應用型本科院校《材料力學》教學改革的研究

李媛

摘 要： 材料力學是土木和機械專業的一門重要的技術基礎課，針對材料力學的教學現狀，結合培養應用型人才的需求，提出了課堂教學改革的基本方案：更新、優化教學內容，構建富有先進性和實用性的教學內容體系；采用啟發式和對比式教學方法，使用多媒體教學手段，構建新型課堂教學模式；引入案例教學法，強化學生的工程意識。實踐證明：這些改革有效提高了學生的理論知識和工程素質。

關鍵詞： 《材料力學》 教學方法 教學改革 教學內容

材料力學是工科類專業的一門重要專業基礎課，是連接基礎知識和專業知識的橋梁，在人才培養中發揮著重要作用。該課程提供的簡化分析方法和結果可直接應用于工程結構設計，已成為許多設計規范的內容，具有很強的實用性。因此，學好這門課程，對工科類各專業的學生來說具有非常重要的意義。

應用型人才培養重在培養學生解決實際問題和實踐創新的能力，使其成為適應社會需求的高素質專業人才。隨著科學技術的飛速發展和教學改革的不斷深入，傳統的教學方法和教學內容已不適應新形勢的要求，教學改革勢在必行。為了培養基礎扎實、適應性強、具有創新能力的應用型專業人才，提出了課堂教學改革的基本方案。

一、教學內容的更新

材料力學的學習目的重在工程應用，目前所學的基本內容過于陳腐，不能與現代工程實際接軌。例如以往在研究材料的力學性能時，只注重低碳鋼和鑄鐵等材料，生產實際中應用較多的復合材料卻從未涉及，因此我們應當加入一些常用復合材料（如甲基丙烯酸塑料）的力學性能；在講彈性材料軸向拉、壓時適當加入非彈性材料（如高韌性的金屬材料）的變形；在講最大拉應力強度理論時，介紹斷裂力學的基本思想等[1]。補充這些新內容的目的是拓寬學生的知識面，提高學習興趣。刪除一些在后繼課程中相重復的內容及工程實際中應用很少的內容，如土木專業中刪除能量法與動荷載和交變應力，以減少學生的負擔。

二、采用新型教學方法

傳統的教學方法是老師講得過多、過細，學生只是被動接受，而難以將所學的知識進行完全的消化和吸收，因此，必須對教學方法進行進一步的改革，采用以下新型教學方法：

1.對比教學法

材料力學的特點就是內容多、概念多、公式多，而各部分間有較強的關聯性和相似性。根據關聯性和相似性，引導學生以對比的方法將各部分知識有效聯系，這樣不但可以幫助學生系統地理解和掌握知識，還有助于理解整個課程的理論體系，做到舉一反三、學以致用。四種基本變形中構件所受外荷載的對比：不同的受力方式對應不同的變形，學生通過熟練正確對比，可以確定構件對應的基本變形和組合變形；通過四種基本變形下應力公式、變形公式的對比可以幫助學生短時間內熟記公式；基本變形與組合變形的對比有助于學生正確分析組合變形的形式，從而進行強度計算；過去與現代的對比，有助于學生理解力學的發展過程和發展趨勢。

2.問題教學法

材料力學是一門與工程實際和現實生活緊密相關的課程，為了激發學生的學習能動性，強化學生學以致用的能力，采用問題啟發式教學方法。結合日常生活和周邊的實例向學生提出一系列與材料力學相關的問題，并鼓勵學生提出與課程相關的生活實例，刺激學生從被動聽課轉換到積極主動思考，這樣不但調動了學生的學習主動性，還活躍了課堂氣氛，增加了師生間的互動，取得了良好的教學效果。

在講解彎曲合理截面時，提問：“竹子的截面形狀，鐵軌的截面形狀，骨骼的截面形狀分別是什么樣的？并要求結合所學知識進行理論分析”“為什么竹子會地下粗，頂端細？”等一系列問題。這些問題在學生理解合理截面和等強度梁方面起到事半功倍的效果。

三、教學手段的改革

在傳統教學中，主要采用“黑板+粉筆”的教學模式，這種教學手段存在很多弊端。第一，有些破壞現象比較抽象，老師只用語言描繪，學生很難理解，如果把這些破壞或變形過程以動畫的形式演示，學生就容易理解并對此留下深刻印象。在多媒體教學中，我們還可以展示工程實際圖片，幫助學生理解和強化工程概念，更好地實現理論知識與工程實踐的結合。第二，在材料力學中，如何將工程實際結構簡化成力學模型也是非常重要的一部分內容，老師很難將工程實際圖描繪在黑板上，這樣導致學生遇到實際結構時束手無策，不知道該簡化成何種力學模型，使理論與實際相脫節。采用多媒體課件可將工程中不同結構的圖片展示給學生，結合實際講解力學模型的簡化，提高學生解決實際問題的能力。

多媒體教學課件增強了教學內容的直觀性，提高了學生的注意力和興趣，有助于學生對教學內容的正確理解，更多地應用了工程背景，強化了工程概念，有助于實現啟發式教學。

四、案例教學法

材料力學是一門比較枯燥的課程，傳統的授課方式往往使得課堂更加沉悶，不足以強化學生的工程意識。為了調動學生的學習積極性，活躍課堂氣氛，老師講完知識點，給學生舉一些與之相關的工程實例，將疑問留給學生，讓他們思考并主動發言，也可以作為課堂討論。講解完剪切和擠壓，結合“泰坦尼克號”的破壞現象分析破壞原因；結合等強度梁的概念講解香港著名建筑“中銀大廈”的設計理念；日本著名建筑師坂茂用紙筒在法國河上建造了一座紙橋，能同時允許20人用過等工程實例[2]。實施發現，運用這種教學方法大大提高了學生的學習興趣，活躍了他們的思維，有的學生也能提出一些較為尖端的問題跟老師探討。

通過上述教學改革，可以提高教學水平和教學質量，加深學生對材料力學中的基本概念、基本理論和基本方法的理解，使學生從學會變成會學并做到學以致用，使學生能在以后的學習和工作中具備扎實的基礎知識和一定的創新能力，以更好地適應社會的需求，同時教師的教學水平和知識水平也會得到相應的提高。

參考文獻：

[1]趙桐，潘穎.材料力學研究性教學探討[J].高等建筑教育，2012，21（6）：133-135.

[2]李鋒.材料力學案例[M].北京：科學出版社，2011：141-167.

[3]張艷麗，戴君.應用型本科院校材料力學課程教學改革[J].中國現代教育裝備，2014，（19）：48-49.