材料力學(xué)課程建設(shè)研究

董 敏，李佳盈

(山東華宇工學(xué)院能源與建筑工程學(xué)院，山東 德州 253000)

材料力學(xué)是所有工科專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門(mén)理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，對(duì)于后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和工程應(yīng)用具有重要意義。本課程主要介紹拉壓彎扭四種基本變形的應(yīng)力應(yīng)變及相應(yīng)強(qiáng)度和剛度校核，掌握各種變形的應(yīng)力分布規(guī)律和計(jì)算公式，掌握構(gòu)建的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，為經(jīng)濟(jì)合理地設(shè)計(jì)構(gòu)件提供必要的基礎(chǔ)理論和計(jì)算方法，為學(xué)習(xí)其他后續(xù)課程如機(jī)械設(shè)計(jì)及從事相關(guān)工程構(gòu)件設(shè)計(jì)等相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

1 材料力學(xué)課程教學(xué)存在的問(wèn)題

材料力學(xué)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)多，計(jì)算公式多且理論性較強(qiáng)，應(yīng)力分布規(guī)律通過(guò)公式推導(dǎo)直接得出結(jié)論，較抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中很難想象出來(lái)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果較差。本門(mén)課程資源相對(duì)較少，需要充實(shí)教學(xué)資源；課程內(nèi)容較為枯燥，需要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)方法；課程應(yīng)用性較強(qiáng)，需要密切聯(lián)系實(shí)際。

2 材料力學(xué)課程建設(shè)途徑

2.1 加強(qiáng)課程理念建設(shè)

以學(xué)生發(fā)展、學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)效果為中心，樹(shù)立課程建設(shè)新理念，推動(dòng)課程改革創(chuàng)新，實(shí)施“N+2”過(guò)程性課程評(píng)價(jià)模式，從注重“知識(shí)輸入”到注重“能力輸出”，全面提升課程的高階性，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)材料力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際復(fù)雜力學(xué)問(wèn)題的綜合能力和高級(jí)思維。突出創(chuàng)新性，教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)前沿性與時(shí)代性，及時(shí)將相關(guān)力學(xué)學(xué)術(shù)研究、科技發(fā)展前沿成果引入課程。改進(jìn)教學(xué)方法，將“學(xué)習(xí)通”“有限元軟件”等現(xiàn)代信息技術(shù)軟件與課程教學(xué)深度融合，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式與個(gè)性化學(xué)習(xí)。按照“N+2”過(guò)程性考核考試評(píng)價(jià)方式，注重過(guò)程性考核，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

2.2 加強(qiáng)課程思政教育

在課程講授中，加入思想政治教育，做到全員、全程、全方位育人。例如，在講授緒論課時(shí)可以結(jié)合材料力學(xué)發(fā)展史，使學(xué)生明確勤奮、扎實(shí)、刻苦、堅(jiān)毅的求學(xué)精神。結(jié)合制造業(yè)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，幫助引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立遠(yuǎn)大的理想和愛(ài)國(guó)主義情懷，樹(shù)立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，勇于肩負(fù)起時(shí)代賦予的光榮使命，全面提高學(xué)生的思想政治素質(zhì)。材料力學(xué)課程主要講解四種基本變形的應(yīng)力、應(yīng)變以及強(qiáng)度和剛度校核，從工程實(shí)際出發(fā)，給與工程設(shè)計(jì)人員理論的指導(dǎo)。對(duì)于軸向拉壓變形，從軸向受壓桿件危險(xiǎn)面的概念出發(fā)，結(jié)合“木桶理論”，讓每個(gè)學(xué)生都認(rèn)識(shí)到任何一個(gè)構(gòu)件或者一個(gè)結(jié)構(gòu)的成敗取決于“最弱”的位置，每個(gè)人都應(yīng)思考自己的短板所在，并盡早補(bǔ)足，從而提高自身綜合素質(zhì)。通過(guò)專業(yè)理論的學(xué)習(xí)與講授，從科學(xué)、專業(yè)的知識(shí)體系中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，從工程事故中讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，從而培養(yǎng)學(xué)生遵紀(jì)守法、有責(zé)任有擔(dān)當(dāng)?shù)穆殬I(yè)道德，以及求真務(wù)實(shí)、開(kāi)拓創(chuàng)新的職業(yè)精神。

2.3 與虛擬仿真軟件相結(jié)合，將抽象概念具體化、形象化

材料力學(xué)中有很多概念比較抽象，學(xué)生的興趣不高且學(xué)習(xí)效果得不到提高。與虛擬仿真軟件的結(jié)合，大大提高了課堂效果。例如，在講到應(yīng)力集中問(wèn)題時(shí)，利用有限元軟件，對(duì)構(gòu)件開(kāi)槽后和開(kāi)槽前的應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行模擬，輸出計(jì)算云圖，學(xué)生通過(guò)比較兩者的應(yīng)力分布云圖，將應(yīng)力集中概念具體化，同時(shí)從云圖中掌握應(yīng)力集中對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度的影響。在講到圣維南原理時(shí)，學(xué)生只能從課本上知道結(jié)論，但原因是什么卻無(wú)從知道，通過(guò)有限元軟件，得到集中力和分布力下平板的應(yīng)力分布規(guī)律對(duì)比，讓學(xué)生總結(jié)，歸納得到圣維南原理，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。

