結(jié)合材料力學(xué)學(xué)科特點(diǎn)淺談其教學(xué)方法

成諾

[摘 要] 材料力學(xué)是研究結(jié)構(gòu)構(gòu)件和機(jī)械零件承載能力的基礎(chǔ)學(xué)科，是多數(shù)工科專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，結(jié)合材料力學(xué)學(xué)科特點(diǎn)對教學(xué)方法進(jìn)行探討。提出實(shí)驗(yàn)與理論學(xué)習(xí)交替進(jìn)行，重視基本概念的理解，同時(shí)聯(lián)系工程實(shí)踐，可以提高材料力學(xué)教學(xué)效果的觀點(diǎn)。

[關(guān) 鍵 詞] 材料力學(xué)；學(xué)科特點(diǎn)；教學(xué)方法

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）07-0209-01

材料力學(xué)是多數(shù)工科類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)起著承上啟下的作用，其分析方法及理論計(jì)算在其他專業(yè)課中有重要作用。材料力學(xué)內(nèi)容繁瑣，需要較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和力學(xué)思維，其主要學(xué)習(xí)內(nèi)容包括基本變形、應(yīng)力狀態(tài)分析、強(qiáng)度理論、壓桿穩(wěn)定、組合變形等各種抽象理論，且材料力學(xué)建立在三大基本假設(shè)基礎(chǔ)上，由于概念多、分析抽象、理論分析步驟多、技巧性強(qiáng)、公式復(fù)雜等因素，導(dǎo)致工科學(xué)生學(xué)習(xí)起來倍感壓力。如何提升學(xué)生材料力學(xué)的學(xué)習(xí)效果，是進(jìn)行材料力學(xué)課程教學(xué)方法探究的關(guān)鍵任務(wù)。

一、根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，重視基本概念理解

目前，我國大多數(shù)高校使用的材料力學(xué)教材均是建立在鐵木辛柯材料力學(xué)理論基礎(chǔ)上，對鐵木辛柯材料力學(xué)著作進(jìn)行提煉形成本科材料力學(xué)教材，教材內(nèi)容抽象、概念性強(qiáng)，且學(xué)時(shí)相對較少，導(dǎo)致大部分學(xué)生雖然知道材料力學(xué)的重要性，但對概念理解不透徹、學(xué)習(xí)困難，因此強(qiáng)化材料力學(xué)基礎(chǔ)概念是提高材料力學(xué)教學(xué)效果的關(guān)鍵。

首先，學(xué)習(xí)材料力學(xué)要理解連續(xù)性假設(shè)、均勻性假設(shè)及各向同性假設(shè)等三大基本假設(shè)，整個(gè)材料力學(xué)理論均是建立在三大基本假設(shè)基礎(chǔ)上，如果不能透徹理解三大基本假設(shè)，將對后續(xù)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生重大疑惑。

其次，要理解內(nèi)力與應(yīng)力的概念。內(nèi)力與應(yīng)力是材料力學(xué)中應(yīng)用最廣泛的概念。內(nèi)力是構(gòu)件內(nèi)部各部分之間因受外力變形而引起的相互作用，物體由于外因（受力、濕度、溫度場變化等）而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力。應(yīng)力是內(nèi)力分布的集度即單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。內(nèi)力的分析方法主要為截面法，應(yīng)力的分析方法則復(fù)雜得多，也是材料力學(xué)的核心內(nèi)容。

應(yīng)變狀態(tài)主要研究指定點(diǎn)處的不同方位截面上應(yīng)力的特點(diǎn)。應(yīng)力狀態(tài)理論是強(qiáng)度計(jì)算的基礎(chǔ)，材料力學(xué)中應(yīng)力狀態(tài)由一維問題逐漸過渡到二維、三維問題分析，應(yīng)力狀態(tài)分析貫穿整個(gè)材料力學(xué)課程，教師應(yīng)經(jīng)常在課堂中對應(yīng)力狀態(tài)概念進(jìn)行強(qiáng)化。

強(qiáng)度理論是材料力學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，材料力學(xué)中設(shè)置了專門的章節(jié)對該概念進(jìn)行講解。四種強(qiáng)度理論基于不同的基本假設(shè)建立而來，每一種強(qiáng)度理論均有一定的實(shí)用性，因此在講解強(qiáng)度理論概念時(shí)需對四種強(qiáng)度理論的基本假設(shè)進(jìn)行詳細(xì)描述，闡明四種強(qiáng)度理論的理論意義和實(shí)際意義。只有使學(xué)生將強(qiáng)度理論的概念理解透徹，在今后的學(xué)習(xí)和工作中才能對材料力學(xué)分析結(jié)果有正確的判斷。

