獨(dú)立學(xué)院材料力學(xué)課程教學(xué)方法探討

王鑫　鄒思敏

摘 要：通過對(duì)獨(dú)立學(xué)院土木專業(yè)材料力學(xué)的教學(xué)改革進(jìn)行探討，提出了培養(yǎng)學(xué)生“四點(diǎn)意識(shí)”的觀點(diǎn)，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性、引導(dǎo)學(xué)生用材料力學(xué)的知識(shí)分析和解決實(shí)際工程問題、加深對(duì)力學(xué)問題的理解。教學(xué)實(shí)踐表明：該方法對(duì)于提高獨(dú)立院校的材料力學(xué)教學(xué)效果，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才效果明顯。

關(guān)鍵詞：獨(dú)立學(xué)院；材料力學(xué)；教學(xué)改革；應(yīng)用型人才

獨(dú)立院校作為我國教育事業(yè)的重要組成部分，越來越受到社會(huì)的關(guān)注。獨(dú)立學(xué)院本科作為一個(gè)獨(dú)特的人才培養(yǎng)層次，由于生源、培養(yǎng)目標(biāo)的不同，其課程設(shè)置應(yīng)具有一定的針對(duì)性。材料力學(xué)作為三大力學(xué)之一，其對(duì)于土木工程專業(yè)的重要性不言而喻。越來越大的就業(yè)壓力使得獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生更加注重專業(yè)課、而容易忽視專業(yè)基礎(chǔ)課尤其是力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，然而這種“功利性”直接影響了獨(dú)立學(xué)院力學(xué)課程的教學(xué)效果。

作為以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的獨(dú)立學(xué)院，如何在力學(xué)課程中提高學(xué)生的興趣及自主學(xué)習(xí)的能力是一個(gè)值得深思的問題。筆者結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)歷，就獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)材料力學(xué)課程的教學(xué)提出培養(yǎng)學(xué)生以下“四種意識(shí)”的見解，希望能為獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)材料力學(xué)的教學(xué)提供一些啟發(fā)。

1.將實(shí)際工程簡(jiǎn)化為力學(xué)模型的意識(shí)

力學(xué)是土木工程專業(yè)課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生來說興趣是最好的老師，與其說一萬遍這門課程如何重要，倒不如讓學(xué)生自覺認(rèn)識(shí)其重要性[1]。

筆者在教學(xué)生涯中發(fā)現(xiàn)：獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生有相當(dāng)大的熱情去了解他們畢業(yè)后的工作，因此相對(duì)于力學(xué)問題，他們往往更關(guān)注工程中的實(shí)際問題，這是學(xué)生在學(xué)習(xí)中“功利性”的根源。這種“功利性”常常導(dǎo)致學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中不努力，臨近考試出現(xiàn)“臨時(shí)抱佛腳”的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，材料力學(xué)歷來是工科學(xué)生補(bǔ)考率較高的一門課程。然而力學(xué)知識(shí)學(xué)不扎實(shí)不僅會(huì)影響學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)、而且影響其今后職業(yè)生涯的發(fā)展。

然而，任何事物都有其兩面性，筆者探索出了一種如何將這種“功利”化為“動(dòng)力”的教學(xué)方法——通過建立力學(xué)模型將工程結(jié)構(gòu)問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問題，在教學(xué)中灌輸力學(xué)無處不在的思想，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性去探索實(shí)際工程中的力學(xué)問題。例如在力學(xué)課程中如通過房屋、橋梁結(jié)構(gòu)等可以感知的具體例子，引導(dǎo)學(xué)生思考工程結(jié)構(gòu)為什么是這樣、其受力特點(diǎn)和傳力路徑是怎樣的、有沒有可能改進(jìn)？如讓學(xué)生自己去思考解決晾衣桿最多能晾多少件衣服，引導(dǎo)學(xué)生自己去解決一些簡(jiǎn)單的力學(xué)問題[2]。

通過培養(yǎng)學(xué)生將實(shí)際工程問題簡(jiǎn)化為力學(xué)模型的意識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生嘗試著失敗，繼而改進(jìn)，在解決問題中深刻理解知識(shí)。在授課過程中，不斷地結(jié)合工程和生產(chǎn)實(shí)例對(duì)課本內(nèi)容進(jìn)行分析講解，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)這門課程與生產(chǎn)實(shí)際緊密相連，這種生動(dòng)而形象地把力學(xué)問題與工程問題相結(jié)合而抽象出力學(xué)模型的教學(xué)方法，不僅鍛煉了學(xué)生的力學(xué)能力，而且使學(xué)生為今后的專業(yè)課學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展打下基礎(chǔ)。

2.強(qiáng)化繪圖意識(shí)

