论文部分内容阅读
摘要：材料力学是一门很重要的技术基础课，它与机械、土建、航空、交通水利等工程密切相关，他在基础课和专业课之间起着桥梁作用。本文从合理确定教学内容、运用多种教学方法与手段和注重学生实验实践能力的培养等方面对应用型本科院校的材料力学教学改革进行了探讨。
关键词：材料力学；教学改革；教学内容；教学方法与手段；实验实践能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）32-0123-02
材料力学是一门理工科专业的技术基础课，是沟通基础课程和专业课程的桥梁[1-3]。材料力学也是力学基础课程之一，许多院校都将其作为工科专业的一门必修的专业基础课程，它可为实际工程问题提供强有力的理论基础和技术支持。因此，学生必须要掌握好材料力学的基本知识及理论，为实际工程应用打下良好的理论基础。为了和社会接轨，对材料力学的教学改革已刻不容缓。张艳丽等人针对应用型本科院校提出了材料力学的改革方案[4]；刘雯雯等提出材料力学实验教学改革与创新人才培养[5]；杨超等人对应用型本科院校材料力学教学进行了改革与探讨[2]。针对应用型本科院校材料力学课程的教学改革，笔者也提及以下几点思考。
一、高校应根据各专业自身的特点合理确定教学内容
材料力学课程的教学首先应根据专业特点，科学确定教学内容。针对土建类等相关专业，由于在该行业中柱、梁等构件，主要以受拉（压）和弯曲为主要变形特征，所以教师在讲授构件基本变形时就要以杆件轴向拉（压）和弯曲变形作为教学的重点。而在机械行业中，有些轴类构件还要产生扭转变形，因而对于机械专业的学生，构件的轴向拉（压）、弯曲和扭转变形都应列为教学的重点内容。
二、选择适应性教材或自编教材
作为应用型本科院校，应从应用型角度选择适合自己专业学生的教材或本专业教师自编教材。
1.各应用型本科院校不能照搬其他重点院校的优秀教材。不可否认，重点院校学生的获取知识或学习的能力普遍高于一般院校的学生，有的优秀教材只适合于重点院校学生，因为这些优秀教材在难度和深度方面已超过一般普通院校学生的学习能力，反之亦然。所以各院校应充分了解本校学生的学习能力，选择适合学生专业的教材。简言之，适用的才是最好的。
2.要因材施教，各专业教师最好组成团队，自编教材。根据学生的层次和水平，编制合适的教材。由于是应用型本科院校，自编教材时要注意以下几个方面：最首要基本的一个方面是自编教材内容要合理，当然应紧紧围绕培养应用型人才这个主线。其次，自编教材应密切联系工程实际，所以在自编知识点时一般都要先引入工程实例。再者，一些不是非常重要的公式只需作适当的解释说明，无需长篇大论的推导。当然对于一些非常重要的公式或理论，基本的公式推导过程也是必需的。最后，教材难易程度要适中，知识点要相互衔接，循序渐进，由浅入深，由简单到复杂。
三、综合应用多种教学方法和手段
为了达到良好的教学效果，应把各种教学方法有机地结合起来。本人根据多年的教学经验，总结出以下一些方法。
1.使用多媒体教學与版书相结合。现在，多媒体教学早已普及各高等院校，几乎所有课程教师在讲授时都要用到多媒体。教师在教学时如果照本宣科，材料力学课程的教学就会变得枯燥无味。学生对本课程的学习也会缺乏积极性和主动性。然而如果教师能够结合生活实际，比如教师在讲解工程实例时，可在课件中插入图片，根据图片引出问题，而后过渡到教材上，从而讲解相关知识点，这样就可以大大激发学生的学习兴趣，从而可以使学生的被动学习转变为主动获取知识。这就要求教师在课后花费大量时间制作完备的多媒体课件。当然，上课时也不能全依靠多媒体，由于多媒体的信息量大，过快的信息更新反而不利于学生思考，比如当讲解重要公式推导时教师应结合版书，引导学生公式推导，使学生容易接受。再如当讲解例题时，教师应在黑板上分析例题的解题思路，而后可以根据思路播放其求解过程，等等。所以多媒体教学应与版书相结合，这样才有可能达到事半功倍的教学效果。
