應用型本科土木工程專業材料力學課程教學改革研究

栗霞 沈興剛

【摘要】材料力學是應用型本科學校土木工程專業的基礎課程之一，材料力學的課程的重點任務之一就是對土木工程學科的基礎課程和專業課程起到承前啟后的作用。目前我國的應用型本科院校正處在發展及轉型的重要時期，培養出更多的應用型人才來推動我國各個地區的經濟發展是這些本科院校的重要目標，在這樣的背景下，對應用型本科院校土木工程專業的材料力學課程進行教學改革刻不容緩。而作為材料力學教師，首先要將傳統的教學觀念根據新形勢的要求及時轉變過來，課堂教學要以學生為中心來開展，教師自己要將引導作用充分發揮出來，對教學的方法進行創新和改進，教學的內容環節要精心去設計，采用有效的教學策略來激發學生對專業課程學習的積極性，從而更好地培養學生解決工程實際問題的能力。因此，本文先是對應用型本科土木工程專業材料力學課程現狀情況進行分析，然后再針對性地提出了幾點材料力學課程教學改革的思路與實踐。

【關鍵詞】應用型本科 ?土木工程專業 ?材料力學 ?教學改革

【Abstract】Material mechanics is one of the basic courses of civil engineering major in application？鄄oriented undergraduate school. One of the key tasks of material mechanics is to play a connecting role between the basic courses of civil engineering and the professional courses. At present， China？蒺s application？鄄oriented undergraduate schools are in an important period of development and transformation. To cultivate more application？鄄oriented talents to promote the economic development of various regions of our country is an important goal of these undergraduate schools. In this context， the teaching reform of materials mechanics course in civil engineering of application？鄄oriented undergraduate schools is urgent. As a teacher of material mechanics， first of all， we should change the traditional teaching concepts according to the requirements of the new situation. Classroom teaching should be student？鄄centered. Teachers should give full play to the guiding role， innovate and improve the teaching methods. The content of teaching should be carefully designed and effective teaching strategies should be adopted to stimulate students to learn professional courses Learning enthusiasm and interest， so as to better train students to be able to solve practical engineering problems. Therefore， this paper first analyzes the current situation of the material mechanics course of the undergraduate civil engineering specialty， and then puts forward some ideas and practices of the teaching reform of the material mechanics course.

【Keywords】ɑpplicɑtion？鄄oriented undergrɑduɑte; civil engineering major; material mechanics; teaching reform

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）18-0255-02

近幾年，隨著我國建筑行業的發展，對建筑結構的變形、承載力和穩定性等主要特點的要求越來越高。建筑結構的安全穩定性研究通常是驗算結構構件的強度、計算其內力以及分析其受力。土木工程專業中的材料力學課程就是一門專門對結構的單個構件進行靜力平衡研究的基礎課程。土木工程專業的三大基礎力學課程分別是：理論力學、材料力學和結構力學，而材料力學是聯系理論力學和結構力學的橋梁。應用型本科院校想要培育出具有扎實基礎的工程專業人員能和土建行業要求相符，這三大基礎力學課程尤其是材料力學課程學生能否掌握至關重要。

一、土木工程專業材料力學課程現狀

在過去，我國的多個專業，例如：高分子材料、陶瓷材料和金屬材料等專業都要學習材料力學課程，這一課程也因此而形成了不同的體系，這就使得材料力學課程的專業知識割裂十分零碎、不同的材料力學之間缺乏聯系，不同的專業對材料力學的產生機制和機理更是有著不同的理解。現今，隨著新課程改革的不斷深化和推廣，很多應用型本科越來越重視材料力學課程教學，然而實際中課堂教學中仍然存在有很多的問題。在課程體系的設置上，太過注重課程知識理論的完整性，這和培養應用型專業人才的課程目標不一致，并且設置的課程沒有充分考慮到不同的學生具有不同的興趣、層次、以及類型，沒有針對性地做到因材施教。設置的課程特色也不明顯，使得學生在知識結構方面不突出，根本無法很好地適應市場需求。不僅如此，很多材料力學教師在課堂教學中仍然使用傳統的填鴨式教學模式，難以激發學生學習興趣，學生的自主學習能力、創新能力、動手能力、適應市場能力不凸顯，實踐性教學大都流于了表面形式。

