基于就業需要和專業特色的材料力學教學改革與實踐

摘要：為適應就業市場需要，提高學生分析、解決實際工程問題的能力，在“材料力學”教學改革的實踐中，將教學內容和執業資格考試、專業特色有機結合起來，綜合運用各種教學手段，加強學生的感性認識，激發學生的學習興趣，并取得了較好的效果。

關鍵詞：材料力學；教學改革；執業資格考試；專業特色

作者簡介：黃小林（1968-），男，廣西北流人，桂林電子科技大學建筑與交通工程學院，高級工程師；蔣慧（1978-），女，湖南邵陽人，桂林電子科技大學建筑與交通工程學院，講師。（廣西 桂林 541004）

基金項目：本文系桂林電子科技大學教學改革項目（項目編號：JGB201326）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0105-02

《中華人民共和國建筑法》第十四條明確規定：“從事建筑活動的專業技術人員，應當依法取得相應的執業資格證書，并在執業證書許可的范圍內從事建筑活動。”由此可見，執業資格制度已成為建筑行業準入制度，高等學校作為人才培養單位，應當在教學中建立學歷教育與執業資格制度之間的聯系。

材料力學是土木工程專業必修的技術基礎課，也是大多數學生畢業后參加各種注冊考試必須掌握的課程之一，對學生學好后續專業課程，培養分析、解決實際工程問題的能力具有重要的作用。然而，目前我國的材料力學內容基本沿襲別遼耶夫的材料力學體系，部分內容陳舊，教學方法比較簡單，老師滿堂灌，學生的思維能力和創造能力得不到培養；考試方法基本采取閉卷考試方式，造成學生臨考前死記硬背，與啟發學生解決工程實際問題能力的培養目標背道而馳。這種現狀既不能滿足將來學生參加工作的實際需要，又不能反映現代科學技術的進步和各個學校的專業特色。因此，不少專家、學者從不同的角度探討過“材料力學”課程的改革問題，[1-7]但迄今為止，鮮有人基于就業市場需要和各學校專業特色等角度來討論這個問題。因此，如何結合就業需要和各學校的專業特色對材料力學的課程內容、教學方法和教學手段進行探索和研究是十分有益和必要的。

一、結合執業資格考試制度和專業特點、專業特色優化教學內容

材料力學的教學，首先要根據專業培養目標選擇相應的教學內容。桂林電子科技大學（以下簡稱“我校”）土木專業的培養目標是培養具有較好理論基礎和實踐、創新能力的土木工程技術應用型人才。學生畢業后除了小部分搞學術研究外，大部分要投身到土木工程的設計、施工、管理等實際工作中去，參加全國統一的注冊考試取得執業資格將是他們今后繞不開的首要任務。因此，在選擇材料力學的課程內容時，結合了注冊考試大綱要求的內容，覆蓋注冊考試所要求的知識點，注意考試內容重工程背景、強調解決實際工程問題能力的特點，為他們將來參加注冊考試做好準備。

其次，選擇教學內容要和土木工程的專業特點及每個學校的專業特色相適應。現有的材料力學內容大部分是機械、土木專業并重，在現階段各高校材料力學課程學時大大縮短的情況下不可能面面俱到。因此，在實際教學中，重點講述了土木工程專業應用得較多的內容，如梁的彎曲、剪切、柱的壓縮、穩定等，而對用得較少的純扭、交變應力作用的問題只做簡單介紹。同時，在復合材料、智能材料應用越來越廣泛的今天，在講授廣義胡克定律時引入了復合材料和智能材料的內容。另外，考慮到我校土木專業工程結構檢測的特色，在有關章節中引入了部分斷裂力學的內容，讓學生對結構開裂、破壞的理論有一個基本的了解，為結構檢測的技能訓練打下了一定的理論基礎。

由于材料力學是一門和理論力學、材料力學、彈性力學聯系比較密切的課程，因此，優化其課程內容應該和其他幾門力學課程組成的課程體系一起綜合考慮，對相互重疊、交叉的內容可以適當縮減其學時。例如，和理論力學重疊的截面圖形幾何性質，和結構力學重疊的梁、桁架、剛架的超靜定結構問題及和彈性力學交叉的能量法等內容，在制訂課程大綱時刪去或縮減這些內容，保證了學生在有限的學時內學到更多的新知識。

二、根據就業市場需要，大力培養學生分析、解決實際工程問題的能力

作為培養工程應用型人才的專業，特別是全國高校在大力推行“卓越工程師計劃”的背景下，土木專業對學生解決實際工程問題的能力要求越來越高。因此，在講授課程時，強化了課程內容的工程背景，盡量以實際工程問題為引導展開，如講授桿件壓縮變形、穩定問題時以某建筑物的柱子例，講授彎曲變形以某房屋梁開裂為例。引導學生觀察其變形的特點，推導其內力的計算公式及思考提高結構安全及穩定的措施，增強感性認識。避免從理論到理論尷尬的同時，也激發了學生的學習興趣，讓學生了解學了這門課程后將來會碰到什么問題，能解決什么問題，不再有學完這門課程后腦子里除了幾個公式、符號外其他一片空白的缺陷。另外，在講解例題時，筆者盡量引進工程實際案例，引導學生對具體問題進行抽象建模，培養學生分析、解決工程問題的實際能力。

