應(yīng)用型本科土木工程專業(yè)材料力學(xué)課程教學(xué)改革研究

栗霞 沈興剛

【摘要】材料力學(xué)是應(yīng)用型本科學(xué)校土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，材料力學(xué)的課程的重點(diǎn)任務(wù)之一就是對(duì)土木工程學(xué)科的基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程起到承前啟后的作用。目前我國(guó)的應(yīng)用型本科院校正處在發(fā)展及轉(zhuǎn)型的重要時(shí)期，培養(yǎng)出更多的應(yīng)用型人才來推動(dòng)我國(guó)各個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展是這些本科院校的重要目標(biāo)，在這樣的背景下，對(duì)應(yīng)用型本科院校土木工程專業(yè)的材料力學(xué)課程進(jìn)行教學(xué)改革刻不容緩。而作為材料力學(xué)教師，首先要將傳統(tǒng)的教學(xué)觀念根據(jù)新形勢(shì)的要求及時(shí)轉(zhuǎn)變過來，課堂教學(xué)要以學(xué)生為中心來開展，教師自己要將引導(dǎo)作用充分發(fā)揮出來，對(duì)教學(xué)的方法進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，教學(xué)的內(nèi)容環(huán)節(jié)要精心去設(shè)計(jì)，采用有效的教學(xué)策略來激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的積極性，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。因此，本文先是對(duì)應(yīng)用型本科土木工程專業(yè)材料力學(xué)課程現(xiàn)狀情況進(jìn)行分析，然后再針對(duì)性地提出了幾點(diǎn)材料力學(xué)課程教學(xué)改革的思路與實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型本科 ?土木工程專業(yè) ?材料力學(xué) ?教學(xué)改革

【Abstract】Material mechanics is one of the basic courses of civil engineering major in application？鄄oriented undergraduate school. One of the key tasks of material mechanics is to play a connecting role between the basic courses of civil engineering and the professional courses. At present， China？蒺s application？鄄oriented undergraduate schools are in an important period of development and transformation. To cultivate more application？鄄oriented talents to promote the economic development of various regions of our country is an important goal of these undergraduate schools. In this context， the teaching reform of materials mechanics course in civil engineering of application？鄄oriented undergraduate schools is urgent. As a teacher of material mechanics， first of all， we should change the traditional teaching concepts according to the requirements of the new situation. Classroom teaching should be student？鄄centered. Teachers should give full play to the guiding role， innovate and improve the teaching methods. The content of teaching should be carefully designed and effective teaching strategies should be adopted to stimulate students to learn professional courses Learning enthusiasm and interest， so as to better train students to be able to solve practical engineering problems. Therefore， this paper first analyzes the current situation of the material mechanics course of the undergraduate civil engineering specialty， and then puts forward some ideas and practices of the teaching reform of the material mechanics course.

【Keywords】ɑpplicɑtion？鄄oriented undergrɑduɑte; civil engineering major; material mechanics; teaching reform

【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）18-0255-02

近幾年，隨著我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的變形、承載力和穩(wěn)定性等主要特點(diǎn)的要求越來越高。建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性研究通常是驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度、計(jì)算其內(nèi)力以及分析其受力。土木工程專業(yè)中的材料力學(xué)課程就是一門專門對(duì)結(jié)構(gòu)的單個(gè)構(gòu)件進(jìn)行靜力平衡研究的基礎(chǔ)課程。土木工程專業(yè)的三大基礎(chǔ)力學(xué)課程分別是：理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)，而材料力學(xué)是聯(lián)系理論力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)的橋梁。應(yīng)用型本科院校想要培育出具有扎實(shí)基礎(chǔ)的工程專業(yè)人員能和土建行業(yè)要求相符，這三大基礎(chǔ)力學(xué)課程尤其是材料力學(xué)課程學(xué)生能否掌握至關(guān)重要。

