互聯(lián)網(wǎng)+工程教育認(rèn)證背景下材料力學(xué)教學(xué)新思考

馬志敏

[摘 要]在互聯(lián)網(wǎng)+時代及工程教育認(rèn)證背景下，材料力學(xué)的教學(xué)一方面更加凸顯專業(yè)需求，另一方面新教學(xué)模式與方法不斷涌現(xiàn)。課題組探討了工程教育認(rèn)證背景下，材料力學(xué)課程教材的選擇問題，以及在互聯(lián)網(wǎng)+時代如何利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，吸納新型教學(xué)模式優(yōu)點，打造適合學(xué)生特點的材料力學(xué)學(xué)習(xí)交流互動平臺，并針對新形勢下的教學(xué)新要求提出了一些教學(xué)改革建議。

[關(guān)鍵詞]材料力學(xué);工程教育認(rèn)證;網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè);QQ交流群;對分課堂;考試改革

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）07-0095-03

隨著我國工程教育認(rèn)證工作的深入以及我國“十三五”新一輪教育規(guī)劃部署，可以預(yù)見，圍繞工程教育認(rèn)證工作，深化本科教育內(nèi)涵式發(fā)展，順應(yīng)我國工程教育新形勢，確保工科專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，將是今后幾年我國高校教育改革的熱點。同時，“對分課堂”“慕課”“微課”等新型教學(xué)模式的出現(xiàn)，很大程度地挑戰(zhàn)著傳統(tǒng)教學(xué)模式。傳統(tǒng)的教學(xué)模式該如何吸納這些新型教學(xué)模式的優(yōu)點，使互聯(lián)網(wǎng)+時代的傳統(tǒng)教學(xué)富有活力和生氣，是一個值得思考的問題。材料力學(xué)課程作為機(jī)械和土木兩大類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，應(yīng)率先為適應(yīng)這種新形勢進(jìn)行教學(xué)改革探索。

一、基于工程教育認(rèn)證教學(xué)目標(biāo)下材料力學(xué)教材的選擇

材料力學(xué)是一門工科專業(yè)學(xué)生最早接觸到的、與工程實際緊密結(jié)合的技術(shù)基礎(chǔ)課，學(xué)好這門課對后面專業(yè)課的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。材料力學(xué)的核心內(nèi)容為強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，正是一般工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的精髓。現(xiàn)有的材料力學(xué)有兩種經(jīng)典教材體系，一種是以高等教育出版社出版，劉鴻文教授主編的材料力學(xué)教材為代表，這類教材因以拉壓變形、剪切變形、扭轉(zhuǎn)變形、彎曲變形的內(nèi)力圖、應(yīng)力計算和變形分析分別羅列敘述，知識講解具有“由簡入難”的特點，而受到很多初學(xué)者的喜愛。另一種是以高等教育出版社出版，范欽珊教授主編的材料力學(xué)教材為代表，這類教材根據(jù)處理一般工程問題的全過程，按內(nèi)力分析、應(yīng)力分析、應(yīng)力狀態(tài)分析、失效分析與靜力設(shè)計這樣的常規(guī)工程設(shè)計思路進(jìn)行敘述。筆者認(rèn)為，在工程教育認(rèn)證背景下，后一種教材體系能更好地適應(yīng)當(dāng)前的教學(xué)形勢，這種教材體系便于學(xué)生將材料力學(xué)的知識系統(tǒng)化，便于學(xué)生熟悉了解今后工程設(shè)計中的流程，更值得推薦。

二、互聯(lián)網(wǎng)+時代材料力學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)與學(xué)習(xí)平臺的應(yīng)用

“翻轉(zhuǎn)課堂”“慕課”“微課”等是近幾年比較時髦的新型教學(xué)模式，雖然在實施過程中也碰到了諸如不適應(yīng)大班教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)工作煩瑣等的局限，但其一推出就受到很多學(xué)習(xí)者的歡迎，值得一線教學(xué)工作者深思。究其原因，是因為這些學(xué)習(xí)方式很大程度上適應(yīng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主選擇性。作為一線教育工作者，應(yīng)該與時俱進(jìn)，吸取這些教學(xué)模式的優(yōu)點，并結(jié)合現(xiàn)有教學(xué)條件，進(jìn)行本土化實踐，探索適應(yīng)新形勢的人性化教學(xué)，對材料力學(xué)課程，可從以下幾個方面入手。

