提高課堂教學效果

張君華

摘要：本文根據近幾年來上課的實踐以及我校學生的實際情況，就提高材料力學的課堂教學質量談談自己的體會，希望對相關其他課程起到借鑒作用，對我校培養高素質應用型人才起到促進作用。

關鍵詞：課堂教學；材料力學；高素質人才培養

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）39-0150-02

一、引言

針對我國工業化進程的現狀和未來發展趨勢，胡海巖院士指出，我國的高等工程教育體系應該是多層次的[1]，第一層次就是應用型工程師，即以應用現有技術為主的研制開發產品的工程師，并指出目前多數大學的主要任務是培養應用型工程師。北京信息科技大學的定位是以培養高素質應用型人才為主，而高素質的應用型人才需要有扎實的基礎理論知識、較強的動手能力以及利用所學知識解決工程實際問題的能力。材料力學課程在培養工科學生上述能力方面起到非常重要的作用。目前我校機械類專業共有13個教學班，材料力學是一門非常重要的專業技術基礎課，通過本課程的學習，要求學生掌握構件的強度、剛度問題的基本概念、基礎知識，了解穩定性的概念，對工程構件強度、變形和剛度問題具有基本的計算能力，通過揭示知識發生的過程，培養學生解決問題的能力，以理論分析為基礎，培養學生的實驗動手能力。課堂教學是現在甚至以后較長一段時間內我國高等教育的主要途徑，因此，提高材料力學課程課堂教學質量至關重要，如何提高課堂教學質量是擺在所有高校教師面前的現實問題。課堂教學活動應是師生互動和共同發展的過程，而不應是教師機械地向學生進行單向的信息傳遞[2]。筆者就提高材料力學課堂質量總結以下幾點對策，希望對其他課程能起到借鑒作用。

二、講好緒論第一課，激發學生的學習興趣

每門課程第一次上課時都要講緒論，主要講解本課程的任務和主要內容、研究方法等，即回答為什么學、學什么、如何學的問題。講好第一課會讓學生產生濃厚的學習興趣，調動學生的積極主動性，從對材料力學一無所知到在頭腦中形成一個對這門課的清晰輪廓。我校材料力學在大二下學期開始開設，前一學期剛學完理論力學，可舉如下的例子：上學期理論力學期末考試題恰巧有一道計算塔式起重機不會翻倒的條件及配重多少的問題，利用理論力學的知識可以計算支座反力，以及塔吊不翻倒需要的配重等。如果起重機吊起的重物太重就會存在安全問題，比如鋼絲繩斷掉、桿被壓彎等，材料力學就是解決在保證安全和經濟的情況下設計結構的尺寸及所用材料類型，如鋼絲繩的繩粗、各桿尺寸、選取材料、桿是實心還是空心等，以及設計結構時如何保證既要安全又要合理用材。有些學生在學習理論力學時比較吃力，感到枯燥，我們就要告訴他們材料力學比理論力學生動得多，更貼近工程實際，激起他們的學習興趣，講清材料力學與理論力學之間的關系。

材料力學緒論需要講清一些基本概念，比如強度、剛度、穩定性等，由于學生還沒學這門課，對這些概念不好理解，每個概念講的時候要舉實例，可以列舉一些古代建筑如萬里長城、古代宮殿等，經歷幾百年甚至上千年還完好無損，而且還特別漂亮，說明它們有足夠的強度，激發學生的愛國熱情。此外，還可以談及現代摩天大樓，既高又美觀，這都與材料力學密不可分，可以激發學生的求知欲望。通過緒論的學習，使學生對材料力學的內容及研究方法形成大體框架。緒論講好，會使學生愛上材料力學，為教學的順利開展打下堅實的基礎。

三、多舉實例，使教學內容更生動

教師，尤其是青年教師一定要注意平時多積累，能夠在講課過程中對身邊例子、工程例子信手拈來，跟學生一起分析工程事故，探討事故發生的力學原因，這可以活躍課堂氣氛，提高課堂教學效果，提高學生積極主動性和學習興趣，使他們能夠從更深層次理解課上所講知識，利用所學知識解決實際問題。

比如，在講壓桿穩定時的穩定及平衡的概念比較抽象，以學生手中拿的鉛筆[4]為例，如果拿根細線將鉛筆尖系住吊起，鉛筆會保持平衡，因為細線對鉛筆的拉力和鉛筆自身的重力是一對平衡力。如果想讓筆尖向下立在水平桌面上，鉛筆的受力仍然平衡，但卻很難辦到，這是為什么呢？學生的思維被激起，并給出各種回答，邊分析答案邊引出穩定的平衡與不穩定的平衡概念。筆尖向下不能直立是因為有微小的擾動存在，如空氣流動、桌面微小振動等，使鉛筆直立的位置有微小偏移。一旦偏移，重力作用線偏離支撐點，重力對支撐點的力矩使鉛筆倒下，這種情況下的擾動被擴大，平衡狀態被破壞，即為不穩定平衡。細線吊起的鉛筆也存在空氣流動、細線抖動等擾動，重力作用線也會偏離鉛筆的捆綁點，而重力對捆綁點的力矩使鉛筆回到直立狀態，這種情況下的擾動沒有擴大，平衡狀態沒有被破壞，屬于穩定平衡。同時，理解“擾動”這個詞會為后續學習壓桿穩定打好基礎。此外，還可以分析雜技演員頂碗的例子，引起學生的濃厚興趣，簡單介紹穩定控制（鎮定）的問題，并與自己的研究課題相聯系。

