造等。通過理順力學課程與后續課程的關系，精選授課內容，激發學生的求知欲望。例如，基礎力學課程涉及很多機構內容，由于學生對機構知識缺乏了解，學習遇到很大困難。根據實際情況，增加常用機構類型與特點的介紹，學生不僅了解到力學的應用范圍，使學習更有針對性。根據機械專業人才和培養目標，對基礎力學的教學內容進行重新整合，重點突出力學在機械類專業中的具體應用。例如工程結構和機構的力學模型建立、受力分析、連桿的強度、連接件的強度及傳動軸的設計等。同時打破單純傳授知識的教學模式，轉變為以項目為中心組織課程內容，并讓學生在完成項目的過程中構建相關理論知識體系，發展職業能力。教學要突出實踐性和應用性，著重培養學生運用知識分析、解決工程實際問題的能力。下表為課程內容結構與對應的項目名稱。
四、教學策略設計
（一）學習筆記設計
多年來基礎力學課程改革的重點集中在課程體系改革、教學內容、考試方法等方面，但從學生角度考慮較少。多數情況是，學生帶著一本教材聽課，對這堂課要講什么，哪些是重點，學習的目標是什么茫然不知，學習缺乏針對性。因此，我們針對每一次課，精心設計學習筆記，包括本次課的學習目標、主要知識點、課堂思考題等。另外，在介紹主要知識點前應針對本次課內容巧妙設置問題，再導入主要內容，以提高學生的學習興趣。最后的綜合應用環節要有針對性，盡量引入工程實際案例。教學筆記提前發給學生，這樣學生可提前了解本次課的主要內容，帶著問題學習，學習效果提高顯著。
（二）教學方法與過程設計
與應用型人才培養的目標相對應，我們采用探究式教學方法。探究式教學法是一種以學生為中心、教師為主導的教學模式。相對于以傳承知識為中心的傳授式教學，探究式教學特點是將研究實踐融入教學過程，通過小型研討課、綜合性訓練，充分體現學生主體地位。
下面以運動學部分的難點，點的合成運動為例介紹探究式教學法實施的過程。
首先，演示刨床急回機構實驗如上圖所示，此實驗需重復播放幾遍并提醒學生仔細觀察。然后提出問題：此機構中有幾個構件組成，各自作什么運動？
然后，學生分組討論，有的學生說滑塊作直線運動，有學生說作圓周運動。可見研究某物體的運動首先要選擇參照物，參照物不同，物體的運動情況不同，由此引出靜系、動系和動點的概念，進一步定義三種運動，即絕對運動、相對運動和牽連運動。然后詳細說明絕對速度和相對速度，引出牽連點和牽連速度的概念。這樣通過對刨床急回機構實例的具體分析獲得比較完整的知識體系。
其次，講解速度合成定理。速度合成定理是重要的一個定理，可作簡單推導。作為應用型本科院校，也可定性分析后直接得出結論，重要的是學會應用。
最后，進行課堂練習。課堂練習是重要的一環，可舉學生較熟悉的例子，例如凸輪機構、兩汽車相對行駛等，學生在研究、分析的過程中提高解決實際問題的能力。
為提高學生運用知識的能力，增加綜合訓練環節。綜合訓練題目可提前發給學生，然學生帶著問題學習，效果更好。綜合訓練安排在教學的最后一個月進行，以小組為單位，每組三四人，每組設組長一人。學生可自選工程或生活中的實際問題，也可從教師所擬工程問題中選題研究。例如，2012年機制專業某班兩組學生的題目是“箱包拉桿的設計”。學生查閱了參考資料，了解了設計方法，首先將工程中的實際問題抽象為一個力學模型，然后進行力學分析，最后計算。兩組學生通過研究合作，圓滿解決問題，實現從被動學習到積極自學的轉變，解決實際問題的能力明顯提高。
（三）考核方式設計
考試是教學過程的一個重要環節，考核方式應注意知識與能力相結合。在考試內容上，要盡量減少客觀性試題，增加分析、理解和應用性等方面考題。考核方式要多樣化，閉卷與開卷相結合，改革計分方法，把課堂討論、綜合訓練，研究報告等按一定比例計入總成績，這樣才能提高學生自主學習的積極性。
五、結語
