材料力學性能課程的教改探討與實踐*

魏曉剛 劉會麗 楊柳川 張耀宗 樊佳康 徐 哲 李 旺

（鄭州航空工業管理學院土木建筑學院，河南 鄭州 450000）

材料力學性能課程教改內容較多，其中以教學內容改革、教學方法改革、教學手段改革以及成績考核改革為主。在材料力學性能課程中，一般會涉及金屬材料、固態材料、無機非金屬材料等材料知識。此外還會涉及高分子材料、聚合物材料等材料力學性能課程，在材料力學性能課程教改過程中，應結合材料領域發展趨勢，以及市場和科研領域應用材料的過程，使教改內容可以滿足學生學習以及實際發展需求。

1 結合專業特點優化教學內容

1.1 優化基礎內容，注意前后課程銜接

根據高等教育要求，高校在改革材料力學性能課程時，應以《工程材料力學性能》為主，將材料力學性能課程分為三個部分，一是材料力學性能理論闡述課程、二是材料在環境中實際表現課程、三是材料力學性能綜合概述課程。

在材料力學性能理論闡述課程中，主要講解材料受到靜荷載、動荷載或者動靜荷載的作用下，材料出現的變形情況，在變形過程中材料還會出現斷裂的情況，根據變形或者斷裂情況，判斷材料在使用期間所能承受的荷載，以便確定材料的抗荷載能力，根據抗荷載能力，掌握材料實際的使用價值，有助于將材料使用在適合的環境中，提高材料的安全性和穩定性。

在材料環境中實際表現課程中，重點研究材料常見的四種情況，一是疲勞情況、二是蠕變情況、三是磨損情況、四是環境情況，根據四種情況分別研究材料的使用壽命，并且在材料應有的壽命的下，材料可以體現出的抗荷載能力。

在材料力學性能綜合概述課程中，主要講解材料力學的相關概念以及原理，并基于材料力學性能定律，將所有講解的內容建立聯系關系，使學生可以全面掌握所學的材料力學性能課程內容。

進行材料力學性能課程教改，一方面突出材料力學性能課程的特色，突出材料力學性能課程特色，讓學生發現學習材料力學性能在實際領域中體現出的應用價值，另一方面將材料力學性能課程相關的領域相互融合，包括焊接領域、金屬領域以及成型控制領域，讓學生明確學習材料力學性能課程的價值，有助于學生明確今后在各個領域的發展目標。

以某高校對材料力學性能課程教改為例，在教改過程中將汽車領域、船舶領域以及煤礦領域與材料力學性能課程融合，在融合期間根據各個領域的實際發展趨勢以及崗位實際應用需求，明確材料力學性能課程教改目標，具體教改目標分為材料力學性能在金屬靜荷載下的應用價值、在金屬應力抗腐蝕的應用價值、在氫脆斷裂的應用價值以及金屬耐高溫的應用價值。

1.2 堅持理論聯系實踐

材料力學性能在各個領域應用范圍不斷擴大，具有較高的實際應用價值。在材料力學性能課程教改過程中，高校應堅持理論聯系實踐，將理論教學內容與實際應用建立相輔相成的關系。進入到材料力學性能課程教改過程中，高校應發現理論教學與實踐應用存在的差距，在理論教學中，將理論斷裂強度作為聯系實踐的切入點，在實際教改過程中，發現理論斷裂強度與實際斷裂強度存在較大的差異，存在的差異按照數量級進行劃分，可以劃分為3 個等級。在分析強度等級數量級過程中，一般從兩個角度進行分析，一是理論斷裂強度分析，另一個是基礎材料科學斷裂強度。在分析理論斷裂強度過程中，采用雙原子模型，可以推斷出理論斷裂強度。在分析基礎材料科學斷裂強度時，應根據材料基礎理論，采用科學實驗的方法測定材料的實際斷裂強度，并將理論斷裂強度與實際斷裂強度存在的差異進行比較，針對出現的差異找出消除差異的方法。

以講解材料低溫脆性知識為例，高校可以將船舶、橋梁等設備中應用的材料作為研究對象，在較低的溫度環境中，設定不同溫度，分析材料在不同溫度狀態下表現出的脆性狀態，如果材料在設定的溫度脆性達到極限，證明材料在設定的溫度極有可能出現斷裂的情況。向學生展示實際情況，學生掌握材料在脆性狀態下出現的變化，可以讓學生結合材料的力學性能，將材料合理應用在適合的設備上。此外在理論教學期間，講解材料出現的磨損情況時，應結合煤礦運輸過程中使用的設備為例，在運輸設備中使用的材料，會受到環境等多種因素的影響，導致材料出現磨損情況，教師重點講解引發磨損的原因以及產生的危害，并結合材料的力學性能，向材料中加入抗磨損材料，提高設備的抗磨損能力。在講解設備振動情況時，由于設備處于振動狀態，需要設備具備較高的韌性，充分發揮材料的韌性優勢，使設備在振動過程中，可以有效緩沖設備，防止設備由于長期振動無法正常的運行。

將理論教學與實際教學相互融合，讓學生通過討論實際問題，合理運用理論知識，使學生可以有效地理解和掌握材料力學性能知識。此外在理論與實際聯系過程中，教師可以采用設置問題的方法，讓學生積極思考和探索理論知識與實際應用之間存在的關系，在思考和探索中引導學生形成正確的學習意識，并且不斷開拓學生的學習視野，使學生不斷豐富材料力學性能知識內涵。

