新工科背景下材料力學課程教學方法的創新與研究

趙晶晶

摘? 要：在新工科背景下，針對材料力學這門課，分析了教學過程中存在的問題，強調了教學方法改革的重要性。從理論教學、在線課程、成績評定三個方面提出了改革舉措，為如何提高學生學習材料力學課程的信心、積極性、主動性提供了參考。

關鍵詞：新工科? 材料力學? 教學方法? 在線課程

中圖分類號：G642 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）09（b）-0103-02

Abstract： Under the background of new engineering， this paper analyzes the problems in the course of teaching and emphasizes the importance of the reform of teaching methods.The reform measures are put forward from three aspects： theoretical teaching， online courses， and performance evaluation， which provide reference for how to improve students 'confidence， enthusiasm， and initiative in learning material mechanics courses.

Key Words： New Engineering Section; Material Mechanics; Teaching Method; Online Courses

目前，我國擁有世界上最大規模的工程教育，但是目前迅猛發展的大數據、物聯網、人工智能等領域都出現了人才供給不足的現象，這充分暴露出我國工程教育與新興產業發展有所脫節的短板。2017年2～4月，教育部在復旦大學和天津大學分別召開了綜合性高校和工科優勢高校的新工科建設研討會，形成了新工科建設的“復旦共識”和“天大行動”。從“復旦共識”到“天大行動”，再到2017年6月形成的“北京指南”，“新工科”建設的三部曲起承轉合，得到了廣泛的社會關注[1]。到2020年，探索形成新工科建設模式、主動適應新技術、新產業和新經濟發展;到2030年，形成中國特色、世界一流的工程教育體系，有力支撐國家創新發展;到2050年，形成領跑全球工程教育的中國模式，建成工程教育強國，成為世界工程創新中心和人才高地，為實現中華民族偉大復興的中國夢奠定堅實基礎。

新工科理念的提出，更強調了學科間的交叉性、實用性與綜合性。材料力學這門課是材料科學與力學交叉形成的一門課程，也是機械專業、土木專業學生必修的一門基礎課。內容枯燥，公式繁瑣是學生學習這門課的主要障礙。因此，在新工科背景下，在不增加學時的前提下，如何提高學生學習材料力學這門課的質量和積極性是一個值得思考的問題[2]。通過分析目前材料力學課程結構和教學中存在的問題，結合新工科的建設理念，從以下三個方面探討了材料力學課程教學方法的創新。

1? 夯實基礎，強化實踐

材料力學課程所涉及的內容有拉壓、彎曲、剪切、扭轉四種基本變形和彈塑性變形基本理論的內力、應力和變形三個方面[3]。在教學過程中需要對教學內容進行優化，對于典型工況下材料的力學行為需要重點講解，且突出學習方法和技巧，讓學生學會舉一反三。對于金屬材料在靜拉伸、沖擊、腐蝕等工況下的力學行為也需要重點講解，讓學生掌握住材料的屈服強度、彈性模量、硬度、沖擊韌性、斷裂韌度等力學性能指標。對于缺口效應、彈塑性斷裂力學、疲勞、磨損的概念和基本原理簡單介紹即可。

為了夯實學生的理論知識，可以在生活中找一些用到這門課的實例，讓學生知道學什么、用到哪里、怎么做。比如在講截面圖形的幾何性質這一節的時候，可以通過一個案例引入。一張白紙平著放立不起來，為什么彎曲一定弧度后就可以立起來呢？通過分析應力和內力之間的分力與合力的關系，引導學生認識到截面圖形的幾何性質與應力分析的關系，課堂效果非常好。此外，充分利用實驗室的相關器件，如可拆卸的減速器，讓學生自行分析各個部件的外力、內力、應力和強度，達到觸類旁通的目的，在對下一種變形進行學習時，有一個完整的思路，增加學生學習的自信心。此外，隨著材料科學日新月異的發展，在傳統材料基礎上，開發出了許多有著廣泛應用前景的新材料。由于其特殊的結構或制備工藝，這些新材料呈現出獨特的力學性能。所以，在材料力學課程的授課內容上還應增加新材料的力學性能相關的知識。

2? 變通方法，重視網絡

在新工科背景下，特別是計算機網絡技術高度發達和廣泛應用的時期，要求我們培養出來的人才不僅要有堅實的經典理論分析能力，還要具備較高的計算機分析建模能力。因此，傳統單一課堂教學模式已遠遠不能滿足快速發展的社會需求。在課堂上發揮教師主導作用的同時，還應積極運用分組討論、典型實例講解、教具演示等方法提高學生學習的熱情，使學生主動參與教學過程，營造活躍的課堂氛圍，培養學生的創新思維。此外，還要積極推進網略教育資源開發和共享平臺建設，實現精品課程的教案、大綱、習題、實驗、教學文件以及參考資料等教學資源上網開放，為學生提供完善的服務體系。學生也可以根據自己的程度選擇不同的內容進行學習，從而使教學形式實現多樣化。

