材料力學(xué)在材料類專業(yè)的教學(xué)思考

摘 要：以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型本科人才為目標(biāo)，針對(duì)材料類專業(yè)學(xué)生，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法和探索新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三個(gè)方面，進(jìn)行了材料力學(xué)的教學(xué)思考。認(rèn)為歸納教學(xué)內(nèi)容的共性，避免重復(fù)教學(xué)；理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方式，先進(jìn)教學(xué)手段的應(yīng)用；增加開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更好的掌握材料力學(xué)的知識(shí)，適合材料類專業(yè)學(xué)生短學(xué)時(shí)的教學(xué)。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué) 教學(xué)思考 應(yīng)用型人才 材料類專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（c）-0236-01

材料類應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)，既不能沿襲傳統(tǒng)本科的教學(xué)模式，又不能只注重應(yīng)用而削弱理論基礎(chǔ)的教學(xué)。在人才培養(yǎng)的過程中，應(yīng)突出理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的相互滲透和融合，加強(qiáng)理論教學(xué)的應(yīng)用性部分，把應(yīng)用性環(huán)節(jié)滲透到理論教學(xué)全過程。培養(yǎng)具有寬厚的理論知識(shí)，突出的創(chuàng)新意識(shí)和應(yīng)用能力的材料專業(yè)本科生。

材料力學(xué)是材料類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其經(jīng)典理論在現(xiàn)代工程和科學(xué)技術(shù)中一直被廣泛使用。材料力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和教材體系已相對(duì)成熟，在這個(gè)基礎(chǔ)上，面對(duì)材料類專業(yè)學(xué)生，在短學(xué)時(shí)的情況下，如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，如何做到理論聯(lián)系實(shí)際，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和應(yīng)用能力？我們就這些問題對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等進(jìn)行了一定的思考和改革。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)教學(xué)通常是按照桿件的四種基本變形：拉伸（壓縮）、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲來(lái)組織的，而桿件的每一種基本變形又幾乎都按照“截面法求內(nèi)力，幾何變形關(guān)系，物理關(guān)系，靜力平衡關(guān)系，推導(dǎo)應(yīng)力公式”的流程進(jìn)行。這種按桿件的基本變形進(jìn)行組織的多重循環(huán)教學(xué)體系，耗費(fèi)學(xué)時(shí)，不適合短學(xué)時(shí)的教學(xué)安排；并且缺乏新意，學(xué)生容易學(xué)習(xí)疲勞，失去興趣。

如果把教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，直接從桿件組合受力的一般情況出發(fā)，按照結(jié)構(gòu)材料需滿足的三大基本要求，即強(qiáng)度要求、剛度要求和穩(wěn)定性要求，來(lái)安排課時(shí)。教學(xué)內(nèi)容可凝練為“內(nèi)力分析，應(yīng)力與強(qiáng)度計(jì)算，變形與剛度條件，壓桿穩(wěn)定性計(jì)算”這樣一個(gè)主線。把各種變形條件下的共性問題（如內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變等）集中討論，有利于節(jié)約課時(shí)，突出共性，強(qiáng)化概念。

2 改革教學(xué)方法

傳統(tǒng)的教學(xué)方法是老師在上面講，學(xué)生在下面聽。眾所周知，理工科的課程性質(zhì)本身就比較嚴(yán)謹(jǐn)，注重理論性和邏輯性。而材料力學(xué)教學(xué)內(nèi)容中又包含很多公式推導(dǎo)、力學(xué)模型和數(shù)理方程等。如何讓材料力學(xué)課程具有生動(dòng)性、有趣性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣？我們?cè)诮虒W(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，如果能在教學(xué)過程中做到理論聯(lián)系實(shí)際，則學(xué)生有較高的學(xué)習(xí)熱情。比如，在講解梁的彎曲變形前，先讓學(xué)生觀察教室里的梁，給學(xué)生布置思考題，根據(jù)材料力學(xué)的知識(shí)討論梁為什么是豎方向比橫方向長(zhǎng)，讓學(xué)生自己去尋找答案，而不是一味的老師講，學(xué)生聽。又比如，在講解壓桿穩(wěn)定的時(shí)候，可以先在課堂上做個(gè)小實(shí)驗(yàn)，將一張薄紙片豎著放在桌上，則紙片很可能站不穩(wěn)；如果將紙片折一下，模擬角鋼的形狀，則發(fā)現(xiàn)紙片可以站穩(wěn)，并且在上面放一本作業(yè)本都沒問題；而如果把紙片卷成圓形，模擬圓形截面鋼，則紙片的承受能力更強(qiáng)了。用這個(gè)小實(shí)驗(yàn)首先把學(xué)生的好奇心調(diào)動(dòng)起來(lái)，然后再用材料力學(xué)的知識(shí)加以討論和解釋。這樣既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，就加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

另外，在傳統(tǒng)的板書基礎(chǔ)上，輔以先進(jìn)的教學(xué)工具也是使課堂生動(dòng)有趣的方法之一。比如多媒體的應(yīng)用。多媒體教學(xué)將文字、圖片、聲音和動(dòng)畫融為一體，可以營(yíng)造圖文并茂，有聲有色的課堂氣氛，一改傳統(tǒng)的枯燥、抽象的語(yǔ)言教學(xué)。并且多媒體教學(xué)可以節(jié)省板書時(shí)間，有助于提高授課效率，對(duì)于短學(xué)時(shí)教學(xué)尤為合適。如果能把板書教學(xué)和多媒體教學(xué)有機(jī)的結(jié)合，則會(huì)起到事半功倍的效果。

3 探索新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的一個(gè)重要補(bǔ)充，是學(xué)生加深對(duì)課堂教學(xué)知識(shí)的理解，培養(yǎng)動(dòng)手能力的重要途徑。傳統(tǒng)的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，只要按照老師給的實(shí)驗(yàn)步驟操作就能得到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種只動(dòng)手不動(dòng)腦的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綗o(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也不符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。我們講這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒Q為被動(dòng)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如果將被動(dòng)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探索、創(chuàng)新式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)則不僅培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，而且激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。比如，4-5個(gè)學(xué)生一組，每組分配一個(gè)具體的小課題，開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生自己查文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)，寫結(jié)題報(bào)告。通過此類實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生主動(dòng)的發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力。

另外，充分利用學(xué)院的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室可以開設(shè)一些材料力學(xué)的模擬實(shí)驗(yàn)，比如ANASYS軟件在材料力學(xué)分析中的應(yīng)用等。計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用已非常普及，由于計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)不需要昂貴的儀器和實(shí)驗(yàn)耗材，因此具有低成本、易實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)我們證實(shí)，加入模擬實(shí)驗(yàn)，也可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于進(jìn)一步掌握書本知識(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)和科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)的教學(xué)方式和教學(xué)體系已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代的需要。根據(jù)特定的授課對(duì)象，我們將不斷的就材料力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等方面進(jìn)行探索和改革，以期培養(yǎng)出材料類專業(yè)方面具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型本科人才。

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