一、土木工程專業(yè)材料力學(xué)課程現(xiàn)狀

在過去，我國(guó)的多個(gè)專業(yè)，例如：高分子材料、陶瓷材料和金屬材料等專業(yè)都要學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程，這一課程也因此而形成了不同的體系，這就使得材料力學(xué)課程的專業(yè)知識(shí)割裂十分零碎、不同的材料力學(xué)之間缺乏聯(lián)系，不同的專業(yè)對(duì)材料力學(xué)的產(chǎn)生機(jī)制和機(jī)理更是有著不同的理解?，F(xiàn)今，隨著新課程改革的不斷深化和推廣，很多應(yīng)用型本科越來越重視材料力學(xué)課程教學(xué)，然而實(shí)際中課堂教學(xué)中仍然存在有很多的問題。在課程體系的設(shè)置上，太過注重課程知識(shí)理論的完整性，這和培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才的課程目標(biāo)不一致，并且設(shè)置的課程沒有充分考慮到不同的學(xué)生具有不同的興趣、層次、以及類型，沒有針對(duì)性地做到因材施教。設(shè)置的課程特色也不明顯，使得學(xué)生在知識(shí)結(jié)構(gòu)方面不突出，根本無法很好地適應(yīng)市場(chǎng)需求。不僅如此，很多材料力學(xué)教師在課堂教學(xué)中仍然使用傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)模式，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力、適應(yīng)市場(chǎng)能力不凸顯，實(shí)踐性教學(xué)大都流于了表面形式。

二、教學(xué)內(nèi)容的更新

學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程的主要目的是為了學(xué)以致用。然而現(xiàn)在的材料力學(xué)課程教材中的基礎(chǔ)內(nèi)容大都過于陳舊，無法和實(shí)際的現(xiàn)代化工程接軌。比如：對(duì)材料力學(xué)中材料的性能的學(xué)習(xí)只重視鑄鐵、低碳等單一材料，現(xiàn)在的工程中實(shí)際上用的更多的是復(fù)合型材料，像甲基丙烯酸塑料等復(fù)合型材料的性能在材料力學(xué)課程內(nèi)容中并沒有。所以材料力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容要與時(shí)俱進(jìn)，要和實(shí)際工程接軌不斷更新。比如教師在對(duì)最大拉應(yīng)力強(qiáng)度理論進(jìn)行講解的時(shí)候還要對(duì)斷裂力學(xué)的基本理論進(jìn)行介紹;講到線彈性材料軸心受壓、軸心受拉等知識(shí)的時(shí)候要加上非彈性材料的變形知識(shí)。教師還可以結(jié)合工程案例來對(duì)新的材料的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，不僅可以更好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能有效拓寬其知識(shí)面。隨著工程的發(fā)展和進(jìn)步，一些現(xiàn)代工程已經(jīng)很少用上的材料力學(xué)相關(guān)內(nèi)容或者是有重復(fù)的內(nèi)容，例如：交變應(yīng)力、能量法與動(dòng)荷載等內(nèi)容可以去掉，這樣可以降低學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

三、采用新型教學(xué)方法

（一）對(duì)比教學(xué)法

材料力學(xué)的公式多、概念多、內(nèi)容多，每個(gè)部分的內(nèi)容之間都具有很強(qiáng)的相似性以及關(guān)聯(lián)性是材料力學(xué)課程的特點(diǎn)。作為材料力學(xué)教師可以按照內(nèi)容的相似性以及關(guān)聯(lián)性在課堂教學(xué)中讓學(xué)生通過對(duì)比的方式來將不同部分的知識(shí)聯(lián)系起來，這種教學(xué)方法稱為對(duì)比教學(xué)法。對(duì)比教學(xué)法不僅可以讓學(xué)生對(duì)材料力學(xué)的理論理解的更加透徹，還能讓其更好的將課程內(nèi)容系統(tǒng)的掌握，進(jìn)而對(duì)學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容做到學(xué)以致用、舉一反三。例如：教師在講授四種基本變形的時(shí)候使用對(duì)比教學(xué)法來進(jìn)行構(gòu)件所受外荷載的對(duì)比，教師引導(dǎo)學(xué)生通過熟練的對(duì)比來確定不同構(gòu)件所對(duì)應(yīng)的不同的變形，哪些是組合變形哪些是基本變形。而將組合變形和基本變形進(jìn)行對(duì)比可以讓學(xué)生對(duì)組合變形的形式進(jìn)行精準(zhǔn)的分析工作，進(jìn)而做強(qiáng)度計(jì)算和變形計(jì)算。將四種基本變形下變形公式和應(yīng)力公式進(jìn)行對(duì)比能夠有助于學(xué)生在短時(shí)間將公式記牢。教師把過去的材料力學(xué)和現(xiàn)在的材料力學(xué)進(jìn)行對(duì)比還能更好地讓學(xué)生理解材料力學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)與過程。