組合變形和壓桿穩(wěn)定這兩大章節(jié)的內(nèi)容與工程實(shí)踐聯(lián)系緊密，是材料力學(xué)由純理論過渡到工程應(yīng)用的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過這個(gè)部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)可以強(qiáng)化學(xué)生對前面章節(jié)材料力學(xué)概念的理解和運(yùn)用。

二、重視材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)交替進(jìn)行

興趣是推動(dòng)人類認(rèn)識活動(dòng)行為的重要?jiǎng)訖C(jī)，如果學(xué)生對所學(xué)的知識充滿興趣，便會抱以更加積極的態(tài)度參與學(xué)習(xí)。材料力學(xué)是一門研究構(gòu)件承載力的科學(xué)，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)是材料力學(xué)的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。材料力學(xué)中對構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等理論分析首先是根據(jù)實(shí)驗(yàn)所觀察的現(xiàn)象，提出相應(yīng)的假設(shè)，然后再利用力學(xué)及數(shù)學(xué)知識推導(dǎo)出結(jié)論。多數(shù)高校在材料力學(xué)教學(xué)上均將材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)置在材料力學(xué)理論課程結(jié)束后進(jìn)行，學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)理論課時(shí)始終停留在抽象概念和理論基礎(chǔ)上，容易導(dǎo)致學(xué)生對概念理解不透徹。如結(jié)合材料力學(xué)教學(xué)進(jìn)度，交替進(jìn)行材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)，將促使枯燥、抽象的理論變得形象，解決學(xué)生的部分疑惑，同時(shí)提升學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)的積極性。如拉伸實(shí)驗(yàn)可讓學(xué)生直觀理解材料的拉伸行為，應(yīng)力實(shí)驗(yàn)可讓學(xué)生更透徹理解應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系等。

三、加強(qiáng)各章節(jié)知識點(diǎn)融合、聯(lián)系工程實(shí)踐

材料力學(xué)來源于工程，又服務(wù)于工程，進(jìn)行材料力學(xué)教學(xué)時(shí)應(yīng)密切結(jié)合工程實(shí)踐，每次引入材料力學(xué)新概念時(shí)可結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行切入。如引入內(nèi)力時(shí)可結(jié)合繩索受力，引入扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時(shí)可結(jié)合傳動(dòng)軸受力，引入彎曲應(yīng)力時(shí)可結(jié)合魚竿受力，引入壓桿穩(wěn)定概念時(shí)可借用腳手架坍塌、活塞壓縮桿失效等實(shí)例進(jìn)行切入課程教學(xué)。此外，在進(jìn)行材料力學(xué)教學(xué)時(shí)可建議學(xué)生學(xué)習(xí)有限元分析軟件，布置簡單的工程實(shí)例分析任務(wù)，不僅可以提高學(xué)生對所學(xué)知識的理解和運(yùn)用，對今后的學(xué)習(xí)和工作也會有幫助。

四、板書及多媒體教學(xué)相結(jié)合

材料力學(xué)課程抽象、理論性強(qiáng)、對數(shù)學(xué)要求較高，多媒體教學(xué)具有直觀、動(dòng)態(tài)、信息量豐富的特點(diǎn)，已成為教學(xué)中不可或缺的部分，但材料力學(xué)中公式推導(dǎo)較為復(fù)雜、步驟較多，多媒體教學(xué)難以完全起到詳細(xì)講解的作用，因此在具體教學(xué)中采用板書及多媒體教學(xué)相結(jié)合的方式才能最大限度提升教學(xué)效果。在具體授課過程中，使用多媒體進(jìn)行工程實(shí)例切入教學(xué)、動(dòng)態(tài)演示等內(nèi)容，理論推導(dǎo)過程及受力分析采用板書及多媒體相結(jié)合的方式，起到較好的教學(xué)效果。

五、小結(jié)

材料力學(xué)作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對后續(xù)課程學(xué)習(xí)，考研和就業(yè)都具有很大的作用，因此研究材料力學(xué)教學(xué)方法具有重要意義。本文從4個(gè)方面對提升材料力學(xué)教學(xué)效果進(jìn)行了探討。通過多年的力學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)及材料力學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不斷強(qiáng)化材料力學(xué)概念，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)與理論學(xué)習(xí)交替進(jìn)行、緊密聯(lián)系工程實(shí)踐及板書與多媒體相結(jié)合的方式可提高材料力學(xué)的教學(xué)效果。

材料力學(xué)教學(xué)的探究及改革是一個(gè)長期的過程，需在不斷的實(shí)踐與思考中探索、總結(jié)并逐步完善。

參考文獻(xiàn)：

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