材料力學課程中培養學生創新思維方法探討★

權赫春 方光秀*

(延邊大學工學院，吉林 延吉 133002)

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材料力學課程中培養學生創新思維方法探討★

權赫春 方光秀*

(延邊大學工學院，吉林 延吉 133002)

介紹了土木工程專業中《材料力學》課程的重要性，針對該課程在教學過程中存在的問題，探討了培養學生學習興趣，提高學生創新能力的教學方法，有助于學生更容易掌握材料力學知識。

材料力學，創新思維，教學過程，課程

1 概述

材料力學是土木工程專業學生必學的一門重要基礎課，它是以理論力學課程為基礎，又是后續課程如結構力學、鋼筋混凝土結構、鋼結構和橋梁結構等多門課程的基礎，學生掌握好其基本概念和理論知識非常重要，但該課程概念較多、比較抽象，對于數學基礎和思維能力較差的學生來說學習起來有較大難度。本文中主要是總結了實際教學中存在的一些問題，從學生和老師不同角度去分析問題，使學生們更容易的去掌握材料力學這門課程，培養學生創新思維能力。

2 做好與基礎課的銜接

作為材料力學的前續基礎課程主要有數學、物理和理論力學。要學好材料力學首先要有較好的數學基礎。在實際教學過程中由于學時有限，對于新的概念重點說明，在基礎課中學過的部分是簡單說明。比如說明純彎曲時梁橫截面上的正應力公式推導過程時，要從幾何、物理和靜力學三方面綜合考慮。從幾何方面，通過觀察梁變形前后側面上的縱橫向線的變化，利用平面假設確定中性層和中性軸。確定中性軸之后根據縱向線應變公式計算出離中性軸距離為y的縱向線應變，并得出縱向線應變和距離y是成正比的關系[1]。在這個過程中重要的是讓學生能夠通過仔細的觀察幾何變化，并能把這個變化用數學表示出來。雖然用到的數學公式是簡單的，但是通過觀察把公式寫出來是不容易的。現在大學生缺乏的就是這種通過自己的觀察運用數學的能力和思考能力。作為教師要從這種簡單的過程中培養學生觀察、思考和應用的能力，而不是盲目的記住公式和利用公式做習題。從物理方面，若各縱向線之間不因純彎曲而引起相互擠壓，則可認為橫截面上各點處的縱向線段均處于單軸應力狀態。由單軸應力狀態下的胡克定律可得橫截面上任一點的正應力與該點至中性軸的距離成正比，距中性軸距離相等各點處的正應力均相等。在這過程中結論是簡單的，但是能想到純彎曲時與單軸應力狀態相同這一點是不容易。在教學過程中如果在這方面能夠正確引導學生和給學生更多思考的時間，是有助于培養學生創新思維的。在靜力學方面，利用理論力學中學過的平衡方程和截面幾何參數最終得出正應力的計算公式。教學過程中引導學生并使學生重點去思考如何利用靜力學知識寫出橫截面上的應力和空間平行力系之間的關系。只要理解了這一步驟，接下來的就屬于數學上的推導過程。

因此，在整個材料力學教學過程中為了培養學生們的創新思維能力，應該注重和引導學生多觀察和思考從無到有的過程，并靈活應用數學等基礎知識。應盡量改進大量的習題解答和注重考試的教學方式。

3 培養學生學習的興趣

要培養學生的創新思維能力首先要培養學生對于科學的濃厚興趣。由于材料力學本身是一門教學內容多而繁雜、推導多和比較抽象的課程，學生們學習時會感到枯燥無味。因此，在教學過程中能夠激起學生們對材料力學的興趣，對于培養學生創新思維能力是非常重要的。在教學過程中注重以下幾個方面可以活躍課堂氣氛并能激發學生的興趣：1)利用材料力學里存在的矛盾，激發學生的好奇心和思考。材料力學中桿件變形的基本形式有四種：軸向拉伸或軸向壓縮、剪切、扭轉和彎曲。這些變形是由外力引起的，使構件最終發生破壞，但材料本身具有抵抗能力。破壞能力和抵抗能力是一個矛盾，通過這種矛盾的提出可以激發學生的興趣，并通過學習材料力學知識解決這種矛盾，使學生們在這個過程中掌握各種概念和理論，也可以提高學生們的思考能力。2)通過制作結構模型提高學生們學習材料力學的興趣。學生們在制作模型的過程中可以把理論與實踐相結合，發揮自己的創新能力和動手能力，可以具體了解基本知識的應用。比如利用竹皮制作簡單的橋梁模型或是建筑模型，并通過加載實驗來確定能承受多少荷載。制作模型之后也可以嘗試讓學生用材料力學知識、實驗和計算機軟件分析材料的特性和模型的受力特點。這些過程不同于以往的解題考試等教學方法，學生們會感到新鮮，可以充分激發學生們的興趣和思考能力。

4 結語

為培養學生的創新思維能力，要從教學、實驗、建模分析過程等多個環節中注重培養學生觀察能力、基礎知識應用能力，激起學生們對于科學的興趣，引導學生為解決矛盾產生的問題而自主思考。這對學生們從根本上理解、學習、應用知識和培養創新思維是非常重要的。

[1] 孫訓方，方孝淑，關來泰，等.材料力學[M].第5版.北京：高等教育出版社，2009：120-123.

[2] 張世芳，趙樹朋.芻議《材料力學》教學創新[J].中國高教研究，2006(11):80.

[3] 陳定圻,朱為玄.培養大學生創造能力和創新精神的實踐[J].力學與實踐,2004,5(22):74-75.

[4] 陳茹儀，孫洪軍.《材料力學》課程教學方法教學手段的研究與改革[J].遼寧工學院學報,2007,9(3):133-134.

On cultivation of students’ innovative mindset inMechanicsofMaterials★

Quan Hechun Fang Guangxiu*

(EngineeringCollege,YanbianCollege,Yanji133002,China)

The paper introduces the importance of the courseMechanicsofMaterialsin the civil engineering major, and explores the cultivation of students’ interests according to the problems of the course in its teaching process, so as to improve the teaching methods for the innovation capacity of students and master better material mechanics.

mechanics of materials, innovative mindset, teaching process, course

1009-6825(2016)13-0235-02

2016-02-28★:吉林省高等教育教學改革立項課題——重點項目(項目編號：吉教高字2014-46號)；延大土木工程建造技術教學資源庫建設基金(項目編號：802014010)

權赫春(1979- )，男，講師

方光秀(1967- )，男，博士，教授

G642.0

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