以反饋信息為導向的材料力學教學方法初探

趙淑紅 袁威

摘要：提出以學生的反饋信息為導向，改進材料力學課程的教學，提高學生學習材料力學課程的能力。本文針對材料力學教學過程中，學生給出的反饋信息，提出教學實踐中的改進方法和建議。

關鍵詞：力學教學;教學方法;材料力學;反饋

中圖分類號：G642.41 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）08-0179-02

一、引言

材料力學是高等學校工科類專業的一門重要專業基礎課[1-3]，主要研究桿件的簡單小變形問題，對學生的后續課程，如彈性力學、連續介質力學起著承上啟下的重要作用[4]。該課程是工程實際模型的粗略簡化，簡單，實用;同時該課程中引入了很多抽象的基礎概念，這些基礎概念較為抽象，理論性強。當今，隨著計算機的發展，計算機輔助工程（CAE）是工科學生必須掌握的技能，對材料力學課程的理解不深刻，會為學生掌握CAE帶來困難。例如很多學生學習過材料力學課程中的強度理論，但仍然不知道Von Mises應力的含義。所以進行材料力學課程的教學改進，有利于培養學生的實踐能力和創新能力[5-7]。本文討論在教學實踐中，利用學生給出的反饋信息，來改善教學。

二、學生的反饋信息的有效性

切實地利用學生反映的真實問題來改善教學方法，但要甄別反饋信息的有效性。教育的目的是讓學生學習，而不是讓學生滿意，學習和滿意有一定的矛盾關系。例如為了讓學生在本科階段打下良好的基礎，在材料力學教學中，講解一點應力狀態和強度理論部分的時候，適當地引入了在后續的彈性力學課程中的應力張量和應變張量的概念;而在非力學專業的彈性力學課程中，由于課時的限制，主要是講解平衡方程、幾何方程、和物理方程和各種解析解，該課程不會為了聯系材料力學，而對應力張量和應變張量進行詳細說明。在講授材料力學的過程中，有學生反饋：“我的學習是為了通過考試，并且拿到優秀。而講的一些問題，在教材中看不到，并且考試也不會考。雖然講解的東西讓人理解一些更深層次的東西，但是希望老師不要講解課程以外的東西。”有的時候為了希望學生深刻地理解概念，但和學生對課程的滿意相矛盾。教師一般希望學生能夠更好地掌握這門課，并且有一定的思考，而學生則希望拿到高分，獲得獎學金和保研名額。

在現今對教師的要求中，學生評分占重要一項，如果不考慮學生的意見，學生就會給教師一個較低的評級，學生評級越高，意味著教師的獎勵級別也高。如果盡一切可能創造動機讓學生開心，這可能意味著教授課程質量的下降，這樣學生的反饋的信息不能起到引導教學作用。學生是學習者，而不是消費者，所以不要給學生希望給他們的東西，真正重要的是改進學習的質量和學習過程，要采納學生的反饋信息必須比學生評教的信息更加全面。學生沒有教師的學習經歷和經驗，教師必須利用這一點。教師對后續的課程的重點，以及在科研方面所用到的一些知識有所了解，這樣就會更好地利用課堂，指導學生不會走彎路，更好、更快地掌握基礎知識，所以學生的滿意度不是改進教學的決定要素，只能作為參考。教育工作者必須找出學生反饋信息中的有效信息，加以利用，使學生的反映更加有用，變成改進教學的有用信息，而對教學產生影響。

三、有效的教學形式能夠提高反饋信息的質量

學習過程是有經驗可循的，這樣就能夠收集學生的反饋信息，有效地改善課程教學。去除學生的自我考慮，學生的反饋信息，在很大程度上依賴于教學過程中，學生學習什么樣的課程以及什么樣的課程計劃。對材料力學的深入學習能夠使學生：①有自主意識的學習;②廣泛地和其他學生交流，包括概念和實際應用;③打下良好的理論基礎;④對自己學習的自我評估和檢查。有些教學方法是盡可能地完成教學任務，如：①大量的課后習題;②過多的課程材料;③學生缺乏動機去了解后續課程;④滿足學生的評教。這樣看似學生很快地掌握了課程，但如果對課程的來龍去脈一概不理，學生雖然能夠很好地完成材料力學習題，但由于不尋求更深的含義，將來還會對本課程疑惑。這種快速教學的方法，雖然重點是學生能通過課程，但是很容易讓學生忘記課程，教師應盡量避免出現上述情況。教學過程中發現，學生有能力學好材料力學，并了解后續課程，并且通過和其他學生的交流，從而帶動其他學生學習。一名已經畢業的機械專業的學生表示：“如果給定一些實際的問題，我真的會坐下來思考這些問題，隨著對材料力學課程的理解，能夠自己簡化實際模型，并且深入理解了材料力學教材。開始學習書上大量的公式時候，總有疑惑，不知道為什么會引入到這么多的概念和公式，而對實際問題的思索，讓我對材料力學的課程，感受更深，并且能夠想到很多問題。尤其當進行機械設計時，仍能夠提出更多的問題，需要向教師請教。”這表明讓學生通過不同的角度觀察課程，可以讓學生提出更多的關于課程的問題，所以教師采用好的教學方法能夠促進學生加強反饋信息，并且在幾年之后都會給出反映。

