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英文名稱：Engineering Mechanics
主管單位：中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會
主辦單位：中國力學(xué)學(xué)會
出版周期：月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1000-4750
國內(nèi)刊號：11-2595/O3
郵發(fā)代號：82-862
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：1984
期刊收錄：
CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
期刊榮譽(yù)：
Caj-cd規(guī)范獲獎期刊
聯(lián)系方式
期刊簡介
Abstract: In this paper, based on the characteristics of engineering mechanics and combined with teaching practice and experience, some views and perspectives on the engineering mechanics teaching are put forward.
關(guān)鍵詞:工程力學(xué);教學(xué)方法;積極性
Key words: engineering mechanics;teaching method;initiative
中圖分類號:G42文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)15-0245-01
0引言
工程力學(xué)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課,在很多專業(yè)里都開設(shè),具有很大的實用性。同時,通過對工程力學(xué)的學(xué)習(xí),有助于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力,為今后解決生產(chǎn)實際問題和進(jìn)一步提高打下良好的基礎(chǔ)。但由于工程力學(xué)內(nèi)容多,公式多,讓很多學(xué)生學(xué)起來都非常吃力,下面就結(jié)合筆者教學(xué)實踐,提出下面一些看法。
1剖析課程體系,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
工程力學(xué)時為80學(xué)時,共16周,周時5學(xué)時,和本科生相比 ,?？茖W(xué)生的底子比較薄,而且大部分高中時選考的是生物和化學(xué),對物理接觸比較少,在大學(xué)里力學(xué)課程是在第一學(xué)年就開設(shè),也就是說這部分學(xué)生在大學(xué)里幾乎沒有任何鋪墊的情況下就學(xué)力學(xué),學(xué)生學(xué)起來很吃力。另一方面,面對高職教育的培養(yǎng)目標(biāo),各高職?？圃盒＜娂娫诮虒W(xué)計劃中不斷削減工程力學(xué)課程的課時,而工程力學(xué)課程的課時削減但內(nèi)容不減帶來的后果就是為了完成教學(xué)任務(wù),教師很難將過多的教學(xué)內(nèi)容安排得下,在教學(xué)實施中,只能采用“填鴨”式的教學(xué)方法,這種教育方法顯然增加了學(xué)生接受和消化所學(xué)知識的難度,很多學(xué)生上課時都感覺是在坐飛機(jī),不知所云。同時也限制了學(xué)生獨(dú)立分析和思考問題的空間。這些對培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力是不利的。鑒于此,建議授課教師要根據(jù)實際情況,具體問題具體分析,遇到需要高等數(shù)學(xué)或者大學(xué)物理基礎(chǔ)的,可適當(dāng)放慢講課的速度,稍微補(bǔ)補(bǔ)或復(fù)習(xí)下高等數(shù)學(xué)或大學(xué)物理的知識,這樣在思想上、知識結(jié)構(gòu)上,能緩解學(xué)生學(xué)習(xí)工程力學(xué)這門課程的壓力;另外,在教學(xué)內(nèi)容和課程體系上,要做到重點(diǎn)突出,難點(diǎn)講透,把理論與工程上的應(yīng)用相結(jié)合;在教學(xué)過程中要強(qiáng)化實踐性教學(xué)。這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生不僅具有一定的理論基礎(chǔ),還具有較強(qiáng)的實踐能力。
2努力提高學(xué)生對工程力學(xué)的認(rèn)識和興趣
工程力學(xué)是一門比較枯燥的學(xué)科,課堂上我們在講授理論知識的同時盡可能地使理論與實際相結(jié)合,豐富理論的內(nèi)涵,突出理論的應(yīng)用價值。這樣在某種程度上能夠減少枯燥性。特別是開始第一節(jié)課的緒論,更要上得活潑生動。在這節(jié)課里,主要是介紹工程力學(xué)這門課程的性質(zhì)、目的和任務(wù),我們可以通過形象生動的具體事例配合多媒體演示詳細(xì)介紹工程力學(xué)在現(xiàn)代技術(shù)及生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用情況,我們還可以通過身邊一個簡單例子,如要做一個三角支承架(電視架),提問學(xué)生如果要做這物品他們會怎么樣開始著手?然后逐步通過介紹制作支承架在工程力學(xué)中所用到的知識,并闡明哪部分屬于靜力學(xué)的,哪方面是屬于材料力學(xué)的范疇,這就讓學(xué)生對這門學(xué)科有一定的感性認(rèn)識。另一方面學(xué)于致用也能提高學(xué)生對這門課程的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)過程中還要盡可能地將工程力學(xué)的應(yīng)用貫穿到每一章節(jié)中。如在講授力的平移定理時,可以告訴學(xué)生,打出的乒乓球為什么既會旋轉(zhuǎn)又會向前進(jìn),其中所包含的力學(xué)知識。
3采用多種教學(xué)方法
轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,改革“填鴨式”的教學(xué)方法,牢固樹立以學(xué)生為中心的思想,正確認(rèn)識學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)的內(nèi)涵,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、積極性,實施啟發(fā)式、研究式的教學(xué),達(dá)到師生互動?！笆谌擞隰~,不如授人于漁”。工程力學(xué)很大一個特點(diǎn)是概念多,公式多,定理多,這對于大專院校的學(xué)生來說這也是一個難點(diǎn)。鑒于此,在教學(xué)上多采用比較法,能達(dá)到一個比較好的效果,也能減輕學(xué)生一定的負(fù)擔(dān)。下面舉兩個例子:①力偶對學(xué)生來說是一個比較新的概念,怎么樣才能讓學(xué)生更好地掌握呢?力的概念是學(xué)生比較熟悉掌握的,如果在力的基礎(chǔ)上將力和力偶進(jìn)行一個鮮明的對比,學(xué)生掌握這概念無疑會輕松很多。②材料力學(xué)中的四種變形有很多新的概念和公式,學(xué)生往往難以分辨和記憶,很容易出現(xiàn)概念和符號不符、公式混淆等現(xiàn)象。為了便于學(xué)習(xí)和記憶,可以把它們歸納分類,列出表格對比,學(xué)生在學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)時,可以只記住其中一個變形公式或概念,其它的就進(jìn)行對比聯(lián)想,這樣就易于調(diào)動學(xué)生的思維積極性,準(zhǔn)確迅速地記憶每個概念和公式的特征。
4建立切合實際的辦法評價方式
在評價方面,應(yīng)該更改以往期末筆試一份試卷定成績的僵化的評價方式,建立一套有效可行的考核制度,并減輕一次考試定一門課程的份量。①平時成績占20%,平時的考核包含作業(yè)、課堂提問、討論、報告、實驗操作以及階段性測驗等多種形式。每交一次作業(yè),授課教師都有記錄,并從中了解學(xué)生對知識的了解,對于作業(yè)抄襲現(xiàn)象要注意把握和控制,要適當(dāng)糾正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度,對回答課堂提問和積極參與討論問題給予加分。②期中成績占30%,工程力學(xué)課程內(nèi)容多,利用期中考試可以對靜力學(xué)的章節(jié)進(jìn)行一個階段性的復(fù)習(xí)和檢測,也為后續(xù)材料力學(xué)的學(xué)習(xí)作好準(zhǔn)備。③期末成績占50%,期末考試的覆蓋性廣,難度適當(dāng),是對這門課程的一次總結(jié)性的考試。
5結(jié)語
以上內(nèi)容只是筆者個人根據(jù)自身的教學(xué)實際出發(fā),對工程力學(xué)教學(xué)提出的一些膚淺的看法。只要在工程力學(xué)教學(xué)的過程中,始終堅持以人為本的原則,幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,掌握正確的學(xué)習(xí)方法,調(diào)動學(xué)生積極性,提高教學(xué)效果,為培養(yǎng)既具有創(chuàng)新能力又具備工程實踐經(jīng)驗的高素質(zhì)技術(shù)人才打下良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1]史藝農(nóng),王奇力,李紹鵬.工程力學(xué)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2006.