材料力學作為工程背景較強的專業基礎課，實驗是課程教學的一個重要環節。但是，過去因為實驗設備、實驗儀器缺乏等原因，造成驗證性實驗較多，設計性、綜合性實驗較少，甚至有一些是老師做、學生看的演示性實驗，難以激發學生的學習主動性。近年，隨著學校對實驗設備的投入，筆者增加了設計性、綜合性實驗的比重。結合我校電子信息方面的特色，在實踐教學大綱中增加了梁、柱變形檢測的電子橋路實驗，由學生自己設計，自己動手檢測，自己設計檢測數據的后處理方法。一方面激發了學生的興趣和創造能力，另一方面使學生對結構的變形有了更深科的認識，促進對基本理論的理解，效果較好。

三、采用多種形式的教學方法、教學手段及考核手段提高教學質量，加強解決工程問題能力的培養

以前材料力學的教學基本是老師用一塊黑板、一支粉筆按教材內容滿堂灌的講解，由于材料力學的知識點多而且分散，學生的參與度低，很多知識來不及消化，效果不佳。經過多年的摸索，筆者在教學實踐中針對不同內容采用了不同的教學方法，用適當的方式培養學生的學習熱情，提高其分析問題、解決問題的能力。

1.采用模塊式教學，培養學生的歸納能力和知識滲透能力

目前，我國材料力學的課程教學大多采取“拉伸-剪切-扭轉-彎曲”為主線的方式，且每種基本變形都按“內力-應力-變形…”的次序進行研究，各種基本變形又都采用“平面假設-變形幾何關系-物理關系-靜力平衡條件-應力公式”這一相同的推導過程。這種方法重復的內容較多，從第二種基本變形開始缺乏新意，難以激發學生的學習興趣，同時也浪費了本就不多的學時。針對這一現狀，從培養學生的歸納能力和知識滲透能力出發，采用模塊式教學結構，將課程內容分為桿件內力、應力與強度、變形與剛度計算、能量方法與超靜定問題、壓桿穩定等模塊。將各種基本變形的共性問題集中起來討論，這樣可以節省約20%的課時，突出共性，強化概念，又避免按基本變形的小循環重復。

2.采用形象化教學，提高學生的理解能力

材料力學是一門理論性較強、概念抽象的課程，有些概念從字面上不好理解，因此，在教學中利用了現代計算機技術，推廣多媒體教學。通過多媒體教學，既節約了老師的板書時間，也因圖文并茂、形象生動，增強了學生的感性認識。例如，在講解構件的破壞過程、物體平衡分類等內容時，做出了flash動畫，激發了學生的學習興趣，加深了對這部分內容的理解。另外，圖片大都來自實際工程案例，增強學生對工程結構的感性認識。當然，多媒體不能完全替代傳統的教學手段，在講解例題時，還是用傳統的板書模式，便于在講解過程中啟發學生的思路，讓學生有思考的時間。

3.引入專題介紹，提高學生分析、解決實際工程問題的能力

為了提高學生應用所學到的理論知識分析、解決實際工程問題的綜合能力，在教學過程中適當引入了專題介紹。比如在講解梁彎曲變形時，在當地建筑物中找了一個彎曲變形較大的梁作為案例，讓學生通過案例學會將一個實際工程問題簡化為一個力學模型，然后再引導學生由力學模型轉化成數學模型，根據數學模型學生運用所學的理論知識去解決問題，最后引導學生討論結果是否合理，理論或模型和實際情況的差別地方在哪里。這種方式很受學生歡迎，討論的積極性很高，讓學生在討論中增進了對工程實際問題的了解，開拓了思路，分析問題、解決問題的綜合能力得到了一定程度的提高。

4.改革考核方法，重點考核學生分析、解決實際問題的綜合能力

過去考試的方法基本為清一色的閉卷考試，試題中死記硬背的東西多，造成學生靠考前突擊而通過。而且試題理論性知識過多，后來結合執業資格考試注重工程實際應用的特點，從執業資格考試題集中抽取了部分題目。一方面考核了學生解決實際工程問題的能力，另一方面也讓學生提前適應注冊考試制度，為將來參加注冊考試做準備。另外，平時的專題討論、實驗也為總評成績的一部分，這樣的綜合考核加強了學生綜合素質的培養。

四、教學效果

通過對材料力學課程在教學內容、教學方法、教學手段和考核方法上的不斷探索和改革，加強了學生的感性認識，激發了學生學習的主動性。在試題難度不變的前提下，課程合格率由59.5%提高到了80.3%，有不少學生主動和老師探討，寫出了有一定水平的工程案例分析報告。同時，通過適應專業特色而增設的設計性和綜合性實驗，學生的工程構件檢測技能得到了較大的提高，取得了較好的效果。

參考文獻：

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[4]王銀芝.材料力學課堂教學改革的實踐探索[J].中國建設教育，2010，1（1-2）：76-78.

[5]孫立紅，劉寶良.培養工程能力，深化材料力學教學改革[J].東北農業大學學報（社會科學版），2011，9（5）：128-130.

（責任編輯：王意琴）