《材料力學》的多維模式教學研究

柴燕

摘 要 本文詳細介紹了材料力學課程的教學現狀，并系統地闡述了用于材料力學課的多種教學模式的實施過程及有機融合。

關鍵詞 材料力學 啟發式 理論聯系實際 開放式 多媒體 互換角色

一、材料力學課程的教學現狀

《材料力學》是工科院校一門重要的專業技術基礎課，是力學、機械、土木工程等工科類專業的必修課， 其主要目的是通過材料力學的學習，要求學生對桿件的強度、剛度、穩定性問題有明確的基本概念、必要的基礎知識、比較熟練的計算能力、一定的分析能力和初步的實驗能力，培養學生的工程意識，提高學生的力學建模能力以及對工程構件的力學分析能力，并為其他后續專業課程的學習提供一個堅實的基礎。

隨著科學技術的飛速發展， 力學的新知識不斷涌現，工程技術對力學的要求也越來越高；但隨著教育教學改革的深入，學校給予材料力學課程的教學時數卻越來越少。因此，如何根據本課程的特點，使學生熟練掌握并靈活運用其理論知識解決實際問題，成為力學教學的當務之急。而且，在目前的教學中，學生普遍反映該門課程不好學、枯燥、乏味，大多數學生對材料力學的學習提不起興趣，積極性不高，成績不理想。但，這門課又直接影響到后續專業課的學習。因此，如何激發學生學習材料力學的興趣，提高學習積極性，保證在有限的教學時數內，達到最大最好的教學效果，需要我們在教學實踐中探索研究。

心理學家認為，學習的最好動機是對所學內容本身發生興趣。因此，材料力學課程的教學改革應該從提高學生的學習興趣著手。通過幾年的教學實踐，對教學方法進行了一些探索：任何一種單一的教學模式都收不到良好的教學效果。每種教學手段，既有其優越的一面，也有其不可避免的弊端。而發揮其長處，彌補其不足，實現各種方法的互補性，是選擇教學手段的依據。通過各種教學手段的結合，引導學生去思考、去探索、去發現，使學生的思維活躍起來，求知欲強烈起來，從而讓學生從知識、技能的被動接受者轉變為主動參與者和積極探索者。

二、多維模式教學研究

（一）啟發式模式教學

啟發式教學是教師通過教學活動， 誘發學生相關的、積極的思維活動的教學方式。我們倡導的是提高學生的興趣，讓學生帶著問題去學習。但是讓學生帶著什么問題學，問題由誰提出來是值得研究的。在以往的教學中比較多的問題是由老師提出來的，如果老師提出的思考題只是讓學生從課本找出答案來回答提出的問題，那么，學生的思路跟著老師的思路走，學習還是被動的，學生的自主學習和獨立思考就受到束縛。因此，我在平時的課堂教學中，從學生學習過程的實際出發，讓學生談談讀懂了什么，還有哪些不明白不清楚的，然后啟發大家帶著自己提出的問題學，這樣學生獨立思考的空間較大，能體現其主體性。

1、通過形象的語言、恰當的比喻進行啟發式教學， 效果很明顯： 如在畫有均布載荷作用的梁的彎矩圖時， 可把均布載荷比作生長的花卉方向， 而把種植花卉的花盆開口方向看成彎矩圖的曲線開口方向， 學生們就很容易掌握這一內容.

2、重視導言的啟發作用： 導言在教學中應起到承上啟下的作用，其設計更應注意引發學生的興趣，使學生一接觸新課就產生新奇感。如在講變形時， 首先讓學生思考變形的利弊， 然后告訴學生很多零件需要有一定的變形達到使用目的，例如避震器，同時舉例說明變形過大也是很危險的。這就引發了學生的興趣， 為學生接受新課開了個好頭。同時，教學中突出材料力學研究思路的講解，采取反復強調，，每講完一個問題我都會去問下面該涉及什么問題，啟發學生了解了研究思路，他們就很清楚接下來該講什么了。

（二）理論聯系實際模式教學

材料力學課概念多， 理論性強， 抽象而難以理解， 對這部份內容多聯系實際， 對教學幫助很大。

1、從生活中尋找力學概念：講解力學概念時， 盡量舉生活中的實例。 如學習空間約束“球鉸鏈”時用語言干巴巴憑空描述， 學生無法想象其結構和特點， 若舉出游戲機的操控手柄、電視機的室內天線等例子， 大家就會恍然大悟， 一下子就掌握了概念。

