摘 要：为了提高教学质量、激发学生学习积极性，在工程力学教学中引入PBL教学模式。在讲授基础理论知识的基础上，引入实际工程案例问题，组织学生自主解决问题，由教师进行引导总结。通过PBL模式的实施，提高了学生对知识的理解，培养了综合应用解决实际问题的能力。
关键词：工程力学 PBL 工程案例
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）01（a）-0087-01
工程力学是我校本科教育中一门重要的专业基础课。目前主要以教师课堂讲授为主，通过多媒体与黑板的教学方式，教师讲学生听，学生处于被动的学习地位。很多学生对课程学习感到枯燥无味，教学效果不理想，特别是学生欠缺主动发现问题和解决问题的能力。
目前，我国高等教育进入了大众化教育阶段[1]，企业社会大量需要的是具有扎实理论基础、创新思维和实践能力强的人才，现代大学生也具有头脑灵活、思想丰富、个性较强的特点。这就要求积极探索实践新的教学方法，努力达到激发学生创新意识和解决问题能力的目标。
近年来，国际上兴起了以问题为基础的（Problem Based Learning，PBL）教学法[2]，强调以学生的主动学习为主，通过学生的自主探究和合作来解决问题，从而掌握隐含在问题背后的科学知识，培养解决问题的技能和自主学习的能力。目前，PBL已在医学、生物学、心理学等多个学科的教学中得到了广泛应用。
就我校实际情况而言，学生力学基础较差，有些学生甚至高中阶段没有学过物理课，很多力学知识以前都没有接触过，不能开展全程PBL教学。但随着力学知识的积累，分析问题和解决问题能力的增强，可以采取PBL结合传统教学的模式。先对基础的理论知识进行传统课堂讲授，在此基础上引入工程问题，组织学生自己讨论分析，教师进行引导总结，在解决问题的同时也学习了相关知识点，就达到了提高学生学习兴趣、培养应用知识解决工程问题能力的目的。
下面首先介绍PBL教学模式实施的一般步骤，并通过实际案例进行具体说明，最后总结了该方法的优点及遇到的一些问题。
1 PBL实施流程
在实施教学前，教师应掌握大纲，吃透教材，结合知识点设计讨论问题，教学过程按照“基本理论学习—提出问题—学生探索分析—组织讨论—总结评价”的步骤进行。
实施过程可总结如下：
（1）基础理论学习。教师在课堂上讲解基础理论知识，指出重点难点。
（2）提出问题。将事先针对该知识点设计好的问题案例资料交给学生，提示问题解决思路，要求学生进入工程师的角色对该问题进行认真分析。
这些要解决的问题应是理论知识的延伸和应用，可采用工程实际案例、日常生活问题、实验教学资料等，应具备生动、准确、与实际结合密切的特点。
也可在基础理论学习前就将这些问题提前交给学生，提前熟悉，让学生带着问题学习理论知识。
（3）学生探索分析问题。将学生分成若干讨论小组，对问题进行自我探索式学习，通过查阅书籍、网络、相互讨论等方式收集资料，寻找解决问题的答案。要求每组在规定时间内提交作业。
（4）组织课堂讨论。教师需提前批阅作业，并就出现的问题和不足进行详细备课。课堂上，教师组织课堂讨论，可抽取有代表性的几组介绍他们的问题解决过程，其它同学进一步提问补充，并形成最终解决方案。
（5）教师总结评价。最后，由教师就作业中的不足之处、学生争论的焦点、分歧较大的疑难点进行点评，进一步加深理论学习。
下面通过具体案例说明如何在工程力学教学中应用PBL教学模式。
2 实施案例
根据教学大纲和授课计划，首先进行材料轴向拉压力学性能、应力集中知识点的学习[3]，随后进行了低碳钢试件拉伸压缩试验。在试验过程中，一些拉伸试件并没有在试件中间附件的位置断裂，有些试件断裂处靠近标距标记点，影响测量精度。
教师就以此问题作为分析案例，要求学生以小组为单位，分析原因提出解决方案，在两周内提交一份书面作业并准备课堂发言，并说明这将作为平时成绩的评定依据。
同时，提示学生可通过查找课本中的理论知识，以及学习金属材料拉伸试验国家标准，探讨原因并寻找解决方法。在此期间，教师还要抽时间询问学生进展情况，并及时解答遇到的问题。
在规定时间内，每组学生都按时交了作业。大部分同学通过与标准中所规定的试样截面形状比较，都找到了原因：试件夹持端与平行长度之间设计成阶梯轴，没有采用圆弧过渡方式，出现了局部应力集中，所以在标距标记点处发生颈缩断裂。部分同学根据标准规定，采用移位方法测定了断后伸长率。还有同学进一步查阅相关手册，得到阶梯轴处的应力集中系数，计算了阶梯轴处的局部应力值。
课堂上，选取三个小组代表发言，介绍他们各自的分析过程，其他学生认真听取思考提问，进行讨论。
讨论结束后，教师进行点评，剖析作业中存在的问题，解答疑难点，并进一步介绍了实际工程设计中避免应力集中的一些措施。
从学生的反应来看，通过实施PBL教学，学生加深了对相关知识点的理解，提高了学习积极性，锻炼了应用所学知识解决实际问题的能力。
3 结论
通过在工程力学教学过程中实施PBL教学模式，学生和教师都有不同程度的收获：
（1）对于学生来说，大多数问题都是真实的工程案例，解决问题的过程就是对所学力学知识的理解、应用的模拟实践经历。整个过程中，每个学生都以主动参与者的身份查阅资料，探索解决方案，学习兴趣得到了很大的提高。而且小组成员间讨论分析问题，也培养了学生的交流能力和团队意识。
（2）对于教师来说，通过问题案例的编写，增强了自身的知识积累，对学科理论有了更深刻的理解。组织学生学习讨论，锻炼了教师的课堂设计、管理、协调能力。教师也能从学生提问和讨论中得到启发，真正做到教学相长。
同时，我们也遇到一些问题：如怎样帮助自学能力较差的学生尽快适应PBL教学模式、怎么更有效的组织学生讨论、如何更为科学的评定学生成绩等，都需要在教学实践中不断探索。
总的来说，PBL教学法对于工程力学的教学改革可以发挥积极作用，值得在今后的力学专业教学工作中加以推广。
参考文献
[1]胡海岩.对力学教育的若干思考[J].力学与实践，2009，31（1）：70-72.
[2]杜翔云，AnetteK.，JetteE.H.PBL：大学课程的改革与创新[J].高等工程教育研究，2009，3：29-35.
[3]单辉祖，谢传锋.工程力学[M].北京：高等教育出版社，2004.