應用型本科院校主要培養面向一線的高素質工程技術人才，因而在基礎力學教學中應加強工程意識和應用能力的培養。人才培養定位的改變要求教師轉變教學觀念，以學生為中心組織教學，增加工程案例，解決好與后續課程的銜接問題，突出力學的應用性。同時對教師的教學水平提出更高要求，我們在教學中應不斷探索與實踐，不斷完善教學設計，提高教學質量。
摘 要 傳統的基礎力學課程教學模式中存在諸多問題。首先，教學內容過度理論化，無法適應人才培養模式轉變需求；其次，課程體系僵化，專業銜接性欠缺；最后，學生激勵機制單一，缺乏課外競賽環節。因此，必須針對基礎力學類課程的課程體系、教材建設、激勵機制等方面進行了改進，以工程應用為導向，提高人才培養質量。
關鍵詞 力學課程 工程應用 課程體系 激勵機制
理論力學、材料力學以及工程力學是絕大多數工科院校的重要專業基礎課程。然而，由于學生專業背景存在諸多差異，傳統的基礎力學教學模式遇到諸多問題，嚴重影響了人才培養質量。傳統的基礎力學課程教學模式存在的問題主要表現在3個方面：（1）教學內容過度理論化，無法適應人才培養模式轉變的要求。很多院校的教學內容過度偏重于理論，而應用型人才的需求卻對學生的綜合應用能力和實際動手能力提出了比以往理論型人才更高的要求。為了適應社會發展的要求，需要以工程應用為導向，對教學體系進行改革。（2）課程體系僵化，專業銜接性欠缺，不能適應課時普遍減少這一大的趨勢。近年來，很多院校對相關專業的人才培養方案的修訂，使得力學課程的課時量減少，必須對力學課程進行相應的精簡。課時精簡方案必須要盡量保證教學體系的完整性，同時要針對不同學生專業背景，做到因材施教，重點突出。（3）學生激勵機制單一，缺乏課外競賽環節。力學類課程作為基礎課程，相關公式和計算比較繁瑣，降低了學生的學習熱情。為了更加廣泛地調動學生的積極性，需要改革課程評價標準，建立合適的課外激勵機制。為了解決教學中存在的問題，提高人才培養質量，各院校有必要對基礎力學類課程的課程體系、①教材建設、②激勵機制③等方面進行改進。
為了解決教學模式中存在的問題，必須針對基礎力學類課程的課程體系、教材建設、激勵機制等方面進行了改進，建立符合新型人才培養模式需求及新的課程內容體系的課程考核方式；規范教學資料，優化教學內容，充分發揮集體智慧；建立課堂教學互評制度，形成良性的互幫互助機制，注重示范引導；要優化教學課時配置，提升基礎力學課程與專業課程的銜接度，不同專業背景的學生要有不同的課時配置方案。比如車輛專業，更關心的是碰撞與摩擦，而材料專業對此部分的要求則較低，根據專業背景調整知識點的課時配置尤為重要。傳統的課程授課方式也要進行改進，既要保證重要知識點的理論完整性又要注重學生知識應用能力，讓學生時刻清楚所學的力學知識要應用到工程實際中的哪些方面中去，以工程實際應用案例對其進行相應的引導，這樣才能提高學生的主動性，形成講授與自學有機結合的教學模式。此外，教學手段要進行改革創新，要增強教學的感染力和教學實效，在教學中要適當穿插反轉課堂的思想，讓學生主動發問，以學生關心的點為中心進行教學內容的鋪展。
課程體系的改革要注意如下四點內容：（1）推進課堂教學模式和網絡自主學習模式，充分利用教材提供的音像、網絡和課件資源，使其發揮最佳效益，增強教學的感染力，提高教學實效。推進MOOC課程的開發，給學生搭建出完善的課上和課下學習體系。這樣不同學生可以根據自己對課程的掌握程度調整學習計劃和方案。（2）改進已有的較為死板的考核制度。目前，大多數高校學生關注的學習重點是老師要考什么，而不是什么對自身發展有用。因此要適當減少期末考試分數的比重，增加討論小組的考評結果以及課程實踐綜合評分的比重，這樣既能達到考核目的又能提高學生的學習積極性，最終形成既重視基礎理論知識又鼓勵學生自主創新學習的綜合性、多元化的考核機制，改變以往單純依靠試題分數來衡量學生知識掌握能力的現狀。