關(guān)鍵詞：工程力學(xué)；啟發(fā)式；教學(xué)
【中圖分類號】G633.7
1目前存在的問題
一部分學(xué)生覺得力學(xué)概念、規(guī)律較為抽象，理論應(yīng)用繁雜，感覺困惑與乏味，從而產(chǎn)生排斥感。還有些學(xué)生愿意認(rèn)真學(xué)習(xí)，但常覺得工程力學(xué)的理論難以理解透徹，做題時常常不知如何下手，不理解的知識一但累積，便容易喪失了自信，逐漸產(chǎn)生厭學(xué)情緒。在目前工程力學(xué)授課內(nèi)容不變，但課時縮減的趨勢下，這種情況更加嚴(yán)重。因此，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生掌握力學(xué)思維，培養(yǎng)其思考和解決問題的能力，這需要教師不斷與學(xué)生溝通來改進(jìn)和提高教學(xué)效果。
2.啟發(fā)式教學(xué)為指導(dǎo)思想
啟發(fā)式教學(xué)是在老師的啟發(fā)引導(dǎo)下，激發(fā)學(xué)生思考，產(chǎn)生疑問，并主動獲取知識的過程，這是一種古老而常新的教育理念。教學(xué)是師生之間信息的傳遞，美國心理學(xué)家羅杰斯認(rèn)為：“成功的教學(xué)依賴于一種真誠的理解和信任的師生關(guān)系，依賴于一種和諧的安全的課堂氣氛?！苯處煂虒W(xué)和學(xué)生的熱愛，注重學(xué)生的課堂情緒，會營造輕松、融洽的氛圍。在教學(xué)的過程中善于設(shè)問，激發(fā)學(xué)生求知欲，抓住時機(jī)啟發(fā)學(xué)生思考，解決問題。啟發(fā)式教學(xué)最忌諱刻板，崇尚因人而異，因勢利導(dǎo)，相機(jī)點(diǎn)撥。因此，教師要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)和廣博的知識，不僅僅局限于書本，或局限于單一的模式，還要結(jié)合自己對教材的理解，通過自己的方式和智慧來講授工程力學(xué)。
3.建立力學(xué)模型引發(fā)學(xué)習(xí)興趣
工程力學(xué)研究工程實際中的力學(xué)問題。簡化工程實際建立力學(xué)模型，是工程力學(xué)學(xué)習(xí)的第一步， 這也是重要的一步。學(xué)生能把力學(xué)和生活中看到的、接觸到的結(jié)構(gòu)和物體聯(lián)系起來，工程力學(xué)就不再是抽象，而模糊的概念。身邊的力學(xué)讓學(xué)生更有興趣去了解和分析。一般的教材只是在緒論提及力學(xué)模型的建立并舉一兩個例子說明。在授課過程中很多時候都可以先講力學(xué)模型的建立，再講理論分析，雖然占用些許時間，往往起的效果相當(dāng)好，可謂磨刀不誤砍柴工。
如靜力學(xué)部分，講集中力和分布力時，集中力可以看橋面上站著一個人，人對橋的作用力。如果橋面上覆蓋著一層雪，那么雪對橋而言就是分布力。雖然只是個簡單的概念，通過這樣描述就變得具體而輕松，同時學(xué)生對分布力的單位也就很自然地理解了。
運(yùn)動學(xué)部分，如果是汽車專業(yè)學(xué)生，可以選擇可以選擇缸體、活塞環(huán)、曲柄、飛輪組成的機(jī)構(gòu)為研究，簡化成力學(xué)中的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，制作動畫視頻，把機(jī)構(gòu)運(yùn)動情況展示出來。學(xué)生不僅對力學(xué)模型的來源清晰，而且對該機(jī)構(gòu)如何運(yùn)動產(chǎn)生很濃的興趣。
教師在教學(xué)的過程中可以根據(jù)需要穿插建立力學(xué)模型的內(nèi)容，如講解材料的特性時，教材上通常把材料力學(xué)實驗中的鑄鐵和低碳鋼作為脆性材料和塑性材料的代表，但這兩種材料學(xué)生在生活中接觸較少，說起來比較抽象。作為補(bǔ)充，可以告訴學(xué)生玻璃可以看成脆性材料，橡皮可以看成塑性材料，再描述兩種材料的特點(diǎn)就很容易理解。
3 工程實例貫穿，明確應(yīng)用目標(biāo)
工程力學(xué)主要用于解決工程實際的力學(xué)問題，本身就是一個發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程。教師在授課的過程中可以舉一些工程實例進(jìn)行說明，這樣教學(xué)更有說服力，學(xué)生會深刻體會到工程力學(xué)是門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)習(xí)好，能為日后專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
2012年8月24日發(fā)生的哈爾濱三環(huán)路群力高架橋洪湖路上行匝道傾覆事故，是一件舉國關(guān)注的事故。于是我們在課堂教學(xué)中，建立該橋梁力學(xué)模型，分析受力。事故中的橋梁發(fā)生了傾覆而不是坍塌，這與橋梁的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度有密切的關(guān)系，該橋梁屬于獨(dú)墩橋，三輛貨車司機(jī)，在121.96米的長梁體范圍內(nèi)同時集中靠右側(cè)行駛，按照傾覆力矩的計算，力臂增大，則力矩增大，導(dǎo)致傾覆。學(xué)生對橋梁的受力分析明確了，也有了分析工程實際的思路。專家組事故認(rèn)定后得出結(jié)論是司機(jī)超載，我們又進(jìn)行了課堂討論。學(xué)生明白了為什么設(shè)計人員沒有責(zé)任，設(shè)計按規(guī)范進(jìn)行，規(guī)范是怎樣規(guī)定，規(guī)范對設(shè)計的要求和對工程實際的影響。這樣讓學(xué)生對問題有了更加深入的思考。
抓住時機(jī)把工程實際貫穿于教學(xué)中，不僅能事半功倍，而且培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。
4 培養(yǎng)工程力學(xué)的思維方式
多數(shù)教材以介紹原理和概念為主，如何把這些知識點(diǎn)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的能力，使他們將來在遇到工程問題時能有自己的解題思路和方法，是教師努力的方向。在教學(xué)過程中教師應(yīng)授之以漁，培養(yǎng)學(xué)生力學(xué)思維。下面介紹工程力學(xué)幾種常用的思維方式。
1）等效性原則，抓住問題本質(zhì)，用等效原則簡化復(fù)雜問題。力的平行四邊形法則、力線平移定理應(yīng)用了作用等效原則。動能定理遵循了過程等效原則，靜力學(xué)的平衡方程可以采用一矩式、二矩式或三矩式，遵循了表述等效的原則。等效原則終貫穿于工程力學(xué)。