2.比较法。由于材料力学公式较多，有些知识点的分析方法也类似，所以要学好该门课程，类比法就显得非常重要了。公式的理解并记忆也是学好材料力学的关键一环。比如在讲授扭转应力计算公式时，就可以类比前面的轴向拉压时横截面上的应力计算公式；讲到弯曲正应力计算公式时，可以类比前面的轴向拉压横截面上的应力计算公式以及扭转切应力的计算公式。这样采用类比记忆就可以更加容易理解并熟记这些重要公式。针对这三种基本变形的计算公式及各力学量的含义如表1所示。
再如，我们在讨论圆形直杆受扭时应力的时候，要综合研究变形几何、物理和静力等三方面的关系。同样地，我们在推导纯弯曲正应力计算公式的时候，也要从变形几何、物理和静力三个方面入手。所以教师在讲授课程时，要提醒学生针对分析方法类似的知识点，要用类比的方式去学习，这样当学生理解圆轴扭转应力计算公式之后，再来研究纯弯曲正应力计算公式就显得容易多了。
3.归纳法。材料力学的知识点繁多复杂，这就要求教师每上完一堂课，都要对教学内容进行归纳总结，将概念和知识点有机结合起来，使学生能够从整体上把握本堂课的教学内容，便于课后复习。在教学过程中还要对解题思路、解题方法等内容进行归纳总结，这样可以使学生了解或掌握多种解题方法，开拓学生解决问题的能力，提高学生的解题效率，发散学生的思维，等等。
4.启发式教学。在教学中，一定要引导学生独立思考，调动学生学习的积极性和主动性，从而活跃课堂气氛。在课堂教学中，一定要注重学生思维能力的培养，课堂教学是培养学生思维能力的主战场[6]。为达到这一目标可采用启发式教学，可以结合实际提出设问。比如在讲到弯曲时，可以提出为什么房屋建筑上的矩形截面梁是立放而不是平放？又如在讲解应力集中概念时，为什么阶梯轴的轴肩处要用圆弧过渡，等等。 四、注重学生实验实践能力的培养
针对应用型本科院校，材料力学实验教学也显得尤为重要。材料力学实验教学的改革要从基本实验入手，扩充基本实验内容，增加实验的思考性，给学生更多的动手动脑的机会。对基本实验，首先应该从内容上进行精选，保留必要的传统实验，在原有基础上要提高起点，增加难度，增加思考性。[7]材料力学实验是对学生进行工程素质教育和培养学生独立动手能力的重要环节，它也是理论联系实际和实践性的主要环节。通过实验，不仅能提高学生的动手能力，还能提高学生分析问题和解决问题的能力。我们知道材料力学实验可以分为演示性实验、验证性实验和综合性或研究型实验三大类：演示性实验是由教师在实验室演示和学生在现场参观的实验；验证性实验是由教师指导，学生独立操作完成，从而来验证理论正确性的实验；综合性或研究型实验以教师和学生设计实验为主，从而达到激发学生创造兴趣和充分调动学生创造思维的目的。只有在演示性及验证性实验的基础上，适当增加综合性或研究型实验，才有助于提高学生的实验实践能力，培养学生的独立创新能力。
五、结论
材料力学还可以对考试内容方面进行改革，也可以增设开放性实验，等等。总之，材料力学的教学改革任重而道远，不可能一蹴而就。我们要在改革中不断总结经验，取其精华，去其糟粕。
参考文献：
[1]余慧杰，张丽芳.工科专业材料力学课程的教学改革研究[J].时代教育，2014，（23）：71-72.
[2]杨超，马晓芳，朱福先，等.应用型本科材料力学教学改革探讨——以机械设计制造及其自动化专业为例[J].河南化工，2015，32（1）：60-61.
[3]孙立红，吴云鹏，劉宝良.深化材料力学教学改革 提升学生专业素养[J].高等教育研究（成都），2008，25（3）：54-55.
[4]张艳丽，戴君.应用型本科院校材料力学课程教学改革[J].中国现代教育装备，2014，（19）：48-49.
[5]刘雯雯，杜云海，王志，等.材料力学实验教学改革与创新人才培养[J].实验室研究与探索，2013，32（6）：332-333.
[6]李纪周，王庆峰.材料力学教学中学生创新能力培养探索[J].天中学刊，2007，22（5）：93-94.
