材料力學性能課程教學改革探討

田耀剛 耿九光 盛燕萍 陳華鑫 李煒光

(長安大學材料科學與工程學院，陜西 西安 710064)

材料力學性能這門課程主要介紹材料在外部荷載作用下或外部荷載與環(huán)境因素耦合作用下表現(xiàn)的力學行為及其作用機制和評價方法，可為各種材料的正確設(shè)計與合理選用提供理論基礎(chǔ)，既是材料科學與工程一級學科本科生的基礎(chǔ)課程，又直接服務(wù)于工程實際。本門課程的教學內(nèi)容與教學效果對于高等人才培養(yǎng)體系完善以及專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本技能的提高具有重要影響?；诖?，本文針對材料力學性能這門課程的特點與教學要求，從教學內(nèi)容、教學方法和形式、成績考核方面進行教學改革探討，以期提高課堂教學效果，使學生深刻理解并掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本技能，具備綜合創(chuàng)新與實踐能力。

一、課程特點以及在教學過程中存在的主要問題

1.涉及知識面廣、內(nèi)容繁雜，學生難以準確掌握并靈活運用

該課程要向?qū)W生講授金屬材料、無機非金屬材料、復合材料與高分子材料等在不同受力狀態(tài)下的力學行為及其作用機制等諸多方面內(nèi)容，涉及知識面廣，內(nèi)容繁雜。學生不易抓住重點，難以理解和掌握基本知識點并將其準確、靈活地應用于實際問題。

2.涉及學科多，概念術(shù)語多，學生學習積極性難以充分調(diào)動

該課程涉及材料力學、材料科學基礎(chǔ)、高分子物理與斷裂力學等課程內(nèi)容。在未深刻理解相關(guān)概念術(shù)語時，學生缺乏基本的感性認識，會感到枯燥乏味，學生在短時間內(nèi)難以掌握全部知識點，學習積極性難以充分調(diào)動，致使學習效果不佳，影響教學質(zhì)量。

3.教學內(nèi)容專業(yè)兼顧性不好，學生不易融會貫通

“材料力學性能”原是金屬材料專業(yè)的專業(yè)課程。由于高等教育改革與深化發(fā)展，以及金屬材料、高分子材料、無機非金屬材料等專業(yè)被整合為材料科學與工程一級學科，“材料力學性能”課程也變成了材料科學與工程學科的基礎(chǔ)課程。此前以金屬材料為基礎(chǔ)構(gòu)建知識體系的課程和教材顯然不能兼顧高分子材料、無機非金屬材料與復合材料等專業(yè)的共性需求，致使教學內(nèi)容與專業(yè)其他課程關(guān)聯(lián)性變差，學生對各知識點難以做到融會貫通，影響學生對知識的掌握與靈活運用。

二、材料力學性能課程教學方法的探討

針對材料力學性能課程特點和教學中存在的以上問題，筆者基于多年教學實踐與專業(yè)關(guān)聯(lián)性思考，結(jié)合我校近年來師資結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化、研究型人才隊伍不斷壯大的特征，在教學內(nèi)容、教學方法與考核方法等方面對這門專業(yè)基礎(chǔ)課程教學進行探索研究。

1.優(yōu)化教學內(nèi)容

在教學內(nèi)容設(shè)計與安排方面，將“材料力學性能”與“材料科學基礎(chǔ)”、“材料力學”等課程有效關(guān)聯(lián)起來，幫助學生構(gòu)建合理的知識體系。使學生對材料的力學性能有整體性了解的同時理解各課程的聯(lián)系與區(qū)別，建立新的認知結(jié)構(gòu)，加強學生對于本課程知識掌握。在具體的授課過程中，基于專業(yè)特色與需求，強化或弱化相關(guān)教學內(nèi)容?！安牧狭W性能”課程面向長安大學道路材料與工程專業(yè)授課時，考慮到我校該專業(yè)具有明顯的交通行業(yè)特色，結(jié)合行業(yè)特色與需求，該課程在金屬材料靜荷載下的力學性能、混凝土、復合材料、高分子材料力學性能等章節(jié)內(nèi)容予以強化，結(jié)合相應的交通工程常用材料深入分析，并列舉相關(guān)工程實例幫助學生加深知識點的掌握。而對于該專業(yè)涉及較少的陶瓷材料、金屬材料的應力腐蝕、氫脆斷裂及其高溫力學性能等內(nèi)容適當弱化，提高課堂教學的效率與實用性。

