工科材料力学应用型教学改革初探

摘要：材料力学的教学直接影响到工科专业学生今后的学习和工作乃至生活。文章提出材料力学传统教学中存在的主要问题，尝试在传统教学内容的基础上，结合工程实例和生活实际撰写小论文、开展讨论课、进行问卷调查，初步探讨符合工科院校工科专业学生的材料力学应用型教学改革的方法，真正做到教学相长。

关键词：材料力学；应用型；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A?摇 文章编号：1674-9324（2012）02-0041-02

一、前言

力学是一门专业基础学科，同时也是一门技术性较强的学科，它可为工程施工管理提供强有力的理论基础和技术支持。因此，工科学生学好力学课程，可直接影响到其今后的学习和工作乃至生活。而材料力学是力学基础课程中必不可少的课程之一，许多院校都作为工科专业的一门必修的专业基础课程，占有相当重要的地位。为此，学生必须要掌握好材料力学，而教师则需要教好材料力学。那么，如何更有效地提高教师的教与学生的学？根据材料力学自身的特点，以及工科相关专业的专业特点，寻求更有效的材料力学教学形式，即本文要初探的应用型教学。

二、材料力学传统教学中存在的主要问题

1.教、学、用脱节。非力学专业的工科学生，学习材料力学的目的除了升学考试外，最重要的是毕业后能在实际工程项目中运用力学知识，解决实际工程问题，而不是算题或理论推导。因此如何将工程实际问题转换为力学问题是我们教学工作中的一个难点。

2.教学内容枯燥。目前我们使用的教材大体上还是采用上世纪50年代引入的教材，只是在这几十年里经过几次修改再版，其内容并未改变，内容较为陈旧，有一定的缺憾。

3.教学方式单一。现行的力学课堂教育是“概念、公式推导、套公式解题”，这样的注入式、机械式的教育方式不可能让同学对力学产生兴趣，能做的只是让学习的同学更加机械化地“理解”力学。

三、材料力学应用型教学探讨

在教学过程中，更加注重材料力学在工程实际中的应用地位。讲如何进行力学建模，将实际问题转换为力学问题，让同学们对材料力学更加感兴趣，由“要我学”积极转变为“我要学”。提高学生运用力学知识分析工程问题、解决工程问题的能力。作者主要从以下几方面探究：

1.以材料力学传统的教学内容为基础，更注重材料力学的实际应用性，针对每部分知识点，由学生结合生活或工程中的实例撰写小论文；学生对知识点掌握的程度和实际应用的能力，可以从两方面考察。一方面，通过每次课堂与课后有限的例题与习题得到巩固，例题与习题的选用除保留一些基本题型外，要体现材料力学的实际应用性，就要有一定的先进性，同时具备相当的趣味性。根据各专业所能涉及的工程实际问题，适当选取与当前工程实际联系密切的习题，比如机械类专业中，各种齿轮传动机构的变形分析、飞船、船舶等简单力学分析；土建类专业中，桥梁的强度计算、地基的稳定性分析等。另一个有效的方面是针对每部分知识点，由学生结合生活或工程中的实例撰写小论文。小论文的格式包括题目、结合实例提出问题、运用材料力学相关知识点分析问题、解决问题、得出结论。而对小论文的内容不加局限，留给同学们充分的想象空间，以拓展其思维空间，培养学生思维的广度和深度，可以充分发挥学生的创造性和能动性。

2.采用讨论课的形式，通过讨论把实际问题和相关知识点联系，展开关于材料力学的应用性的讨论，同时可以训练学生缜密和开放的思维能力。讨论课要解决的问题是让同学们从一开始就愿意参加讨论，并且愿意从头至尾参加讨论。因此，讨论的内容和讨论的形式很重要。首先，讨论内容要既具有知识性又具有趣味性。选题范围从身边的力学，如打乒乓球、骑自行车等到工农业、科技建设和国防建设等方面的力学成果等。教师引导学生从书本和教室里走向丰富多彩的外部世界，通过展示图片、播放影片、演示动画等，灵活选取素材，越是与实际结合紧密的素材越有教学意义，比如，平时旅游出差时拍摄的有关桥梁、建筑物的图片，借助一些计算软件，开发出生动形象、具有真实感和感染力的动画等，使学生赏心悦目，增加学生讨论的积极性，提高讨论课的质量。同时讨论范围越广，越可增加基础理论知识应用的趣味性。其次，讨论形式要既灵活化又生动化。讨论课上学生互相辩论，可以活跃思维。教师应就课本的知识点引导学生质疑问难，鼓励学生发表不同的看法，辩论可使思路清晰。讨论提倡争辩，学生辩得越激烈、讨论得越热烈越好，说明同学们在思考，能更深程度地掌握知识点。通过讨论，使同学们觉得材料力学枯燥乏味的基础知识并不深奥，反而趣味无穷。讨论时，适时联系一些生动贴切生活和工程的实例，可以激发学生对所学基本理论的学习兴趣，提高学习效果。比如，对圆轴合理截面设计这一知识点开展讨论时，灵活引用人的四肢的骨骼、稻麦茎杆的截面也是空心圆截面等与生活实际密切联系的实例，使讨论过程更生动有趣。再比如，对著名建筑物比萨斜塔展开讨论，把斜塔的坍塌过程模拟成动画，生动形象地展现出斜塔怎样坍塌，从哪里开始坍塌，为什么会这样坍塌等，由学生自由讨论。进一步训练学生缜密和开放的思维能力。

3.就材料力学教学质量开展问卷调查，及时分析、总结教学改革成果。教师投入一定的时间和精力接触学生，了解学生，适时掌握教学动态，分析、总结教学过程中的成功经验和失败教训，将材料力学应用型教学改革方案初步应用到本校2008级某专业144名学生中和2009级同一专业102名学生中。学期末，就教改实施情况进行问卷调查，调查表明：2008级学生中51﹪的同学认为材料力学比较难，91﹪的同学认为材料力学贴近工程和生活实际；09级学生中49﹪的同学认为材料力学比较难，94﹪的同学认为材料力学贴近工程和生活实际；可见，不同年级的学生对同一门课程的理解程度具有相似性。针对知识点的难易程度（表1中的项目1）和与工程实际的联系程度及新颖程度（表1中的项目2）进行分析。调查数据总结于表1：

调查结果显示：组合变形是最难掌握的知识点，也是与工程实际联系程度最紧密的知识点。显然，通过应用型教学，可以将较难的知识点与工程和生活实例联系起来，帮助学生理解和掌握难点。

四、展望

材料力学应用型教学改革成功与否，其中一条检验标准是学生能否有效将所学知识应用于实际。材料力学既是一门传统的力学课程，同时又是一门新兴技术课程，同工程紧密结合，从实践中来，又反馈到实践中去指导实践。由于课程的特殊性，应用型教学改革的道路很漫长，任务也很艰巨，教师需不断地自我提高，取长补短，实践中探索，总结出符合工科院校工科学生的材料力学教学方法，真正做到教学相长。

参考文献：

[1]刘海顺，殷春浩，缪协兴.在普通力学课程中开展研究型学习的探索[J].力学与实践，2006，28（1）：74-76.

[2]李顺才.工科力学教改的研究与探索[J].中国科教创新导刊，2007，（474）：36-37.

[3]卢爱红，马占国，冯梅梅.在工程力学教学中培养学生的创新能力[J].淮北职业技术学院学报，2008，7（5）：82-83.

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