材料力学教学体系的教学改革与实践

肖晓春 罗浩

摘 要 为了适应社会主义市场经济人才培养模式的新需要，针对现有材料力学课程教学体系中存在的不足，提出基于变形固体静力分析方法构建新的材料力学课程体系，为提高材料力学课程的教学质量和水平，培养适应社会需求的应用创新性人才搭建良好的平台。

关键词 材料力学 教学体系 变形固体 静力分析方法

中图分类号：G424 文献标识码：A

Teaching Reform and Practice of Materials Mechanics Teaching System

XIAO Xiaochun， LUO Hao

（School of Mechanics and Engineering， Liaoning Technical University， Fuxin， Liaoning 123000）

Abstract In order to adapt to the new requirements of the socialist market economic talent training mode for the deficiencies of the existing system of teaching mechanics of materials， proposes to build a new system based on material deformation solid mechanics course static analysis methods， to improve the quality of teaching material mechanics courses and the level of training to adapt to the needs of society application of innovative talents to build a good platform.

Key words mechanics of materials； teaching system； deformed solid； static analysis methods

0 引言

在以往的工科课程体系培养方案中，材料力学作为许多工科专业的专业基础课，学时安排较多，但随着本科教学改革的发展，课程模块化进程加快，大量新的课程增加到教学培养计划中，在这种情况下，材料力学的学时安排被缩减，教师对材料力学的教材使用通常采用“切割术”，即对原有课程框架采取去繁就简的方式来适应课程学时减少的变化，但这样的教学方式往往会遗漏材料力学研究问题的核心思想和重点内容，学生在学习材料力学课程时无法掌握所学专业必须具备的力学分析能力和基础知识，针对这一矛盾，笔者提出了基于变形固体静力分析方法的材料力学教学改革，并将其用于课堂教学实践，得到了较好的教学效果，这种新的教学尝试可供同仁们参考。

图1 重构的材料力学教学体系

1 材料力学课程体系和教学内容的不足表现

作为研究材料力学性能的一门经典课程，现行的材料力学课程教学内容着重于运用经典的力学理论对金属材料进行力学性能分析，在强调材料力学单一学科的系统性和完整性的同时，也存在以下不足，其不足体现为①②③④⑤⑥：（1）教学体系仍为前苏联的铁木辛柯体系。该体系是先从基本变形到组合变形，再讨论一些专题，其特点是理论讲解细，公式推导多，课堂教学需要的学时多，显而易见，在新的培养方案中这套教学体系已显示出不能适应当前的教学发展。（2）教学内容陈旧。现行的材料力学是以研究钢铁为主体的材料力学，但对不断出现的新材料比如聚合物和复合材料等力学性能的研究很少见到，这与现代工程技术发展相距很远，难以激发学生的求知欲。（3）材料力学分析问题的核心思想和研究方法体现不足。现有的材料力学课时安排多为48～64课时，如果仍采用由特殊到一般的课程体系，即以基本变形先入为主，再进行专题讨论即组合变形问题和强度理论的课程体系无法充分体现变形固体静力分析过程的研究方法和核心思想。

基于上述现状和存在的三种不足，笔者尝试以变形固体静力分析三条主线为线索重构材料力学课程体系，并在课堂实践教学环节着重强调材料力学研究问题的思路来解决现有的学时有限，学生无法深入掌握材料力学基础理论和基本研究方法的矛盾，教学实践证明，这样的课程体系改革和实践能够满足学生的需要，并取得了较好的教学效果。

2 基于变形固体静力分析的材料力学教学体系改革

为了在有限的教学课时中，充分体系材料力学分析问题研究问题的核心思想和方法，将以变形固体静力分析的三条主线为线索重构材料力学教学体系，教学体系见图1，这样的教学体系有利于培养学生的力学分析和解决工程实际问题的能力。

图1给出的教学体系着重突出了变形杆件静力分析方法研究问题的具体思路，由变形固体的平衡关系研究来解决杆件内部截面上的内力分析问题，划分为内力分析模块，重点讲解基于截面法和设正法的内力计算和内力分布规律问题，由变形固体的应力和应变关系，给出材料力学研究杆件的本构关系，结合应力公式的推导给出基本变形情况下杆件的强度条件，将点的应力状态、强度理论及组合变形的强度设计问题作为研究专题，使得学生在学习过程中能够很好地掌握材料力学课程的核心内容，最后将变形公式和刚度条件及静不定问题作为专题内容深入讲解实际工程中的杆件变形问题，最后将压杆稳定问题作为专题探讨环节独立讲解。重构的课程体系能够很好地反映材料力学研究杆件变形的基本思路，使得学生能够在较少的学时内对材料力学课程进行深入学习，在课程深入的过程中，学生掌握了材料力学分析问题的方法，具备了自学材料力学相关内容的能力。

3 材料力学的教学改革实践

将本课程体系应用到我校安全、煤层气等专业的材料力学教学实践中得到了良好的效果，对近两年所讲授的材料力学班级进行考试结果统计分析，统计结果如图2所示。

课程体系改革后，工程力学课程不及格率控制在30 % 以下；课程体系改革后，课程优良率提高较大，分析两年考试结果发现，最低优良率为16.3 %，最高可达31.04 %，特别是11春季学期后，优良率在22.04 %～29.12 %之间；课程体系改革后，小班级上课成绩提高更加明显，由此可知，对于90人左右的班级上课，该授课体系更加合适。

使用更新后的教学体系和教学内容在我校工科学生中进行试点，在保证课堂教学内容，扩大课堂教学信息的条件下，适应了我校教学学时的缩减。教学实践表明，教学内容新颖，理论分析与工程结构联系紧密，更有利于培养学生解决实际问题的能力。

注释

① Ferdiand P. Beer. MECHANICS OF MATERIALS[M] . NewYork： McGraw-Hill，2001.

② 皮连生.学与教的心理[M].上海：华东师范大学出版社，1997.

③ 宓洽群.大学教学原理[M].上海：上海交通大学出版社，1989.

④ 范钦珊.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2001.

⑤ 黄毅.以《材料力学》（I， II）为基础， 构建材料力学立体化教材体系[J].力学与实践，2005.6（27）：81-82.

⑥ 张浩.学分制下的考试制度分析[J].大学教育科学，2006（2）：42-43.