2.改進授課方式

本課程涉及學科多、內(nèi)容繁雜且概念術(shù)語多，比較抽象和枯燥，增大了學生對各知識點深入理解與掌握的難度。在實際教學過程中，教師應改進授課方式并盡可能做到形象化和通俗化，多與學生熟知的知識和實例聯(lián)系分析，或采用圖像、動畫與影像等多媒體技術(shù)對難點進行形象化加工，使授課內(nèi)容更加形象、生動，加深對知識點的理解與掌握，達到理想的教學效果。比如在講授缺口效應時可結(jié)合“千里之堤毀于蟻穴”為人熟知的常識以及水泥混凝土中廣泛存在的各種細微裂縫對其強度不利影響進行分析，提高學生感性認識與理解;在講授材料沖擊、低溫脆性與疲勞力學性能等知識時，可通過制作動畫、視頻與解說相結(jié)合的教學課件，以及展示材料不同條件下的破壞照片等手段增強表現(xiàn)力，使教學內(nèi)容通俗化與形象化。

3.改善教學方法

摒棄傳統(tǒng)教學法一言堂式教學方法，采用課堂討論、專題報告式和互動式等教學方法以提高教學的互動性，提高學生參與課堂教學的積極性，重復發(fā)揮其主體作用。課堂討論內(nèi)容依據(jù)學生的知識背景選定，教師指導學生查閱相關(guān)文獻，學生在課堂上分小組匯報討論，提高學生主觀能動性;教師針對討論過程中存在的問題點評補充，加強學生理解。課堂教學可以結(jié)合本專業(yè)教師科研項目設(shè)立專題報告，科研教師介紹項目內(nèi)容和方法并與學生進行探討，加強課本知識與科研實踐的有效結(jié)合，增強學生對所學知識的靈活運用與融會貫通。鼓勵學生根據(jù)自己的興趣愛好參加教師科研項目，提高學生學習熱情和興趣。

4.調(diào)整考核方法

作為課程教學過程中的重要環(huán)節(jié)，考核不僅是體現(xiàn)學生學習效果的方法，也是調(diào)動其學習動力的手段。課程考核應與教學合理結(jié)合，體現(xiàn)教學并服務(wù)于教學。側(cè)重于終端評價的傳統(tǒng)考核評定方法易導致學生平時不重視學習，期末死記硬背搞突擊，難以反應學生對知識掌握與運用的水平，也不能充分發(fā)揮以考促學作用。對此，教師采取綜合考核方法，多層次、多角度地考核學生積極參加教學和知識的掌握程度，以及創(chuàng)新能力。綜合考核由考勤及課堂表現(xiàn)，專題討論、期中及期末考試成績組成。教師根據(jù)培養(yǎng)目標設(shè)定相應考核指標權(quán)重，使平時成績在課程總成績中占有相當比重，弱化終端考核不良效應。通過考核方法改進，有效調(diào)動了學生平時學習的積極性和主動性，也提高了學生的知識運用能力與創(chuàng)新能力。

三、總結(jié)

對于材料力學性能課程教學，應樹立學生為中心的思想，依托學科專業(yè)特色，不斷推進教學改革，充分調(diào)動學生在教學過程中的積極性，提高學生對所學知識的掌握、靈活運用和創(chuàng)新能力。使大學畢業(yè)生能夠在實際工程建設(shè)與科研中正確地選擇與使用材料、分析并解決材料失效問題以及優(yōu)化設(shè)計材料性能，適應社會進步和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展新要求。

[1]王吉會，等.“材料力學性能”課程的教學改革與實踐[J].高等工程教育研究，2005，(S1):79－81.

[2]高建明.材料力學性能[M].武漢:武漢理工大學出版社，2004.

[3]李秉德.教學論[M].北京:人民教育出版社，2004.

[4]李金云.課堂教學改革研究30年:回顧與反思[J].2009，4(1):46－60.

[5]孫小華，等.“工程材料力學性能”課程教學改革探索.中國電力教育，2013(10):86－87.

[6]白允強，等.應用型本科“材料力學性能”課程教學改革[J].中國冶金教育，2010(3):49－51.