（二）案例教學(xué)法

在學(xué)生的印象中，材料力學(xué)課程就是一門枯燥難記的科目，因?yàn)椴牧狭W(xué)課程的內(nèi)容大都是理論性的知識(shí)，如在被動(dòng)的課堂教學(xué)方式下，課堂剛開始，學(xué)生就已經(jīng)有了消極抵觸的心理。為了活躍課堂氣氛，在課堂教學(xué)中最為常用到的就是提問方式的教學(xué)，這種教學(xué)模式確實(shí)可以通過各種有趣的提問技巧和方式在營(yíng)造有趣的、輕松的材料力學(xué)課堂學(xué)習(xí)氛圍，吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力。但是要讓學(xué)生真正做到學(xué)以致用，提高學(xué)習(xí)興趣，教師除了提出單個(gè)問題，還可以結(jié)合一個(gè)或者多個(gè)工程案例讓學(xué)生理解知識(shí)的如何應(yīng)用。案例來自于日常生活，也來自于實(shí)際的工程。通過一些實(shí)際的工程案例，引導(dǎo)學(xué)生思考課堂問題并且積極發(fā)言表達(dá)自己的觀點(diǎn)，還可以組織學(xué)習(xí)小組進(jìn)行討論。例如：教師在講解等強(qiáng)度梁概念的時(shí)候可以舉例香港著名建筑中銀大廈，將其設(shè)計(jì)理念和等強(qiáng)度梁概念結(jié)合起來進(jìn)行課堂教學(xué)。在講解擠壓與剪切的時(shí)候可以舉例泰坦尼克號(hào)的沉沒，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)泰坦尼克號(hào)的破壞原因進(jìn)行分析，從而更深刻地理解擠壓與剪切知識(shí)?；蛘呓處熣n前布置作業(yè)，讓學(xué)生自己去查找工程案例，設(shè)置問題，上課時(shí)結(jié)合自己找的工程案例來解答。這樣學(xué)生不僅覺得有趣而且能主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，解決問題。通過案例教學(xué)法使學(xué)生從被動(dòng)的聽課轉(zhuǎn)化為主動(dòng)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際提出問題、分析問題和解決問題的能力，有效提高材料力學(xué)課程教學(xué)的效率。

