土木工程专业材料力学的教学改革

张瑞梁

【摘要】土木工程专业课程繁多，材料力学是其中非常重要的专业基础课程之一。通过材料力学知识的运用和分析，能够让学生在学习和实践中体现出土木工程的专业特色，这为毕业生提供了良好的就业优势。本文从材料力学教学中的知识衔接、专业联系、教学方法、实验教学等四个方面进行教学改革，对材料力学的教学提出几点建议，希望能够起到提高教学质量、改善教学效果的作用。

【关键字】土木工程；材料力学；教学改革

材料力学作为基础课程与专业课程的纽带，在土木工程专业中占有重要地位，通过材料力学理论知识的学习和应用，学生能够掌握到工程构建强度、刚度等重要知识桥梁和扎实的计算功底，这对钢结构、混凝土结构等相关课程的学习具有非常大的帮助。在目前的材料力学教学过程中，由于工科教学任务量大和教学课时压缩的矛盾日益显著，内容偏多、偏难以及专业结合差等诸多问题相继出现，这对教学质量和教学效果产生了严峻考验。为了满足教育改革和人才培养的需求，《材料力学》的教学改革已经刻不容缓，只有不断创新和发展的技术才能培养出高素质、高标准的土木工程应用型人才。

1.与中学理论知识进行衔接

在中学物理的力学和大学的部分物理学课程中，已经对基础的理论力学进行了讲解和研究，这就让材料力学的学习建立在一定的知识基础上。但是在材料力学的内容中，对许多基本概念和理解都赋予了新的涵义，比如平衡、力偶等，这就需要注意新旧知识的对比和衔接。

比如，在扭矩、弯矩知识的讲解过程中，除了要强调其单位外，还要与之前学过的力偶知识进行对比区分；要着重对扭矩及弯矩的内力和外力进行讲解，让学生理解扭矩和弯矩都是用假象截面截开受力物体后暴露出的内力偶，同时，将理论力学中力偶的概念进行区分，此时就能让学生比较清晰的区分扭矩、弯矩问题和力偶问题的不同与联系。在对概念有比较明确的理解后，强调力偶的作用效果与扭矩、弯矩作用效果的不同——力偶的作用效果是使物体发生转动，而扭矩和弯矩则是使物体绕着坐标轴发生转动。此时，再通过空间坐标系的建立和物体转动的特性进行分析，就能更加具体的让学生掌握扭矩和弯矩的作用效果。经过整个知识衔接、对比和联系的过程，有效的融入了新元素的知识学习，在加强记忆和理解的同时，也培养了学生对已有知识进行更新和發展的能力。

2.加强专业课间的联系

土木工程专业是一门实践性非常强的专业，因此，在实践过程中需要较强的理论基础和理论知识作为解决问题的指导思想。在教学过程中，如果不加强教学内容与实践的联系，学生就不能具体形象的掌握理论知识和明确学习目的，此时学生容易产生气馁和懈怠的情绪，这严重影响了理论知识的学习和之后的教学进度。因此，必须在教学过程中加强课程与实践问题的联系，通过对后续专业课程中的材料力学知识的引入，引导学生对实际工程的研究，提高学生的学习兴趣，让学生自愿自主的加入到材料力学的学习和研究中来。

在基础工程课程中，许多问题表面上是专业课程的内容，但实际上就是材料力学的实际应用，因此，将材料力学和土木工程专业的专业知识进行有效结合，能够加深和提高学生对理论基础的理解和处理实际问题的能力。

3.改进教学方法

3.1问题教学法

提问能够激发学生的学习动机和求知欲，在教学中经常进行问题的提出—问题的分析—问题的解答—问题的总结等过程能够培养学生分析问题和解决问题的思维能力，既加深了理论知识的理解，又培养了创造能力。在教学中，提问是联系师生思维活动的桥梁，提问通常在学生疑惑处、教学关键点、思维转折点、知识引申点等位置进行设置。问题教学法是教育心理学的一种延伸运用，突出了教师的主导地位和学生的主体地位。

3.2启发式教学

教育最主要的目的是培养学生自主分析和解决问题的能力，因此在教学过程中需要进行正确引导和启发式教学。很多实际问题的解决需要在主要解决手段的基础上进行大量其它知识的串联分析，引导学生对其它知识的回忆和利用，能够提高问题解决的效率和速度，这样也能节省教学时间，加快教学进度。让学生跟随老师的引导脚步，对问题进行分析和思考，能够充分培养学生的创新意识和创新能力。

3.3比较法和归纳法教学

比较法和归纳法在教学中往往起到承前启后的过渡作用，一方面能够提高学生对已学知识的理解程度和记忆强度，另一方面还能降低学生对新概念和新知识的理解难度，从外部改变学生的学习思路。比如，对许多概念简单却涵盖许多后续教学内容的知识教学中，讲课的重点应该放在对概念的理解和方法的利用上，这样才能让学生在后续学习阶段进行比较和归纳的过程。

3.4反复教学法

材料力学的许多内容都很抽象，通过单次的教学难以达到熟练记忆和理解的效果，重复的教学和运用能够加深记忆，加强理解。比如，刚上课时进行上节课内容的回顾，课中对本节课所讲内容进行提问，课后布置思考题；通过课前、课中和课后三个过程，把每一堂课进行有机结合，知识框架也比较完整，学生同时养成了课前预习、课中思考和课后复习的好习惯。除此外，还可进行每一章节、每一部分的复习和实践，通过这样繁复的学习过程，达到温故知新的效果。

3.5教学手段

第一，充分利用多媒体教学工具，进行图文并茂的现象分析和过程解释，直观生动的表达形式既便于理解，又有助于对学生思维的启发。第二，互联网资源和有限元软件的教学。比如ANSYS、ABAQUS等辅助有限元软件，能够将材料力学所涉及的许多变形、位移及应力分布等过程通过动画的形式展现出来，提高了教学质量，增强了教学效果。

4.注重教学实验

理论的教学往往枯燥无味，只有配合生动有趣的实际操作和实验教学，才能激发学生的学习兴趣和培养学生的动手能力。通过引进试验设备，让材料力学的教学过程更加具体和直观，同时降低了知识的理解难度。让学生亲自操作试验机，在导师指导下进行试验机的拆卸和组装，能够让学生深入地了解试验机的原理和构造。在实验过程中，要引导学生进行思维发散，不能仅仅观察实验现象而不进行思考和分析。比如，在试验机绘制应力应变曲线实验中，除了保证实验过程的完整性外，还要引导学生分析断面位的发生位置、试验机停止的原因等，只有进行思考和分析的实验过程才是进行了实践的学习过程。实验课结束后，学生才能真正的体会到参与工程实践的感觉，这也正是实验课程的教学目的。

5.总结

《材料力学》是土木工程专业中非常重要的理论基础，而许多理论的创立都是建立在大量实验结果上的，许多理论的假设也需要实验结果来进行验证。因此，在材料力学的教学过程中，除了知识衔接、教学方法的改革创新外，还要加大对实验课程的重视程度。以实践操作引导理论学习，对传统教学模式进行改革和发展，在教学方法上引入问题教学法、启发教学法等优秀的教学方法，并利用多媒体和互联网资源进行教学手段的更新，这样才能跟随时代的发展，为培养高素质、高标准的土木工程人才奠定教学基础。

参考文献

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