《材料力学》的多维模式教学研究

柴燕

摘 要 本文详细介绍了材料力学课程的教学现状，并系统地阐述了用于材料力学课的多种教学模式的实施过程及有机融合。

关键词 材料力学 启发式 理论联系实际 开放式 多媒体 互换角色

一、材料力学课程的教学现状

《材料力学》是工科院校一门重要的专业技术基础课，是力学、机械、土木工程等工科类专业的必修课， 其主要目的是通过材料力学的学习，要求学生对杆件的强度、刚度、稳定性问题有明确的基本概念、必要的基础知识、比较熟练的计算能力、一定的分析能力和初步的实验能力，培养学生的工程意识，提高学生的力学建模能力以及对工程构件的力学分析能力，并为其他后续专业课程的学习提供一个坚实的基础。

随着科学技术的飞速发展， 力学的新知识不断涌现，工程技术对力学的要求也越来越高；但随着教育教学改革的深入，学校给予材料力学课程的教学时数却越来越少。因此，如何根据本课程的特点，使学生熟练掌握并灵活运用其理论知识解决实际问题，成为力学教学的当务之急。而且，在目前的教学中，学生普遍反映该门课程不好学、枯燥、乏味，大多数学生对材料力学的学习提不起兴趣，积极性不高，成绩不理想。但，这门课又直接影响到后续专业课的学习。因此，如何激发学生学习材料力学的兴趣，提高学习积极性，保证在有限的教学时数内，达到最大最好的教学效果，需要我们在教学实践中探索研究。

心理学家认为，学习的最好动机是对所学内容本身发生兴趣。因此，材料力学课程的教学改革应该从提高学生的学习兴趣着手。通过几年的教学实践，对教学方法进行了一些探索：任何一种单一的教学模式都收不到良好的教学效果。每种教学手段，既有其优越的一面，也有其不可避免的弊端。而发挥其长处，弥补其不足，实现各种方法的互补性，是选择教学手段的依据。通过各种教学手段的结合，引导学生去思考、去探索、去发现，使学生的思维活跃起来，求知欲强烈起来，从而让学生从知识、技能的被动接受者转变为主动参与者和积极探索者。

二、多维模式教学研究

（一）启发式模式教学

启发式教学是教师通过教学活动， 诱发学生相关的、积极的思维活动的教学方式。我们倡导的是提高学生的兴趣，让学生带着问题去学习。但是让学生带着什么问题学，问题由谁提出来是值得研究的。在以往的教学中比较多的问题是由老师提出来的，如果老师提出的思考题只是让学生从课本找出答案来回答提出的问题，那么，学生的思路跟着老师的思路走，学习还是被动的，学生的自主学习和独立思考就受到束缚。因此，我在平时的课堂教学中，从学生学习过程的实际出发，让学生谈谈读懂了什么，还有哪些不明白不清楚的，然后启发大家带着自己提出的问题学，这样学生独立思考的空间较大，能体现其主体性。

1、通过形象的语言、恰当的比喻进行启发式教学， 效果很明显： 如在画有均布载荷作用的梁的弯矩图时， 可把均布载荷比作生长的花卉方向， 而把种植花卉的花盆开口方向看成弯矩图的曲线开口方向， 学生们就很容易掌握这一内容.

2、重视导言的启发作用： 导言在教学中应起到承上启下的作用，其设计更应注意引发学生的兴趣，使学生一接触新课就产生新奇感。如在讲变形时， 首先让学生思考变形的利弊， 然后告诉学生很多零件需要有一定的变形达到使用目的，例如避震器，同时举例说明变形过大也是很危险的。这就引发了学生的兴趣， 为学生接受新课开了个好头。同时，教学中突出材料力学研究思路的讲解，采取反复强调，，每讲完一个问题我都会去问下面该涉及什么问题，启发学生了解了研究思路，他们就很清楚接下来该讲什么了。

（二）理论联系实际模式教学

材料力学课概念多， 理论性强， 抽象而难以理解， 对这部份内容多联系实际， 对教学帮助很大。

1、从生活中寻找力学概念：讲解力学概念时， 尽量举生活中的实例。 如学习空间约束“球铰链”时用语言干巴巴凭空描述， 学生无法想象其结构和特点， 若举出游戏机的操控手柄、电视机的室内天线等例子， 大家就会恍然大悟， 一下子就掌握了概念。