（一）制作符合學(xué)生學(xué)習(xí)心理特點的材料力學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源

心理學(xué)家認(rèn)為，學(xué)生的注意力一般能夠在 5～7 分鐘內(nèi)維持高度集中，在這段精力高度集中的時間內(nèi)投入學(xué)習(xí)，學(xué)生的感覺往往是最快樂的，學(xué)習(xí)力、創(chuàng)造力也處于最佳狀態(tài)。材料力學(xué)很多公式的推導(dǎo)對學(xué)生后期的正確使用，有著重要的意義?？梢詫⒁酝鶎W(xué)生學(xué)習(xí)過程中的疑難問題制作成微視頻，便于學(xué)生課后對著視頻反復(fù)思考領(lǐng)會。同時，材料力學(xué)知識的融會貫通也是要通過一定的習(xí)題來完成的。大部分的學(xué)生學(xué)習(xí)過程中也很愿意去看一些課外例題。處于電子技術(shù)飛速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)時代的大學(xué)生，他們大多是互聯(lián)網(wǎng)時代的網(wǎng)絡(luò)“小達(dá)人”，個性強(qiáng)、思想活躍，對于傳統(tǒng)的約束性較強(qiáng)的事物有一定的排斥心理，而對于新鮮事物的接受能力很強(qiáng)，因此對于圖形、視頻等多媒體的接受程度很高;但面對傳統(tǒng)的教材、教輔資料，他們卻越來越難以專心閱讀和學(xué)習(xí)，在理解上的障礙也越來越多，看不懂時，只好放棄。因此，精選一些典型例題，利用Camtasiastudio或Faststone等成熟的錄屏軟件，將題目詳細(xì)的講解和歸納總結(jié)的內(nèi)容制作成微視頻，在互聯(lián)網(wǎng)上分享，很有必要。這種立體而生動的視頻，再加上互聯(lián)網(wǎng)查閱資料的方便快捷性，可以充分利用學(xué)生的碎片化時間，讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的主動權(quán)，極大調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（二）利用“課立方”“學(xué)習(xí)通”等商業(yè)軟件提高學(xué)生課堂的參與度并獲得學(xué)生學(xué)習(xí)情況的及時反饋

教育專家認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)游戲吸引人的原理值得借鑒。游戲參與者被游戲吸引很大程度上是因為享受游戲中一個又一個關(guān)卡被攻克后及時反饋的喜悅。利用年輕學(xué)生的這種天然的“功利心”， 根據(jù)材料力學(xué)課程特點，靈活安排眾答、搶答、小測和互評等小環(huán)節(jié)，能讓學(xué)生及時了解自己掌握知識的情況和在班上的成績排名（以往學(xué)生要經(jīng)過一個學(xué)期的漫長等待，到期末考試才能知曉排名），可以激發(fā)學(xué)生的好勝心和課堂參與感。同時，軟件APP自動生成學(xué)生知識掌握情況的統(tǒng)計結(jié)果，便于教師分析學(xué)生學(xué)習(xí)情況和調(diào)整教學(xué)方案。當(dāng)然，學(xué)生課堂上的這些反饋信息，也為教師給出學(xué)生平時成績提供了客觀的依據(jù)。

（三）適時推出材料力學(xué)的微信公眾號

目前，智能手機(jī)是人們獲取知識信息的重要渠道。材料力學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)該跟上互聯(lián)網(wǎng)時代的節(jié)奏，推出一些學(xué)生喜聞樂見的新學(xué)習(xí)渠道。適時推出材料力學(xué)的微信公眾號，將有關(guān)材料力學(xué)的一些科學(xué)家的故事、歷史逸聞趣事、學(xué)科前沿、基本概念、公式推導(dǎo)、生活中的材料力學(xué)、材料力學(xué)競賽和相關(guān)的科技會議等信息放在公眾號里，使學(xué)生在課外也能實實在在感受到材料力學(xué)課程的魅力，從而營造良好的材料力學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探索材料力學(xué)知識的欲望。