1.3 教學與科研結合，科研促進教學

材料力學性能課程教改期間，高校應將教學內容與科研內容有效的結合，以科研促進教學發展，借助教學提高學生的科研能力。以講解材料力學性能中抗磨損知識為例，教師在課堂上講解理論知識，組織學生參與到實際科研學習中，讓學生將理論知識應用在科研中，學生在科研中研究材料的抗磨損、材料形狀彈性等內容，然后結合材料力學性能，找到提高材料抗磨能力的方法。學生在科研過程中，會使用到較多的材料，如納米材料為例，學生在科研中使用顯微鏡，分析納米材料的力學性能，并將納米材料放置在設備上，為設備營造真實的生產環境，學生研究實際環境下，納米材料的力學性能，可以幫助學生更好地掌握材料力學性能。學生在科研與教學結合學習模式中，有助于增強學生主動探究材料力學性能的意識，并提高學生的科研能力，讓學生在科研中，合理應用所學的知識解決實際問題，使學生真正做到學以致用。

2 改革教學模式，提升教學效果

高校在講解材料力學性能知識時，應充分認識到材料力學性能知識的復雜性，主要是材料力學性能知識會與多個力學學科存在關系，其中工程力學與材料力學關系較為密切，如果采用傳統的教學模式，會使學生感受到學習材料力學性能課程存在較大的難度，不利于學生投入更多的精力進行學習，從而影響課程教學效果。

高校應對傳統的教學模式進行積極的改革，在改革過程中，一方面將講解的知識進行有效的串聯，使知識建立銜接關系，另一方面設置具有探究性特點的問題，讓學生在探究問題過程中，可以掌握材料力學性能課程內容。學生掌握材料力學性能課程后，可以利用自己的思維，建立材料力學性能知識體系。在建立體系過程中，既能培養學生探究意識，使學生可以主動探究材料力學性能知識，幫助學生養成獨立自主的學習習慣，還能充分挖掘學生的創新潛力，學生可以根據自己的能力，使建立的知識體系可以應用于解決實際問題，從而提高學生的學習效果。

在材料力學性能課程講解期間，教師可以采用多種教學方法，從而構建不同的教學模式。由于材料力學性能知識具有抽象性特點，教師可以在教學中使用多媒體技術，使用多媒體技術制作音頻課件，通過音頻課件全面直觀的講解材料力學性能知識，使材料力學性能體現出形象化特點，降低學生的學習難度。以講解材料斷口形狀為例，教師在教學中使用多媒體技術，向學生展示材料受到不同荷載作用下，材料斷裂位置出現的形狀。在展示過程中，將工程中使用的材料作為展示對象，在課件中向學生展示材料受到單項拉伸荷載、沖擊荷載等實驗過程，并將實驗結果展示給學生，使學生對學習內容有一個形象的認識，有效提高學生對材料力學性能知識的理解程度。

在使用多媒體技術時，教師指導學生合理使用互聯網，搜索與教學內容有關的知識，并利用互聯網建立材料力學性能課程學習平臺，教師通過平臺上傳材料力學性能課程，讓學生在任何時間可以學習材料力學性能知識。在平臺中應提供教師與學生交流的窗口，方便教師在線上向學生講解相關知識。

3 實驗教學改革

在材料力學性能課程教改中，實驗教學改革尤為重要，材料力學性能課程中實驗教學是重要的組成部分。高校在改革實驗教學時，應改革以下內容，一是教學環境、二是實驗條件、三是實驗步驟、四是評價方法。我國對高校實驗教學提出明確的要求，高校在實驗教學改革時，應參照多種標準，如金屬材料室溫拉伸實驗標準、金屬材料夏比擺錘缺口沖擊實驗標準等。教師組織學生進行實驗學習時，應根據教學內容采用相應的教學標準，一方面使實驗教學的相關操作必須符合國家要求，使實驗教學過程更加安全，并且保證實驗結果真實有效，另一方面在嚴格的實驗標準下開展實驗教學，可以增強學生實驗操作以及學習的規范意識，并且有效提高學生實驗操作能力。

4 考核評定模式改革

在材料力學性能課程中，將理論教學與實踐相互融合，需要教師轉變傳統的考核評定方法。對傳統考核評定模式進行改革，要求在每個階段設立考試，將每個階段的考試成績，以及學生日常的學習表現作為考核評定內容，有效避免學生在日常學習出現散漫的情況，防止學生進入到期末階段沖刺學習。采用創新的考核評定模式，期末考試成績占比設定為50%，日常考試和日常表現占比分別為25%和25%。采用新型的考核評定模式，可以使學生在每個階段投入更多的精力進行學習，使學生的學習更加具有延續性，有助于學生理解和鞏固所學的材料力學性能知識。

5 結語

綜上所述，在材料力學性能課程教改過程中，高校應將理論內容與實踐操作相互融合，并給予實驗教學更多的重視，讓學生在創新的教學模式中，可以提高學生應用理論知識解決實際問題的能力，在實驗教學中不斷增強學生的探索和思考材料力學性能知識的意識和能力，從而促進學生在材料力學領域的發展。