以反饋信息為導(dǎo)向的材料力學(xué)教學(xué)方法初探

趙淑紅 袁威

摘要：提出以學(xué)生的反饋信息為導(dǎo)向，改進(jìn)材料力學(xué)課程的教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程的能力。本文針對(duì)材料力學(xué)教學(xué)過程中，學(xué)生給出的反饋信息，提出教學(xué)實(shí)踐中的改進(jìn)方法和建議。

關(guān)鍵詞：力學(xué)教學(xué);教學(xué)方法;材料力學(xué);反饋

中圖分類號(hào)：G642.41 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）08-0179-02

一、引言

材料力學(xué)是高等學(xué)校工科類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課[1-3]，主要研究桿件的簡(jiǎn)單小變形問題，對(duì)學(xué)生的后續(xù)課程，如彈性力學(xué)、連續(xù)介質(zhì)力學(xué)起著承上啟下的重要作用[4]。該課程是工程實(shí)際模型的粗略簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)單，實(shí)用;同時(shí)該課程中引入了很多抽象的基礎(chǔ)概念，這些基礎(chǔ)概念較為抽象，理論性強(qiáng)。當(dāng)今，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）是工科學(xué)生必須掌握的技能，對(duì)材料力學(xué)課程的理解不深刻，會(huì)為學(xué)生掌握CAE帶來困難。例如很多學(xué)生學(xué)習(xí)過材料力學(xué)課程中的強(qiáng)度理論，但仍然不知道Von Mises應(yīng)力的含義。所以進(jìn)行材料力學(xué)課程的教學(xué)改進(jìn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[5-7]。本文討論在教學(xué)實(shí)踐中，利用學(xué)生給出的反饋信息，來改善教學(xué)。

二、學(xué)生的反饋信息的有效性

切實(shí)地利用學(xué)生反映的真實(shí)問題來改善教學(xué)方法，但要甄別反饋信息的有效性。教育的目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)，而不是讓學(xué)生滿意，學(xué)習(xí)和滿意有一定的矛盾關(guān)系。例如為了讓學(xué)生在本科階段打下良好的基礎(chǔ)，在材料力學(xué)教學(xué)中，講解一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論部分的時(shí)候，適當(dāng)?shù)匾肓嗽诤罄m(xù)的彈性力學(xué)課程中的應(yīng)力張量和應(yīng)變張量的概念;而在非力學(xué)專業(yè)的彈性力學(xué)課程中，由于課時(shí)的限制，主要是講解平衡方程、幾何方程、和物理方程和各種解析解，該課程不會(huì)為了聯(lián)系材料力學(xué)，而對(duì)應(yīng)力張量和應(yīng)變張量進(jìn)行詳細(xì)說明。在講授材料力學(xué)的過程中，有學(xué)生反饋：“我的學(xué)習(xí)是為了通過考試，并且拿到優(yōu)秀。而講的一些問題，在教材中看不到，并且考試也不會(huì)考。雖然講解的東西讓人理解一些更深層次的東西，但是希望老師不要講解課程以外的東西。”有的時(shí)候?yàn)榱讼Ｍ麑W(xué)生深刻地理解概念，但和學(xué)生對(duì)課程的滿意相矛盾。教師一般希望學(xué)生能夠更好地掌握這門課，并且有一定的思考，而學(xué)生則希望拿到高分，獲得獎(jiǎng)學(xué)金和保研名額。

在現(xiàn)今對(duì)教師的要求中，學(xué)生評(píng)分占重要一項(xiàng)，如果不考慮學(xué)生的意見，學(xué)生就會(huì)給教師一個(gè)較低的評(píng)級(jí)，學(xué)生評(píng)級(jí)越高，意味著教師的獎(jiǎng)勵(lì)級(jí)別也高。如果盡一切可能創(chuàng)造動(dòng)機(jī)讓學(xué)生開心，這可能意味著教授課程質(zhì)量的下降，這樣學(xué)生的反饋的信息不能起到引導(dǎo)教學(xué)作用。學(xué)生是學(xué)習(xí)者，而不是消費(fèi)者，所以不要給學(xué)生希望給他們的東西，真正重要的是改進(jìn)學(xué)習(xí)的質(zhì)量和學(xué)習(xí)過程，要采納學(xué)生的反饋信息必須比學(xué)生評(píng)教的信息更加全面。學(xué)生沒有教師的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)，教師必須利用這一點(diǎn)。教師對(duì)后續(xù)的課程的重點(diǎn)，以及在科研方面所用到的一些知識(shí)有所了解，這樣就會(huì)更好地利用課堂，指導(dǎo)學(xué)生不會(huì)走彎路，更好、更快地掌握基礎(chǔ)知識(shí)，所以學(xué)生的滿意度不是改進(jìn)教學(xué)的決定要素，只能作為參考。教育工作者必須找出學(xué)生反饋信息中的有效信息，加以利用，使學(xué)生的反映更加有用，變成改進(jìn)教學(xué)的有用信息，而對(duì)教學(xué)產(chǎn)生影響。