2）近似計算，在工程力學(xué)應(yīng)用相當(dāng)廣泛。在計算桁架節(jié)點(diǎn)位移時，通常可以按結(jié)構(gòu)原有的幾何形狀和尺寸計算約束反力和內(nèi)力，并采用切線法代替圓弧法近似地確定節(jié)點(diǎn)位移。通過這樣的兩次近似方法，結(jié)果不僅能滿足工程的精度要求，分析和計算過程也大為簡化。計算擠壓應(yīng)力時，當(dāng)構(gòu)件擠壓時接觸面是半圓柱型表面時，壓應(yīng)力非均勻分布，近似地采用其對應(yīng)的直徑平面作為擠壓面，擠壓應(yīng)力在計算擠壓面上均勻分布。這些近似計算在工程力學(xué)中很常見，其簡便和快速計算不僅滿足工程實際需要也符合工程中考慮主要因素的要求。
3）逆向思維，突破常規(guī)思路，采用非常規(guī)的方法解決問題。如工程力學(xué)中的達(dá)朗貝爾原理把動力學(xué)的問題用靜力學(xué)方法來解決。虛位移原理則是用動力學(xué)的方法解決靜力學(xué)問題。學(xué)生通過學(xué)習(xí)能不斷地活躍思維，開拓思路。
4）形象思維，這是工程力學(xué)求內(nèi)力時常常出現(xiàn)的思維方式。比如求桁架內(nèi)力采用的截面法就是假想截斷桁架，將桁架一分為二，要保持原有的狀態(tài)，截斷處用桿件內(nèi)力來替代。
工程力學(xué)思維并不局限與上述幾種，同一問題，可以有多種解決思路，教師可以引導(dǎo)學(xué)生多思考，不斷總結(jié)經(jīng)驗。
5教學(xué)方法
工程力學(xué)課時較少，但內(nèi)容還是比較多。采用一定的方法幫助學(xué)生掌握知識點(diǎn)，對于他們增強(qiáng)信心，提高學(xué)習(xí)積極性非常必要。
形象記憶法
歸納法
用于記憶解題方法和判斷內(nèi)力的符號有很好的教學(xué)效果。用截面法求解桿件內(nèi)力：將桿件假想地切開，取切開后任一桿段為研究對象，用平衡條件由外力確定內(nèi)力，可以歸納成一切二取三平衡；又如，彎矩計算，通過平衡方程求解彎矩，可以歸納得到當(dāng)外力向上時引起正彎矩，反之為負(fù)彎矩。這些歸納結(jié)果可以幫助學(xué)生加強(qiáng)記憶。
3.比較法（對比法）
教學(xué)中適當(dāng)應(yīng)用上述方法，可以幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效果。
6結(jié)語
工程力學(xué)教學(xué)過程強(qiáng)調(diào)教師與學(xué)生的互動，教無定法，教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，不斷調(diào)整教案，提高教學(xué)效果。同時，學(xué)生的疑問和思路反過來也能啟發(fā)教師。以上是工程力學(xué)教學(xué)中的一點(diǎn)體會，以供探討。
參考文獻(xiàn)
[1] 范欽珊. 工程力學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011
骨骼最基本的功能就是傳遞力學(xué)載荷，發(fā)揮支撐及運(yùn)動功能. 脊柱是人體的中軸骨，是人體的脊梁，是一個具有多個復(fù)雜關(guān)節(jié)連接的系統(tǒng)，其功能發(fā)揮依賴于完整的骨性結(jié)構(gòu)和正常的負(fù)重力線. 所以，任何創(chuàng)傷、退變、炎癥、腫瘤及畸形等疾病所引起的脊柱骨質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞或力線異常，都將會導(dǎo)致其正常生理功能喪失，從而產(chǎn)生相應(yīng)的臨床癥狀. 脊柱外科手術(shù)最根本的目的就是消除病因，重建脊柱穩(wěn)定和恢復(fù)脊柱生理曲度. 隨著脊柱重建理念的更新及內(nèi)固定器械的不斷改進(jìn)，越來越多的工程力學(xué)原理和技術(shù)也被應(yīng)用于脊柱外科，用以解決脊柱骨性結(jié)構(gòu)破壞或力學(xué)異常所導(dǎo)致脊柱不穩(wěn)定等方面的問題［1-3］. 因此，脊柱外科與工程力學(xué)的結(jié)合越來越緊密. 脊柱外科的核心手術(shù)技術(shù)包括減壓、固定和融合三個方面. 每一個過程中都包含著大量的工程力學(xué)原理，與脊柱的穩(wěn)定重建密切相關(guān)，尤其在脊柱固定、脊柱融合和椎體強(qiáng)化方面，借鑒了大量的工程學(xué)原理，目前已經(jīng)發(fā)展到一個比較成熟的階段，而脊柱的穩(wěn)定重建離不開對構(gòu)成脊柱的椎體、椎間盤和小關(guān)節(jié)突等結(jié)構(gòu)的再處理.
1椎弓根螺釘固定技術(shù)-杠桿原理
1.1椎弓根螺釘固定技術(shù)根據(jù)“三柱”理論，脊柱可以分為前、中、后三柱，在脊柱的運(yùn)動過程中，每一柱都承擔(dān)相應(yīng)的應(yīng)力. 由于椎弓根螺釘能夠從椎體后方，穿過椎弓根，直達(dá)椎體前方，將椎體的前、中、后三柱貫穿固定，獲得立體三維空間的穩(wěn)定，因此，椎弓根螺釘技術(shù)較椎板鉤、前路鋼板等其它固定方式有更強(qiáng)的力學(xué)穩(wěn)定性. 椎弓根螺釘與金屬棒及橫向連接器的組合，其力學(xué)原理類似于建筑工程學(xué)中腳手架固定，它可以通過對螺釘施加不同方向的載荷而獲得對椎體間撐開、加壓及旋轉(zhuǎn)等功能.
1.2椎弓根螺釘固定技術(shù)的臨床應(yīng)用椎弓根螺釘技術(shù)已經(jīng)成為脊柱手術(shù)中最常用、最重要、最核心的技術(shù)，在穩(wěn)定重建中具有不可缺少、不可替代的作用，是脊柱外科領(lǐng)域劃時代的技術(shù). 目前，每年有近20萬例脊柱疾病患者在手術(shù)中需要使用椎弓根螺釘技術(shù)，螺釘年使用量近百萬根，并且以每年30％的速度增加. 椎弓根螺釘技術(shù)力學(xué)優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)最為突出并在臨床上大量應(yīng)用的就是在椎體滑脫復(fù)位和脊柱側(cè)彎矯正的過程中. 治療方法是通過手術(shù)復(fù)位，重建脊柱生物力線，恢復(fù)正常生理曲度. 手術(shù)方案是采用兩組椎弓根螺釘或三組椎弓根螺釘進(jìn)行復(fù)位. 表面上，兩種方法都是通過螺釘提拉作用，完成椎體復(fù)位，但實質(zhì)上，其應(yīng)用的工程力學(xué)原理各有不同. 兩組螺釘固定原理為懸臂梁結(jié)構(gòu)，它是以一個支點(diǎn)對另外一個支點(diǎn)進(jìn)行提拉，在工程學(xué)中最典型的應(yīng)用是單臂起重機(jī)的工作原理；三組螺釘固定原理則是工字梁結(jié)構(gòu)，它是通過兩個支點(diǎn)對位于中央的力點(diǎn)進(jìn)行提拉，工作原理與龍門吊車極為類似. 因此，在椎體嚴(yán)重的滑脫復(fù)位過程中，三組螺釘固定方法療效優(yōu)于兩組螺釘固定方法的力學(xué)原理即在于此［1-2］.
