淺談應(yīng)用型本科院校材料力學(xué)教學(xué)改革

華征瀟

摘要：材料力學(xué)是一門(mén)很重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它與機(jī)械、土建、航空、交通水利等工程密切相關(guān)，他在基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課之間起著橋梁作用。本文從合理確定教學(xué)內(nèi)容、運(yùn)用多種教學(xué)方法與手段和注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力的培養(yǎng)等方面對(duì)應(yīng)用型本科院校的材料力學(xué)教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法與手段；實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）32-0123-02

材料力學(xué)是一門(mén)理工科專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，是溝通基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)課程的橋梁[1-3]。材料力學(xué)也是力學(xué)基礎(chǔ)課程之一，許多院校都將其作為工科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，它可為實(shí)際工程問(wèn)題提供強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。因此，學(xué)生必須要掌握好材料力學(xué)的基本知識(shí)及理論，為實(shí)際工程應(yīng)用打下良好的理論基礎(chǔ)。為了和社會(huì)接軌，對(duì)材料力學(xué)的教學(xué)改革已刻不容緩。張艷麗等人針對(duì)應(yīng)用型本科院校提出了材料力學(xué)的改革方案[4]；劉雯雯等提出材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[5]；楊超等人對(duì)應(yīng)用型本科院校材料力學(xué)教學(xué)進(jìn)行了改革與探討[2]。針對(duì)應(yīng)用型本科院校材料力學(xué)課程的教學(xué)改革，筆者也提及以下幾點(diǎn)思考。

一、高校應(yīng)根據(jù)各專(zhuān)業(yè)自身的特點(diǎn)合理確定教學(xué)內(nèi)容

材料力學(xué)課程的教學(xué)首先應(yīng)根據(jù)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，科學(xué)確定教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)土建類(lèi)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)，由于在該行業(yè)中柱、梁等構(gòu)件，主要以受拉（壓）和彎曲為主要變形特征，所以教師在講授構(gòu)件基本變形時(shí)就要以桿件軸向拉（壓）和彎曲變形作為教學(xué)的重點(diǎn)。而在機(jī)械行業(yè)中，有些軸類(lèi)構(gòu)件還要產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，因而對(duì)于機(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，構(gòu)件的軸向拉（壓）、彎曲和扭轉(zhuǎn)變形都應(yīng)列為教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。

二、選擇適應(yīng)性教材或自編教材

作為應(yīng)用型本科院校，應(yīng)從應(yīng)用型角度選擇適合自己專(zhuān)業(yè)學(xué)生的教材或本專(zhuān)業(yè)教師自編教材。

1.各應(yīng)用型本科院校不能照搬其他重點(diǎn)院校的優(yōu)秀教材。不可否認(rèn)，重點(diǎn)院校學(xué)生的獲取知識(shí)或?qū)W習(xí)的能力普遍高于一般院校的學(xué)生，有的優(yōu)秀教材只適合于重點(diǎn)院校學(xué)生，因?yàn)檫@些優(yōu)秀教材在難度和深度方面已超過(guò)一般普通院校學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，反之亦然。所以各院校應(yīng)充分了解本校學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，選擇適合學(xué)生專(zhuān)業(yè)的教材。簡(jiǎn)言之，適用的才是最好的。

2.要因材施教，各專(zhuān)業(yè)教師最好組成團(tuán)隊(duì)，自編教材。根據(jù)學(xué)生的層次和水平，編制合適的教材。由于是應(yīng)用型本科院校，自編教材時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：最首要基本的一個(gè)方面是自編教材內(nèi)容要合理，當(dāng)然應(yīng)緊緊圍繞培養(yǎng)應(yīng)用型人才這個(gè)主線(xiàn)。其次，自編教材應(yīng)密切聯(lián)系工程實(shí)際，所以在自編知識(shí)點(diǎn)時(shí)一般都要先引入工程實(shí)例。再者，一些不是非常重要的公式只需作適當(dāng)?shù)慕忉屨f(shuō)明，無(wú)需長(zhǎng)篇大論的推導(dǎo)。當(dāng)然對(duì)于一些非常重要的公式或理論，基本的公式推導(dǎo)過(guò)程也是必需的。最后，教材難易程度要適中，知識(shí)點(diǎn)要相互銜接，循序漸進(jìn)，由淺入深，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。

三、綜合應(yīng)用多種教學(xué)方法和手段

為了達(dá)到良好的教學(xué)效果，應(yīng)把各種教學(xué)方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。本人根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下一些方法。

1.使用多媒體教學(xué)與版書(shū)相結(jié)合?，F(xiàn)在，多媒體教學(xué)早已普及各高等院校，幾乎所有課程教師在講授時(shí)都要用到多媒體。教師在教學(xué)時(shí)如果照本宣科，材料力學(xué)課程的教學(xué)就會(huì)變得枯燥無(wú)味。學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)也會(huì)缺乏積極性和主動(dòng)性。然而如果教師能夠結(jié)合生活實(shí)際，比如教師在講解工程實(shí)例時(shí)，可在課件中插入圖片，根據(jù)圖片引出問(wèn)題，而后過(guò)渡到教材上，從而講解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，這樣就可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而可以使學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)獲取知識(shí)。這就要求教師在課后花費(fèi)大量時(shí)間制作完備的多媒體課件。當(dāng)然，上課時(shí)也不能全依靠多媒體，由于多媒體的信息量大，過(guò)快的信息更新反而不利于學(xué)生思考，比如當(dāng)講解重要公式推導(dǎo)時(shí)教師應(yīng)結(jié)合版書(shū)，引導(dǎo)學(xué)生公式推導(dǎo)，使學(xué)生容易接受。再如當(dāng)講解例題時(shí)，教師應(yīng)在黑板上分析例題的解題思路，而后可以根據(jù)思路播放其求解過(guò)程，等等。所以多媒體教學(xué)應(yīng)與版書(shū)相結(jié)合，這樣才有可能達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