二、教學內容的更新

學習材料力學課程的主要目的是為了學以致用。然而現在的材料力學課程教材中的基礎內容大都過于陳舊，無法和實際的現代化工程接軌。比如：對材料力學中材料的性能的學習只重視鑄鐵、低碳等單一材料，現在的工程中實際上用的更多的是復合型材料，像甲基丙烯酸塑料等復合型材料的性能在材料力學課程內容中并沒有。所以材料力學課程的教學內容要與時俱進，要和實際工程接軌不斷更新。比如教師在對最大拉應力強度理論進行講解的時候還要對斷裂力學的基本理論進行介紹;講到線彈性材料軸心受壓、軸心受拉等知識的時候要加上非彈性材料的變形知識。教師還可以結合工程案例來對新的材料的內容進行教學，不僅可以更好的激發學生的學習興趣，還能有效拓寬其知識面。隨著工程的發展和進步，一些現代工程已經很少用上的材料力學相關內容或者是有重復的內容，例如：交變應力、能量法與動荷載等內容可以去掉，這樣可以降低學生的學習負擔。

三、采用新型教學方法

（一）對比教學法

材料力學的公式多、概念多、內容多，每個部分的內容之間都具有很強的相似性以及關聯性是材料力學課程的特點。作為材料力學教師可以按照內容的相似性以及關聯性在課堂教學中讓學生通過對比的方式來將不同部分的知識聯系起來，這種教學方法稱為對比教學法。對比教學法不僅可以讓學生對材料力學的理論理解的更加透徹，還能讓其更好的將課程內容系統的掌握，進而對學習的知識內容做到學以致用、舉一反三。例如：教師在講授四種基本變形的時候使用對比教學法來進行構件所受外荷載的對比，教師引導學生通過熟練的對比來確定不同構件所對應的不同的變形，哪些是組合變形哪些是基本變形。而將組合變形和基本變形進行對比可以讓學生對組合變形的形式進行精準的分析工作，進而做強度計算和變形計算。將四種基本變形下變形公式和應力公式進行對比能夠有助于學生在短時間將公式記牢。教師把過去的材料力學和現在的材料力學進行對比還能更好地讓學生理解材料力學的發展趨勢與過程。

（二）案例教學法

在學生的印象中，材料力學課程就是一門枯燥難記的科目，因為材料力學課程的內容大都是理論性的知識，如在被動的課堂教學方式下，課堂剛開始，學生就已經有了消極抵觸的心理。為了活躍課堂氣氛，在課堂教學中最為常用到的就是提問方式的教學，這種教學模式確實可以通過各種有趣的提問技巧和方式在營造有趣的、輕松的材料力學課堂學習氛圍，吸引學生學習的注意力。但是要讓學生真正做到學以致用，提高學習興趣，教師除了提出單個問題，還可以結合一個或者多個工程案例讓學生理解知識的如何應用。案例來自于日常生活，也來自于實際的工程。通過一些實際的工程案例，引導學生思考課堂問題并且積極發言表達自己的觀點，還可以組織學習小組進行討論。例如：教師在講解等強度梁概念的時候可以舉例香港著名建筑中銀大廈，將其設計理念和等強度梁概念結合起來進行課堂教學。在講解擠壓與剪切的時候可以舉例泰坦尼克號的沉沒，指導學生對泰坦尼克號的破壞原因進行分析，從而更深刻地理解擠壓與剪切知識。或者教師課前布置作業，讓學生自己去查找工程案例，設置問題，上課時結合自己找的工程案例來解答。這樣學生不僅覺得有趣而且能主動參與學習，解決問題。通過案例教學法使學生從被動的聽課轉化為主動的學習，培養學生實際提出問題、分析問題和解決問題的能力，有效提高材料力學課程教學的效率。

