新工科背景下材料力學(xué)課程教學(xué)方法的創(chuàng)新與研究

趙晶晶

摘? 要：在新工科背景下，針對材料力學(xué)這門課，分析了教學(xué)過程中存在的問題，強(qiáng)調(diào)了教學(xué)方法改革的重要性。從理論教學(xué)、在線課程、成績評定三個方面提出了改革舉措，為如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程的信心、積極性、主動性提供了參考。

關(guān)鍵詞：新工科? 材料力學(xué)? 教學(xué)方法? 在線課程

中圖分類號：G642 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）09（b）-0103-02

Abstract： Under the background of new engineering， this paper analyzes the problems in the course of teaching and emphasizes the importance of the reform of teaching methods.The reform measures are put forward from three aspects： theoretical teaching， online courses， and performance evaluation， which provide reference for how to improve students 'confidence， enthusiasm， and initiative in learning material mechanics courses.

Key Words： New Engineering Section; Material Mechanics; Teaching Method; Online Courses

目前，我國擁有世界上最大規(guī)模的工程教育，但是目前迅猛發(fā)展的大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域都出現(xiàn)了人才供給不足的現(xiàn)象，這充分暴露出我國工程教育與新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展有所脫節(jié)的短板。2017年2～4月，教育部在復(fù)旦大學(xué)和天津大學(xué)分別召開了綜合性高校和工科優(yōu)勢高校的新工科建設(shè)研討會，形成了新工科建設(shè)的“復(fù)旦共識”和“天大行動”。從“復(fù)旦共識”到“天大行動”，再到2017年6月形成的“北京指南”，“新工科”建設(shè)的三部曲起承轉(zhuǎn)合，得到了廣泛的社會關(guān)注[1]。到2020年，探索形成新工科建設(shè)模式、主動適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)發(fā)展;到2030年，形成中國特色、世界一流的工程教育體系，有力支撐國家創(chuàng)新發(fā)展;到2050年，形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式，建成工程教育強(qiáng)國，成為世界工程創(chuàng)新中心和人才高地，為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢奠定堅實基礎(chǔ)。

新工科理念的提出，更強(qiáng)調(diào)了學(xué)科間的交叉性、實用性與綜合性。材料力學(xué)這門課是材料科學(xué)與力學(xué)交叉形成的一門課程，也是機(jī)械專業(yè)、土木專業(yè)學(xué)生必修的一門基礎(chǔ)課。內(nèi)容枯燥，公式繁瑣是學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的主要障礙。因此，在新工科背景下，在不增加學(xué)時的前提下，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)這門課的質(zhì)量和積極性是一個值得思考的問題[2]。通過分析目前材料力學(xué)課程結(jié)構(gòu)和教學(xué)中存在的問題，結(jié)合新工科的建設(shè)理念，從以下三個方面探討了材料力學(xué)課程教學(xué)方法的創(chuàng)新。

1? 夯實基礎(chǔ)，強(qiáng)化實踐

材料力學(xué)課程所涉及的內(nèi)容有拉壓、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)四種基本變形和彈塑性變形基本理論的內(nèi)力、應(yīng)力和變形三個方面[3]。在教學(xué)過程中需要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，對于典型工況下材料的力學(xué)行為需要重點講解，且突出學(xué)習(xí)方法和技巧，讓學(xué)生學(xué)會舉一反三。對于金屬材料在靜拉伸、沖擊、腐蝕等工況下的力學(xué)行為也需要重點講解，讓學(xué)生掌握住材料的屈服強(qiáng)度、彈性模量、硬度、沖擊韌性、斷裂韌度等力學(xué)性能指標(biāo)。對于缺口效應(yīng)、彈塑性斷裂力學(xué)、疲勞、磨損的概念和基本原理簡單介紹即可。

為了夯實學(xué)生的理論知識，可以在生活中找一些用到這門課的實例，讓學(xué)生知道學(xué)什么、用到哪里、怎么做。比如在講截面圖形的幾何性質(zhì)這一節(jié)的時候，可以通過一個案例引入。一張白紙平著放立不起來，為什么彎曲一定弧度后就可以立起來呢？通過分析應(yīng)力和內(nèi)力之間的分力與合力的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到截面圖形的幾何性質(zhì)與應(yīng)力分析的關(guān)系，課堂效果非常好。此外，充分利用實驗室的相關(guān)器件，如可拆卸的減速器，讓學(xué)生自行分析各個部件的外力、內(nèi)力、應(yīng)力和強(qiáng)度，達(dá)到觸類旁通的目的，在對下一種變形進(jìn)行學(xué)習(xí)時，有一個完整的思路，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。此外，隨著材料科學(xué)日新月異的發(fā)展，在傳統(tǒng)材料基礎(chǔ)上，開發(fā)出了許多有著廣泛應(yīng)用前景的新材料。由于其特殊的結(jié)構(gòu)或制備工藝，這些新材料呈現(xiàn)出獨特的力學(xué)性能。所以，在材料力學(xué)課程的授課內(nèi)容上還應(yīng)增加新材料的力學(xué)性能相關(guān)的知識。

2? 變通方法，重視網(wǎng)絡(luò)