（3）對教案進行細化和完善，對教材進行適當的調整和補充，以適應不同學生的需要。學生更多的關心所學力學知識在實際中應用到了什么地方，鑒于此必須在課程中增加體現實際工程應用的教學資料，建立從工程實際中來到工程實際中去的工程科學模式。（4）定期開展教學模式改革研討會。一般來說力學教研室的各位任課教師都要面對不同專業的學生，教學中會遇到很多共性和個性的問題。通過課程群內各門課程乃至不同課程教師之間課堂教學的互評，取長補短，往往可以得到建設性建議，進而形成良性的互幫互助機制，共同提高力學基礎類課堂教學質量。
在教材建設方面，首先，各院校應根據本學校的專業特色，整理、甚至編寫與本校學科特色、教學內容吻合度更高的力學基礎課程教材，如《理論力學》、《材料力學》、《工程力學》等。通用的教材雖然經典，但有些時候卻不一定普遍適用于所有專業，而且不同專業對教材不同章節詳細程度的要求是有很大差別的。同時，也要積極編寫輔助教材，對相關知識點進行強化、歸納和梳理，幫助學生在課后更好地進行復習或知識點的掌握和強化。其次，教研室或任課教師應綜合校內外的教學資源，完善基礎力學課程的工程案例庫，充實力學課程動畫教學資料庫，這樣可以使學生更容易了解相關的力學知識。同時對各門課程所選用教材編制習題庫或外購較高質量習題庫，形成更加完善的教輔資料體系。最后，對課程進行精簡的院校需要針對課時壓縮的實際情況和各專業的實際需求，優化學時配置，突出優秀內容，提升基礎力學課程與專業課程的銜接度。針對當前人才培養模式的需求，簡化各門課程中不必要的理論推導，增加實訓環節，增設討論課環節，針對實施細節交流實施心得。針對不同學院不同專業背景的學生制定不同的講授方案，因材施教，對其將來可能頻繁應用的知識重點講解，適當增加講解深度。對力學課程的精簡，要保證教學體系的完整性，針對不同學生專業背景，因材施教，重點突出。
激勵機制方面要注重培養學生的工程科學思想，從工程中來，到工程中去，提高學生解決實際問題的能力，增強學生跨學科知識儲備，發展創新思維的能力。通過搭建技能競賽平臺，全面培養學生技能和動手能力，完善過程保障和獎勵保障機制。具體實施辦法有如下三點：（1）以專業能力培養為主線，以學生技能競賽為契機，以用人單位的需求為依據， 結合學生的專業特性在每一學期舉辦1次專業競賽， 將學生參加專業競賽與獲得的證書作為綜合素質學分的認定。此類競賽不應是簡單的傳統書本知識的考查，而應與學生將來的工作方向聯系在一起，例如機械專業可以以機器人為中心進行相應競賽內容的設計。（2）與企業合作，健全實習基地保證參賽同學的正常訓練。這不僅可以提高學生的動手操作能力，還能建立學生和企業的聯系，為學生將來的就業問題提供一個雙向選擇機會，這也為實現“以賽促學、以賽促練、以賽促教”的實踐教學模式提供了保障。（3）健全學生獎勵辦法，將競賽成績折算成相應的綜合素質學分，在獎學金、助學金以及評優中優先考量。這樣學生就會以極大的熱情和積極性去完成相關課程內容的學習。
綜上所述，以工程應用為導向的基礎力學課程改革可以由“兩個體系，一個機制”來保證。即建立“面向工程實際的授課體系”，“面向專業的課程內容體系”以及“以賽促教的多元化激勵機制”。力學課程要推進課堂教學模式+網絡自主學習模式，形成鼓勵自主創新學習的綜合性、多元化的考核機制，建立從工程實際中來到工程實際中去的工程科學模式。對于不同專業的學生對課程內容進行合理調整，突出優秀內容，提升基礎力學課程與專業課程的銜接度。針對當前人才培養模式的需求，簡化各門課程中不必要的理論推導，增加實訓環節，增設討論課環節，針對實施細節交流實施心得，通過各類比賽提高學生的專業技能水平與專業實踐能力，最終實現提高人才質量，培養創新型人才的目的。
