材料力学性能课程教学改革探讨

田耀刚 耿九光 盛燕萍 陈华鑫 李炜光

(长安大学材料科学与工程学院，陕西 西安 710064)

材料力学性能这门课程主要介绍材料在外部荷载作用下或外部荷载与环境因素耦合作用下表现的力学行为及其作用机制和评价方法，可为各种材料的正确设计与合理选用提供理论基础，既是材料科学与工程一级学科本科生的基础课程，又直接服务于工程实际。本门课程的教学内容与教学效果对于高等人才培养体系完善以及专业基础知识和基本技能的提高具有重要影响。基于此，本文针对材料力学性能这门课程的特点与教学要求，从教学内容、教学方法和形式、成绩考核方面进行教学改革探讨，以期提高课堂教学效果，使学生深刻理解并掌握专业基础知识和基本技能，具备综合创新与实践能力。

一、课程特点以及在教学过程中存在的主要问题

1.涉及知识面广、内容繁杂，学生难以准确掌握并灵活运用

该课程要向学生讲授金属材料、无机非金属材料、复合材料与高分子材料等在不同受力状态下的力学行为及其作用机制等诸多方面内容，涉及知识面广，内容繁杂。学生不易抓住重点，难以理解和掌握基本知识点并将其准确、灵活地应用于实际问题。

2.涉及学科多，概念术语多，学生学习积极性难以充分调动

该课程涉及材料力学、材料科学基础、高分子物理与断裂力学等课程内容。在未深刻理解相关概念术语时，学生缺乏基本的感性认识，会感到枯燥乏味，学生在短时间内难以掌握全部知识点，学习积极性难以充分调动，致使学习效果不佳，影响教学质量。

3.教学内容专业兼顾性不好，学生不易融会贯通

“材料力学性能”原是金属材料专业的专业课程。由于高等教育改革与深化发展，以及金属材料、高分子材料、无机非金属材料等专业被整合为材料科学与工程一级学科，“材料力学性能”课程也变成了材料科学与工程学科的基础课程。此前以金属材料为基础构建知识体系的课程和教材显然不能兼顾高分子材料、无机非金属材料与复合材料等专业的共性需求，致使教学内容与专业其他课程关联性变差，学生对各知识点难以做到融会贯通，影响学生对知识的掌握与灵活运用。

二、材料力学性能课程教学方法的探讨

针对材料力学性能课程特点和教学中存在的以上问题，笔者基于多年教学实践与专业关联性思考，结合我校近年来师资结构不断优化、研究型人才队伍不断壮大的特征，在教学内容、教学方法与考核方法等方面对这门专业基础课程教学进行探索研究。

1.优化教学内容

在教学内容设计与安排方面，将“材料力学性能”与“材料科学基础”、“材料力学”等课程有效关联起来，帮助学生构建合理的知识体系。使学生对材料的力学性能有整体性了解的同时理解各课程的联系与区别，建立新的认知结构，加强学生对于本课程知识掌握。在具体的授课过程中，基于专业特色与需求，强化或弱化相关教学内容。“材料力学性能”课程面向长安大学道路材料与工程专业授课时，考虑到我校该专业具有明显的交通行业特色，结合行业特色与需求，该课程在金属材料静荷载下的力学性能、混凝土、复合材料、高分子材料力学性能等章节内容予以强化，结合相应的交通工程常用材料深入分析，并列举相关工程实例帮助学生加深知识点的掌握。而对于该专业涉及较少的陶瓷材料、金属材料的应力腐蚀、氢脆断裂及其高温力学性能等内容适当弱化，提高课堂教学的效率与实用性。

2.改进授课方式

本课程涉及学科多、内容繁杂且概念术语多，比较抽象和枯燥，增大了学生对各知识点深入理解与掌握的难度。在实际教学过程中，教师应改进授课方式并尽可能做到形象化和通俗化，多与学生熟知的知识和实例联系分析，或采用图像、动画与影像等多媒体技术对难点进行形象化加工，使授课内容更加形象、生动，加深对知识点的理解与掌握，达到理想的教学效果。比如在讲授缺口效应时可结合“千里之堤毁于蚁穴”为人熟知的常识以及水泥混凝土中广泛存在的各种细微裂缝对其强度不利影响进行分析，提高学生感性认识与理解;在讲授材料冲击、低温脆性与疲劳力学性能等知识时，可通过制作动画、视频与解说相结合的教学课件，以及展示材料不同条件下的破坏照片等手段增强表现力，使教学内容通俗化与形象化。

3.改善教学方法

摒弃传统教学法一言堂式教学方法，采用课堂讨论、专题报告式和互动式等教学方法以提高教学的互动性，提高学生参与课堂教学的积极性，重复发挥其主体作用。课堂讨论内容依据学生的知识背景选定，教师指导学生查阅相关文献，学生在课堂上分小组汇报讨论，提高学生主观能动性;教师针对讨论过程中存在的问题点评补充，加强学生理解。课堂教学可以结合本专业教师科研项目设立专题报告，科研教师介绍项目内容和方法并与学生进行探讨，加强课本知识与科研实践的有效结合，增强学生对所学知识的灵活运用与融会贯通。鼓励学生根据自己的兴趣爱好参加教师科研项目，提高学生学习热情和兴趣。

4.调整考核方法

作为课程教学过程中的重要环节，考核不仅是体现学生学习效果的方法，也是调动其学习动力的手段。课程考核应与教学合理结合，体现教学并服务于教学。侧重于终端评价的传统考核评定方法易导致学生平时不重视学习，期末死记硬背搞突击，难以反应学生对知识掌握与运用的水平，也不能充分发挥以考促学作用。对此，教师采取综合考核方法，多层次、多角度地考核学生积极参加教学和知识的掌握程度，以及创新能力。综合考核由考勤及课堂表现，专题讨论、期中及期末考试成绩组成。教师根据培养目标设定相应考核指标权重，使平时成绩在课程总成绩中占有相当比重，弱化终端考核不良效应。通过考核方法改进，有效调动了学生平时学习的积极性和主动性，也提高了学生的知识运用能力与创新能力。

三、总结

对于材料力学性能课程教学，应树立学生为中心的思想，依托学科专业特色，不断推进教学改革，充分调动学生在教学过程中的积极性，提高学生对所学知识的掌握、灵活运用和创新能力。使大学毕业生能够在实际工程建设与科研中正确地选择与使用材料、分析并解决材料失效问题以及优化设计材料性能，适应社会进步和相关行业的发展新要求。

[1]王吉会，等.“材料力学性能”课程的教学改革与实践[J].高等工程教育研究，2005，(S1):79－81.

[2]高建明.材料力学性能[M].武汉:武汉理工大学出版社，2004.

[3]李秉德.教学论[M].北京:人民教育出版社，2004.

[4]李金云.课堂教学改革研究30年:回顾与反思[J].2009，4(1):46－60.

[5]孙小华，等.“工程材料力学性能”课程教学改革探索.中国电力教育，2013(10):86－87.

[6]白允强，等.应用型本科“材料力学性能”课程教学改革[J].中国冶金教育，2010(3):49－51.