四、靈活運用各種教學方法，一切為提高課堂教學質量服務

在整個教學過程中，靈活運用啟發式教學[5]等，盡可能地激發學生思維，啟發他們自己思考，引出本節課的教學內容；啟發他們主動利用所學知識，解釋力學現象，分析工程問題，解決實際問題。

比如，講扭轉切應力公式推導時，以前的情況是一見到推導公式，半數學生低頭不聽，效果很不理想。這次，可以采用啟發式和研究式的教學方法，激起學生的求知欲，效果會很好。對照軸向拉壓變形，從直觀的表面變形實驗出發，通過一系列的設問，啟發學生猜測出扭轉變形的相應結果，如應力計算公式是內力除以截面尺寸元素形成的，邊討論邊引出正確結果，引導學生從縱向和橫向兩方面觀察變形，得出扭變形的變化量和不變量，引導學生從這些變形結果推測出平面假設、應力方向、應力分布等。利用表面變形實驗的結果，加上簡單推導得到的變形幾何關系：γ■=ρdφ/dx，得到應力的計算公式。而變形與力連接的橋梁就是剪切胡克定律，即物理關系，這便把應力引進來。應力在截面上的合成結果便是內力扭矩，自然引入靜力學關系，最終得到應力計算公式。采用多媒體與板書相結合的形式，將推導主線寫在黑板上，這樣使學生更深刻地理解通過變形幾何關系、物理關系和靜力學關系三種關系推得應力計算公式。

五、注重積累，規范行為，養成好習慣

教師要養成寫教案的習慣。寫教案相當于彩排，任何精彩的表演節目在正式表演前都要彩排好多次，上課就相當于正式演出，教師要注重積累，才能表演得精彩，才能更好地應對正式演出過程中出現的突發狀況。教師要認真備課，不要忽略任何一個細節，寫一本屬于自己的教案，并在教學實踐中不斷地積累、改進、豐富教案。以學生為本，寫教案前清楚了解學生的基礎，包括先修的課程、課程學習程度等，基于后續要學的課程及學生的專業方向，調整本課程的切入點和側重點，做到有的放矢，使學生順利接受所學知識，為后續課程做好服務。寫教案不是抄課本，而是以教學內容為框架，教學方法和實際例子為填充，不斷改進和積累。教學有法但無定法，只有不斷地改進教學方法，才能把知識講活，切實提高課堂教學質量。大量的實例能激起學生的學習興趣，使學生對所學知識理解得更加深刻，提高利用所學知識分析工程問題、解決實際問題的能力。教師在教案中不斷地積累實例，才能做到在講課過程中將身邊的例子隨手拈來、運用自如，使課堂更加生動。

教師幫助學生在學習中養成好習慣。教師要嚴格要求學生，現在的學生具有非常活躍、動手能力強、崇尚自由等特點，作為教師，要引領他們走正確的方向，才會取得很大進步。規范學生作業。任何事情都有規矩，無規矩不成方圓。作業要嚴格按照例題規范來寫，注意書寫格式和解題步驟。這種規范是讓人一看就知道我們的解決問題的思路和所用方法非常清楚，因此必須嚴格按要求完成作業。教師要認真、及時地批改，及時發現作業問題，作為案例在課堂上及時糾正。對作業做得規范認真的典型和差的典型，教師要拍下來（匿名），放到課件中給大家看，順便指出作業的問題，讓學生努力改進自己。只有經過嚴格的訓練，學生才會思路清晰、計算準確、書寫工整，提高綜合素質。

六、結論

總之，作為教師，要抓住每個細節，課前做好充分準備，認真設計每一堂課，課后認真反思，以求日后再改進，靈活運用各種教學方法，以學生為本，提高學生的主動性和學習興趣，使課堂更生動，提高課堂教學質量。此外，教師要多與同行尤其是老教師交流，多聽他們的課，學習教學方法，積累更多實例，不斷豐富自己的知識，提高自身教學專業能力，為我校、為社會培養更多的高素質創新型應用人才。

參考文獻：

[1]胡海巖.對力學教育的若干思考[J].力學與實踐，2009，32（1）：70-72.

[2]樓軍江.反思自覺：應用型高校教師教學立場的探索與建立[J].中國高等教育-隊伍建設，2014，（2）：42-45.

[3]劉鴻文.材料力學[J].第5版.北京：高等教育出版社，2010.

[4]陳立群.穩定性漫談[J].力學與實踐，2015，37（1）：148-151.

[5]徐杏華，陳軍權.基礎力學課程中的啟發式教學[J].成人教育，2004，（209）：78-79.