基于大數(shù)據(jù)背景下的材料力學(xué)課程教學(xué)改革探索

□段 軍 班宇鑫 譚金蘭 李 莉

一、引言

大數(shù)據(jù)是21世紀(jì)的重要技術(shù)革新，大數(shù)據(jù)開發(fā)與應(yīng)用推動(dòng)新技術(shù)和新應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，當(dāng)前在各行各業(yè)適應(yīng)大數(shù)據(jù)發(fā)展需要的人才非常奇缺，所以培養(yǎng)適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代需求的創(chuàng)新人才是擺在高等院校面前的重要任務(wù)[1～2]。重慶大學(xué)城市科技學(xué)院正處在轉(zhuǎn)型發(fā)展關(guān)鍵時(shí)期，更應(yīng)該認(rèn)清大數(shù)據(jù)背景下應(yīng)用型人才培養(yǎng)的形勢(shì)，做好頂層設(shè)計(jì)和決策，才能在大數(shù)據(jù)技術(shù)革新中謀求發(fā)展。課程是人才培養(yǎng)的途徑之一，所以大數(shù)據(jù)背景下的課程教學(xué)改革迫在眉睫[2]，材料力學(xué)課程教學(xué)改革也不例外。

材料力學(xué)是土木工程和機(jī)械工程等專業(yè)大學(xué)本科學(xué)生的一門主要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是各大高校土建類專業(yè)研究生招生考試的主要課程。課程教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)素質(zhì)和定性、定量分析能力和初步的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰3]，因此，就必須結(jié)合材料力學(xué)課程背景和社會(huì)實(shí)際需求，開展適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代需求的材料力學(xué)課程的改革研究和實(shí)踐。

二、教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

重慶大學(xué)城市科技學(xué)院的材料力學(xué)課程主要針對(duì)土木工程專業(yè)本科學(xué)生開設(shè)，自學(xué)院建校以來，就開設(shè)了材料力學(xué)課程。在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的重視和教師們的共同努力下，通過幾年的課程建設(shè)和不斷進(jìn)行教學(xué)改革，在師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)條件改善、課程建設(shè)和教材建設(shè)以及實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)建設(shè)等方面都取得了多項(xiàng)成果。然而，材料力學(xué)課程具有知識(shí)點(diǎn)多、公式推導(dǎo)理論性強(qiáng)、內(nèi)力圖繪制多且難以掌握、與實(shí)際工程聯(lián)系緊密等特點(diǎn)，并且學(xué)校同一個(gè)教學(xué)班混編了不同層次的學(xué)生(包含普招生和職高生)，學(xué)習(xí)接受能力參差不齊，導(dǎo)致教學(xué)過程中出現(xiàn)了諸多問題?？傮w現(xiàn)狀和存在的問題體現(xiàn)在以下幾方面。

(一)教學(xué)內(nèi)容。按教學(xué)大綱要求，課時(shí)偏少，講授內(nèi)容較多，為按時(shí)完成教學(xué)任務(wù)，往往需要趕進(jìn)度，沒有足夠的時(shí)間來引入最新學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，也沒時(shí)間讓學(xué)生去思考、討論，并提出相關(guān)問題。再加上不同層次的學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握差異較大，這就使得課堂教學(xué)中，教師啟發(fā)式教學(xué)和創(chuàng)新教育效果甚微，學(xué)生難有創(chuàng)造性思維。

(二)教學(xué)方法。目前采用的教學(xué)方法是“PPT+板書”。課堂以教師講解為主，而教師又以課本老舊知識(shí)為主，學(xué)生對(duì)桿件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)來自于教師講解和搜集的資料，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和發(fā)現(xiàn)力學(xué)問題的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程相對(duì)比較吃力，最后導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。

(三)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過于依賴實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生缺乏現(xiàn)場實(shí)踐教學(xué)，也基本沒有機(jī)會(huì)到施工現(xiàn)場去接觸實(shí)際工程，接觸不到科技前沿，不能了解行業(yè)最新動(dòng)態(tài)，這就在一定程度上使學(xué)生越學(xué)越落后。

(四)考核方式。目前考核方式采用閉卷考試，試題從基本概念、理解性概念、記憶性的內(nèi)容和基本計(jì)算等方面綜合考慮，從考核效果看，并未達(dá)到預(yù)期考核的結(jié)果。計(jì)算內(nèi)容要點(diǎn)考慮不全，概念記憶模糊不準(zhǔn)確等問題比較突出。

