材料力學課堂教學方法的研究

[摘 要]本文依據材料力學的學科特點，根據教學經驗，對材料力學課堂教學方法進行了研究，提出在教學中要注重理論與實驗、理論與工程實際的融合，采用傳統與現代相結合的與時俱進的教學方法，利用啟發式教育開拓學生的思維，從而達到更好的教學效果。

[關鍵詞]材料力學 課堂教學 啟發 類比

[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）24-0058-02

材料力學是研究構件強度、剛度、穩定性等承載能力的學科，主要任務是為受力構件選用適當的材料，確定合理的形狀和尺寸，以達到既經濟又安全的目的。因此，它作為一門專業基礎課，在航空航天、土木工程、機械設計等領域都有著重要的理論指導意義，對于工科專業的大學生來說，其重要性就不言而喻了。如何使學生們在課堂上更好地掌握這門課的內容，提高教學質量，有一套合理的教學方法是力學教師必須要探討的。

一、堅持“實踐-理論-實踐”的原則，激發學生的學習興趣

興趣是最好的老師，是學習新知識的關鍵，也是接受新事物的基礎。所以教師的首要任務就是要讓同學們對材料力學產生興趣。建議課堂教學可以從工程實例出發，引出要講的知識點，然后再將理論應用于生產實踐，使整個講解都圍繞實際工程進行。這樣可以最大程度地激發學生的學習興趣，而且可以提高他們理論聯系實際、解決實際問題的能力。如：在講彎曲變形這一章時，可以將吊車梁引入進來，吊車梁常見的影響正常工作的現象是使吊車在行駛過程中發生較大的振動，另一方面使得吊車出現下坡和爬坡現象，究其原因就是吊車梁發生了彎曲變形，因此在設計時要提高它的彎曲剛度。還有就是為什么出現越來越多的斜拉橋，用大量的拉索代替橋墩，減少橋墩的數量，這樣做的目的就是從構件的穩定性考慮的，使受壓構件變為受拉構件，不會出現壓桿失穩。通過這些工程實例的分析，不僅可以讓學生們清晰認識到材料力學的重要性，也可以提高他們學習的積極性，產生更濃厚的學習興趣。

二、堅持傳統與現代相結合的教學手段，提高學生的學習效率

傳統教學以板書為主，其優點在于授課速度慢，教師思維連貫，便于學生理解和接受。同時，教師可以根據學生的表現，及時調整授課進度及課堂教學內容。這種教學方法對于教師本身也是歷練，有助于提高力學水平和職業素養。客觀地講，傳統教學也有明顯的缺點存在，如：容易造成枯燥無味、課堂知識量少、內容空洞等。

隨著計算機技術的發展，多媒體這種現代教學手段越來越普遍，其優點是使課堂信息量增加，豐富了教學內容的表現形式，使抽象的問題具體生動了，板書無法表現的內容，通過計算機很容易就演示給學生了，而且大大節省了教師的時間和備課負擔。隨著這種教學方法的使用，它的缺點也慢慢顯露出來，如：學生感覺授課速度快、知識容量大、內容不易接受，這勢必影響教學質量和學習效果。

兩種教學手段均有利有弊，因此根據材料力學的特點應將兩者有機地結合起來，發揮各自的優點，為提高教學質量服務。比如，材料力學中公式的推導和例題的講解需要保持思維的連貫，而且要讓學生跟上老師的思路，理解推導和解題的進程，那就可以利用板書，真正做到讓學生參與進來。而一些圖表、工程實例則可充分發揮多媒體的優勢，直觀形象地放映給學生，這樣不僅節省時間，而且可以使課堂氣氛更加活躍。

三、堅持教學內容與時俱進的思想，培養適應新時代發展的力學人才

材料力學作為一門經典的基礎力學課程，其理論體系發展比較完善和成熟，在一定程度上造成教學內容過于傳統，教學重點比較單一，這樣是不利于培養現代化的工程技術人才的。作為力學教師，應該時刻關注現代工程技術的發展，掌握工程前沿的第一手資料，了解它的發展趨勢，以便及時調整教學內容及相關重點。比如隨著科技的進步，出現了大量的離岸結構（如：海洋鉆井平臺），它們在工作中就會受到動載荷的作用，對這類構件進行設計或校核時，就應該使用材料力學中動載荷的內容，因此授課時這部分理論的重要性就要提升。

