提高《材料力學》教學質量的研究

劉 露 沈玉鳳

山東理工大學，山東淄博 255049

提高《材料力學》教學質量的研究

劉 露 沈玉鳳

山東理工大學，山東淄博 255049

材料力學是機械類專業(yè)的一門重要技術基礎課，對培養(yǎng)學生的工程意識，思維方式都有重要的作用。本文做了提高教學質量的一些研究，包括研究目的的介紹，力學史及工程實例的引入，上課的互動以及教學過程中軟件的運用等。在教學實踐中對這些措施進行了應用，取得了不錯的教學效果。

材料力學；教學質量；研究

引言

材料力學是機械類專業(yè)一門重要的技術基礎課，該課程是學習機械設計等后續(xù)課程的理論基礎，是聯(lián)系基礎課和專業(yè)課的橋梁，起著承上啟下的作用。但該課程公式多，理論知識抽象，知識點繁雜，學習起來有一定難度。前邊基本變形的學習學生還能接受，但從應力狀態(tài)開始有些學生學習起來就感覺有些吃力。所以如何提高材料力學教學質量就成了我們力學老師要研究的問題。

根據(jù)多年的力學教學經(jīng)驗，以及對學生學習情況的總結，提出了一些提高教學質量的措施，以改進本課程的教學效果，提高學生的思考能力，培養(yǎng)學生的工程意識。

1 交代清楚新內容引入的目的，意義

講授新內容時要復習已學內容，然后引入新知識。新內容引入這個環(huán)節(jié)是非常重要的，要交代清楚研究此內容的目的，意義，這樣學生學習起來才思路清楚，明白了在工程應用中的作用。例如在講授應力狀態(tài)時，為什么要分析不同面上的應力？給出梁橫力彎曲的彎矩圖，可以看到不同截面上彎矩是不同的。再給出桿件拉伸時橫截面上和斜截面上應力圖，可以得出過一點不同截面上應力分布也不同。所以我們要進行強度校核就要找到內力最大的面，即危險面。為什么要分析一點的應力呢？從彎曲和扭轉的內力圖我們可以看出同一面上不同點的應力是不同的。所以我們要通過分析點的應力來找到危險點。這樣講授下來就可以使學生很清楚為什么要分析面的應力和點的應力，也能很好的理解學習應力狀態(tài)的目的和意義。

2 介紹一些力學家的情況

材料力學的理論知識很多，學習起來感覺有些枯燥。在講授過程中可以穿插一些力學家的故事，既可以調節(jié)課堂的氣氛，激起學生的興趣，還可以學習那些科學家對待科學知識的嚴謹?shù)膽B(tài)度。比如提出胡克定律的英國的虎克，建立了受壓柱體失穩(wěn)臨界值的計算公式的歐拉等。

3 引入工程實例

材料力學知識點多，概念抽象，但這門課程卻十分重要，起著承上啟下的作用，并且應用性極強，所以學習理論知識要多聯(lián)系工程實例，這樣有助于學生對所學內容能更好地理解，同時也拓展了工程思維，擴大了視野，培養(yǎng)了創(chuàng)造性思維的能力。我們的生活中力學現(xiàn)象無處不在，實例很好找。方便面調料袋子從開口處撕，就是應力集中的應用。把衣服擰干是一種扭轉的現(xiàn)象。拔樹時來回晃是疲勞破壞的應用。

當然還可以找一些工程實例的圖片，比如腳手架以及橋坍塌的圖片，既可以很好地理解一些知識點，還可以使學生意識到工程設計的重要性，從現(xiàn)在就要培養(yǎng)成為一名合格的工程師的素質。

4 公式推導多結合圖片，略講推導過程

材料力學公式推導多而且也很繁瑣，如果老師在黑板上詳細地推導，不僅費時而且學生容易產(chǎn)生疲倦心理，收效甚微。我們的目標是培養(yǎng)學生理解和應用公式的能力，所以在推導過程中多用圖片，略講推導過程。例如在推導純彎曲時正應力的公式，先給出梁彎曲時橫截面的圖片，可以看出縱向纖維一邊伸長，一邊縮短，中性層的概念就很好理解了。給出截面上應力分布圖，很清楚可以看到，哪邊受拉，哪邊受壓，哪點的應力最大。重要的圖片多保留一會，可以加深學生的印象。具體很詳細的數(shù)學推導過程可以講得快一些，重點是推導的思路，以及彎曲正應力分布以及應用范圍，這樣才可以把本公式正確地運用到以后的工程設計中。

