材料力學案例教學方式研究

郝俊才等

摘 要：材料力學是工科院校一門重要的技術基礎課，它是架起基礎課與專業課之間的橋梁。對該課程的教學改變了以往以傳授知識為主的方式，引入日常和工程案例，吸引學生興趣，發揮學生分析解決工程實際問題的主動性，提高學生工程應用能力。

關鍵詞：材料力學 案例教學 工科院校

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2015）01-259-02

一、引言

材料力學課程是一門為工科院校學生開設的一門技術基礎課，它為機械、土木等主要專業在課程和畢業設計等方面提供必要的理論基礎，是理論和實踐緊密結合的課程{1}。這門課程掌握的好壞，直接影響學生工程意識的培養和工程實踐能力的提高。在傳統的材料力學教學中，往往忽視了實踐能力的培養或實踐部分的比例太小。在筆者所在的黑龍江科技大學建設應用型本科院校的過程中，適當增加課程實踐應用方面的比例，培養學生學以致用的能力，可以提高教學水平，提升人才培養質量。為此，提出案例式教學的方式，即圍繞日常和工程案例組織教學，注重培養學生將工程實際問題進行力學建模，結合實際問題講授基礎理論、基本方法。案例教學是理論與實踐相結合的一種有效教學方法，它具有擬真性和故事性、鮮明的自主性和靈活性等特點。{2}

二、材料力學案例教學方法

以日常和工程案例為導向的教學方法，是將常規的教學方法改進，在講授課程時，以解決實際問題為目標，通過案例導入教學內容，講解基本知識和理論，然后用它來解決案例提出的問題。同時布置解決工程案例實踐問題的力學建模，并納入課程成績考核體系的教學方法{3}。該方法使學生能夠應用材料力學基礎知識和相關原理，對實際工程現象和問題進行力學建模和計算分析，給出合理的理論解釋，以此提高解決工程實際問題的能力。

為配合案例教學，應編寫與之相適應案例教材，這是一項非常繁重的任務。首先，案例的收集需要長期的積累，已有的很多案例存在內容不夠新穎，針對性不強，素材不充分等問題，需要改善。其次，案例教學的過程， 既是素材積累、資料的豐富的過程，也是不斷積累經驗，發展完善的過程。此外，教師可以引導學生查閱、收集一些與材料力學相關的日常和工程案例，一起研究分析，充實案例。

三、材料力學案例教學的措施

熟練運用案例教學法，需要教師首先查閱大量的資料，掌握與具體的課堂情境有關的實踐知識，進行案例收集、整理、分析，或者通過與企業的信息交流，獲取最貼近工程實踐的案例。所以進行案例教學的措施可分以幾步：

1.案例收集整理。一是案例收集要有典型性、針對性。對不同的專業采用不同的案例，還要注意知識點與知識面、理論與實踐的結合，而且能夠引起學生的好奇心。比如講解壓桿穩定時，以某建筑樓外墻裝飾時腳手架發生失穩而導致的經典事故為教學案例，提出穩定性的概念，然后講解設計的依據，計算方法。使學生認識到穩定性計算的重要性和計算的方法。另外案例收集，除了教師自己收集外，可以讓學生以作業的形式去完成。二是設計好問題。恰如其分的問題設計，可以讓學生積極地參與討論。比如筆者會設定如下問題：腳手架為什么會坍塌？整個結構都會破壞嗎？等等。

2.案例討論分析。在課堂上，先提出工程案例，然后采用將學生分組的形式，每一組選一名組長，組織討論，記錄討論結果，充分調動每個同學的主觀能動性，每個同學要提出自己獨特的觀點。同時要認真聽其他人的想法，然后和自己的作一比較。教師在討論過程中可以作一些適當的指導和引導。

3.案例總結歸納。教師將每組討論的結果匯總。在總結過程中，可采用組長匯報、師生問答等形式，盡可能讓學生認識到知識點是他們討論和學習所得到的，而不是老師硬塞給他們的。在對各組討論結果進行總結的時候，要高度肯定一些好的分析方法及獨到見解，澄清并糾正討論中的一些模糊和錯誤認識。同時注重保持學生參與討論的積極性，逐步提高案例討論的質量。最后教師作全面總結，對事先設計的問題和知識點逐一總結，使知識點有機地結合起來。