除了提拉復(fù)位作用以外，椎弓根螺釘還可以完成加壓、撐開、去旋轉(zhuǎn)等功能，這在脊柱側(cè)彎的矯形過程中極為重要. 脊柱側(cè)彎在力學(xué)上主要表現(xiàn)為承載力線改變，同時存在矢狀面、冠狀面和水平面的力學(xué)平衡喪失，是一個三維立體畸形. 因此在畸形矯正過程中，需要同時應(yīng)用加壓、撐開、去旋轉(zhuǎn)等方法，恢復(fù)脊柱力線，糾正力學(xué)失衡. 在現(xiàn)有的種類繁多的脊柱內(nèi)固定器械中，僅有椎弓根螺釘能夠提供這種三維空間矯正性能，因此，椎弓根螺釘技術(shù)已經(jīng)成為脊柱側(cè)彎畸形矯正中不可缺少的技術(shù)［3-4］.
1.3椎弓根螺釘固定技術(shù)存在問題在臨床工作中，由于骨質(zhì)疏松常引起椎弓根螺釘固定能力下降，螺釘松動脫出，進(jìn)而導(dǎo)致手術(shù)失敗. 隨著脊柱內(nèi)固定手術(shù)的廣泛開展，多種原因?qū)е碌男g(shù)后翻修病例也越來越多. 如何處理翻修時椎弓根螺釘固定強(qiáng)度下降的問題，也成為困擾脊柱外科醫(yī)師的棘手問題. 因此，如何解決因脊柱骨質(zhì)條件不佳和手術(shù)操作失誤所導(dǎo)致的椎弓根釘固定強(qiáng)度下降，已成為脊柱內(nèi)固定研究領(lǐng)域的當(dāng)務(wù)之急. 椎弓根螺釘固定的關(guān)鍵取決于能否得足夠的骨螺釘界面把持力，而且，這種把持力要持續(xù)到椎體間達(dá)到堅固的骨性融合為止. 影響螺釘固定穩(wěn)定的因素不外乎兩個，一個是螺釘本身，另一個是椎體. 在螺釘方面，影響因素包括螺釘外形、直徑、長度以及螺釘?shù)闹萌敕较颉⑽恢玫?；在椎體方面，影響因素則包括骨質(zhì)密度、骨質(zhì)強(qiáng)度等，如骨質(zhì)疏松. 任何引起椎體力學(xué)強(qiáng)度下降的病因均會導(dǎo)致擰入其中的螺釘把持力下降. 因而，螺釘固定穩(wěn)定的核心因素就是釘?shù)拦琴|(zhì)螺釘螺紋的界面情況.
1.4膨脹式椎弓根螺釘?shù)难邪l(fā)設(shè)計及臨床應(yīng)用工程學(xué)專家提出的方法是使用膨脹螺釘，同時強(qiáng)化處理墻面，從矛盾的雙方面著手，解決螺釘松動的問題. 由此，我們也考慮能否將此理念用于解決脊柱內(nèi)固定不穩(wěn)的難題. 通過對椎弓根螺釘固定的關(guān)鍵因素進(jìn)行了細(xì)致分析，西京醫(yī)院骨科在國內(nèi)外率先提出椎弓根螺釘穩(wěn)定應(yīng)著眼于螺釘早期機(jī)械性穩(wěn)定，遠(yuǎn)期生物性穩(wěn)定的原則，并研發(fā)出國內(nèi)首個膨脹式椎弓根螺釘系列產(chǎn)品. 大量的實驗研究證明，膨脹式椎弓根螺釘通過膨脹加壓的作用，使螺釘周圍骨質(zhì)致密化，提高了螺釘?shù)某跏脊潭◤?qiáng)度. 3 mo后，骨質(zhì)長入膨脹螺釘?shù)呐蛎涢g隙內(nèi)，達(dá)到了“釘中有骨，骨中有釘”的遠(yuǎn)期穩(wěn)定效果，很好地解決了椎體骨質(zhì)疏松所導(dǎo)致的內(nèi)固定不穩(wěn)或不能固定的難題. 從2006年8月開始臨床使用膨脹式椎弓根螺釘治療植釘條件不佳的患者300余例，結(jié)果螺釘植入體內(nèi)后無松動、斷裂跡象，螺釘-骨界面密合性好，療效滿意.
2椎體間融合與非融合技術(shù)-張力帶原理與萬向軸頭結(jié)構(gòu)
正常椎間盤承受抗壓、彎曲、剪切三維空間載荷. 當(dāng)椎間盤發(fā)生退變后，蠕變率與初始松弛率增加， 達(dá)到平衡所需時間縮短和平衡時的載荷減小，椎間盤緩沖和傳遞載荷的功能相應(yīng)減弱，進(jìn)一步加重椎間盤的退變、突出，壓迫神經(jīng)產(chǎn)生癥狀. 手術(shù)的目的就是將退變的椎間盤切除，解除脊髓、神經(jīng)根受到的壓迫. 術(shù)后重建椎間隙高度、恢復(fù)脊柱生理曲度的技術(shù)主要可以分為椎體間融合技術(shù)與非融合技術(shù).
2.1椎體間融合技術(shù)椎間融合器傳統(tǒng)的椎體間融合技術(shù)是采用自體或異體骨塊，將其嵌入摘除椎間盤后的椎體間隙，從而獲得椎體間融合. 其缺點(diǎn)在于增加了手術(shù)創(chuàng)傷和交叉感染的風(fēng)險. 隨著工業(yè)技術(shù)及材料學(xué)的發(fā)展，越來越多的脊柱外科醫(yī)師在考慮，能否尋求一種能夠替代自體骨或異體骨的材料. 20世紀(jì)70年代中期至80年代初期， 一種中空、帶孔的金屬圓柱體開始用于治療賽馬的頸椎病. 該內(nèi)置物可產(chǎn)生一種支撐作用，維持了椎間隙的高度，接受該方法治療后的馬頸椎活動基本正常， 因而美國馬外科中心將本術(shù)式定為馬頸椎穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)手術(shù). 隨后，許多學(xué)者考慮能否將這項技術(shù)應(yīng)用于人類脊柱疾病的治療，并對其進(jìn)行了外形、材料等物理特性的改進(jìn)，最后產(chǎn)生了目前的適用于人體的椎體間融合器. 椎體間融合器技術(shù)主要采用“牽張壓縮”張力帶效應(yīng)和椎體間界面內(nèi)固定的原理. 脊柱椎體間融合器置入椎間隙時可牽張殘余的纖維環(huán)及周圍軟組織， 又可以對收縮的反作用力產(chǎn)生壓縮作用加固融合器， 且融合器的固有螺紋與上下位椎體緊密嵌插， 如此形成一個自成一體的自動加壓固定系統(tǒng). 脊柱椎體間融合器技術(shù)特點(diǎn)在于完美地解決了脊柱手術(shù)節(jié)段所需要的早期制動和后期的骨性融合這一基本要求. 早期是通過嵌入椎節(jié)螺紋的抗剪力效應(yīng)和上下兩端拱石狀結(jié)構(gòu)的抗旋轉(zhuǎn)作用， 而后期則由于中空內(nèi)腔充滿碎骨粒， 再通過周壁上空隙內(nèi)外溝通， 而逐漸獲得骨性融合，維持脊柱前中后三柱良好的穩(wěn)定性. 早期臨床上應(yīng)用的椎體間融合器是不可吸收性的，多為金屬和多聚碳纖維兩種材料，融合后期產(chǎn)生應(yīng)力遮擋， 在一定程度上影響骨融合后的強(qiáng)度等不良反應(yīng)， 因此， 目前國內(nèi)外致力于各種生物型椎間融合器的研究. 它具有更好的剛度和彈性系數(shù)， 對影像學(xué)評估干擾更小等諸多優(yōu)勢. 已有研究表明，在屈伸、軸向旋轉(zhuǎn)及側(cè)屈的生物力學(xué)特性及節(jié)段穩(wěn)定性方面，可吸收性椎間融合器的臨床效果等于或優(yōu)于非可吸收性椎間融合器［1，3］.