在新工科背景下，特別是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)達(dá)和廣泛應(yīng)用的時期，要求我們培養(yǎng)出來的人才不僅要有堅實的經(jīng)典理論分析能力，還要具備較高的計算機(jī)分析建模能力。因此，傳統(tǒng)單一課堂教學(xué)模式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足快速發(fā)展的社會需求。在課堂上發(fā)揮教師主導(dǎo)作用的同時，還應(yīng)積極運用分組討論、典型實例講解、教具演示等方法提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，使學(xué)生主動參與教學(xué)過程，營造活躍的課堂氛圍，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。此外，還要積極推進(jìn)網(wǎng)略教育資源開發(fā)和共享平臺建設(shè)，實現(xiàn)精品課程的教案、大綱、習(xí)題、實驗、教學(xué)文件以及參考資料等教學(xué)資源上網(wǎng)開放，為學(xué)生提供完善的服務(wù)體系。學(xué)生也可以根據(jù)自己的程度選擇不同的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而使教學(xué)形式實現(xiàn)多樣化。

目前，網(wǎng)絡(luò)工具使用的越來越普及，互聯(lián)網(wǎng)的速度提升的越來越快，網(wǎng)課在高校里迅速的發(fā)展起來了，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)是大勢所趨。在線課程的建設(shè)可以實現(xiàn)線上教學(xué)、輔導(dǎo)、互動，這已經(jīng)成為學(xué)生普遍認(rèn)可的教學(xué)方式。老師可以將教學(xué)大綱、教學(xué)計劃、電子教案、教學(xué)課件和授課視頻上傳到網(wǎng)上，學(xué)生則可以根據(jù)自己的時間自由學(xué)習(xí)，不受學(xué)時和上課時間的限制。它可以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性[4]。此外，學(xué)生還可以通過在線課程實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的交流，每個學(xué)生都可以提問題，每個學(xué)生都有機(jī)會表達(dá)自己的觀點和看法，學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，分組討論，解決問題，從而使得自主學(xué)習(xí)能力得到很大的提升。同時，在線開放課程也是申報國家精品課程的重要組成部分，也是教學(xué)質(zhì)量提升與改革工程的重要內(nèi)容。在線開放精品課程不僅可以為學(xué)生服務(wù)還可以為高校老師服務(wù)，實現(xiàn)教學(xué)資源優(yōu)化共享，打造終身學(xué)習(xí)平臺。通過網(wǎng)絡(luò)建立的在線開放精品課程也可以幫助老師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，通過在線測試實現(xiàn)對學(xué)習(xí)者的評價與檢測，建立過程評價體系，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

3? 多重考核，提高能力

在高校的課程成績評定中，往往過于強(qiáng)調(diào)期末卷面成績，使得考核方式老套單一，學(xué)生則把注意力集中在解題技巧上，影響了課程教學(xué)的最終目的。因此，我們必須要設(shè)置合理的考核評定方式，學(xué)生的最終考核成績應(yīng)由平時成績、綜合素質(zhì)考核、卷面成績?nèi)糠纸M成。其中平時成績由課堂出勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成和實驗報告這四項綜合評定;綜合素質(zhì)考核包括討論課、課題研究、論文撰寫等;卷面成績是指期末考試的成績，這一項成績與試題的類型息息相關(guān)，傳統(tǒng)的試卷往往客觀題占比過大，而在新的考核評定方式中應(yīng)減少填空、判斷等客觀題的數(shù)量，增加主觀題的比重。主觀題主要在于考查學(xué)生如何運用材料力學(xué)課程所學(xué)的知識、方法、原理解決實際生產(chǎn)中的問題，因此主觀題應(yīng)以案例分析、簡答類型的題目為主。此外，材料力學(xué)的考核還可以與金工實習(xí)機(jī)加工實踐教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合，使學(xué)生更好的理解機(jī)械零部件設(shè)計、載荷計算、強(qiáng)度校核之間的聯(lián)系。多重考核方式的實施旨在調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生運用知識解決問題的能力。避免學(xué)生養(yǎng)成考前突擊，死記硬背的壞習(xí)慣。

目前，在培養(yǎng)應(yīng)用型人才的前提下，企業(yè)卻出現(xiàn)了招不到好學(xué)生，學(xué)生出現(xiàn)找不到合適的工作這樣的情況，這體現(xiàn)了我們的教育體制跟不上發(fā)展的速度，畢業(yè)生實踐能力比較差的短板。因此我們在高校里進(jìn)行課程成績評定時，應(yīng)將大學(xué)里的學(xué)習(xí)過程與社會實踐相結(jié)合，將學(xué)生的理論學(xué)習(xí)與實踐能力的提高全部納入課程評價體系中，及時控制并優(yōu)化教學(xué)過程。

4? 結(jié)語

在新工科的背景下，在網(wǎng)絡(luò)高度發(fā)達(dá)的前提下，如何在有限的課時里提高材料力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量是一個亟需解決的問題。該文從三個方面探討了材料力學(xué)課程教學(xué)方法的創(chuàng)新，從文中可以看出：在理論教學(xué)方面要夯實基礎(chǔ)，強(qiáng)化實踐，重視學(xué)生知行合一能力的培養(yǎng);在教學(xué)方法上，要充分運用網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)在線課程，滿足學(xué)生個性化需求;在課程成績評定中，采用多重形式的考核，提高學(xué)生運用知識解決問題的能力，避免學(xué)生考前突擊，死記硬背。這三方面相互配合，幫助學(xué)生建立材料力學(xué)知識體系，提高學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程的熱情、信心和效率。

參考文獻(xiàn)

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