应用型本科院校《材料力学》教学改革的研究

李媛

摘 要： 材料力学是土木和机械专业的一门重要的技术基础课，针对材料力学的教学现状，结合培养应用型人才的需求，提出了课堂教学改革的基本方案：更新、优化教学内容，构建富有先进性和实用性的教学内容体系；采用启发式和对比式教学方法，使用多媒体教学手段，构建新型课堂教学模式；引入案例教学法，强化学生的工程意识。实践证明：这些改革有效提高了学生的理论知识和工程素质。

关键词： 《材料力学》 教学方法 教学改革 教学内容

材料力学是工科类专业的一门重要专业基础课，是连接基础知识和专业知识的桥梁，在人才培养中发挥着重要作用。该课程提供的简化分析方法和结果可直接应用于工程结构设计，已成为许多设计规范的内容，具有很强的实用性。因此，学好这门课程，对工科类各专业的学生来说具有非常重要的意义。

应用型人才培养重在培养学生解决实际问题和实践创新的能力，使其成为适应社会需求的高素质专业人才。随着科学技术的飞速发展和教学改革的不断深入，传统的教学方法和教学内容已不适应新形势的要求，教学改革势在必行。为了培养基础扎实、适应性强、具有创新能力的应用型专业人才，提出了课堂教学改革的基本方案。

一、教学内容的更新

材料力学的学习目的重在工程应用，目前所学的基本内容过于陈腐，不能与现代工程实际接轨。例如以往在研究材料的力学性能时，只注重低碳钢和铸铁等材料，生产实际中应用较多的复合材料却从未涉及，因此我们应当加入一些常用复合材料（如甲基丙烯酸塑料）的力学性能；在讲弹性材料轴向拉、压时适当加入非弹性材料（如高韧性的金属材料）的变形；在讲最大拉应力强度理论时，介绍断裂力学的基本思想等[1]。补充这些新内容的目的是拓宽学生的知识面，提高学习兴趣。删除一些在后继课程中相重复的内容及工程实际中应用很少的内容，如土木专业中删除能量法与动荷载和交变应力，以减少学生的负担。

二、采用新型教学方法

传统的教学方法是老师讲得过多、过细，学生只是被动接受，而难以将所学的知识进行完全的消化和吸收，因此，必须对教学方法进行进一步的改革，采用以下新型教学方法：

1.对比教学法

材料力学的特点就是内容多、概念多、公式多，而各部分间有较强的关联性和相似性。根据关联性和相似性，引导学生以对比的方法将各部分知识有效联系，这样不但可以帮助学生系统地理解和掌握知识，还有助于理解整个课程的理论体系，做到举一反三、学以致用。四种基本变形中构件所受外荷载的对比：不同的受力方式对应不同的变形，学生通过熟练正确对比，可以确定构件对应的基本变形和组合变形；通过四种基本变形下应力公式、变形公式的对比可以帮助学生短时间内熟记公式；基本变形与组合变形的对比有助于学生正确分析组合变形的形式，从而进行强度计算；过去与现代的对比，有助于学生理解力学的发展过程和发展趋势。

2.问题教学法

材料力学是一门与工程实际和现实生活紧密相关的课程，为了激发学生的学习能动性，强化学生学以致用的能力，采用问题启发式教学方法。结合日常生活和周边的实例向学生提出一系列与材料力学相关的问题，并鼓励学生提出与课程相关的生活实例，刺激学生从被动听课转换到积极主动思考，这样不但调动了学生的学习主动性，还活跃了课堂气氛，增加了师生间的互动，取得了良好的教学效果。

在讲解弯曲合理截面时，提问：“竹子的截面形状，铁轨的截面形状，骨骼的截面形状分别是什么样的？并要求结合所学知识进行理论分析”“为什么竹子会地下粗，顶端细？”等一系列问题。这些问题在学生理解合理截面和等强度梁方面起到事半功倍的效果。

三、教学手段的改革

在传统教学中，主要采用“黑板+粉笔”的教学模式，这种教学手段存在很多弊端。第一，有些破坏现象比较抽象，老师只用语言描绘，学生很难理解，如果把这些破坏或变形过程以动画的形式演示，学生就容易理解并对此留下深刻印象。在多媒体教学中，我们还可以展示工程实际图片，帮助学生理解和强化工程概念，更好地实现理论知识与工程实践的结合。第二，在材料力学中，如何将工程实际结构简化成力学模型也是非常重要的一部分内容，老师很难将工程实际图描绘在黑板上，这样导致学生遇到实际结构时束手无策，不知道该简化成何种力学模型，使理论与实际相脱节。采用多媒体课件可将工程中不同结构的图片展示给学生，结合实际讲解力学模型的简化，提高学生解决实际问题的能力。

多媒体教学课件增强了教学内容的直观性，提高了学生的注意力和兴趣，有助于学生对教学内容的正确理解，更多地应用了工程背景，强化了工程概念，有助于实现启发式教学。

四、案例教学法

材料力学是一门比较枯燥的课程，传统的授课方式往往使得课堂更加沉闷，不足以强化学生的工程意识。为了调动学生的学习积极性，活跃课堂气氛，老师讲完知识点，给学生举一些与之相关的工程实例，将疑问留给学生，让他们思考并主动发言，也可以作为课堂讨论。讲解完剪切和挤压，结合“泰坦尼克号”的破坏现象分析破坏原因；结合等强度梁的概念讲解香港著名建筑“中银大厦”的设计理念；日本著名建筑师坂茂用纸筒在法国河上建造了一座纸桥，能同时允许20人用过等工程实例[2]。实施发现，运用这种教学方法大大提高了学生的学习兴趣，活跃了他们的思维，有的学生也能提出一些较为尖端的问题跟老师探讨。

通过上述教学改革，可以提高教学水平和教学质量，加深学生对材料力学中的基本概念、基本理论和基本方法的理解，使学生从学会变成会学并做到学以致用，使学生能在以后的学习和工作中具备扎实的基础知识和一定的创新能力，以更好地适应社会的需求，同时教师的教学水平和知识水平也会得到相应的提高。

参考文献：

[1]赵桐，潘颖.材料力学研究性教学探讨[J].高等建筑教育，2012，21（6）：133-135.

[2]李锋.材料力学案例[M].北京：科学出版社，2011：141-167.

[3]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.