“材料力學”課程教學方法探索與實踐的調查與分析

彭旭龍 文海霞 甘秋蘭 繆 莉

（長沙理工大學土木工程學院 湖南·長沙 410114）

0 引言

“材料力學”是土木、機械和力學等工科專業的一門重要技術基礎課程，也是了解和學習相關專業知識和技術的第一門重要課程，它與后續課程有著密切的聯系，同時與工程實際又具有密不可分的關系。作為這樣一門承上啟下的技術基礎課程，“材料力學”的教學對培養學生的工程意識、嚴謹的工作作風、創新精神和實踐能力，起著至關重要的作用。[1]近年來，長沙理工大學采用新的教學體系（李學罡主編，《材料力學》）。[2,3]課題組成員以研究性教學理論為基礎，對材料力學課程進行了教學方法的探索與實踐；編寫了相應教案，將板書與多媒體等教學手段有效結合，針對不同的教學內容，采用不同的教學方法，以提高學生的學習興趣，營造獨立思考、自由探索的良好環境，促進學生的創新思維和創新能力。

為了解課程學習者的實際感受和學習效果，課題組成員在本次教研試點的基礎上進一步對學生安排了學習效時提高調查和教學意見信息反饋調查。并對調查結果進行了統計分析，發現并強調了其中存在的問題，并有針對性的提出了進一步教改的建議與思考，希望對材料力學課程的教學有所啟示。

1 調查對象及調查的主要內容

本次問卷調查的對象主要為長沙理工大學大二土木、機械和水利專業開設材料力學課程的本科生。采用問卷調查的方式，通過網絡教學平臺共發放問卷300 份，收回有效問卷274份，有效回收率91.3%。

調查主要分兩部分：學生的學習效時提高調查和教學意見信息反饋調查。每部分包含10 個問題，其中9 個為客觀題，1個為主觀題。答案沒有對錯之分，由被調查者根據自己的實際作出選擇回答。學習效時提高調查主要涉及學生對課程體系的掌握，對課程的興趣程度，缺乏興趣的原因和感興趣的課程內容，以及個人提高學習效率的有效方法。教學意見信息反饋調查主要涉及從學生的角度選擇材料力學各部分主要內容適合的教學方法，學生更喜歡老師的何種教學手段和教學態度？

2 調查結果統計分析

經過對問卷的統計分析，調查結果分析總結如下：

2.1 學生的學習效時提高調查

（1）課程體系建立。真正讀懂并掌握一門課程，不是背下幾個公式能照書做幾個題就算，而是要能掌握這門課程的課程體系，以及對模型建立、分析思路、解決方法的學習和掌握。調查結果顯示：課程結束后有71.2%的學生認為了解了材料力學的課程體系，并對材料力學的主要研究內容和研究方法有所了解。而這個課程體系的建立30%的同學是在第一次緒論課即掌握，46%的同學需老師多次強調建立，24%的同學自學建立。由上述數據可知，需教師在課堂上的多次強調才可能使更多的學生掌握課程體系。

（2）學習興趣的提高。課程開始前，一半的同學對材料力學課程感興趣，課程結束后對材料力學課程感興趣的同學增加到72%。而對課程缺乏興趣的原因主要為力學數學基礎不好；中間缺課，跟不上就放棄了；對專業不感興趣；老師講解枯燥；和專業聯系不大；學了沒什么用，干脆不學。其中力學數學基礎不好占64%、中間缺課，跟不上就放棄了占27.2%，其他原因占34.4%。由課程開始前后的數據可看到，老師可以通過教學過程種的引導很好的提升學生的學習興趣，但還是和學生的力學數學基礎有很大關系。

（3）對教學內容的要求。62.4%的同學對力學課程的分析方法感興趣，42.4%的同學對模型背景感興趣、對理論公式推導感興趣的僅為20%，只想通過考試的同學占19.2%。調查結果同時顯示，80.8%的同學認為隨著課時的不斷減少，力學課程更應該注重分析方法方面的教學，31.2%認為做題也很重要，24%認為應注重理論公式推導，10.4%的同學認為需要注重應付考試。

（4）學習效率的提高手段。除教材和練習冊外，僅有35%的同學會主動查閱其他的力學參考書，并且主要為習題參考書。大部分同學只看教材。在學習過程中，認為上課認真聽講、作業練習、課前有預習和老師更多的輔導答疑會使力學學習更有效率的分別占63.2%、57.6%、40%和32.8%。學生存在問題的時候56%的同學選擇自己思考以及和同學討論，而28%的選擇問老師，也有8%的同學直接放棄。這些數據也顯示現在大學生的學習主動性不是很夠。