2.2椎體間非融合技術(shù)人工椎間盤在醫(yī)學(xué)上，只有生理性的重建解剖結(jié)構(gòu)才是最為合理的. 盡管采用椎體間融合技術(shù)治療椎間盤源性疾病獲得良好的手術(shù)效果，但由于椎體間融合技術(shù)改變了脊柱的生物力學(xué)特性，使原本能夠活動的脊柱節(jié)段喪失運(yùn)動功能，因而導(dǎo)致其周圍組織和鄰近椎間盤應(yīng)力增加，加重了鄰近椎間盤的退化與病變. 近年來，國內(nèi)外學(xué)者致力于探求合適的人工假體替代退變椎間盤的全部或其中一部分，以求恢復(fù)椎間盤的解剖和功能，隨之誕生出人工椎間盤置換技術(shù). 替換退變的全部椎間盤者，稱為人工全椎間盤置換;只替換退變的髓核者，稱作人工髓核置換［2-4］.
轉(zhuǎn)貼于
Fernstrom等在上世紀(jì)50年代后期即提出人工腰椎間盤假體技術(shù)，其設(shè)計及種類不斷創(chuàng)新發(fā)展. 人工腰椎間盤置換術(shù)作為腰椎融合之外治療椎間盤源性疼痛的另一合理的選擇，目的是使退變椎間盤引起的疼痛得到長期緩解， 重建椎間隙高度以保護(hù)神經(jīng)組織， 保留脊柱運(yùn)動以避免晚期關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)及鄰近節(jié)段的病變. 隨著人工椎間盤研究的不斷深入，美國和歐洲的臨床應(yīng)用已經(jīng)證實，人工腰椎間盤置換術(shù)短期內(nèi)可以恢復(fù)脊柱的運(yùn)動學(xué)和載荷特性， 恢復(fù)脊柱功能單位的穩(wěn)定性和運(yùn)動能力. 這項技術(shù)徹底改變了傳統(tǒng)的“切除固定融合”的手術(shù)理念， 更符合人體的解剖學(xué)和運(yùn)動生理學(xué).
人工髓核置換可以分為原位成形髓核假體和預(yù)制成形髓核假體. 原位成形髓核假體的設(shè)計原理是向椎間盤間隙內(nèi)注入可塑型的聚合物，并使其在椎間盤原位的間隙內(nèi)塑型成為髓核假體. 所用材料主要有硅橡膠和聚氨基甲酸乙酯. 該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于其操作通過纖維環(huán)上很小的切口即可進(jìn)行，因此降低了植入物脫出的風(fēng)險，并存在開展經(jīng)皮微創(chuàng)手術(shù)的潛在可能. 而且，這種設(shè)計具有更好的應(yīng)力分布和植入物穩(wěn)定性. 預(yù)制成形假體是在體外用粘彈性材料制成一定形狀的假體，假體在植入體內(nèi)之前已經(jīng)固定成形. 相對于原位成形髓核假體，預(yù)制成形髓核假體的優(yōu)點(diǎn)是，更可靠的聚合物性能和更好控制的生物組織相容性.
3椎體成形術(shù)及后凸成形術(shù)-混凝土技術(shù)
經(jīng)皮椎體成形術(shù)是近年來脊柱外科發(fā)展的一項新的微創(chuàng)技術(shù). 它是通過椎弓根或直接向椎體內(nèi)注入人工骨方法， 以達(dá)到增強(qiáng)椎體強(qiáng)度和穩(wěn)定性、防止塌陷及緩解腰背部疼痛， 甚至部分恢復(fù)椎體高度的目的. 其原理就是模擬混凝土填塞技術(shù)，通過骨水泥固化，到達(dá)增強(qiáng)椎體力學(xué)強(qiáng)度及防止椎體進(jìn)一步塌陷的目的. 自法國介入放射學(xué)家Galibert等（1984）首次應(yīng)用經(jīng)皮椎體成形術(shù)治療椎體血管瘤以來，該項技術(shù)在歐美及我國迅速普及，主要治療椎體轉(zhuǎn)移瘤和骨質(zhì)疏松癥引起的椎體壓縮骨折. 盡管十幾年來經(jīng)皮椎體成形術(shù)取得了比較滿意的結(jié)果，但由于直接注入骨水泥不能抬升骨折椎體的終板，因此無法恢復(fù)椎體高度及改善后凸畸形殘留，而且向椎體內(nèi)直接注入骨水泥需要很高的壓力，容易引起骨水泥漏出，造成神經(jīng)受壓等嚴(yán)重并發(fā)癥. 針對這個問題，1999年美國骨科醫(yī)生研制出一種可膨脹球囊，先經(jīng)皮經(jīng)椎弓根將球囊置入椎體，球囊膨脹使骨折椎體復(fù)位，放氣退出球囊，再注入骨水泥，稱之為椎體后凸成形術(shù). 與經(jīng)皮椎體成形術(shù)相比，經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)能糾正病椎的后凸畸形，并在椎體內(nèi)形成一個空腔，可在低壓下注入粘稠度較高的骨水泥，明顯降低了骨水泥滲漏率，提高了臨床療效.
椎體成形術(shù)及后凸成形術(shù)臨床上最常用的填充物是聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥（PMMA），但PMMA有固化時大量放熱，發(fā)生滲漏后有灼傷鄰近組織(尤其是脊髓和神經(jīng))的可能，同時也燒傷骨細(xì)胞，不能與骨組織生物連接、不可生物降解等諸多問題. 理想的填充材料應(yīng)具備［4-5］: ①可注射性; ②迅速凝固，并具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度; ③具有生物活性和骨傳導(dǎo)性; ④凝固溫度低; ⑤有良好的顯影性; ⑥可緩慢的生物降解. 因此，目前臨床又進(jìn)一步發(fā)展出羥基磷灰石陶瓷、磷酸三鈣陶瓷、自固化磷酸鈣骨水泥、硫酸鈣骨水泥等，其中，又以硫酸鈣骨水泥生物相容性最好，體內(nèi)吸收快并能夠誘導(dǎo)骨形成. 椎體成形術(shù)和后凸成形術(shù)均可迅速緩解疼痛，強(qiáng)化椎體力學(xué)強(qiáng)度，是一種安全、有效、簡便的治療方法. 但其作為一項新技術(shù)，尚有值得深入研究的問題. 椎體后凸成形術(shù)中骨水泥的灌注量和分布情況，選擇適量的骨水泥并使其均勻充填空腔，既恢復(fù)了椎體剛度，又不至嚴(yán)重干擾脊柱正常的力學(xué)機(jī)制是今后的研究熱點(diǎn). 其次，尋找成骨效果更好，生物相容性更佳的注射材料，也將是未來研究的重點(diǎn).