2、生活是定理、定律的最好注釋， 在許多生活現象的背后都可以看到定理定律的影子： 如將定理定律融入生活中進行講述， 就會變得生動形象、淺顯易懂。如在講解“力的平移定理”之前提出： “打乒乓球時你會拉弧線嗎？你知道足球射門中香蕉球是怎么踢出來的？”這類大家都感興趣的問題， 會使課堂氣氛頓時活躍起來。然后指出答案就在平移定理之中， 吸引大家注意力后講解定理內容， 學生會感到看似那么深奧難懂的定理離他們是那么近。

（三）開放式模式教學

開放式教學模式即在教學中， 摒棄一塊黑板、一枝粉筆滿堂灌的教學模式， 大量采用實物、模型及現場教學，師生圍坐一起開展課堂討論， 加大學生在教學過程中的參與程度， 增大學生在教學中的主動性， 課堂氣氛融洽、活躍。

實驗是幫助消化理論知識的良藥：比如， 在講“薄壁圓筒受扭失穩”時， 我讓學生準備一個塑料瓶，讓他們試著用手去擰， 體會其變形與破壞的特點，然后指出這是一種失穩現象，工程實際中應避免或減少。 而且，在每次的實驗室做實驗時，引導學生多觀察，多和課本上的理論結合起來理解，這樣學生對知識就有了全面深刻的印象。

（四）多媒體輔助模式教學

材料力學課程具有很強的工程背景知識，如能將抽象難懂的知識點用動畫、PPT、實物模型等形式展現，就可以加快學生的認知過程。計算機輔助教學能給學生提供豐富的感性材料， 加大課堂教學容量， 集中學生注意力， 使學生的認知過程更為生動， 增強了課堂的教學效果。如“應力集中的概念”、“ 梁的切應力及其強度計算”等知識點，課堂板書較多，抽象知識點多，如果綜合利用實物模型、多媒體課件、動畫等手段，就能使學生在當堂教學中較好地理解掌握這些知識點，提高學習效率。但現在的教學中也存在過分依賴PPT，不注重力學知識點之間的有機銜接等問題。因此在運用多媒體課件時，應注重傳統板書與多媒體教學的結合，在做受力分析、重要的理論推導時，運用板書書寫解題步驟和受力分析過程，運用PPT 展現最后的受力圖以及計算結果，從而進一步加深學生的理解與消化。

（五）“互換角色”模式教學

“互換角色”模式即在課堂中教師與學生交換位置進行授課。該教學模式主要用于一些自學課及習題課，實踐證明是行之有效的。以往當教師把題目稍作改動，學生就會望題興嘆，作錯甚至不作，離不開教師的講解，給教學帶來困難，因此我采用了“互換角色”教學模式。 比如，在學習拉壓、扭轉與彎曲的內力圖繪制時，我布置課堂作業，同學當堂完成后互換作業，每個人都當一回老師去批改別人的作業，從批改的過程中，首先自己弄懂，然后再學會發現問題，糾正問題，這樣大家對這一部分的知識就有了更深一步的認識。再比如，在學習彎曲變形的積分法這一節時，要求學生課下先自學，然后下次課由學生充當老師上臺講授，通過同學們的提問、解答，徹底弄懂這一章節，事實證明效果頗好。因此，鼓勵所有學生都能走上講臺，教學效果好，也有利于融洽師生關系。

三、總結

材料力學課程作為一門專業課程， 在課程體系中有著重要的地位，隨著社會的發展，其教學應該完全適應時代的要求。這五種教學模式是既相互獨立、又密切聯系的。在整個教學中，恰當的選用，合理地發揮其優勢，會收到良好的教學效果。誠然，教學過程中存在的問題是多方面的和變化的，這需要力學教育工作者們著眼于培養學生的創新能力和實踐能力，不斷探索和積極創新，以期培養出適應二十一世紀要求的高素質復合型人才。

基金項目：江漢大學機電與建筑工程學院科研項目《材料力學課的多維教學研究》提供資助，批準號為：機建JZ012【2013】

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（作者單位：江漢大學機電與建筑工程學院）