材料力學(xué)課程教學(xué)改革探索
——以晉中信息學(xué)院為例

張志紅，傅建平

(晉中信息學(xué)院，山西 晉中 030801)

1 教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

晉中信息學(xué)院的人才培養(yǎng)模式是“專業(yè)教育+完滿教育+通識教育+商科教育”，其中專業(yè)教學(xué)的學(xué)分占40%。針對專業(yè)教育模塊學(xué)時少、內(nèi)容多而雜、公式推導(dǎo)繁瑣的情況，對教學(xué)內(nèi)容安排進(jìn)行了調(diào)整，如表1所示。

材料力學(xué)的公式推導(dǎo)較多，針對晉中信息學(xué)院學(xué)生的實際情況，對公式的推導(dǎo)過程進(jìn)行了弱化或削減，重點強(qiáng)調(diào)公式的應(yīng)用。

2 教學(xué)方式改革

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)

晉中信息學(xué)院于2019年9月成功引進(jìn)超星泛雅學(xué)習(xí)基礎(chǔ)平臺，為翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)的實現(xiàn)提供了便利。

表1 材料力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容及課時安排Tab.1 Teaching content and arrangement of mechanics of materials course

根據(jù)材料力學(xué)教學(xué)要求與特點，將教學(xué)資源(包括知識點教學(xué)視頻、PPT課件、動畫、拓展視頻等內(nèi)容)上傳到學(xué)習(xí)通平臺，方便學(xué)生提前預(yù)習(xí)，為自主學(xué)習(xí)和拓展學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。在材料力學(xué)彎曲內(nèi)力的教學(xué)中，為了使學(xué)生能更好地掌握剪力圖和彎矩圖的繪制，綜合多方面考慮，最終采用了翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)。

A.課前自主學(xué)習(xí)知識點。(1)剪力方程和彎矩方程；(2)剪力圖和彎矩圖；(3)載荷集度、剪力和彎矩間的關(guān)系。至少提前1天向?qū)W生發(fā)布教學(xué)安排，使其明確教學(xué)重難點。學(xué)生通過學(xué)習(xí)通平臺完成任務(wù)點學(xué)習(xí)及測驗，教師通過任務(wù)點完成情況、成績統(tǒng)計、學(xué)生訪問統(tǒng)計、測驗整體情況等方面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和測試結(jié)果，及時調(diào)整課堂教學(xué)計劃。

B.知識檢測和互動總結(jié)。(1)在課堂初期選取一個典型例題讓學(xué)生完成(施加的外力有集中力、均布載荷和外力偶矩)，繪制的內(nèi)力圖如圖1所示。

圖1 內(nèi)力圖Fig.1 Internal force diagram

(2)總結(jié)快速繪制梁的內(nèi)力圖的方法：

總結(jié)1：內(nèi)力Fs、M的變化規(guī)律如圖2所示。

圖2 內(nèi)力Fs、M的變化規(guī)律Fig.2 Change rule of internal force Fs and M

總結(jié)2：簡支梁的兩端和懸臂梁的自由端，剪力的大小=集中力的大小，剪力的方向左上右下；彎矩的大小=外力偶矩；彎矩的方向左順右逆。

總結(jié)3：剪力Fs=0處，彎矩取極值。

總結(jié)4：剪力Fs=0的一段梁內(nèi)，彎矩保持為常量。

總結(jié)5：在x=x2和x=x1兩截面上的剪力之差等于兩截面間分布載荷圖的面積；兩截面上的彎矩之差等于兩截面間剪力圖的面積。

C.鞏固提升。在學(xué)習(xí)通上發(fā)布作業(yè)，學(xué)生通過練習(xí)，掌握利用5條總結(jié)快速繪制內(nèi)力圖，不需要寫出內(nèi)力方程。

2.2 工程案例式教學(xué)

學(xué)習(xí)材料力學(xué)的目的之一是增強(qiáng)工程意識，培養(yǎng)將工程實際問題提煉成力學(xué)問題并進(jìn)行求解的能力。生活中的力學(xué)現(xiàn)象無處不在，如食品或藥品包裝袋上的V型口利用的就是應(yīng)力集中；2008年1月，我國南方由于冰災(zāi)造成很多輸電線塔倒塌，其中應(yīng)用的就是壓桿穩(wěn)定，即細(xì)長的受壓桿壓力達(dá)到一定值時可能突然彎曲，產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

2.3 “線上+線下”混合式教學(xué)

我國高等教育迎來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，“線上+線下”混合式教學(xué)模式是必然趨勢。教師應(yīng)提供網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源供學(xué)生在課下進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，以提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

3 考核方式改革

線上教學(xué)更側(cè)重對平時成績的考核，可以將通過學(xué)習(xí)通進(jìn)行簽到、完成任務(wù)點、測驗、課堂討論、作業(yè)發(fā)布等環(huán)節(jié)納入平時成績考核范疇。