在脊柱外科臨床中，工程學(xué)與醫(yī)學(xué)結(jié)合的例子仍有很多，借助工程力學(xué)原理和技術(shù)，醫(yī)學(xué)得到了迅猛地發(fā)展，解決了很多臨床工作中遇到的難題，很好地提高了患者生活質(zhì)量. 通過將工程學(xué)中膨脹螺釘用于脊柱外科獲得成功這一事例，我們深刻地體會到：優(yōu)秀的脊柱外科醫(yī)生，應(yīng)該將生物學(xué)和工程學(xué)有機(jī)結(jié)合，才能很好的解決脊柱穩(wěn)定的難題；學(xué)者型的骨科醫(yī)生，更應(yīng)該具備敏銳的觀察力和強(qiáng)勁的創(chuàng)新力，才能成為 一名與時俱進(jìn)的臨床專家.
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【關(guān)鍵詞】工程力學(xué) 力學(xué)實驗 應(yīng)用
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是第一生產(chǎn)力，近些年來，我國十分注重科研發(fā)展，使我國的科學(xué)技術(shù)水平有了一定的提升?，F(xiàn)代化的生產(chǎn)以及生活方式逐漸深入到人們的生產(chǎn)與生活，現(xiàn)代社會對科學(xué)技術(shù)的要求越來越高，為了滿足這一需求，跟上時展的，應(yīng)用廣泛的工程力學(xué)必須要改革創(chuàng)新，在我國的工程項目以及交叉學(xué)科中尋求發(fā)展，同時，工程力學(xué)實驗是工程力學(xué)不可分割的一部分，必須要在工程應(yīng)用中得到足夠的重視。
一、工程力學(xué)在我國重大工程中的運(yùn)用與發(fā)展
工程力學(xué)作為一門工程基礎(chǔ)學(xué)科，在漫長的發(fā)展過程中不斷面臨著新的挑戰(zhàn)，不斷涌現(xiàn)出新的課題，具有強(qiáng)大的生命力，在我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有十分重要的地位。能源問題是世界各國普遍面臨的問題，為了滿足能源需求，我國相繼建設(shè)了多座水力發(fā)電站，水力發(fā)電站的建設(shè)需要全面了解基巖的力學(xué)性質(zhì)，只有掌握充足的資料，才能夠節(jié)約成本，建造更加經(jīng)濟(jì)且壽命長的壩體結(jié)構(gòu)，而這個難題正好就是工程力學(xué)中的大型結(jié)構(gòu)工程課題。核能發(fā)電也是我國發(fā)展能源行業(yè)研究的熱點(diǎn)，進(jìn)行核能發(fā)電的關(guān)鍵是解決結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題，也就是防止核燃料外泄，保證安全發(fā)電，因此，這是工程力學(xué)面臨的一項復(fù)雜結(jié)構(gòu)課題。長江三峽水利樞紐工程是我國的重點(diǎn)工程，國家給予了高度重視，民眾也給予了高度的配合，在三峽水利樞紐工程建設(shè)的過程中，水工力學(xué)問題、通航水力學(xué)問題、爆炸反饋壩水利學(xué)問題、河流動力學(xué)問題、巖基力學(xué)問題、壩體抗震和抗爆問題等都是技術(shù)難題，需要整合全國多家單位進(jìn)行聯(lián)合的技術(shù)攻關(guān)，而解決這些技術(shù)難題的關(guān)鍵都在于工程力學(xué)。近年來，我國近海開采石油以及海上作業(yè)技術(shù)有了不小的進(jìn)步，海上采油工程面臨的難題是鉆井平臺的設(shè)計和制造，屬于新型的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)工程，涉及到海浪、結(jié)構(gòu)、巖石等多個方面的力學(xué)問題，也是工程力學(xué)學(xué)科面臨的新課題。除此之外，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的國防實力以及國防水平也有了明顯的提升，攻擊導(dǎo)彈、飛機(jī)攔截導(dǎo)彈等武器的研制都需要力學(xué)原理作為支撐，將工程力學(xué)應(yīng)用到國防領(lǐng)域，有助于更多高新技術(shù)產(chǎn)品的出現(xiàn)，也有助于保障我國的國家安全。
二、工程力學(xué)在交叉學(xué)科中的應(yīng)用
不同的運(yùn)用形態(tài)經(jīng)常聯(lián)合出現(xiàn)，一個過程常常既是物理過程，又是力學(xué)、化學(xué)過程，因此需要多學(xué)科聯(lián)合進(jìn)行研究，這就產(chǎn)生了交叉學(xué)科，力學(xué)以其很強(qiáng)的滲透力，與很多基礎(chǔ)學(xué)科與技術(shù)學(xué)科形成了交叉學(xué)科。石油是我國重要的能源，大慶油田的石油產(chǎn)量占全國石油總產(chǎn)量的五分之二以上，因此，保證其產(chǎn)量穩(wěn)定具有十分重大的意義。石油開采是通過勘探、鉆井、固井、射孔和采油來完成的，大慶油田的油、氣、水在地下分布十分復(fù)雜，層間封隔段短，要求進(jìn)行高質(zhì)量的固井工程，使用油井水泥對各個地質(zhì)層進(jìn)行嚴(yán)格分隔，但是射孔作業(yè)很容易損傷水泥環(huán)，影響層間封隔效果。水泥石是固井水泥環(huán)的構(gòu)成材料，由于水泥石中包裹著一些沒有被水化的顆粒以及小孔，物質(zhì)分部并不均勻，存在很大缺陷，容易出現(xiàn)裂紋。在水泥石配比中添加填料（纖維、圓形顆粒等）改變材料的動態(tài)力學(xué)性能，可以提高材料的裂韌性、止裂韌性等，通過不斷試驗可以獲得防止裂縫產(chǎn)生，具有較好抗沖擊性能的水泥石配方。這是工程力學(xué)在交叉學(xué)科中應(yīng)用的一個例子，研究出的水泥石配方現(xiàn)已在大慶投入使用。
三、工程力學(xué)實驗研究的重要性及在工程中的應(yīng)用
（一）工程力學(xué)實驗研究的重要性
工程力學(xué)是和實際聯(lián)系非常密切的工科課程，研究分析內(nèi)容包括物體的受力分析、應(yīng)力變形分析，還有含物體的材料性能分析，不僅涉及固體力學(xué)學(xué)科的內(nèi)容，還涉及到材料力學(xué)學(xué)科的內(nèi)容，研究內(nèi)容比較廣泛。一般來講，力學(xué)問題主要從理論分析、數(shù)值計算和實驗研究三個方面進(jìn)行研究，實驗研究對于工程力學(xué)的學(xué)習(xí)與理解具有十分重要的意義。簡單來講，工程力學(xué)的實驗研究就是運(yùn)用實驗的方法來測定工程結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中的應(yīng)力和變形，實驗研究的重要性與優(yōu)勢就在于，運(yùn)用實驗的方法可以快速、直接地解決工程面臨的問題，還可以對理論以及數(shù)值計算之后的結(jié)果進(jìn)行核查以及驗證。
（二）工程力學(xué)實驗研究在工程中的應(yīng)用