四、教學(xué)手段的改革

雖然我國(guó)一直在大力推行新課程改革，但是在實(shí)際的材料力學(xué)課堂教學(xué)手段中仍然存在著很多的問題。課堂教學(xué)中多媒體信息技術(shù)的應(yīng)用是十分重要的，但是怎樣將課程的教學(xué)資源開發(fā)、運(yùn)用好是我國(guó)材料力學(xué)課堂教學(xué)現(xiàn)狀中存在的問題。在過去的課堂中都是使用黑板粉筆等工具來進(jìn)行教學(xué)的，這需要教師使用大量的語言文字來對(duì)內(nèi)容進(jìn)行描述，不夠生動(dòng)形象，學(xué)生聽多了會(huì)覺得枯燥乏味，并且課程的信息量有限。而教師如果利用多媒體來將實(shí)際工程中材料力學(xué)的相關(guān)圖片、視頻、動(dòng)畫展示給學(xué)生看，不僅可以讓學(xué)生理解的更加透徹并且留下深刻印象，還能更好的將課程知識(shí)和土木工程實(shí)踐結(jié)合起來。另外，材料力學(xué)課程中有很多力學(xué)模型是教師無法在黑板中描繪出來的，就算畫出來也難以精準(zhǔn)還費(fèi)時(shí)間，與實(shí)際的結(jié)構(gòu)差別很大，使用多媒體就可以將不同結(jié)構(gòu)的實(shí)際工程力學(xué)模型圖片展示出來，結(jié)合教師對(duì)不同模型的內(nèi)容講解，使學(xué)生可以正確理解相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，提高聽課效率。所以，教師在課堂中對(duì)多媒體信息技術(shù)的使用要把握得當(dāng)，什么時(shí)候?qū)懓鍟裁磿r(shí)候放圖片、視頻，都需要制定詳細(xì)的計(jì)劃，不過度使用多媒體信息技術(shù)又可以最大化地發(fā)揮其作用來輔助教師順利、有效地進(jìn)行課堂教學(xué)。

五、融入人文教育，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

教師在課堂教學(xué)中要有意識(shí)地去融入人文教育來培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，材料力學(xué)課程教學(xué)也是提升學(xué)生素質(zhì)、培育高素質(zhì)創(chuàng)造性專業(yè)人才的重要途徑之一。因此，作為教師在課堂中要將材料力學(xué)發(fā)展歷史等相關(guān)內(nèi)容融入進(jìn)去對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，并且對(duì)和材料力學(xué)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容有關(guān)的一些科學(xué)家例如：沈括和虎克等進(jìn)行介紹，并且講解這些科學(xué)家的哲學(xué)思想、成才道路以及治學(xué)精神等等，這樣不僅可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還拓展了學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

六、注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力

教師在對(duì)材料力學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行講解的過程中，要側(cè)重講授材料力學(xué)性能的測(cè)試技術(shù)，加大對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、觀察、動(dòng)手與研究等培養(yǎng)力度，增加一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)還有選修性實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新科研項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生參加力學(xué)競(jìng)賽，將學(xué)生的創(chuàng)新能力與創(chuàng)新意識(shí)激發(fā)出來，這樣，不僅加深學(xué)生對(duì)材料科學(xué)體系的理解，也使學(xué)生應(yīng)用知識(shí)和轉(zhuǎn)化知識(shí)的能力得到提升。

七、注重與材料工程師崗位能力培養(yǎng)相結(jié)合

想要培養(yǎng)出能適應(yīng)市場(chǎng)需求的多技能土木工程專業(yè)人才，教師首先要充分意識(shí)到不同的崗位需要不同知識(shí)結(jié)構(gòu)的學(xué)生。作為材料力學(xué)教師，除了上好材料力學(xué)教材的內(nèi)容，應(yīng)充分考慮到材料工程師崗位能力培養(yǎng)的相關(guān)要求，可以補(bǔ)充一些與材料工程師崗位相關(guān)的知識(shí)，并加以訓(xùn)練，另加強(qiáng)綜合性實(shí)踐的環(huán)節(jié)，以滿足不同學(xué)生的就業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)材料力學(xué)課程目標(biāo)與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的一致。

結(jié)束語

綜上所述，在新課程教學(xué)改革后，作為材料力學(xué)教師一定要及時(shí)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的思想觀念和教學(xué)方式，要與時(shí)俱進(jìn)，緊跟新課改的步伐不斷進(jìn)步，去掉傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容，增加與實(shí)際工程需要的教學(xué)內(nèi)容，吸收、創(chuàng)新好的教學(xué)方式，靈活運(yùn)用多媒體工具進(jìn)行課堂教學(xué)，有意識(shí)地去培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、適應(yīng)市場(chǎng)能力還有解決實(shí)際問題的能力。

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作者簡(jiǎn)介：

栗霞（1978-），女，云南昆明人，碩士，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)與力學(xué)、建筑材料。

沈興剛（1977-），男，云南騰沖人，碩士，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)與力學(xué)，建筑材料。