2.比較法。由于材料力學(xué)公式較多，有些知識(shí)點(diǎn)的分析方法也類(lèi)似，所以要學(xué)好該門(mén)課程，類(lèi)比法就顯得非常重要了。公式的理解并記憶也是學(xué)好材料力學(xué)的關(guān)鍵一環(huán)。比如在講授扭轉(zhuǎn)應(yīng)力計(jì)算公式時(shí)，就可以類(lèi)比前面的軸向拉壓時(shí)橫截面上的應(yīng)力計(jì)算公式；講到彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式時(shí)，可以類(lèi)比前面的軸向拉壓橫截面上的應(yīng)力計(jì)算公式以及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的計(jì)算公式。這樣采用類(lèi)比記憶就可以更加容易理解并熟記這些重要公式。針對(duì)這三種基本變形的計(jì)算公式及各力學(xué)量的含義如表1所示。

再如，我們?cè)谟懻搱A形直桿受扭時(shí)應(yīng)力的時(shí)候，要綜合研究變形幾何、物理和靜力等三方面的關(guān)系。同樣地，我們?cè)谕茖?dǎo)純彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式的時(shí)候，也要從變形幾何、物理和靜力三個(gè)方面入手。所以教師在講授課程時(shí)，要提醒學(xué)生針對(duì)分析方法類(lèi)似的知識(shí)點(diǎn)，要用類(lèi)比的方式去學(xué)習(xí)，這樣當(dāng)學(xué)生理解圓軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力計(jì)算公式之后，再來(lái)研究純彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式就顯得容易多了。

3.歸納法。材料力學(xué)的知識(shí)點(diǎn)繁多復(fù)雜，這就要求教師每上完一堂課，都要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，將概念和知識(shí)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生能夠從整體上把握本堂課的教學(xué)內(nèi)容，便于課后復(fù)習(xí)。在教學(xué)過(guò)程中還要對(duì)解題思路、解題方法等內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，這樣可以使學(xué)生了解或掌握多種解題方法，開(kāi)拓學(xué)生解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的解題效率，發(fā)散學(xué)生的思維，等等。

4.啟發(fā)式教學(xué)。在教學(xué)中，一定要引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，從而活躍課堂氣氛。在課堂教學(xué)中，一定要注重學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，課堂教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的主戰(zhàn)場(chǎng)[6]。為達(dá)到這一目標(biāo)可采用啟發(fā)式教學(xué)，可以結(jié)合實(shí)際提出設(shè)問(wèn)。比如在講到彎曲時(shí)，可以提出為什么房屋建筑上的矩形截面梁是立放而不是平放？又如在講解應(yīng)力集中概念時(shí)，為什么階梯軸的軸肩處要用圓弧過(guò)渡，等等。

四、注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力的培養(yǎng)

針對(duì)應(yīng)用型本科院校，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也顯得尤為重要。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革要從基本實(shí)驗(yàn)入手，擴(kuò)充基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)的思考性，給學(xué)生更多的動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì)。對(duì)基本實(shí)驗(yàn)，首先應(yīng)該從內(nèi)容上進(jìn)行精選，保留必要的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，在原有基礎(chǔ)上要提高起點(diǎn)，增加難度，增加思考性。[7]材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)是對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程素質(zhì)教育和培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)，它也是理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)踐性的主要環(huán)節(jié)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，不僅能提高學(xué)生的動(dòng)手能力，還能提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。我們知道材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)可以分為演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性或研究型實(shí)驗(yàn)三大類(lèi)：演示性實(shí)驗(yàn)是由教師在實(shí)驗(yàn)室演示和學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)參觀(guān)的實(shí)驗(yàn)；驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是由教師指導(dǎo)，學(xué)生獨(dú)立操作完成，從而來(lái)驗(yàn)證理論正確性的實(shí)驗(yàn)；綜合性或研究型實(shí)驗(yàn)以教師和學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為主，從而達(dá)到激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造興趣和充分調(diào)動(dòng)學(xué)生創(chuàng)造思維的目的。只有在演示性及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加綜合性或研究型實(shí)驗(yàn)，才有助于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立創(chuàng)新能力。

五、結(jié)論

材料力學(xué)還可以對(duì)考試內(nèi)容方面進(jìn)行改革，也可以增設(shè)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，等等?？傊?，材料力學(xué)的教學(xué)改革任重而道遠(yuǎn)，不可能一蹴而就。我們要在改革中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，取其精華，去其糟粕。

參考文獻(xiàn)：

[1]余慧杰，張麗芳.工科專(zhuān)業(yè)材料力學(xué)課程的教學(xué)改革研究[J].時(shí)代教育，2014，（23）：71-72.

[2]楊超，馬曉芳，朱福先，等.應(yīng)用型本科材料力學(xué)教學(xué)改革探討——以機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)為例[J].河南化工，2015，32（1）：60-61.

[3]孫立紅，吳云鵬，劉寶良.深化材料力學(xué)教學(xué)改革 提升學(xué)生專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)[J].高等教育研究（成都），2008，25（3）：54-55.

[4]張艷麗，戴君.應(yīng)用型本科院校材料力學(xué)課程教學(xué)改革[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2014，（19）：48-49.

[5]劉雯雯，杜云海，王志，等.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（6）：332-333.

[6]李紀(jì)周，王慶峰.材料力學(xué)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)探索[J].天中學(xué)刊，2007，22（5）：93-94.

[7]朱清時(shí).注重創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)成功的創(chuàng)新型人才[J].中國(guó)高等教育，2006，（1）：12-14.