四、學生自身的知識影響反饋信息的形成

學生反饋的信息跟前期學習的課程密切相關。有的學生在學習材料力學課程時，反饋的信息是對前面一些課程的疑惑，那么在教學中必須注意這一點。材料力學需要的前期課程為理論力學和微積分，即便當時這兩門課學習很好的學生，在學習材料力學課程的時候也有所忘記。學生一般在大學二年級學習材料力學，即便在大一時候學習良好，由于高中的經歷可能更加深刻，有些思維還沒有完全轉變，如標量和常量的概念非常牢固。教學中可以適當地提示：實際用到的量一般不是常量而是變量，這樣變化的量的累加就是積分。用函數曲線圍成的面積表示積分，斜率為導數。理論力學中都是矢量研究，矢量的投影即為標量。這樣適當地幫助學生回憶，會帶來良好的結果。學生反饋：“在材料力學的學習中，通過回憶高等數學和理論力學，感覺學習的這些課程是一個整體，解決實際問題可能需要好多課程的聯合，這樣對于知識的掌握更加全面，也對為什么學習前期課程有了一定的了解。”

五、課程結束后學生的反饋信息

注重工作中，或者在讀研究生的學生的反饋信息。授課不是一錘子買賣，講完即完成任務，而要多方面了解課程后續的影響。當學生本科畢業后，其反饋的意見沒有任何附加的情感因素，所以這個時候的反饋信息可能更加有效。如很多學生都反映，即便材料力學和彈性力學都學得很好，當學習CAE軟件，如Ansys，Abaqus等的時候，大量的概念和方法還是理解不了，有時候都不知道該看哪些書。通過反饋信息，應該注意到教學中要盡量保持本課程的延續性，如增加應力、應變張量的介紹，提出一些問題讓學生思考，了解材料力學是實際問題的粗略簡化，而實際的進一步詳細的數學模型，要通過提出問題，讓學生自己考慮。

六、專業不同學生的反饋信息

材料力學是機械和土木專業學生共同的專業基礎課，即便教材不同，講授的時候也要考慮專業特點。如畢業的機械學生反饋：“采用能量法繪制剪力彎矩圖，在后期的工作和學習中很少用到，而學習的時候花費了很大的力氣，尤其是超靜定問題。”但是土木的學生反映，能量法還應該多講講，因為下一步，他們要學習結構力學。教學計劃的改變非一朝一夕，那么在講授的過程中就要根據專業特點突出重點。如機械的學生，就要突出應變能的概念，講解體積應變和形狀應變，詳細介紹第四強度理論，自然就給出了Von Mises應力。而對于土木的學生，重點講解力法解超靜定問題，為結構力學做準備。

七、反饋信息的記錄和總結

為了促進學生的學習，那么通過學生的成績來改善教學，是最好的方法。但是，如果目標是提高學習，反饋的信息會變為：學生應該怎么做，而不是教師是如何做的。即使一門精心設計和受歡迎的課程，教師也應該隨著社會的發展，設置相關的改進目標。有意義的反饋信息是什么建議可以加強教學，或者換句話說，什么是必要的改進，讓學生能夠改善學習。簡單的方法是教師保持教學的記錄，記下學生的習題解答，記下學生提出的問題，分析這些和教學改變的聯系。把這些都收集起來，并在未來幾年被存檔，雖然成績并不全面，仍要記錄下該學期學生的成績，以此作為一定的評估。

八、結論

本文認為，學生的反饋信息是揭示教學和學生的學習過程的一個重要來源，利用反饋信息，可以讓教師更好地理解和改善教學。教育不僅要提高學生的學習成績，而且要通過學生的反饋信息，來解決課程教學的有效性和長期性。教學不應該讓學生滿意，為了他們的將來，要給他們更好的東西。應該不停地記錄下現在的學生，和學習完材料力學課程幾年后學生的反饋信息，以便在教學中進行時時改變，這樣能適應社會的變化，以促進學生學習的提高。

致謝：感謝黑龍江省教育科學“十二五”規劃課題，基于“卓越工程師”培養的農業院校材料力學課程教學改革與實踐（GBC1213126）對本文的支持

參考文獻：

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