4.案例鞏固應用。通過前面的分析總結，學生已基本掌握了知識點和分析方法，然后結合案例讓學生單獨完成一道練習題，來加強和鞏固所學知識。此外，布置一個與案例問題相似的作業，讓學生課后去完成，可以幾個人一組的形式去完成。

四、材料力學案例教學注意的問題

1.理論與實際結合的問題。并非所有的教學內容都能找到適合的案例。選擇的案例應當和材料力學中的理論知識直接相關，即案例教學要圍繞理論知識進行，為了學習好理論知識，借助案例這一形式，理論聯系實際，教學效果才能上一個層次。沒有對基本概念、基本原理的掌握和透徹理解，就無法對案例進行討論教學，難以取得理想成效。在理論知識普及和更新方面，傳統講授式教學法具有其獨特的優勢，它能全面、系統地向學生傳授基礎知識基本方法。但在講授時，對理論部分要力求精煉，加大充分展開討論案例的比例，讓學生更多地參與討論，提出自己的見解，使學生在應用理論分析方面的技能得到提高。

2.案例的選擇。案例教學最重要的是選擇合適的案例。對案例的選擇要精挑細選，精選出的案例具有典型性、代表性，能夠應用材料力學的基本概念和理論去分析計算的。一些經典的案例要保留，同時也要引入新的案例，這樣才能更好地激發學生的學習興趣。在選擇案例時，應使所選擇的案例既不能過于復雜， 又不能過于簡單，既要反映實際問題，又能包括教學重點。可以從學生了解的生活實際中選擇案例，也可從學生容易查閱的資料中去選擇案例。建立案例是一個系統工程， 涉及建立案例的選題、收集、編寫、整理、分類、篩選、編輯等環節在內。在平時的教學中，不斷積累、更新、修改、補充案例教材，是案例教學十分重要的基礎性工作，是保證案例教學質量的前提。編寫一本適合專業特點的案例教材對案例教學有十分重要的意義。

3.學生能動性的發揮。案例教學是一種以案例為主題，通過案例傳授知識和理論的一種教學方式，同時應充分發揮學生的主動性，沒有學生的積極參與，案例教學也會流于由教師灌入式的講授形式。為了取得更好的效果，教師對學生提出如下幾點要求：首先，學生獨立分析案例，分析案例中所涉及該課程的內容，并確定采用什么原理和理論分析。其次，對教師提出的每一個問題進行獨立思考和分析，并對案例中問題出現的原因進行分析，提出解決的方案。另外，還可以對一些非力學問題進行探析，培養學生分析研究性思維。

通過對材料力學課程中實施案例教學的過程和需注意的問題進行論述，得出在教學中采用案例教學討論方式，可以顯著提高教學效果。同時，需要指出的是，盡管案例教學法對材料力學課程的教學十分有效，但是并不能取代替其他的一些教學方法，因此它也有一定的局限性。在應用的過程中還應該與傳統教學及多媒體教學等方法相結合。切實改變傳統的主要以教師講、學生聽的方式，讓學生更多地參與到教學中來。學生經過在案例教學之前的準備，教學過程中的積極討論，課后自己的總結這些環節，使學生提高自主學習、分析和解決問題的能力。

[課題來源：1.黑龍江省高等教育教學改革項目“材料力學案例教學的實踐與研究”（項目編號：JG2013010494）；2.黑龍江省教育科學規劃課題“特色應用型本科人才培養體系下力學基礎課教學改革探索與實踐”（項目編號：GBC201212082）；3.黑龍江科技大學教研項目（JY14-128）]

注釋：

{1}劉鴻文.材料力學[M].北京：高等教育出版社，2011

{2}高金盔.工程力學案例教學法的探索與實踐[J].課程教育研究，2014（2）

{3}李梅.基于工程案例研究的材料力學教學探索[J].紹興文理學院學報，2013（9）

（作者單位：黑龍江科技大學理學院 黑龍江哈爾濱 150022）

（責編：若佳）