工科院校材料力學教學改革研究

摘要通過分析當前工科院校材料力學的教學現狀，創建材料力學新的教學內容和課程體系;以學生為本，對教學方法與教學手段進行改革;建立新的材料力學課程考試體系和考試方法。

關鍵詞材料力學 教學內容改革 教學方法改革

中圖分類號:G420文獻標識碼:A

1 材料力學教學現狀及存在的問題

材料力學是各工科專業非常重要的專業基礎課，它對于培養學生解決工程實際問題的能力及對其它后續課程的學習具有舉足輕重的作用。然而在當前的新形勢下，材料力學在課程體系、教學內容和教學方法、考試方法等諸多方面面臨挑戰。一方面，現代科技發展對相對封閉、一成不變的課程內容的沖擊;另一方面，當前學生對材料力學課程的學習不夠重視，在以后的專業課學習和畢業后的工程實踐中，應用材料力學知識研究、解決實際工程問題的能力明顯不足;此外，近年來為適應科技發展，各門課程都在更新知識，增加新內容，各門課程都希望增加學時，但在學時數一再減少的今天，這是根本不可能的，壓縮學時與加強各門課程的基礎教學之間形成了尖銳的矛盾。要解決這些問題，必須對材料力學的教學進行改革。

2 教學內容與課程體系改革

(1)《材料力學》大都采用前蘇聯30年代的幾種基本變形的縱向體系，求內力的截面法、內力圖的畫法、推導應力公式的三關系法、強度條件等，在每種基本變形中都要學到，但由于這些相同性質的方法和概念在每章中只局限于一種基本變形問題，因而在每章中都無法講透撤。我們嘗試將縱向體系改為“內力-應力-強度-剛度”的橫向體系，①“內力”部分集中討論內力，由一般受力推廣到特殊受力狀態(拉壓、彎、扭、剪);“應力”部分專門討論各種內力所對應的應力分布;“強度”部分建立各種應力狀態的強度條件;“剛度”部分討論變形和剛度條件。通過以上內容體系的調整，加強了不同內容之間的交叉和滲透，改變原教學內容過于細詳、過分強調各自的系統性、完整性而互相封閉的情況，避免了不必要的重復，增強了課程活力。

(2)適當刪減因以往沒有計算手段而需要的許多簡化辦法所對應的內容，適當增加一些新的內容。比如《材料力學》教材中對新材料的應用以及它們的力學性能、失效和破壞準則只字不提，只是介紹以低碳鋼、鑄鐵為代表的普通材料，應適當介紹一下彈性力學、復合材料力學、斷裂力學的研究內容，避免將來學生在工作中面對日益廣泛使用的新材料而束手無策;在講許用應力時，適當削減關于安全系數的論述，增加可靠性設計的思想;在講疲勞問題時介紹線性累積損傷原理和斷裂力學的思想。在講課中順理成章地尋找合適的機會滲透學科發展的前沿知識。②

3教學方法與教學手段改革

在材料力學教學過程中，老師應力求做到啟發式教學，真正以學生為中心，調動學生學習的積極性和主動性，強調老師的引導作用。

老師講課過程中，應充分利用教具及手邊的一些實物進行演示，這種直觀教學法可使學生身臨其境，理解更直觀更深刻。講扭轉時，隨手拿起一支粉筆將其擰斷，其斷面就是典型的脆性材料斷面。

老師在授課中有針對性的按課程的重點、難點層層設問并引導學生通過思考得出結論。過去講例題非常詳細，使學生無需\"消化\"就\"吸收\"，處在被動接受的地位。現在應該是課程的理論部分精講，對于例題著重講分析問題的方法和解題思路。在講例題時，不是直接告訴學生應該怎么樣做，而是引導學生自己分析問題，從而找到解決問題的辦法。老師應隨時注意學生的反應，沒弄明白的地方，及時從不同方面、不同思路再進行講解，一定把難點講透徹。

高質量的課堂教學要采取多種形式的授課方式，如課堂提問、討論、學生上臺講解等。鼓勵學生主動發言，充分發表自己的見解，說錯也沒關系。讓學生在課堂上主動參與進來，而不是被動接受知識，可以調動他們的學習興趣以及主動學習的態度，活躍課堂氣氛，提高教學效果。

常言道，“給學生一碗水，教師要準備一桶水。”這就要求教師潛心研究專業知識，廣泛涉獵有關的學科，做到既“專”又“博”。作為力學教師，應不斷加強理論和實踐學習，經常與其它專業課教師交流探討，還可以旁聽一些相關專業課，多收集、研究和解決工程實際中的力學問題。例如，給土木工程專業授課時，可以有意識的給學生列出若干應用專題，比如混凝土的配筋問題，土力學中的摩爾強度問題等，讓學生沒有接觸到專業課時就主動去思考這些問題，找到解決問題的思路，這比以后在專業課上直接灌輸類似問題要強很多，可以提高學生理論聯系實際的能力。

材料力學課程概念多，有些內容很抽象學生難以想象，很多內容理論性強，數學推導、計算繁瑣乏味，單一地采用傳統的板書式教學存在諸多問題，我們嘗試采取多媒體教學與板書式教學相結合的組合教學方式。

通過多媒體可以用三維圖像生動、形象、逼真、動態地模擬顯示各種約束的構成及性質，從具體結構中抽象出簡支梁、懸臂梁，對不同的梁、柱、板等工程構件承受各種荷載時的應力分布全貌和變形過程進行演示，使教學更加貼近工程實際，增強學生的感性認識，有助于學生由直覺思維上升到形象思維和抽象思維，獲得較好的教學效果。

但并不是所有內容都適合采用多媒體授課，對于一般的講課內容，特別是一些基本方程的推導，還是以傳統的板書式教學方法為好，這樣會給學生留下比較深刻的印象。

4 考試體系改革

教學內容、課程體系、教學方法與教學手段的改革，如果沒有考試體系改革及考試方法的改革相配套，也很難取得成功。

近幾年來我們在材料力學課程考試體系改革方面進行了有益的探索，初步摸索出了一套較為客觀、高效的課程考核方案。

考試改革的基本原則是:知識考試與能力素質考試相結合，期末考試與平時考查相結合，筆試與口試、實驗(實踐)操作考試、論文(讀書報告)相結合。做到考試形式多樣化，考試內容全面化，考試時間全程化。③

從向本校學生發放的《力學考試改革調查表》中可以看出:絕大多數同學都已經認識到期中考試和單元測驗的積極作用，可以及時檢驗自己的學習效果，能激發自己的學習動力。多數同學認為:新的考核方式和成績評定方法較為公正和真實地反映了他們的學習效果和掌握程度。

5 結語

總之，把握好課程體系和教學內容的改革，改進教學方法，更新教學手段，才能提高教學質量。我們在教學實踐中應不斷探索、創新和總結，才能使學生處于新鮮的環境中，激發學生的學習動機和學習興趣，增強教學吸引力，獲得事半功倍的教學效果。

河南省高等教育教學改革研究省級立項項目“理論力學和材料力學課程體系改革與實踐”;課題編號[2006]102號

注釋

①戴玉華，徐思東，羅仙平.工程力學教學改革探討[J].理工高教研究，2003(6).

②周娟，楊開云，白新理.材料力學課程教學改革[J].河南水利，2005(9).

③楊開云，白新理，張多新等.理論力學和材料力學課程體系改革與實踐報告[R].華北水利水電學院，2008.3.