“線上+線下”混合教學模式在《材料力學》中“軸向拉伸或壓縮時的強度計算”的應用

摘 要：本文以“軸向拉伸或壓縮時的強度計算”課程設計為例，分別從教學分析、教學策略、教學過程、自我評價等四個方面淺談“線上+線下”混合教學模式在《材料力學》中應用。

關鍵詞：混合教學模式，強度極限，安全因數，強度條件及應用

《材料力學》課程是工科類各專業的重要技術基礎課。內容相對龐雜，信息量非常大，課時被壓縮，難以有好的學習效果。因此，作者希望根據課程中不同的教學內容和教學目標設計，合理應用網絡教學+傳統教學的“線上+線下”等有效教學方法，形成多元混合教學模式。

作者使用的網絡平臺為超星學習通，先創建一個班課，讓學生加入。再發送課程通知，推送課件、微視頻、圖片、音頻、文檔等資源到學生的移動設備上，并提醒學生學習，反饋學生的學習記錄。在課堂上或課外時間里，可以隨時開展答疑、討論等教學活動，讓教學更加生動有趣。通過作業，實現對每位學生學習進度成效的檢測。

本次以“軸向拉伸或壓縮時的強度計算”課程設計為例，探索“線上+線下”混合教學模式在《材料力學》中應用。

一、 教學分析

（一）教學內容

《材料力學》第二章軸向拉伸、壓縮與剪切中第五節“軸向拉伸或壓縮時的強度計算”，主要內容包括安全因數、許用應力、強度條件及應用。

通過本次課45分鐘課堂的學習，使學生對強度具有明確的基本概念，掌握構件設計的基本力學原理，學會如何選擇材料，確定截面形狀和尺寸，校核構件的強度是否夠用。材料力學四種基本變形的強度計算方法具有相似性，學生只要掌握了拉（壓）桿強度的校核方法，就可以為學習后面的三種變形的強度計算打下良好基礎。

（二）學情分析

本次授課對象為機械、油工本科二年級學生。其優勢在于對材料力學的軸向拉伸與壓縮桿件的應力計算和材料的力學性能有了一定的了解，善于利用網絡解決問題。弱勢在于基礎知識薄弱，缺乏思路和方法。

（三）教學目標

根據本節課的教學內容以及課程標準的要求，結合學生現有的知識水平和理解能力，確定本節課的教學目標為：

知識目標：理解許用應力和安全因數的概念，掌握軸向拉壓桿的強度條件以及強度條件的三個方面的應用。

能力目標：能對工程實踐中的材料及其規格進行合理的選擇，會校核強度。

素質目標：培養學生的工匠精神，提升學生解決工程實際問題的能力。

（四）重難點

按照課程標準，材料力學的任務之一是解決強度問題的，故確定本次課的重點為拉（壓）桿強度條件以及強度計算在工程中的應用。

結合往屆學生學習和課前預習結果來看，學生對強度計算的三個方面應用容易出錯，故確定本次課的難點為強度計算在工程中的應用。

二、 教學策略

采用“線上+線下”混合教學模式，主要采用任務驅動法，情景再現法、知識強化法使學生在記憶中理解，練習中提高。

三、 教學過程

（一）課前準備

作者在學習通App上傳課件，發布學習任務，讓學生提前預習。

讓學生完成課前測驗。課前測驗題目：什么是安全因數與許用應力，什么叫強度條件？

（二）新課導入（共5分鐘）

首先復習舊知（2分鐘）：先復習材料的機械性能，為極限應力σu的引入做知識儲備，再復習截面法求軸力及拉（壓）桿的工作應力的計算，為后續σmax的計算做儲備。

新課導入（3分鐘）：讓學生觀看演員在高空打斗，安全繩發生斷裂的視頻，并請學生用彈幕自由討論：視頻中的安全繩為什么會被拉斷？

教師進行總結：如何能保證安全繩的安全呢？用什么指標來衡量？從而引入本節課的內容強度的概念。

（三）新課講解（共35分鐘）

1. 失效、極限應力、安全因數與許用應力（15分鐘）

教師先講授失效概念，再利用學習通App中“搖一搖”功能，請學生回答塑性材料和脆性材料的失效形式。隨時向學生發布任務，會使其在學習中產生無形壓力，提高注意力。

然后講授極限應力σu的概念和塑性材料及脆性材料極限應力指標的選取。

接著講授為要使拉壓桿有足夠的強度必須σmax<σu，為了使構件有一定的安全儲備必須有：σmax≤σu/n=[σ]。[σ]稱為許用應力，它是保證構件安全可靠工作所容許的最大應力值。n稱為安全因數。對于塑性材料，進入塑性屈服時的應力取屈服極限σs，對于某些無明顯屈服平臺的合金材料取σ0.2，對于脆性材料：斷裂時的應力是強度極限σb。工程上一般取塑性材料：[σ]=σsns，脆性材料：[σ]=σbnb。ns，nb分別為塑性材料和脆性材料的安全因數。

此時利用學習通App中“搖一搖”功能，請學生回答為使材料有一定的強度儲備，安全因數取值應大于1還是小于1？

再接著講授安全因數的取值選取原則和影響因素。

2. 強度條件（20分鐘）

6. 課后拓展：教師將作業發布到學習通App上，請學生自行練習，加深理解。

四、 自我評價

優勢：根據結合學生現有知識水平和理解能力，通過“線上+線下”相結合、采用案例法、任務驅動法、情景再現法和知識強化法充分調動學生學習的積極性。通過問題探究、討論、分析、歸納的教學方法，使學生對所學知進一步理解和掌握，即突出了重點，解決了難點，又教給了學生研究問題的方法，培養了學生靈活運用所學知識解決實際問題的能力。教學過程中，師生聯系密切，教學效果良好。

不足：學生常忽略單位問題，計算結果偏差。

參考文獻：

[1]楊學弦，等.材料力學課程教學與信息化建設的聯系[J].科技教育，2018（8）35.173.

[2]張其亮，王愛春.基于“翻轉課堂”的新型混合式教學模式研究[J].現代教育技術，2014（4）：27-32.

作者簡介：

樊甜甜，湖北省荊州市，長江大學工程技術學院。