圖形是工程師表達(dá)想法的第二語言，因?yàn)榫哂兄庇^形象的特點(diǎn)而廣泛的應(yīng)用于土木工程的工程實(shí)踐中，如建筑施工圖，結(jié)構(gòu)施工圖等，識(shí)圖繪圖能力作為獨(dú)立學(xué)院應(yīng)用型本科的基本能力，越來越凸顯它的重要考核作用[3]。作為土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一的材料力學(xué)課程中也滲透了圖形這一重要的工具，材料力學(xué)中構(gòu)件（桿件）受力圖——基本變形中的內(nèi)力圖（如軸力剪力彎矩圖等），因此在材料力學(xué)學(xué)習(xí)中要求學(xué)生深刻理解圖形的內(nèi)涵。筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，由于多媒體技術(shù)的引入，一方面極大的提高了上課效率，但是由于PPT的課件內(nèi)容播放速度快，學(xué)生思考的時(shí)間短暫，在腦海中形成的知識(shí)點(diǎn)印象并不是那么深刻，從作業(yè)中反映出來的問題往往也比較明顯——有的同學(xué)在繪制內(nèi)力圖時(shí)符號(hào)含糊不清，各種基本受力圖形在繪制過程中無法實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)等。針對(duì)這些情況，筆者在教學(xué)中有意識(shí)的培養(yǎng)學(xué)生的繪圖能力，如采用了通過開展定性繪圖比賽，讓學(xué)生動(dòng)手在黑板繪制，讓其他同學(xué)指出問題，定期講解作業(yè)本中出現(xiàn)問題及整改等措施，逐步使學(xué)生更深刻掌握內(nèi)力圖繪制的方法與技巧。

3.建立外力-內(nèi)力-應(yīng)力-強(qiáng)度的綱領(lǐng)意識(shí)

材料力學(xué)內(nèi)容復(fù)雜，知識(shí)點(diǎn)多，大多數(shù)學(xué)生學(xué)起來有一定的困難，除了要對(duì)他們的知識(shí)結(jié)構(gòu)做調(diào)整，還涉及到學(xué)習(xí)的興趣和持久性[4]。筆者發(fā)現(xiàn)：材料力學(xué)課程中“拉、壓、剪、扭、彎”各種基本變形都按“外力-內(nèi)力-應(yīng)力-變形-強(qiáng)度”的同一次序進(jìn)行分析討論，對(duì)每種基本變形問題，又都采用“平面假設(shè)-變形幾何關(guān)系-物理關(guān)系-靜力平衡條件-應(yīng)力公式”這一相同的推導(dǎo)過程。在教學(xué)的過程中通過總結(jié)復(fù)現(xiàn)等手段，通過培養(yǎng)學(xué)生“外力-內(nèi)力-應(yīng)力-變形-強(qiáng)度”的綱領(lǐng)意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生自己去推導(dǎo)，集中起來討論并加以分析，個(gè)別講解演算，實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生在各種基本變形深刻理解的基礎(chǔ)上，對(duì)組合變形下桿件的內(nèi)力分析、應(yīng)力分析與強(qiáng)度計(jì)算方法的貫通，這樣極大的提高了他們的主觀能動(dòng)性，同時(shí)在比較和總結(jié)中深化知識(shí)構(gòu)架。

4.溯源與拓展的意識(shí)

在材料力學(xué)課程中一般是給學(xué)生介紹一些基本假設(shè)，繼而推出公式，但是大部分學(xué)生只處于會(huì)用公式的階段。在推演公式階段培養(yǎng)學(xué)生溯源與拓展的意識(shí)，對(duì)學(xué)生更深刻的理解材料力學(xué)問題很有幫助。比如加強(qiáng)學(xué)生對(duì)軸向拉伸壓縮的平面假設(shè)和純彎曲的縱向纖維假設(shè)理解，讓學(xué)生自己提出不同的假想。又如強(qiáng)度理論的講授中，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的理論，同時(shí)為了培養(yǎng)創(chuàng)新能力，安排若干個(gè)拓展專題來實(shí)現(xiàn)。例如，讓學(xué)生進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)壓桿穩(wěn)定的設(shè)計(jì)，這樣一方面為學(xué)生以后鋼結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，另一方面也可培養(yǎng)學(xué)生撰寫技術(shù)文件以及制圖的能力。又如，探索橋梁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式以及在材料力學(xué)中力學(xué)特點(diǎn)，這樣既可培養(yǎng)學(xué)生如何把工程實(shí)際問題簡(jiǎn)化為力學(xué)模型，提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力，為將來到生產(chǎn)崗位解決工程實(shí)際問題打下基礎(chǔ)，又可使學(xué)生對(duì)利用材料力學(xué)方法解決工程問題初步建立一種感性的認(rèn)識(shí)。從而達(dá)到以第一課堂為戰(zhàn)場(chǎng)，第二課堂為提升載體，充分發(fā)掘?qū)W生的興趣，提高解決實(shí)際問題的能力。

5.結(jié)論

結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)歷，基于獨(dú)立學(xué)院本科這一獨(dú)特的人才培養(yǎng)層次，就獨(dú)材料力學(xué)課程的教學(xué)提出培養(yǎng)學(xué)生四種意識(shí)的見解，通過在我校土木工程專業(yè)教學(xué)改革中的試點(diǎn)運(yùn)用檢驗(yàn)，該方法對(duì)提高獨(dú)立學(xué)院材料力學(xué)課程的教學(xué)效果十分明顯，筆者在此與各位教育同仁們分享，希望能為我國獨(dú)立院校的人才培養(yǎng)盡綿薄之力。

參考文獻(xiàn)

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