2.2 教學意見信息反饋調查

（1）學生對教學內容的要求。除教材內容外，還希望老師補充其他力學知識的同學占82.4%。并且有60.8%的同學希望補充工程相關方面的知識，科研相關知識方面的同學占38.4%、力學歷史相關的同學占18.4%。4.8%的同學希望老師上課閑扯。學校一直要求教師更新網絡教學平臺上的資料并在其上和學生交流，但僅52%的同學主動學習網絡教學平臺上的資料。當然這些調查數據主要針對的是工科專業學生，以后面對的也是工程相關方面的工作。

（2）教學方法方面。傳統老師主講方式、問題模式教學方法、小組合作討論式教學、研討式教學等這些教學方法中，問題模式教學方法更吸引學生，而更具挑戰性的研討式教學方法最不受學生喜歡。在學完材料力學后，絕大部分學生認為對材料力學中各主要內容可選取更有效的教學方法來提高學習效率：強度問題采用問題模式教學方法，穩定問題采用傳統老師主講方法，剛度問題、基本變形下應力推導公式、能量方法適合問題模式教學方法。

（3）教學手段方面。六成多的同學認為多媒體使得知識的接受效率更高，但具體的公式推導和例題解答最好能采用板書，這樣接受程度更高。而多媒體課件中的視頻和動畫更容易吸引到學生。

（4）教學態度方面。62%的同學喜歡態度溫和的老師，認為態度溫和能更提高學習效率，其次，19.2%的同學認為嚴肅的老師更能提高學習效率。

3 啟示與討論

針對上述調查結果，我們提出下列三點可提高學習效率的措施：

（1）引入合理的工程知識。材料力學課程具有工程背景強和應用領域廣的特點。本校屬于理工類學校，學本課程的同學大多數將進行與工程相關的工作。大學前兩年對課程的迷茫，到了大二大三，更迫切于了解與工程相關的知識。因此在以工科專業占優勢的學校，我們可以在傳統教學內容的基礎上，適當地結合工程與專業實際，引入合理的工程知識，不僅能提高學生學習的興趣，更有利于改變學生因“覺得這門課與本專業及以后工程關系不大”而產生的“不想學”的情況。實際教學中，我們可以在各部分內容的引入部分多加工程相關的知識，也可以在例題中多加專業相關的內容，但這就需要老師花更多的時間去了解各專業方向。例如在緒論課上通過大量工程實例，使學生認識到科學技術高速發展的今天，材料力學與相關學科交叉滲透，更能凸顯材料力學的基礎理論與工程應用的雙重性，領悟到身邊處處有力學，而對學習材料力學產生濃厚的興趣；在建筑學專業的教學中可適當介紹土木結構設計與計算的概念；材料類專業的教學中可適當增加三向應力圓和強度理論相關內容。除此之外，在教學中還可以增加一些與專業相關的例題和習題，或者讓學生多查閱其他的力學參考書，在課前提供專業相關的力學類的參考書，課程后提交讀書報告，也是一種補充工程相關知識的辦法。但是目前材料力學課程的學時越來越少，課程時間寶貴，因此少學時的材料力學課程教學不宜引入復雜的專業或工程問題。

（2）采取不同教學手段。基于研究性教學的思想，實踐中我們采用不同的教學方法來講授材料力學的各部分內容。例如問題制模式教學方法（穩定性問題），研討式教學（各類變形下應力公式的推導），聯想式教學方法（應力圓），離散式教學方法（組合變形問題），參與式教學（疲勞斷裂問題的基本介紹），以教師引導為主的討論式教學方法（主要收集并提煉一些和工程實際以及科研方面相關的問題，讓學生小組討論）等等。我們發現，不同內容采用不同的教學方法，能夠讓學生提高學習興趣，并更快地積累更多的知識，也能培養學生更強的創新能力。[4]

（3）營造和諧互動的課堂氣氛。美國心理學家羅杰斯說：“成功的教學依賴于一種真誠的理解和信任的師生關系，依賴于和諧安全的課堂氣氛”。[5]在傳統教書育人的基礎上，我們必須認識到，學生是學習的主體，尊重學生個性特征，這樣學生才會帶著愉快的心情參與教學活動，動腦筋思考，與教師共同探討問題。嚴格控制和過于強調紀律只會產生令人窒息和害怕的學習氛圍。在教學過程中，我們發現如果每位老師都能考慮一下每個學生在自己課堂上的感受，哪怕只有幾分鐘的時間，結果也會大不相同。教師帶著溫暖和飽滿的熱情去講授，除了可以提高學生的學習外，在教學過程中還可以促學生個人成長的品質：真誠，深度同理心，溫暖的愛的接納。

4 結束語

提高材料力學教學質量是培養具有創新性工科人才的關鍵，也是學生學好后繼專業課程的基礎。以上是在課題組對材料力學教學方法進行改革的基礎上，對學生學習進行的調查和分析。今后還要更進一步結合各專業學生的特點，進行因材施教，并深入探索提高材料力學課程教學質量的教學方法和措施。