三、有效的教學(xué)形式能夠提高反饋信息的質(zhì)量

學(xué)習(xí)過程是有經(jīng)驗(yàn)可循的，這樣就能夠收集學(xué)生的反饋信息，有效地改善課程教學(xué)。去除學(xué)生的自我考慮，學(xué)生的反饋信息，在很大程度上依賴于教學(xué)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)什么樣的課程以及什么樣的課程計(jì)劃。對(duì)材料力學(xué)的深入學(xué)習(xí)能夠使學(xué)生：①有自主意識(shí)的學(xué)習(xí);②廣泛地和其他學(xué)生交流，包括概念和實(shí)際應(yīng)用;③打下良好的理論基礎(chǔ);④對(duì)自己學(xué)習(xí)的自我評(píng)估和檢查。有些教學(xué)方法是盡可能地完成教學(xué)任務(wù)，如：①大量的課后習(xí)題;②過多的課程材料;③學(xué)生缺乏動(dòng)機(jī)去了解后續(xù)課程;④滿足學(xué)生的評(píng)教。這樣看似學(xué)生很快地掌握了課程，但如果對(duì)課程的來龍去脈一概不理，學(xué)生雖然能夠很好地完成材料力學(xué)習(xí)題，但由于不尋求更深的含義，將來還會(huì)對(duì)本課程疑惑。這種快速教學(xué)的方法，雖然重點(diǎn)是學(xué)生能通過課程，但是很容易讓學(xué)生忘記課程，教師應(yīng)盡量避免出現(xiàn)上述情況。教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生有能力學(xué)好材料力學(xué)，并了解后續(xù)課程，并且通過和其他學(xué)生的交流，從而帶動(dòng)其他學(xué)生學(xué)習(xí)。一名已經(jīng)畢業(yè)的機(jī)械專業(yè)的學(xué)生表示：“如果給定一些實(shí)際的問題，我真的會(huì)坐下來思考這些問題，隨著對(duì)材料力學(xué)課程的理解，能夠自己簡(jiǎn)化實(shí)際模型，并且深入理解了材料力學(xué)教材。開始學(xué)習(xí)書上大量的公式時(shí)候，總有疑惑，不知道為什么會(huì)引入到這么多的概念和公式，而對(duì)實(shí)際問題的思索，讓我對(duì)材料力學(xué)的課程，感受更深，并且能夠想到很多問題。尤其當(dāng)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，仍能夠提出更多的問題，需要向教師請(qǐng)教。”這表明讓學(xué)生通過不同的角度觀察課程，可以讓學(xué)生提出更多的關(guān)于課程的問題，所以教師采用好的教學(xué)方法能夠促進(jìn)學(xué)生加強(qiáng)反饋信息，并且在幾年之后都會(huì)給出反映。

四、學(xué)生自身的知識(shí)影響反饋信息的形成

學(xué)生反饋的信息跟前期學(xué)習(xí)的課程密切相關(guān)。有的學(xué)生在學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程時(shí)，反饋的信息是對(duì)前面一些課程的疑惑，那么在教學(xué)中必須注意這一點(diǎn)。材料力學(xué)需要的前期課程為理論力學(xué)和微積分，即便當(dāng)時(shí)這兩門課學(xué)習(xí)很好的學(xué)生，在學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程的時(shí)候也有所忘記。學(xué)生一般在大學(xué)二年級(jí)學(xué)習(xí)材料力學(xué)，即便在大一時(shí)候?qū)W習(xí)良好，由于高中的經(jīng)歷可能更加深刻，有些思維還沒有完全轉(zhuǎn)變，如標(biāo)量和常量的概念非常牢固。教學(xué)中可以適當(dāng)?shù)靥崾荆簩?shí)際用到的量一般不是常量而是變量，這樣變化的量的累加就是積分。用函數(shù)曲線圍成的面積表示積分，斜率為導(dǎo)數(shù)。理論力學(xué)中都是矢量研究，矢量的投影即為標(biāo)量。這樣適當(dāng)?shù)貛椭鷮W(xué)生回憶，會(huì)帶來良好的結(jié)果。學(xué)生反饋：“在材料力學(xué)的學(xué)習(xí)中，通過回憶高等數(shù)學(xué)和理論力學(xué)，感覺學(xué)習(xí)的這些課程是一個(gè)整體，解決實(shí)際問題可能需要好多課程的聯(lián)合，這樣對(duì)于知識(shí)的掌握更加全面，也對(duì)為什么學(xué)習(xí)前期課程有了一定的了解。”

