民辦本科院校土木工程專業材料力學課程改革的探索與實踐

鐘星鳴

摘 要 材料力學是一門重要的專業基礎課程。根據土木工程專業知識結構體系和民辦本科院校的特點，分析材料力學課程存在的問題，提出了從課程內容、課時、課題組、授課方法和以賽代練的角度去探索有效措施，予以實施，取得明顯效果。

關鍵詞 民辦院校 材料力學 課程改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

1 地位和作用

1.1 力學與土木工程

各類工程設施的科學建造技術統稱為土木工程。力學與土木工程關系密切，力學是土木工程的理論基礎，在土木工程專業核心知識體系中包含的力學知識分別為：理論力學、材料力學、結構力學、流體力學和土力學。

1.2 材料力學在課程體系中的作用

對土木工程的發展起關鍵作用的，首先是作為工程物質基礎的土木建筑材料，其次是隨之發展起來的設計理論和施工技術。材料力學是土木工程實踐與力學結合起來形成的其中一門重要課程。從土木工程專業的知識結構和能力結構來看，材料力學處在關鍵部位，是土木工程專業的一門重要的專業基礎課；是從掌握一定的基礎知識進一步向掌握專業知識過渡的進程中起到橋梁作用。①有了材料力學知識為基礎，才能掌握結構力學、結構基本原理與設計方法等專業課程。

2 存在的問題

2.1 培養目標和學生素質的矛盾

應用型本科院校的人才培養模式是“本科規格+實踐技能”，民辦院校不可復制。民辦院校土木工程專業的培養目標是掌握土木工程學科的基本原理和基本知識，經過工程師基本訓練并側重工程建造能力的高級應用型人才。如在高職高專中力學課程只需要開設一學期的建筑力學，讓學生會用力學公式，對原理和分析方法的要求較低。本科院校對基礎知識要求較高，材料力學課程是一門重要的基礎課程，而民辦本科院校學生的素質稍微比公辦的差，學生學習能力稍差，必然導致培養目標與學生素質的矛盾。

2.2 材料力學課時的問題

材料力學是一門理論抽象性稍強的課程。按照高等學校土木工程本科指導性專業規范共有756課時為專業知識體系，其中材料力學推薦課時為54。對于民辦院校土木專業學生是遠遠不夠。

2.3 土木工程與材料力學結合的問題

土木工程是具有很強的實踐性的學科，材料力學是一門理論性學科。理論與實踐需要良好的結合。

3 課程改革的探索與實踐

3.1 課程改革的措施

（1）為了保證培養目標，材料力學基本內容不削弱，合理分配各知識點課時。結合民辦院校學生素質，材料力學課程中應力狀態理論、超靜定系統、能量法不宜過多擴展。②

（2）高等學校土木工程本科指導性專業規范是按總課時2500統計的，根據學生的實際情況，學校增加至2700左右，來保證人才培養的質量。根據材料力學課程的特點和重要性，材料力學課時增至72。

（3）由相關教授成立力學課程組，成員為教力學課程和力學相關后續課程教師，共同討論解決材料力學課程中出現的問題。教師相互交流教學經驗、相互聽課，促進教學質量提高。

（4）材料力學課程偏于理論，通過豐富授課技巧和結合工程實踐問題來提高學生學習的積極性。主要方法有：

結合歷史講授。例如：在講材料的力學性能時，可以講述中國古代的“雙色劍”。銅和錫的強度和硬度都比較低，延伸率比較高。當把銅和錫合起來制成的錫青銅是強度和硬度較高、延伸率較低的合金。雙色劍的刃部和脊部的含錫量不同，使得劍的刃部強度較高和脊部延伸率較大。這種劍既鋒利又堅韌，不易折斷；③

結合人物事跡講授。在材料力學中涉及較多的公式，這些公式的推導是單調枯燥的。使用適當的人物與事跡作為基本概念的引入是教學中慣用的方法。例如：伽利略、虎克、圣維南、歐拉；④

科學的學習方法。掌握了較好的學習方法可以讓學生在學習材料力學過程中，提高學習效率、增強學習興趣。每個學生都有各自的學習方法，這種學習方法可能是有教師引導形成的，也可能是自己通過思考琢磨出來的。在授課過程中，總結材料力學公式記憶法，⑤積極發動學生思考和討論各自的學習方法；

培養學生觀察和分析問題的能力。在日常生活中會觀察到許多與材料力學課程知識相關的現象，這些問題的解決需要學生結合課程知識進行深入思考，分析問題得到解決的措施。在授課過程中可以結合土木工程實例。例如：從材料力學理論角度去分析建筑工程質量事故分析與防治；

材料力學課程比較抽象，有些概念比較抽象。例如：內力。在授課過程中，利用有限元分析軟件輔助教學，可使得學生較好理解。在組合變形中，利用ANSYS、ABAQUS等軟件分析受力情況，得出桿件的應力云圖、應變云圖、內力云圖等形象的結果，增加學生的感性認識。

（5）組織競賽，以賽代練。在科技節中，組織舉行了建筑模型競賽，模型中力學結構的合理性是重點評分標準之一。今后將舉行力學競賽和力學模型競賽。

3.2 課程改革的成就

通過以上改革的措施，民辦院校土木工程專業材料力學課程改革以取得了以下的成就：學生學習積極性和興趣得到提高，考試成績是至今最好的；學生對土木工程專業也有了進一步的了解，為后續課程打下了堅實的力學基礎；教師在授課中方向更明確，與后續課程的銜接更完美；課題組對材料力學課程的建設發揮重要的作用。課程組對材料力學課程的教材編寫和選訂、教學內容的確定、教學質量的提高等起到重要作用。材料力學是一門需要不斷聯系工程實際發展的課程，課程組將組織教師繼續進行改革。

基金項目：本文是廣東省高等職業技術教育研究會的重點課題“民辦高職院校課程改革影響因素及其優化策略研究”（GDGZ11Z008）的研究成果之一

注釋

① 殷爾禧，白嘉楠，李和平.淺談材料力學課程改革與教材建設[J].力學與實踐，1991.13（3）：59-60.

② 段紀成.材料力學課程體系改革管見[J].高等工程教育研究，2003（1）：81-82.

③ 老亮.中國古代材料力學史料雜錄_三[J].力學與實踐，1991.13（3）：72.

④ 李敏，賈麗杰，王明春.材料力學教學中的人物與事跡[J].力學與實踐，2010.32（2）：114-116.

⑤ 卞步喜，劉一華.材料力學公式記憶法[J].力學與實踐，2007.29（2）：64-65.