四、教學手段的改革

雖然我國一直在大力推行新課程改革，但是在實際的材料力學課堂教學手段中仍然存在著很多的問題。課堂教學中多媒體信息技術的應用是十分重要的，但是怎樣將課程的教學資源開發、運用好是我國材料力學課堂教學現狀中存在的問題。在過去的課堂中都是使用黑板粉筆等工具來進行教學的，這需要教師使用大量的語言文字來對內容進行描述，不夠生動形象，學生聽多了會覺得枯燥乏味，并且課程的信息量有限。而教師如果利用多媒體來將實際工程中材料力學的相關圖片、視頻、動畫展示給學生看，不僅可以讓學生理解的更加透徹并且留下深刻印象，還能更好的將課程知識和土木工程實踐結合起來。另外，材料力學課程中有很多力學模型是教師無法在黑板中描繪出來的，就算畫出來也難以精準還費時間，與實際的結構差別很大，使用多媒體就可以將不同結構的實際工程力學模型圖片展示出來，結合教師對不同模型的內容講解，使學生可以正確理解相關的教學內容，提高聽課效率。所以，教師在課堂中對多媒體信息技術的使用要把握得當，什么時候寫板書，什么時候放圖片、視頻，都需要制定詳細的計劃，不過度使用多媒體信息技術又可以最大化地發揮其作用來輔助教師順利、有效地進行課堂教學。

五、融入人文教育，激發學生學習興趣

教師在課堂教學中要有意識地去融入人文教育來培養學生的綜合素質，材料力學課程教學也是提升學生素質、培育高素質創造性專業人才的重要途徑之一。因此，作為教師在課堂中要將材料力學發展歷史等相關內容融入進去對學生進行教學，并且對和材料力學課程學習內容有關的一些科學家例如：沈括和虎克等進行介紹，并且講解這些科學家的哲學思想、成才道路以及治學精神等等，這樣不僅可以提升學生的學習興趣，還拓展了學生的知識面，提高學生的綜合素質。

六、注重培養學生的實驗創新能力

教師在對材料力學理論知識進行講解的過程中，要側重講授材料力學性能的測試技術，加大對學生實驗創新、觀察、動手與研究等培養力度，增加一些設計性實驗、綜合性實驗還有選修性實驗，鼓勵學生申報大學生創新科研項目，指導學生參加力學競賽，將學生的創新能力與創新意識激發出來，這樣，不僅加深學生對材料科學體系的理解，也使學生應用知識和轉化知識的能力得到提升。

七、注重與材料工程師崗位能力培養相結合

想要培養出能適應市場需求的多技能土木工程專業人才，教師首先要充分意識到不同的崗位需要不同知識結構的學生。作為材料力學教師，除了上好材料力學教材的內容，應充分考慮到材料工程師崗位能力培養的相關要求，可以補充一些與材料工程師崗位相關的知識，并加以訓練，另加強綜合性實踐的環節，以滿足不同學生的就業需求，實現材料力學課程目標與專業培養目標的一致。

結束語

綜上所述，在新課程教學改革后，作為材料力學教師一定要及時轉變傳統的思想觀念和教學方式，要與時俱進，緊跟新課改的步伐不斷進步，去掉傳統的教學內容，增加與實際工程需要的教學內容，吸收、創新好的教學方式，靈活運用多媒體工具進行課堂教學，有意識地去培養學生自主學習能力、創新能力、適應市場能力還有解決實際問題的能力。

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作者簡介：

栗霞（1978-），女，云南昆明人，碩士，研究方向：建筑結構與力學、建筑材料。

沈興剛（1977-），男，云南騰沖人，碩士，研究方向：建筑結構與力學，建筑材料。