顯然，這樣的教學(xué)現(xiàn)狀已經(jīng)不能滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代下應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才培養(yǎng)的要求。為加強(qiáng)學(xué)校內(nèi)涵建設(shè)和應(yīng)用型人才培養(yǎng)，提高學(xué)生的課堂參與度，提升其自主學(xué)習(xí)的內(nèi)在源動(dòng)力，并結(jié)合課程教學(xué)現(xiàn)狀，重慶大學(xué)城市科技學(xué)院力學(xué)建材教研室利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法進(jìn)行全面的改革，力爭解決目前材料力學(xué)課程教學(xué)過程中存在的問題。

三、材料力學(xué)課程教學(xué)改革措施

(一)優(yōu)化和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。材料力學(xué)教材涵蓋內(nèi)容繁多，各個(gè)章節(jié)內(nèi)容銜接性差、邏輯性弱。如果在教學(xué)中眉毛胡子一把抓，什么都講就等于什么都沒講，學(xué)生聽得渾渾噩噩，抓不住重點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不盡人意[4]。因此，基于教學(xué)大綱要求，大膽嘗試優(yōu)化和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，精簡課堂理論講授內(nèi)容，教學(xué)重點(diǎn)放在強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性方面，特別是考研涉及到的內(nèi)容要細(xì)講精講，突出考研知識(shí)點(diǎn)。教學(xué)的內(nèi)容不應(yīng)該局限于教材，利用大數(shù)據(jù)時(shí)代信息量大、傳播速度快的特點(diǎn)，廣泛搜集學(xué)科前沿知識(shí)和實(shí)際工程經(jīng)典案例，將其引入課堂，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，掌握更貼近實(shí)際工作崗位的知識(shí)。

(二)搭建利用線上教學(xué)資源平臺(tái)。以名華在線網(wǎng)絡(luò)課程大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)為契機(jī)，遴選優(yōu)質(zhì)線上教學(xué)資源中國大學(xué)MOOC和名校公開課視頻等網(wǎng)絡(luò)資源，創(chuàng)建材料力學(xué)課程現(xiàn)代化學(xué)習(xí)環(huán)境，為教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)和交流提供網(wǎng)絡(luò)空間。課前引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)習(xí)結(jié)合名華在線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行自主提前預(yù)習(xí)，對(duì)難理解難掌握的重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)做到心中有數(shù)。課上教師可以有針對(duì)性地講授、答疑、拓展深化，這樣就可以使學(xué)生更好更快地掌握經(jīng)典力學(xué)內(nèi)容。在課后，在線下載本課程的學(xué)習(xí)資源、繼續(xù)復(fù)習(xí)力學(xué)基本原理和基本計(jì)算方法，了解學(xué)科前沿知識(shí)及實(shí)際工程中的實(shí)例，工程事故案例等，拓展學(xué)生知識(shí)視野。

(三)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)是力學(xué)理論與工程實(shí)際相結(jié)合的重要紐帶，而材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要求應(yīng)該更加注重培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)素質(zhì)和動(dòng)手能力，掌握工程實(shí)際中力學(xué)問題的試驗(yàn)方法和手段。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，除了完成常規(guī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容外，還可以增加自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，例如可以讓學(xué)生把實(shí)訓(xùn)課完成的螺母、焊接的構(gòu)件等，在其受力狀態(tài)下測試其力學(xué)性能。不僅能豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)力學(xué)理論的理解和運(yùn)用，還能為學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，讓同學(xué)充分發(fā)表自己的理解和認(rèn)識(shí)，有利于發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和實(shí)踐能力，培養(yǎng)其實(shí)驗(yàn)興趣、工程實(shí)踐素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)。

(四)改革課程考核內(nèi)容與方式?？己顺煽儾粌H應(yīng)體現(xiàn)學(xué)生理論知識(shí)的掌握程度，同時(shí)也應(yīng)體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)造性思維和實(shí)踐應(yīng)用能力。根據(jù)該課程的特點(diǎn)，建立多元的學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)機(jī)制。加大學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)占課程綜合成績的比重，利用分階段考核將評(píng)價(jià)活動(dòng)通過線上線下作業(yè)、課堂提問、研討、隨堂測驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)操作等方式貫穿整個(gè)課程教學(xué)過程中。通過改革考試內(nèi)容和成績?cè)u(píng)價(jià)機(jī)制，引導(dǎo)學(xué)生注重過程學(xué)習(xí)，提高學(xué)生能力培養(yǎng)成效。

四、結(jié)語

在材料力學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中，教師將大數(shù)據(jù)時(shí)代的技術(shù)和思想融入教學(xué)過程，教學(xué)水平有了較大提高，深受學(xué)生歡迎，得到學(xué)生及專家評(píng)教的好評(píng)；學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚興趣，并且主動(dòng)去追求、去探索未知的知識(shí)領(lǐng)域。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果明顯好轉(zhuǎn)，通過率逐步提高。因此，面向大數(shù)據(jù)需求的教學(xué)改革必然是材料力學(xué)課程教學(xué)改革未來發(fā)展的方向。