2、生活是定理、定律的最好注释， 在许多生活现象的背后都可以看到定理定律的影子： 如将定理定律融入生活中进行讲述， 就会变得生动形象、浅显易懂。如在讲解“力的平移定理”之前提出： “打乒乓球时你会拉弧线吗？你知道足球射门中香蕉球是怎么踢出来的？”这类大家都感兴趣的问题， 会使课堂气氛顿时活跃起来。然后指出答案就在平移定理之中， 吸引大家注意力后讲解定理内容， 学生会感到看似那么深奥难懂的定理离他们是那么近。

（三）开放式模式教学

开放式教学模式即在教学中， 摒弃一块黑板、一枝粉笔满堂灌的教学模式， 大量采用实物、模型及现场教学，师生围坐一起开展课堂讨论， 加大学生在教学过程中的参与程度， 增大学生在教学中的主动性， 课堂气氛融洽、活跃。

实验是帮助消化理论知识的良药：比如， 在讲“薄壁圆筒受扭失稳”时， 我让学生准备一个塑料瓶，让他们试着用手去拧， 体会其变形与破坏的特点，然后指出这是一种失稳现象，工程实际中应避免或减少。 而且，在每次的实验室做實验时，引导学生多观察，多和课本上的理论结合起来理解，这样学生对知识就有了全面深刻的印象。

（四）多媒体辅助模式教学

材料力学课程具有很强的工程背景知识，如能将抽象难懂的知识点用动画、PPT、实物模型等形式展现，就可以加快学生的认知过程。计算机辅助教学能给学生提供丰富的感性材料， 加大课堂教学容量， 集中学生注意力， 使学生的认知过程更为生动， 增强了课堂的教学效果。如“应力集中的概念”、“ 梁的切应力及其强度计算”等知识点，课堂板书较多，抽象知识点多，如果综合利用实物模型、多媒体课件、动画等手段，就能使学生在当堂教学中较好地理解掌握这些知识点，提高学习效率。但现在的教学中也存在过分依赖PPT，不注重力学知识点之间的有机衔接等问题。因此在运用多媒体课件时，应注重传统板书与多媒体教学的结合，在做受力分析、重要的理论推导时，运用板书书写解题步骤和受力分析过程，运用PPT 展现最后的受力图以及计算结果，从而进一步加深学生的理解与消化。

（五）“互换角色”模式教学

“互换角色”模式即在课堂中教师与学生交换位置进行授课。该教学模式主要用于一些自学课及习题课，实践证明是行之有效的。以往当教师把题目稍作改动，学生就会望题兴叹，作错甚至不作，离不开教师的讲解，给教学带来困难，因此我采用了“互换角色”教学模式。 比如，在学习拉压、扭转与弯曲的内力图绘制时，我布置课堂作业，同学当堂完成后互换作业，每个人都当一回老师去批改别人的作业，从批改的过程中，首先自己弄懂，然后再学会发现问题，纠正问题，这样大家对这一部分的知识就有了更深一步的认识。再比如，在学习弯曲变形的积分法这一节时，要求学生课下先自学，然后下次课由学生充当老师上台讲授，通过同学们的提问、解答，彻底弄懂这一章节，事实证明效果颇好。因此，鼓励所有学生都能走上讲台，教学效果好，也有利于融洽师生关系。

三、总结

材料力学课程作为一门专业课程， 在课程体系中有着重要的地位，随着社会的发展，其教学应该完全适应时代的要求。这五种教学模式是既相互独立、又密切联系的。在整个教学中，恰当的选用，合理地发挥其优势，会收到良好的教学效果。诚然，教学过程中存在的问题是多方面的和变化的，这需要力学教育工作者们着眼于培养学生的创新能力和实践能力，不断探索和积极创新，以期培养出适应二十一世纪要求的高素质复合型人才。

基金项目：江汉大学机电与建筑工程学院科研项目《材料力学课的多维教学研究》提供资助，批准号为：机建JZ012【2013】

参考文献：

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[4]蒙晓影.工程力学课的多维教学[J].赤峰学院学报，2005（8）：18-20 .

（作者单位：江汉大学机电与建筑工程学院）