5 上課注意和學生的互動，課間休息可以放些輕松的音樂

上課不是一直都是老師在滿堂灌，老師很累，學生也集中不起注意力，容易走神。要注意老師和學生的互動，討論，讓學生發(fā)表自己的想法見解。講授過程中引導學生去思考問題。比如在講脆性材料的扭轉時，可以拿一支粉筆，扭斷后讓學生觀察斷面形狀，讓學生分析為什么。這樣既可以調動學生思考的積極性，還可以調節(jié)課堂氣氛，否則一堂課下來，學生很疲憊，教學效果不好，尤其是上午一二節(jié)時。課間建議學生不要坐在教室里不動，到教室外邊換換環(huán)境，同時也可以在教室里放一些輕音樂，放松一下。

6 商業(yè)軟件可以運用到課程教學中

商業(yè)軟件比如ANSYS在工程分析中應用很多，可以應用到教學中，讓學生接觸一些，同時也可以促進對本課程知識的理解。例如基本變形的內力圖都可以通過本軟件給出，應力大小用不同顏色顯示，可以更好地理解內力的概念。還有應力集中，從應力分布圖上就可以很明顯看出應力集中的現(xiàn)象。因此商業(yè)軟件對課程學習起到了輔助的作用。

7 上好習題課

材料力學知識點多，課時又少，容易掌握得不扎實，所以講授知識時也要安排一些習題課，特別是在有重要內容而且知識比較難理解的地方。比如拉壓那一章超靜定問題，還有扭轉強度和剛度校核問題，彎曲內力圖的繪制等都需要安排習題課。選一些典型例題，可以促進學生對所學內容的掌握，還可以讓學生來做一些題，以便于及時發(fā)現(xiàn)學生學習過程中存在的問題。習題課并不是泛泛地都是老師在講題，每做一題要對知識點進行總結，提煉出重要東西，以促進學生對理論知識的掌握提升一個高度。

8 課程考核可以嘗試采取一紙開卷的方式

現(xiàn)在很多學校的材料力學的考核采取了一紙開卷的方式。因為材料力學的公式太多，學生把太多的精力用在背這些公式上，而忽視了對這些公式的理解以及適用范圍，只死記硬背住了，這與培養(yǎng)學生的工程思維的目的相違背。可以考試前任課老師把一張統(tǒng)一的紙發(fā)給學生，讓學生自己把公式總結到這張紙上，考試時可以帶著查閱，考試后收回。這樣既可以鍛煉學生總結提煉重點知識的能力，還可以使學生更有精力去理解基礎知識，為以后把所學知識運用到工程實際中打下良好的基礎。

9 結語

材料力學是工科院校機械類專業(yè)重要的一門技術基礎課，如何提高教學質量是我們力學老師一直研究的一個課題。在新內容的引入要交代清楚研究目的，講授知識時穿插力學家的故事以及工程實例等，我們在教學實踐中進行了應用，教學效果不錯。我們還要不斷地去研究更進一步地去提高教學質量，為學生學習專業(yè)知識，畢業(yè)以后走上工作崗位都打下一個堅實的基礎。

[1]劉鴻文.材料力學[M]，第5版.高等教育出版社，2011.1

[2]謝冰.改進材料力學可能教學幾點體會[J].中國教育技術裝備，2012（12）：70-72

[3]王濤等.提高材料力學課堂教學品質的研究.裝備制造技術[J]，2011（12）:201-203

[4]蔡路軍等.材料力學教學中對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探討[J].分析與探究，2012（2）81-82

The Research on Improving Teaching Quality of Mechanics of Materials

Liu lu Shen Yufeng
Shandong University of Technology, Shandong Zibo 255049

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.084

劉露（1972-），女，碩士研究生，講師，研究方向固體力學；

沈玉鳳（1965-），女，碩士研究生，教授，研究方向計算力學。