基礎(chǔ)建設(shè)工程都立足于實際，因此工程力學(xué)要致力于解決工程中面臨的實際問題。力學(xué)的理論方法給出了應(yīng)力分析的基本方程式，但是在實際情況下，運(yùn)用數(shù)學(xué)解析的方法往往只能夠處理一些簡單的問題，對于幾何形狀或受載復(fù)雜的構(gòu)件就要進(jìn)行理想化的假設(shè)，因此得出的結(jié)果與實際情況存在一定誤差，必須要采用力學(xué)實驗的方法進(jìn)行驗證。同時，數(shù)學(xué)解析法在使用過程中經(jīng)常會遇到數(shù)學(xué)和計算方面的困難，在解決工程建設(shè)中面臨的三維問題和應(yīng)力集中問題時，依靠數(shù)學(xué)解析法甚至根本不到計算結(jié)果。數(shù)學(xué)解析法的使用要基于正確的數(shù)學(xué)模型，只有針對工程建設(shè)中的實際問題建立正確的數(shù)學(xué)模型，才能夠得到正確的結(jié)果，如果面對一些載荷和邊界條件未知的問題，就要運(yùn)用實驗方法為數(shù)學(xué)解析提供必要的參數(shù)，得出結(jié)果之后依舊要使用實驗方法進(jìn)行驗證。力學(xué)實驗在工程建設(shè)中的運(yùn)用，完全不受結(jié)構(gòu)形狀、環(huán)境等各種因素的限制，即便是面對邊界條件未知的問題，也可以通過測量實物得到數(shù)據(jù)，對于一些只需要知道局部應(yīng)力和變形的問題，或者只要變形數(shù)據(jù)，甚至不知道材性能的條件下，實驗方法要比數(shù)值計算更加簡單與方便，并能夠得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果。從總體上講，理論分析，數(shù)值計算和實驗研究三者間存在十分密切的聯(lián)系，彼此之間可以互相促進(jìn)，互相補(bǔ)充，并且具有各自的特點(diǎn)，可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。
四、結(jié)語
我國正處在不斷的發(fā)展建設(shè)中，在很多領(lǐng)域都與發(fā)達(dá)國家存在很大的差距，為了不斷縮小差距，促進(jìn)我國的快速建設(shè)與發(fā)展，工程力學(xué)承擔(dān)著十分重大的使命，任務(wù)十分艱巨。隨著時代的發(fā)展，工程力學(xué)需要不斷與時俱進(jìn)，不斷在我國的大型工程中進(jìn)行應(yīng)用并尋求發(fā)展，同時要注重力學(xué)實驗在工程建設(shè)中的應(yīng)用，一方面為工程師的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的條件，一方面為工程力學(xué)找到新的生長點(diǎn)，更好地為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞:工程力學(xué) 工程實際 積極和主動 教學(xué)質(zhì)量
廣博的知識和出色的語言表達(dá)能力是做好教學(xué)工作的基礎(chǔ),但教學(xué)工作的成效,歸根到底要看學(xué)生對知識的掌握情況,這就要求教師有針對性地研究教學(xué)方法,研究學(xué)生的心理特點(diǎn),讓力學(xué)知識與學(xué)生的其他專業(yè)課程以及工程技術(shù)實際活動有機(jī)地結(jié)合起來,讓學(xué)生充分感受到專業(yè)技術(shù)的魅力,幫助學(xué)生消除厭學(xué)情緒,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)工程力學(xué)的興趣。
近幾年來,筆者承擔(dān)了水利工程類、電廠類等工科專業(yè)班級的工程力學(xué)課程教學(xué)工作,在實際教學(xué)活動中積累了一些經(jīng)驗,現(xiàn)提出來與大家探討。
一、“親其師而信其道”
學(xué)生熱愛一位教師,就會“愛屋及烏”地喜歡這位教師所進(jìn)行的教育教學(xué)活動,因此,在教育活動中,與學(xué)生建立良好師生關(guān)系,成為學(xué)生喜愛的老師,是教育獲得成功的前提條件和關(guān)鍵因素。
二、引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知力學(xué)
工程力學(xué):包括理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué),是中等職業(yè)學(xué)校電廠類、水利工程類等工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,其理論性強(qiáng),而且與專業(yè)課、工程實際緊密聯(lián)系,是科學(xué)、合理選擇或設(shè)計結(jié)構(gòu)(或構(gòu)件)的尺寸、形狀、強(qiáng)度校核的理論依據(jù)。在教學(xué)中,我們往往稱之為“一座橋”,具有承上啟下的作用。也就是說,學(xué)好工程力學(xué),為后續(xù)專業(yè)課的應(yīng)用和拓展奠定了很強(qiáng)的理論基礎(chǔ),也為學(xué)生畢業(yè)后正確分析和解決生產(chǎn)中有關(guān)的力學(xué)問題提供了知識上的保證,對提高學(xué)生的實際操作水平和技術(shù)應(yīng)變能力都具有至關(guān)重要的作用。
三、加強(qiáng)直觀性教學(xué)
課堂教學(xué)過程中,結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,盡量使用教學(xué)模型和實物進(jìn)行教學(xué)演示,如講解“工程中常見的幾種典型約束”時,讓學(xué)生看固定鉸鏈聯(lián)接的模型;講解“空間力系”時,看直角平行六面體;講解“齒輪的受力分析”時,讓學(xué)生看斜齒圓柱齒輪和圓錐齒輪。通過工程實際和教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合,工程實物與力學(xué)模型相對照,即可使學(xué)生增加有關(guān)工程和機(jī)械方面的感性認(rèn)識又能促進(jìn)理性認(rèn)識,使感性認(rèn)識和理性認(rèn)識并行發(fā)展。
四、聯(lián)系生活實際
如果教師能把抽象難懂的理論,化為具體易懂的實際。這樣,既可以活躍課堂氣氛,又可以使學(xué)生加深理解,加強(qiáng)記憶。例如在講靜力學(xué)公理一節(jié)“作用與反作用公理”時,我問學(xué)生:如果大家想買一個彈簧秤,并想校對一下它的精度時應(yīng)該怎么辦?學(xué)生回答:秤一個已知重量的實物。我又問:如果沒有實物呢?多數(shù)同學(xué)都沉默了,這時我拿出兩個彈簧秤,并使兩秤水平鉤在一起,然后用手施力于彈簧秤上,這時同學(xué)們恍然大悟說:兩秤的讀數(shù)相同。我解釋道:這就是作用力與反作用力,同學(xué)們可以用這種方法通過對幾個彈簧秤的實驗,就可以買到一個標(biāo)準(zhǔn)的彈簧秤。
五、尊重、關(guān)心學(xué)生
用心去呼喚,讓每一個學(xué)生都感受到老師不但沒有忽視他的存在,而且對他很重視,很關(guān)心。由于職業(yè)中專學(xué)生的基礎(chǔ)差異較大,多數(shù)學(xué)生正處于青春期,思想波動很大。有的學(xué)生想學(xué)但自控能力差,管不住自己,尤其是基礎(chǔ)差的學(xué)生,如果他們認(rèn)為老師忽視了自己,看不起自己,就可能引起逆反心理,導(dǎo)致自暴自棄的不良后果。針對這種情況,我采用的方法是,首先盡快了解每一個學(xué)生,記住學(xué)生的姓名,特別是對基礎(chǔ)差的學(xué)生的姓名脫口而出。輔導(dǎo)時基礎(chǔ)差的學(xué)生往往不能提出具體問題,我就主動和他們談些簡單易懂的問題,對漢語較差的朝族學(xué)生注意多交流,多輔導(dǎo)。使這些學(xué)生感覺到老師是在真心幫助他們,從而喚起他們的學(xué)習(xí)熱情。在對待學(xué)生方面,我一直堅持沒有不可原諒的缺點(diǎn),也沒有不值得表揚(yáng)的成績的原則,這樣學(xué)生和老師的心就被拉近了。
六、因材施教,進(jìn)退適度