[7]朱清时.注重创新素质培养成功的创新型人才[J].中国高等教育，2006，（1）：12-14.
关键词：材料力学；教学改革；教学内容；教学方法与手段；实验实践能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）32-0123-02
材料力学是一门理工科专业的技术基础课，是沟通基础课程和专业课程的桥梁[1-3]。材料力学也是力学基础课程之一，许多院校都将其作为工科专业的一门必修的专业基础课程，它可为实际工程问题提供强有力的理论基础和技术支持。因此，学生必须要掌握好材料力学的基本知识及理论，为实际工程应用打下良好的理论基础。为了和社会接轨，对材料力学的教学改革已刻不容缓。张艳丽等人针对应用型本科院校提出了材料力学的改革方案[4]；刘雯雯等提出材料力学实验教学改革与创新人才培养[5]；杨超等人对应用型本科院校材料力学教学进行了改革与探讨[2]。针对应用型本科院校材料力学课程的教学改革，笔者也提及以下几点思考。
一、高校应根据各专业自身的特点合理确定教学内容
材料力学课程的教学首先应根据专业特点，科学确定教学内容。针对土建类等相关专业，由于在该行业中柱、梁等构件，主要以受拉（压）和弯曲为主要变形特征，所以教师在讲授构件基本变形时就要以杆件轴向拉（压）和弯曲变形作为教学的重点。而在机械行业中，有些轴类构件还要产生扭转变形，因而对于机械专业的学生，构件的轴向拉（压）、弯曲和扭转变形都应列为教学的重点内容。
二、选择适应性教材或自编教材
作为应用型本科院校，应从应用型角度选择适合自己专业学生的教材或本专业教师自编教材。
1.各应用型本科院校不能照搬其他重点院校的优秀教材。不可否认，重点院校学生的获取知识或学习的能力普遍高于一般院校的学生，有的优秀教材只适合于重点院校学生，因为这些优秀教材在难度和深度方面已超过一般普通院校学生的学习能力，反之亦然。所以各院校应充分了解本校学生的学习能力，选择适合学生专业的教材。简言之，适用的才是最好的。
2.要因材施教，各专业教师最好组成团队，自编教材。根据学生的层次和水平，编制合适的教材。由于是应用型本科院校，自编教材时要注意以下几个方面：最首要基本的一个方面是自编教材内容要合理，当然应紧紧围绕培养应用型人才这个主线。其次，自编教材应密切联系工程实际，所以在自编知识点时一般都要先引入工程实例。再者，一些不是非常重要的公式只需作适当的解释说明，无需长篇大论的推导。当然对于一些非常重要的公式或理论，基本的公式推导过程也是必需的。最后，教材难易程度要适中，知识点要相互衔接，循序渐进，由浅入深，由简单到复杂。
三、综合应用多种教学方法和手段
为了达到良好的教学效果，应把各种教学方法有机地结合起来。本人根据多年的教学经验，总结出以下一些方法。
1.使用多媒体教學与版书相结合。现在，多媒体教学早已普及各高等院校，几乎所有课程教师在讲授时都要用到多媒体。教师在教学时如果照本宣科，材料力学课程的教学就会变得枯燥无味。学生对本课程的学习也会缺乏积极性和主动性。然而如果教师能够结合生活实际，比如教师在讲解工程实例时，可在课件中插入图片，根据图片引出问题，而后过渡到教材上，从而讲解相关知识点，这样就可以大大激发学生的学习兴趣，从而可以使学生的被动学习转变为主动获取知识。这就要求教师在课后花费大量时间制作完备的多媒体课件。当然，上课时也不能全依靠多媒体，由于多媒体的信息量大，过快的信息更新反而不利于学生思考，比如当讲解重要公式推导时教师应结合版书，引导学生公式推导，使学生容易接受。再如当讲解例题时，教师应在黑板上分析例题的解题思路，而后可以根据思路播放其求解过程，等等。所以多媒体教学应与版书相结合，这样才有可能达到事半功倍的教学效果。