事實上，隨著我國的高等教育由精英教育向大眾教育轉變[1]，學生的力學基礎越來越差，力學的學時也在減少，這使得很多教師不敢輕易變動教學內容，始終以傳統重點為主，以保證考試時能出成績。這種思想已經不適應時代的發展了，我們決不能紙上談兵，只注重卷面的分數，而是要真正培養出有動手能力、能解決問題的高素質人才。所以，堅持教學內容的與時俱進是勢在必行的。

四、堅持理論與實驗相融合的上課理念，增強學生的動手能力

材料力學中的理論和實驗一直是相輔相成、互相融合的，實驗是理論的來源，而理論又需要實驗去驗證。隨著這門學科的發展，我們應該更加突出實驗的重要性，在講過一些重點理論知識后都應配備相關的實驗，如：在拉伸、剪切、扭轉、彎曲這四種基本變形中，都要讓學生進實驗室在實驗老師的指導下完成一系列操作。實踐表明，突出實驗的重要性不僅可以使學生加深對理論的理解，鞏固所學的知識，還可以增強學生的動手能力，培養他們發現問題、愛思考的學習習慣。

在具體安排中要注意實驗一定要與理論課緊密配合，使理論成為實驗的指導[2]，實驗成為理論的驗證和開拓，并鍛煉學生對實驗中出現的現象用理論知識做出合理的解釋。比如，在軸向拉伸實驗中，低碳鋼試件在與軸線成45度方向出現滑移線是由切應力引起的，而鑄鐵試件受扭時沿軸線成45度方向斷裂是由拉應力引起的，這與強度理論不謀而合，反過來，如果同學們掌握了強度理論的內容，對工程中一些構件會出現的破壞形式就會有事先的判斷，更利于避免事故的發生。對于教學中出現的實驗設備不足、器材短缺等情況，可以利用多媒體模擬實驗過程，而不能因此放棄實驗。總之，理論與實驗如果在教學中配合好，一定會達到事半功倍的效果。

五、堅持啟發類比記公式的方法，強化學生的記憶

在材料力學的理論體系中，公式的推導和記憶是最基本、最重要的一環，如何讓學生深刻理解公式的理論，快速記住公式的內容是教師要思考的。材料力學中的公式，其推導過程是很復雜的，理解起來也有一定難度，所以教師在授課過程中，不要一味的灌輸，一味的講解，而是要采用啟發式教育，循循善誘，讓學生的思維跟著教師前行，這樣不僅可以讓他們有身臨其境的感覺，更有助于公式的理解和記憶。

理解和記憶公式的另一大利器就是類比。所謂類比就是根據兩類事物一些共同的屬性來推測出可能另一些屬性也相似[3]。這種方法可以使學生在原有知識的基礎上快速掌握新的知識點，不僅鞏固前面所學，而且節省記憶時間，達到舉一反三的效果。比如，我們在推導扭轉切應力時要先后考慮變形幾何關系（得出應變的分布規律）、物理關系（推出應力的分布規律）、靜力學關系（得到應力和內力的關系），那么在后續彎曲正應力的推導中，可以根據應力的性質，跟扭轉切應力類比，用相似的方法得到結果。對于公式的記憶，類比的方法就更有效了，如材料力學中的幾個重要公式：

Δl=■，φ=■，■=■

其本質有相同之處，等號左邊分別為描述軸向變形、扭轉變形、彎曲變形的變形程度的物理量，等號右邊分子中包含橫截面的內力（軸力、扭矩、彎矩），分母為相應的剛度（抗拉壓剛度、抗扭剛度、抗彎剛度），這樣就可以把這三個公式劃為一組，用類比的方式記憶，同樣可以事半功倍。

當然，材料力學的教學方法是需要力學教師在實踐中不斷探索和思考的，這也就對我們這些從事力學教學的工作者提出了更高的要求，一定要密切關注力學的發展，將前沿的知識滲透給學生，使他們取得更大的進步。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 李玉蘭，張永祥，樊小龍.材料力學課程教學方法和模式改革探討[J].高等建筑教育，2010，（6）.

[2] 王玉山，王銳.關于材料力學教學方法的思考[J].山西建筑，2008，（1）.

[3] 劉桂榮，韓立新.“材料力學”教學方法探索[J].中國電力教育，2011，（25）.

[責任編輯：左 蕓]