根據(jù)學(xué)生的接受能力和心理特點(diǎn)制定有效的教學(xué)方法。就教師而言,我認(rèn)為教師是在傳授知識,而不是賣弄知識,教師要考慮到學(xué)生的接受能力,做到該講的要講,不該講的不講,該快的地方要快,該細(xì)的地方又要講細(xì)。如果講快了,講多了,學(xué)生接受不了,效果不佳?？墒窃谝惶谜n中對一個問題重復(fù)過多,學(xué)生就會感到羅嗦、厭倦。造成學(xué)生的注意力不集中,思想渙散,課堂氣氛沉悶,往往效果更差。針對這種情況,我采用“緊湊、聯(lián)想”的教學(xué)方法,收到了較好的效果。“緊湊、聯(lián)想”就是快慢適宜,不羅嗦,每講一個問題都盡量聯(lián)系到相關(guān)的內(nèi)容,這樣既幫助學(xué)生復(fù)習(xí)了以前的內(nèi)容加深了記憶,又增強(qiáng)了學(xué)生舉一反三的能力,例如在講《材料力學(xué)》四種基本變形:“彎曲變形”時。我首先要以提問的方式或搶答的辦法復(fù)習(xí)以前將的三種基本變形。即軸向拉伸和壓縮變形,剪切變形,圓軸的扭轉(zhuǎn)變形。另外《理論力學(xué)》中的三種力系:平面匯交力系,平面力偶系,平面任意力系?！督Y(jié)構(gòu)力學(xué)》中解超靜定結(jié)構(gòu)的三種方法:力法、位移法、力矩分配法。都可以通過對照、比較的方法講授,這樣不僅使學(xué)生加深了對課堂內(nèi)容的理解,又抓住了學(xué)生的思路。培養(yǎng)學(xué)生有一個良好的聽課習(xí)慣。
七、結(jié)束語
“傳道”須有術(shù),作為知識傳播者的園丁,必須在教學(xué)工作中不斷研究,不斷地創(chuàng)新,方能達(dá)到更好的教學(xué)效果。大文豪肖伯納說過:你有一個蘋果,我有一個蘋果,相互交換,每人仍是一個蘋果;你有一個思想,我有一個思想,互相交換,每人就有兩個思想。這個富有哲理性的比喻。我想,對于我們教師間教學(xué)經(jīng)驗的相互交流很適用。
參考文獻(xiàn):
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由于工業(yè)設(shè)計專業(yè)是一個偏向產(chǎn)品和外觀設(shè)計的專業(yè)，對于學(xué)生的培養(yǎng)更多的是美術(shù)、色彩、人機(jī)工程等相關(guān)的設(shè)計類課程?！豆こ塘W(xué)》作為為數(shù)不多的理工課程存在于教學(xué)大綱中。錢學(xué)森先生曾說：“力學(xué)+計算機(jī)將成為21世紀(jì)工業(yè)設(shè)計的主要手段。”這句話從根本上說出了力學(xué)在工業(yè)設(shè)計的地位。設(shè)計產(chǎn)品的外觀，從某種意義來講屬于藝術(shù)設(shè)計范疇，工業(yè)設(shè)計指通過合理規(guī)劃（外形、功能、色彩、裝飾等）設(shè)計符合人們生活和生產(chǎn)需要的工業(yè)產(chǎn)品的過程。為了實現(xiàn)設(shè)計產(chǎn)品的目標(biāo)，從業(yè)者需要憑借訓(xùn)練、技術(shù)知識經(jīng)驗、對材料和結(jié)構(gòu)的掌握程度進(jìn)行設(shè)計而不是憑空想象。
2.《工程力學(xué)》課程教學(xué)思考
2.1鼓勵為主，盡量用通俗易懂的方法調(diào)動學(xué)生的積極性
根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗，創(chuàng)設(shè)學(xué)生感到親切的情境。由于工業(yè)設(shè)計專業(yè)的特殊性，教師可以盡量在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計過程中引入力學(xué)概念，如自行車設(shè)計中的車輪設(shè)計引入運(yùn)動、座椅的設(shè)計中引入拉壓彎扭等材料力學(xué)概念，等等。將工業(yè)設(shè)計中的某個細(xì)節(jié)放大化，從力學(xué)角度進(jìn)行講述。讓學(xué)生覺得產(chǎn)品設(shè)計和力學(xué)息息相關(guān)，對力學(xué)產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣和探索欲望。2.2合理調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容，適當(dāng)降低學(xué)習(xí)難度
2.2合理調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容，適當(dāng)降低學(xué)習(xí)難度
由于力學(xué)課程的學(xué)習(xí)需要一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，并且課程內(nèi)容比較抽象，多數(shù)是在力學(xué)模型基礎(chǔ)之上的，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在一定的困難。在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。
2.2.1調(diào)整學(xué)綱，減少對理論性研究性內(nèi)容的學(xué)習(xí)。從課程設(shè)置來講這些屬于必須要求掌握的內(nèi)容，但是對于工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)生而言，部分內(nèi)容是多余的。工業(yè)設(shè)計主要是培養(yǎng)一部分產(chǎn)品設(shè)計人員，產(chǎn)品設(shè)計人員大多指產(chǎn)品的方案設(shè)計，而具體結(jié)構(gòu)設(shè)計將交付給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員進(jìn)行具體設(shè)計。產(chǎn)品設(shè)計人員只需要在對產(chǎn)品整體功能和人體工程學(xué)很好地把握的基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品功能設(shè)計和產(chǎn)品材料選擇即可。對材料力學(xué)部分的強(qiáng)度理論、能量法等研究性內(nèi)容的學(xué)習(xí)進(jìn)行簡單地講解即可，重點(diǎn)強(qiáng)化拉伸壓縮彎曲扭轉(zhuǎn)和壓桿穩(wěn)定的內(nèi)容學(xué)習(xí)。2.2.2強(qiáng)化概念的理解和掌握，適當(dāng)減少計算作業(yè)量。
3.針對工業(yè)設(shè)計專業(yè)《工程力學(xué)》教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整
包含剛體靜力學(xué)（受力分析、力系簡化、平衡方程、摩擦）、材料力學(xué)中的拉壓彎剪扭及組合變性條件下的內(nèi)力計算及強(qiáng)度校核的方法、一般內(nèi)力圖的繪制、穩(wěn)定分析即可。因為在掌握這些基本知識的條件下即可進(jìn)行常規(guī)設(shè)計，并且在學(xué)習(xí)理論知識的同時，需要增強(qiáng)學(xué)生的動手實踐能力。在學(xué)校課程設(shè)置合理的前提下，可以適當(dāng)介紹一些和工業(yè)設(shè)計相關(guān)的力學(xué)計算軟件，盡管軟件學(xué)習(xí)增加了學(xué)習(xí)難度，但是學(xué)好這些軟件對于加深對課程的理解及今后產(chǎn)品設(shè)計都將是一種助力。
4.結(jié)語