2.比较法。由于材料力学公式较多，有些知识点的分析方法也类似，所以要学好该门课程，类比法就显得非常重要了。公式的理解并记忆也是学好材料力学的关键一环。比如在讲授扭转应力计算公式时，就可以类比前面的轴向拉压时横截面上的应力计算公式；讲到弯曲正应力计算公式时，可以类比前面的轴向拉压横截面上的应力计算公式以及扭转切应力的计算公式。这样采用类比记忆就可以更加容易理解并熟记这些重要公式。针对这三种基本变形的计算公式及各力学量的含义如表1所示。
再如，我们在讨论圆形直杆受扭时应力的时候，要综合研究变形几何、物理和静力等三方面的关系。同样地，我们在推导纯弯曲正应力计算公式的时候，也要从变形几何、物理和静力三个方面入手。所以教师在讲授课程时，要提醒学生针对分析方法类似的知识点，要用类比的方式去学习，这样当学生理解圆轴扭转应力计算公式之后，再来研究纯弯曲正应力计算公式就显得容易多了。
3.归纳法。材料力学的知识点繁多复杂，这就要求教师每上完一堂课，都要对教学内容进行归纳总结，将概念和知识点有机结合起来，使学生能够从整体上把握本堂课的教学内容，便于课后复习。在教学过程中还要对解题思路、解题方法等内容进行归纳总结，这样可以使学生了解或掌握多种解题方法，开拓学生解决问题的能力，提高学生的解题效率，发散学生的思维，等等。
4.启发式教学。在教学中，一定要引导学生独立思考，调动学生学习的积极性和主动性，从而活跃课堂气氛。在课堂教学中，一定要注重学生思维能力的培养，课堂教学是培养学生思维能力的主战场[6]。为达到这一目标可采用启发式教学，可以结合实际提出设问。比如在讲到弯曲时，可以提出为什么房屋建筑上的矩形截面梁是立放而不是平放？又如在讲解应力集中概念时，为什么阶梯轴的轴肩处要用圆弧过渡，等等。 四、注重学生实验实践能力的培养
针对应用型本科院校，材料力学实验教学也显得尤为重要。材料力学实验教学的改革要从基本实验入手，扩充基本实验内容，增加实验的思考性，给学生更多的动手动脑的机会。对基本实验，首先应该从内容上进行精选，保留必要的传统实验，在原有基础上要提高起点，增加难度，增加思考性。[7]材料力学实验是对学生进行工程素质教育和培养学生独立动手能力的重要环节，它也是理论联系实际和实践性的主要环节。通过实验，不仅能提高学生的动手能力，还能提高学生分析问题和解决问题的能力。我们知道材料力学实验可以分为演示性实验、验证性实验和综合性或研究型实验三大类：演示性实验是由教师在实验室演示和学生在现场参观的实验；验证性实验是由教师指导，学生独立操作完成，从而来验证理论正确性的实验；综合性或研究型实验以教师和学生设计实验为主，从而达到激发学生创造兴趣和充分调动学生创造思维的目的。只有在演示性及验证性实验的基础上，适当增加综合性或研究型实验，才有助于提高学生的实验实践能力，培养学生的独立创新能力。
五、结论
材料力学还可以对考试内容方面进行改革，也可以增设开放性实验，等等。总之，材料力学的教学改革任重而道远，不可能一蹴而就。我们要在改革中不断总结经验，取其精华，去其糟粕。
参考文献：
[1]余慧杰，张丽芳.工科专业材料力学课程的教学改革研究[J].时代教育，2014，（23）：71-72.
[2]杨超，马晓芳，朱福先，等.应用型本科材料力学教学改革探讨——以机械设计制造及其自动化专业为例[J].河南化工，2015，32（1）：60-61.
[3]孙立红，吴云鹏，劉宝良.深化材料力学教学改革 提升学生专业素养[J].高等教育研究（成都），2008，25（3）：54-55.
[4]张艳丽，戴君.应用型本科院校材料力学课程教学改革[J].中国现代教育装备，2014，（19）：48-49.
[5]刘雯雯，杜云海，王志，等.材料力学实验教学改革与创新人才培养[J].实验室研究与探索，2013，32（6）：332-333.
[6]李纪周，王庆峰.材料力学教学中学生创新能力培养探索[J].天中学刊，2007，22（5）：93-94.
[7]朱清时.注重创新素质培养成功的创新型人才[J].中国高等教育，2006，（1）：12-14.