（四）利用在師生中廣泛使用的騰訊通信工具QQ，搭建“材料力學(xué)學(xué)習(xí)交流（群）”互動平臺

騰訊QQ這一款軟件，集文字、語音、視頻聊天、交友、短信、E-mail、文件存儲及傳輸?shù)裙δ転橐惑w，使用便捷、傳播高效，為師生之間的課后交流、答疑互動、材料力學(xué)教學(xué)資料（如教學(xué)課件、習(xí)題及其參考答案等）傳遞等提供了強(qiáng)大技術(shù)支撐?，F(xiàn)代化的材料力學(xué)教學(xué)應(yīng)該充分有效地利用這款軟件，搭建好師生間的有效溝通互動平臺，使教師既能及時有效地與學(xué)生分享相關(guān)教學(xué)文件，也能及時有效地了解學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題，及時答疑解惑，改變以往“上課時，老師演獨(dú)角戲，下課后，師生各自一方”的傳統(tǒng)教學(xué)模式。當(dāng)然，QQ交流平臺畢竟是一個虛擬的空間，如果在平臺上發(fā)表不負(fù)責(zé)任的言論，一些學(xué)生很容易受到不良影響。因此，教師要加強(qiáng)對QQ交流平臺的管理工作和正確引導(dǎo)。在群里實行實名制，這樣既可以防止個別學(xué)生匿名發(fā)布消極信息或垃圾信息，還可以使教師了解學(xué)生的真實學(xué)習(xí)情況;通過在群里展示學(xué)生中的優(yōu)秀作業(yè)，對成績優(yōu)良的學(xué)生進(jìn)行通報表揚(yáng)，使學(xué)生之間形成比學(xué)趕幫超的良好氛圍;在群里轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)科技前沿知識和一些優(yōu)秀、勵志、充滿正能量的網(wǎng)帖等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情;在群里上傳一些院系師生參加集體活動的照片，拉近師生之間的距離，增進(jìn)師生之間的感情;在群里上傳一些做人做事的人生哲理性文章、賞心悅目的圖片、動人心弦的音樂等，對學(xué)生人格的形成起到潛移默化的作用。教師有意識地進(jìn)行這些積極向上的群文化建設(shè)，將對塑造學(xué)生人格，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍起到很好的作用。

三、工程教育認(rèn)證教學(xué)目標(biāo)下“對分課堂”教學(xué)新模式

“對分課堂”是復(fù)旦大學(xué)張學(xué)新教授提出的一種課堂教學(xué)的新模式，這一模式主要有三個部分內(nèi)容：1.精選教學(xué)內(nèi)容，在授課時注重“精講留白”。也就是重點指出內(nèi)容的價值、意義，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，講清知識結(jié)構(gòu)框架、分析方法、重難點，留出想象和探索空間，合理布置學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的任務(wù)，這些任務(wù)要讓學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生一些疑惑、反思。2.授課后學(xué)生內(nèi)化吸收反思過程。讓學(xué)生圍繞學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行個性化單獨(dú)內(nèi)化吸收，整理關(guān)于學(xué)習(xí)任務(wù)的“亮幫考”，為后面討論環(huán)節(jié)做準(zhǔn)備。3.課堂討論環(huán)節(jié)。重點是圍繞前面提出的“亮幫考”，針對各自的收獲、困惑、疑難相互切磋學(xué)習(xí)，共同解決問題。最后，由教師對學(xué)生的討論進(jìn)行點評，對共性問題進(jìn)行回答。“對分課堂”有助于釋放學(xué)生的個性，為課堂營造了一種民主、對話、開放、自由的氛圍，使課堂變得和諧、舒暢、充滿樂趣、生氣勃勃。在材料力學(xué)教學(xué)中引入“對分課堂”教學(xué)模式，有助于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力，實現(xiàn)從“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”轉(zhuǎn)變。例如，在講完材料力學(xué)公式推導(dǎo)之后，學(xué)生進(jìn)入內(nèi)化吸收反思環(huán)節(jié)，在這個環(huán)節(jié)中，學(xué)生有一個內(nèi)化吸收、交流討論的時間。相對放松、自由的環(huán)境有利于激發(fā)學(xué)生的好奇心和想象力，使他們的思維更加發(fā)散，提出的問題往往更加具有深度和價值，也更專業(yè)。通過學(xué)生們對所講內(nèi)容進(jìn)行反思、討論、提問，教師能夠更好地掌握教學(xué)切入點，使講授更具針對性，讓學(xué)生們對教學(xué)內(nèi)容理解得更深刻。工程教育認(rèn)證背景下，尤其看重學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新的能力，“對分課堂”順應(yīng)人性，釋放人的潛力，張揚(yáng)個性，孕育創(chuàng)造，同時“對分課堂”簡單易操作，為新時期教育范式提供了很好的思路。