五、課程結(jié)束后學(xué)生的反饋信息

注重工作中，或者在讀研究生的學(xué)生的反饋信息。授課不是一錘子買賣，講完即完成任務(wù)，而要多方面了解課程后續(xù)的影響。當(dāng)學(xué)生本科畢業(yè)后，其反饋的意見沒有任何附加的情感因素，所以這個(gè)時(shí)候的反饋信息可能更加有效。如很多學(xué)生都反映，即便材料力學(xué)和彈性力學(xué)都學(xué)得很好，當(dāng)學(xué)習(xí)CAE軟件，如Ansys，Abaqus等的時(shí)候，大量的概念和方法還是理解不了，有時(shí)候都不知道該看哪些書。通過反饋信息，應(yīng)該注意到教學(xué)中要盡量保持本課程的延續(xù)性，如增加應(yīng)力、應(yīng)變張量的介紹，提出一些問題讓學(xué)生思考，了解材料力學(xué)是實(shí)際問題的粗略簡(jiǎn)化，而實(shí)際的進(jìn)一步詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型，要通過提出問題，讓學(xué)生自己考慮。

六、專業(yè)不同學(xué)生的反饋信息

材料力學(xué)是機(jī)械和土木專業(yè)學(xué)生共同的專業(yè)基礎(chǔ)課，即便教材不同，講授的時(shí)候也要考慮專業(yè)特點(diǎn)。如畢業(yè)的機(jī)械學(xué)生反饋：“采用能量法繪制剪力彎矩圖，在后期的工作和學(xué)習(xí)中很少用到，而學(xué)習(xí)的時(shí)候花費(fèi)了很大的力氣，尤其是超靜定問題。”但是土木的學(xué)生反映，能量法還應(yīng)該多講講，因?yàn)橄乱徊剑麄円獙W(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)。教學(xué)計(jì)劃的改變非一朝一夕，那么在講授的過程中就要根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)突出重點(diǎn)。如機(jī)械的學(xué)生，就要突出應(yīng)變能的概念，講解體積應(yīng)變和形狀應(yīng)變，詳細(xì)介紹第四強(qiáng)度理論，自然就給出了Von Mises應(yīng)力。而對(duì)于土木的學(xué)生，重點(diǎn)講解力法解超靜定問題，為結(jié)構(gòu)力學(xué)做準(zhǔn)備。

七、反饋信息的記錄和總結(jié)

為了促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，那么通過學(xué)生的成績(jī)來改善教學(xué)，是最好的方法。但是，如果目標(biāo)是提高學(xué)習(xí)，反饋的信息會(huì)變?yōu)椋簩W(xué)生應(yīng)該怎么做，而不是教師是如何做的。即使一門精心設(shè)計(jì)和受歡迎的課程，教師也應(yīng)該隨著社會(huì)的發(fā)展，設(shè)置相關(guān)的改進(jìn)目標(biāo)。有意義的反饋信息是什么建議可以加強(qiáng)教學(xué)，或者換句話說，什么是必要的改進(jìn)，讓學(xué)生能夠改善學(xué)習(xí)。簡(jiǎn)單的方法是教師保持教學(xué)的記錄，記下學(xué)生的習(xí)題解答，記下學(xué)生提出的問題，分析這些和教學(xué)改變的聯(lián)系。把這些都收集起來，并在未來幾年被存檔，雖然成績(jī)并不全面，仍要記錄下該學(xué)期學(xué)生的成績(jī)，以此作為一定的評(píng)估。

八、結(jié)論

本文認(rèn)為，學(xué)生的反饋信息是揭示教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程的一個(gè)重要來源，利用反饋信息，可以讓教師更好地理解和改善教學(xué)。教育不僅要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，而且要通過學(xué)生的反饋信息，來解決課程教學(xué)的有效性和長(zhǎng)期性。教學(xué)不應(yīng)該讓學(xué)生滿意，為了他們的將來，要給他們更好的東西。應(yīng)該不停地記錄下現(xiàn)在的學(xué)生，和學(xué)習(xí)完材料力學(xué)課程幾年后學(xué)生的反饋信息，以便在教學(xué)中進(jìn)行時(shí)時(shí)改變，這樣能適應(yīng)社會(huì)的變化，以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的提高。

致謝：感謝黑龍江省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題，基于“卓越工程師”培養(yǎng)的農(nóng)業(yè)院校材料力學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐（GBC1213126）對(duì)本文的支持

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