目前，網絡工具使用的越來越普及，互聯網的速度提升的越來越快，網課在高校里迅速的發展起來了，網絡輔助教學是大勢所趨。在線課程的建設可以實現線上教學、輔導、互動，這已經成為學生普遍認可的教學方式。老師可以將教學大綱、教學計劃、電子教案、教學課件和授課視頻上傳到網上，學生則可以根據自己的時間自由學習，不受學時和上課時間的限制。它可以充分調動學生學習的積極性、主動性和創造性[4]。此外，學生還可以通過在線課程實現網絡上的交流，每個學生都可以提問題，每個學生都有機會表達自己的觀點和看法，學生通過發現問題，提出問題，分組討論，解決問題，從而使得自主學習能力得到很大的提升。同時，在線開放課程也是申報國家精品課程的重要組成部分，也是教學質量提升與改革工程的重要內容。在線開放精品課程不僅可以為學生服務還可以為高校老師服務，實現教學資源優化共享，打造終身學習平臺。通過網絡建立的在線開放精品課程也可以幫助老師掌握學生的學習情況，通過在線測試實現對學習者的評價與檢測，建立過程評價體系，有利于提高教學質量。

3? 多重考核，提高能力

在高校的課程成績評定中，往往過于強調期末卷面成績，使得考核方式老套單一，學生則把注意力集中在解題技巧上，影響了課程教學的最終目的。因此，我們必須要設置合理的考核評定方式，學生的最終考核成績應由平時成績、綜合素質考核、卷面成績三部分組成。其中平時成績由課堂出勤、課堂表現、作業完成和實驗報告這四項綜合評定;綜合素質考核包括討論課、課題研究、論文撰寫等;卷面成績是指期末考試的成績，這一項成績與試題的類型息息相關，傳統的試卷往往客觀題占比過大，而在新的考核評定方式中應減少填空、判斷等客觀題的數量，增加主觀題的比重。主觀題主要在于考查學生如何運用材料力學課程所學的知識、方法、原理解決實際生產中的問題，因此主觀題應以案例分析、簡答類型的題目為主。此外，材料力學的考核還可以與金工實習機加工實踐教學環節相結合，使學生更好的理解機械零部件設計、載荷計算、強度校核之間的聯系。多重考核方式的實施旨在調動學生學習的積極性，提高學生運用知識解決問題的能力。避免學生養成考前突擊，死記硬背的壞習慣。

目前，在培養應用型人才的前提下，企業卻出現了招不到好學生，學生出現找不到合適的工作這樣的情況，這體現了我們的教育體制跟不上發展的速度，畢業生實踐能力比較差的短板。因此我們在高校里進行課程成績評定時，應將大學里的學習過程與社會實踐相結合，將學生的理論學習與實踐能力的提高全部納入課程評價體系中，及時控制并優化教學過程。

4? 結語

在新工科的背景下，在網絡高度發達的前提下，如何在有限的課時里提高材料力學的教學質量是一個亟需解決的問題。該文從三個方面探討了材料力學課程教學方法的創新，從文中可以看出：在理論教學方面要夯實基礎，強化實踐，重視學生知行合一能力的培養;在教學方法上，要充分運用網絡，建設在線課程，滿足學生個性化需求;在課程成績評定中，采用多重形式的考核，提高學生運用知識解決問題的能力，避免學生考前突擊，死記硬背。這三方面相互配合，幫助學生建立材料力學知識體系，提高學生學習材料力學課程的熱情、信心和效率。

參考文獻

[1] 劉軍，李英梅，戰宇.基于互聯網+的材料力學課程建設[J].高教學刊，2018（20）：108-109.

[2] 郭建剛.面向新工科的材料力學理論教學和通識教育融合課程體系的探究[J].教育現代化，2019（13）：15-21.

[3] 嚴春杰，段平，李珍，等.材料專業材料力學課程教學改革探索與實踐[J].教育現代化，2018（35）.

[4] 楊學弦，陳朝陽，劉碩秋，等.材料力學課程教學與信息化建設的聯系[J].科技資訊，2018（35）：69.

[5] 張鵬飛，徐盼盼，楊斌.基于應用實例分析的材料力學性能課程教學改革與探索[J].科技視界，2018（36）：127-128.