2.4 改革教學(xué)內(nèi)容，引進(jìn)學(xué)科前沿與科學(xué)研究

在講解材料力學(xué)任務(wù)時(shí)，列舉當(dāng)今一些著名建筑的設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)原則。通過(guò)引入國(guó)內(nèi)外一些令人印象深刻的災(zāi)難案例，讓學(xué)生深刻感受到學(xué)習(xí)材料力學(xué)的重要性和作為一名工程設(shè)計(jì)人員身上擔(dān)負(fù)的責(zé)任感。堅(jiān)持學(xué)生中心、成效導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的理念，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合共分為四種基本變形，每一種變形都以項(xiàng)目形式呈現(xiàn)，按照工程構(gòu)件設(shè)計(jì)思路、受力分析、內(nèi)力求解、應(yīng)力計(jì)算(強(qiáng)度校核)、變形計(jì)算(剛度校核)，完成整個(gè)構(gòu)件的設(shè)計(jì)或校核工作。四種基本變形由易到難，層層遞進(jìn)，符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，通過(guò)課前、課中、課后對(duì)教學(xué)過(guò)程從時(shí)間上進(jìn)行量化，使課堂更加緊湊。通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式給學(xué)生充分參與課堂的機(jī)會(huì)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

2.5 完善教學(xué)文件

對(duì)教學(xué)日歷、教學(xué)大綱等教學(xué)常規(guī)文件進(jìn)行修改完善，重視學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。積極利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，深度挖掘材料力學(xué)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，通過(guò)“學(xué)習(xí)通”平臺(tái)，建立材料力學(xué)在線課程，利用智慧教室進(jìn)行課堂授課，增加學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)學(xué)時(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)，提高自主學(xué)習(xí)能力。

2.6 建立多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以實(shí)驗(yàn)作為主要手段進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，具有直觀性、實(shí)踐性和客觀性的特點(diǎn)，驗(yàn)證科學(xué)假設(shè)和科學(xué)規(guī)律，學(xué)生通過(guò)利用儀器設(shè)備，在人為改變參數(shù)的情況下，通過(guò)觀察、測(cè)定得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并歸納分析得到結(jié)論，從而獲得知識(shí)與發(fā)展的能力。材料力學(xué)包括金屬拉壓實(shí)驗(yàn)、材料扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)和材料彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)共三個(gè)實(shí)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生探索實(shí)驗(yàn)與理論的密切關(guān)系，掌握理論與實(shí)踐結(jié)合，用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論的途徑方法，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣選做科研創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，做到專創(chuàng)融合，在理論知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展，提高創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.7 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)

合理調(diào)整師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)，加大師資隊(duì)伍培養(yǎng)力度，通過(guò)外引內(nèi)培，使師資隊(duì)伍的年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)等趨于合理，學(xué)術(shù)水平明顯提升。積極鼓勵(lì)青年教師考博、深造，提高教師的學(xué)歷層次、高職比例、教學(xué)水平和科研能力。認(rèn)真落實(shí)青年教師導(dǎo)師制和助教制雙導(dǎo)師制度，為新入職教師盡快轉(zhuǎn)變角色成為一名合格的教師打下良好基礎(chǔ)。鼓勵(lì)青年教師努力提高教育教學(xué)能力和科研能力，積極參加企業(yè)實(shí)踐鍛煉，為課程建設(shè)和發(fā)展打好基礎(chǔ)。課題組制定了中青年教師培養(yǎng)計(jì)劃，并切實(shí)按計(jì)劃進(jìn)行中青教師的培養(yǎng)工作。鼓勵(lì)幫助青年教師參加課題申報(bào)和研究撰寫(xiě)教育教學(xué)論文，編寫(xiě)教材。圍繞崗位工作，在專業(yè)建設(shè)、精品課程建設(shè)、教學(xué)方式改革、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)建設(shè)等方面進(jìn)行改革創(chuàng)新，提升教師的教育教學(xué)理念，提高教學(xué)管理水平。

3 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行材料力學(xué)課程建設(shè)研究中，團(tuán)隊(duì)從師資隊(duì)伍、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與手段、教材建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面開(kāi)展工作，得出以下結(jié)論：第一，明確本課程的建設(shè)目標(biāo)與人才培養(yǎng)的地位和作用。對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段進(jìn)行研討，提高教學(xué)效果。第二，提高教學(xué)團(tuán)隊(duì)素質(zhì)和教育科研能力，團(tuán)隊(duì)教師積極提升自身教學(xué)能力和科研水平，進(jìn)而打造一支高素質(zhì)、富有創(chuàng)新活力的高水平教學(xué)團(tuán)隊(duì)。第三，積極開(kāi)展教研活動(dòng)，開(kāi)展集體備課和團(tuán)隊(duì)成員聽(tīng)評(píng)課活動(dòng)，創(chuàng)設(shè)平等、和諧、交流的互動(dòng)關(guān)系，從而達(dá)到切磋教法、相互提高的目的。