四、工程教育認(rèn)證教學(xué)目標(biāo)下材料力學(xué)教學(xué)與ANSYS軟件應(yīng)用相結(jié)合

材料力學(xué)課程是架設(shè)在基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程之間的橋梁。學(xué)生上完材料力學(xué)課能否有效將相關(guān)知識應(yīng)用到工程實際問題中，關(guān)鍵在于學(xué)生是否具有將工程實際問題轉(zhuǎn)化為材料力學(xué)問題的能力，即力學(xué)建模的能力。ANSYS軟件作為一款目前廣泛使用的有限元模擬計算軟件，能夠讓學(xué)生了解力學(xué)建模的原理與過程，深刻體會材料的一些參數(shù)對構(gòu)件力學(xué)性能的影響，形象而生動地感受力對構(gòu)件應(yīng)力和變形的作用，加深學(xué)生對構(gòu)件力學(xué)分析的理解。將材料力學(xué)教學(xué)與ANSYS軟件應(yīng)用相結(jié)合，不僅有助于學(xué)生對材料力學(xué)的學(xué)習(xí)，還可以開闊他們的眼界，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步求知的欲望。

五、工程教育認(rèn)證教學(xué)目標(biāo)下的材料力學(xué)考試改革

新時代新的教學(xué)目標(biāo)下，考試也應(yīng)該圍繞工程教育認(rèn)證這一目標(biāo)進(jìn)行改革。材料力學(xué)的考試改革，應(yīng)凸顯學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)能力，為學(xué)生今后的專業(yè)學(xué)習(xí)、創(chuàng)新能力打下堅實基礎(chǔ)。要從單一的書面考試，圍繞學(xué)生能力考核進(jìn)行多元化考試改革。首先，重視學(xué)生學(xué)習(xí)過程考核。利用“課立方”“學(xué)習(xí)通”等商業(yè)軟件所提供的學(xué)生學(xué)習(xí)情況信息，以及“對分課堂”中課堂活動的參與率、小組協(xié)作情況和平時作業(yè)情況作為過程考核成績的依據(jù)。其次，通過增加中期測試的方式來督促學(xué)生們的學(xué)習(xí)并減輕期末考試學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。中期測試的內(nèi)容，建議是“4種內(nèi)力圖的繪制+指定截面上應(yīng)力分布圖的繪制+指定點的應(yīng)力狀態(tài)分析”。這些材料力學(xué)基本核心內(nèi)容，是否完全掌握，直接影響后面材料力學(xué)的學(xué)習(xí)。尤其是在講授一般應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度設(shè)計準(zhǔn)則之前，進(jìn)行這樣一場中期測試，有著非常積極的意義：第一，可引起學(xué)生們對這一部分知識點的重視;第二，幫助學(xué)生們梳理前期材料力學(xué)的知識;第三，引導(dǎo)學(xué)生們明確材料力學(xué)復(fù)習(xí)的方向和思路;第四，使教師了解學(xué)生對前面學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況，在后半程的教學(xué)中做到有的放矢?？荚嚫母锏淖詈?，結(jié)合前面過程考核和中期測試的情況，進(jìn)行期末考試形式的選擇。對于前面過程考核優(yōu)秀的學(xué)生，讓他們用ANSYS軟件完成一個結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜、計算煩瑣的力學(xué)計算和分析，作為最后的期末考試;對于成績一般的學(xué)生，則讓他們完成傳統(tǒng)的筆試考試，考試的內(nèi)容側(cè)重于考核材料力學(xué)基本概念、基本理論的理解和應(yīng)用。這樣分層次的考核，既能使大多數(shù)的學(xué)生掌握后續(xù)專業(yè)課所需的材料力學(xué)基本知識，又能使學(xué)有余力的學(xué)生有所突破，順應(yīng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)需求。

六、結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)時代已經(jīng)到來，伴隨著電腦、手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)成長起來的新一代大學(xué)生對材料力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計工作提出了更新的要求。傳統(tǒng)的材料力學(xué)教學(xué)要充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺的優(yōu)勢，盡可能地滿足學(xué)生對教學(xué)的自由選擇性、參與性和學(xué)習(xí)過程及時反饋等需求，打造適合現(xiàn)代化的教學(xué)新模式，以更好地適應(yīng)工程認(rèn)證背景下的工程人才培養(yǎng)需求。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]