摘要：职专土木工程力学力学课理论知识太多，教师难教，学生厌学，通过配备学生元件盒和教师元件盒进行小实验教学，增加课堂趣味性，激发学生学习兴趣，加强动手，转变学习观念，培养学生能力。
关键词：职专 土木工程力学 小实验 材料 兴趣 能力
中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2011)006-166-02
职专土木工程力学力学课理论知识太多，职专学生不论是年龄水平还是知识水平都无法承受如此多的理论知识，因此出现教师难教、学生厌学和成绩差的现象，每年补考人数都很多。由于职专学生培养的是基础设施建设方面的技能型、应用型人才，他们无需学习如此多的理论知识，而是要多动手操作，在动手过程中明白其道理，以及与人沟通合作。课题组针对职专学生和课程的特点，经过调查和实验，总结出了不同于传统教学方法的新的教学方法一小实验教学。因为建筑工程实际的各种构件体积大、重量重，无法搬到教学现场，即使在教学现场，也无法模拟工程实际受力进行说明和讲解。所以我们要做小实验，选用适当的材料，模拟结构的构造、模拟构件的受力与变形、模拟构造的原理。把构件与受力缩小，把变形放大，进行单一模拟和实验，既能说明其原理，又能直观展现其受力与变形，学生从抽象的思维中回到现实来，增加课堂趣味性，激发学生学习兴趣，加强动手，转变学习观念，培养学生能力。
1 小实验材料
小实验材料决定职专学生实验方向，让材料在学生的探索活动中起到“无形的老师”的作用。我们着重通过配备学生元件盒和教师元件盒，找到适合职专学生的科学小实验活动的材料，提高职专学生对科学小实验活动的兴趣，加深职专学生对科学现象的探索欲望，从而逐步形成一定的课程体系。
1.1 学生元件盒
巧妇难为无米之炊，为了能让学生在课堂上动手做实验，我们必须准备实验材料，即学生元件盒(如上图所示)。元件盒中配备了金一个属环、一条细链条、一条粗链条、一条粗绳、一条细牛筋、一段松紧带、一根木牛腿柱、四个垫片、两块方木支座、两块木垫块、小链杆四片、螺栓十只，牙签四根、小剪刀一把透明胶圈一个、细线一小团、宽卡纸四片、窄卡纸四片、塑料片若干，粗细铁丝各一段、筷子两根、海绵杆一根、可变平行四边形一个、长条木支座。这些材料体积小、重量轻、选料容易、携带方便、制作费时少、省力，调试容易、保管方便。学生面对这些材料，发挥想象能够做多个小实验。
1.2 教师元件盒
为了把问题讲明白，教师要借助实验来演示，因此教师也要配备元件盒(如下图所示)。元件盒中配备了海绵矩形截面梁圆形截面梁拱形梁个一根、压杆支座模型板一块、可变平行四边形一个、应力刷两把、扁形牛筋一条、木牛腿柱、四个垫片、两块方木支座、两块木垫块、小链杆四片、螺栓十只等，为了不让学生的实验与教师的重复或让学生更有创造性，教师的元件盒不能与学生的一样，同时教师的演示必须让学生看得清，体积要大些，但重量也要轻些。
不论是学生元件盒还是教师元件盒，实验材料都有限，教师在做实验时，可随时借助身边的物品，如手表、锁、粉笔等。或课前提早做准备材料，还可布置任务让学生准备材料，我们利用材料的收集这一环节来扩大我们科学教学的影响面。同时，对学生元件盒也要加强管理，否则，学生会不重视元件盒，没等学完建筑力学，元件盒已经不见了。因此，我们要定期检查，对元件盒保管好的学生给与加分，让学生在整个学习过程都有实验可做。
1.3 力学小实验评分表
既然做了实验，也要有成绩评定，约束学生认真做实验，而不是随便拿来玩的，我们设计一份力学小实验评分表，有内容、有自评分、有小组评分、有老师评分、还有总评，期末作为总成绩的一部分计入总成绩。有了自评，学生才知道自己是否真的去做，有了小组评分，学生受到同学的监督，同时老师的评分给学生以肯定，这样，学生就会有持续的兴趣去做实验。下面是一份力学小实验评分表：
2 小实验教学作用
学生的认识在绝大部分程度上取决于对实验的操作，职专学生能按照自己不同的兴趣爱好、自由地选择操作材料，按照自己对材料的不同理解，结合自己的认知特点和能力水平，通过实验，使职专学生在和环境的互动中主动地得到发展。
2.1 增加课堂趣味性，激发学生学习兴趣
现代教育心理研究也表明，兴趣与学习的关系非常密切，只要有兴趣，学生就不会觉得学习是一件乏味之事。土木工程力学力学一开始上课往往就是理论性知识，教师如果按照课本教，有可能让学生第一节课就陷入畏难的状态，职专学生本身就是应试教育的失败者，如果我们再沿用过去的教学方法来教，学生对这门课就失去了兴趣，将不再爱学这门课。因此，教师要充分发挥聪明才智，设置有趣的、生动的、有吸引力的小实验，让学生置身于一个全新的、丰富而多彩的情景中。第一节课一开始教师就可以当一个模仿魔术师变一个魔术：让学生从元件盒中拿出一条项链般的链条和手镯般的铁圈，左手拿住铁链的一端，让铁链自然下垂，右手的拇指和食指捏住铁圈，让铁圈与桌面平行，铁链钻进铁圈的中心，这时右手松开，学生的铁环落到桌面，而老师的铁环则被铁链套住。这是为什么呢?学生的好奇心马上被吊起，不停地做着实验，百思不得其解，于是老师开始解惑，告诉学生，原来老师拿铁环时不仅右手的拇指和食指捏住铁圈，同时右手种植也顶着铁环，当松开拇指和食指时，中指没有松开，铁环在中指所受的力与重力组成的力矩作用下会翻转落下，于是被铁环套住，这就是力学中的受力，神奇吧。让学生知道原来力学课是这么有趣，寓教于乐是青少年青少年教育的一条基本原则，我们每个人的启蒙教育都是从游戏开始，我们不烦也从游戏开始，让学生一开始对学科怀有好奇心，产生兴趣，高高兴兴学习，乐于动手参与。通过教师的愉快教学，学生无需有意识的努力就能保持注意力及怏然的学习兴趣，积极主动投入课堂学习中，日久天长，学生就会形成对学习的“持久兴趣”。
2.2 增加动手操作，培养学生多方面能力
传统教育有重书本轻实践的趋向，认为理论比实践高明。只把教学看作是一种手段，严肃、沉闷的课堂气氛压抑了学生的活力。现代教学理念是以能力为中心，即知识的理解能力、实践操作技能和解决问题的工作能力，合作交流等方面的能力，强调能力的全面性。小实验教学是让学生在做中学、学中做，学生主动探索，主动思考，亲身体验，动手创立起来的。在动手过程中手脑并用，领悟科学思想观念及科学的观察；进而学会发现问题，解决问题，并在发现问题，解决问题的过程中，提高分析问题，解决问题的能力，最终达到实践能力的提升。变被动接受知识为主动接受知识。改变过去老师教学生学的教学理念，让学生成为学习的主人，小实验小制作，不但起到知识理解加深作用，而且让学生经历了一个探究的过程，实践过程，这样学生则可以从感性认识上升到理性认识，转变学习
观念，培养学生能力。
小实验强调实践性教学，重能力轻理论。土木工程力学在----学习减小梁弯曲变形的工程措施时，如果让学生用最大绕度公式ωmax=Fpl3／48EI和ωmax5ql4／348EI来讲解梁弯曲变形有影响的因素：材料的弹性模量E、对中性轴的截面二次矩I、跨度I、荷载Fp或q，工程常从这几个方面采取措施来减小梁的变形。因此钢梁采用工字钢、槽钢或钢板组合成工字型，钢筋混凝土梁做成箱型，学生肯定不懂，职专学生只要看到公式就觉得晕，若要去推导，更使学生糊涂，爱学的学生一头雾水，学习积极性受到打击，不爱学的学生干脆不学，反正听不懂。接下去无论怎么讲解也不为之所动。学生的主体参与就很难发生，没有学生的主体参与，教师唱独角戏，课堂气氛是非常沉闷的，没有生命活力的教学不可能是成功的教学。
现在流行DIY，我们的土木工程课不妨也让学生DIY一把，让学生动手做实验。教师给定实验条件：做几根跨度一样的简支梁，比较各种梁的受力与变形。学生在好奇心的驱使下动手随便做实验，从元件盒中寻找各种材料去制作简支梁。动手操作是职专学生的强项，哪怕没有结果，学生也会去试一试。学生用较硬的纸片做简支梁，一根粉笔就能使梁明显弯曲，将纸截面折成槽型的简支梁，承受十根粉笔却不见明显的变形。学生还可以将纸折成其他形状进行比较，让学生自己感受到结论(1)采取合理的截面形状可以减小梁弯曲变形。学生还可以用用纸片或钢片或其他材料制成同样的简支梁进行比较，很容易得出结论(2)合理选用材料可以减小梁弯曲变形。学生再在布满荷载变形明显的纸质简支梁上往中间移动支座可以发现，梁的变形减小了，因此又可以得出结论3：减小梁的跨度可以减小梁弯曲变形。最后学生将链条改变放置方式来观察荷载的分布情况与变形同样可以得到结论4：改变荷载的分布情况可以可以减小梁弯曲变形。下图中学生在做小实验的一些照片。在得出结论的过程中，开创学生满堂做、师生满堂议、满堂辩的新教学模式；调动学生的多种感官，学生或则独立思考、或则热烈讨论、或则连连发问，教师或则精辟讲解、或则巧妙点拨、或则参与学生讨论、或则给学生作解答，整个课堂形成一种民主和谐、师生互动、宽松活泼的教学氛围。生在做中学、学中做，动探索，主动思考，亲身体验，是一种外发的行为方式与内生的情绪体验的统一。不仅学习专业知识，还树立责任感，体验教师对他们无私的爱，同时同学之间团结互助的同学关系得到升华，改良人际关系，使学生具有良好的人格特质，有利于今后的人际交往与工作。
3 小实验教学心得
通过小实验的演示，加强定性分析，增强联系实际。同时操作过程中充分体现学生的多渠道构思，培养学生各种能力和创造性。展现现代教学理念。提高学生的学习兴趣，培养创新精神，锻炼动手能力，极大激发了学生的学习热情。同时增加课堂趣味性，激发学生学习兴趣，转变学习观念。通过小实验教学，学生的学习效率由原来的30％左右猛增到90％，及格率由原来的50％左右猛增到85％上，效果十分显著，学生对建筑力学课的兴趣增加，学习成绩明显提高。小实验教学关心的是学生的学习过程，让学生享受过程，体验学习。教师的教学开始新的境界，打破传统教学的局限性。教师享受教学的过程，师生不仅在教学形式上互动，更应该在思维上的互动，展现教学活力。