面向应用型本科的专业基础课程教学方法探索

潘耀芳　吴懋亮　王化更

摘 要 以工科专业基础课——材料力学作为一个实例，分析应用型本科的教学体系、教学方法、教学手段和效果评价，以适应现代大学应用型教学的要求。探索教学内容的合理分配、多媒体课件及分析软件的运用、参与式教学方法以及合理的考核方法，避免学生重理论轻实践的弊端，增强学生对理论知识的理解。

关键词 应用型本科 专业基础课程 教学体系

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.04.060

Abstract The paper analyzes teaching systems， teaching methods， teaching means and effective evaluation with an specialty example course materials mechanics to adapt to modern application undergraduate education. The paper explores reasonable distribution of teaching contents， application of multimedia and analysis software， participation teaching method and examination types to avoid students pay more attention on theoretical knowledge and less attention on application， and enhance knowledge apprehension through example analysis.

Key words Application Undergraduate； basis specialty course； teaching system

随着高等教育的普及化和大众化，高等院校办学功能呈现多样化的特点。应用型本科教学注重应用性人才培养，将应用性人才培养的理论研究和实践有机地结合起来，通过调整学科专业的培养方案和培养模式，探究高校应用性人才培养的可行性道路，应用型人才培养是众多地方高校结合自身的条件和定位，深入思考和探索的一个新课题。①

本文以应用型本科教学为目标，以工科类专业中最基础的专业基础课——材料力学为研究对象，对培养学生工程理念和创想思维进行探索，结合材料力学课程的特点，在教学过程中将基本理论和工程实践相结合，突破应试教育的惯性思维，在课程教学体系、教学方法、教学手段和学生学习效果评价指标等方面，开展探索性地研究和实践，培养既掌握理论知识又具备实践技能和综合应用等多方面能力的应用型人才。

1 应用型本科的课程教学体系要求

目前高等学校的教育模式大多以培养学术型、研究型人才为主，以系统性、完整性为特征的课程体系与以工作中解决实际问题的能力为主应用型本科培养的课程教学要求存在一定的距离。②因此教学过程中，不仅需要设置具有一定顺序和前后衔接的教学内容，更要根据解决实际问题的需要，进行知识的模块化处理，相对独立又有内在联系的安排教学过程。材料力学课程教学中，从知识体系上可以分为基本变形与组合变形，从研究对象可以分为杆件和具有一定形状的构件，因此教学过程针对工程实践中的处理方法，首先进行外力分析模块的教学，通过分析确定构件变形的类型，然后讲解内力部分，通过变形特点的分析，进一步计算杆件横截面间的内力，最后讲解应力和变形的计算方法，根据截面的应力类型，选择强度条件，计算正应力、切应力以及危险点的主应力等。针对与工程实际联系更为紧密的压杆稳定、动载荷、超静定等问题，结合实际工程实例和材料力学的基本理论作为专题讲解，使学生了解此类实际问题的计算和解决办法。

因此，在材料力学这类专业基础课的教学过程中，教师结合应用型本科的教学要求，建立模块化教学理念，从一条主线（外力-内力-应力与变形）出发，将各模块的知识有机连接，帮助学生不仅掌握理论知识，而且通过专题学习了解工程应用，这样，有助于使学生加深对专业基础课程理论知识的理解，达到对基本知识举一反三、灵活运用的目的。

2 多媒体课件和分析软件在应用型教学中的应用

鉴于应用型本科教学的课程特点和教学要求，实现教学形式的多样化，以直观、形象的方式表达抽象的概念和变换过程，通过增强教学的交互性，来吸引学生的注意力，激发学生的学习热情。③多媒体技术弥补了传统教学的缺点，提高教学效果。专业基础课程课件应用CAD绘图或工程图片等方式设计出与教学内容相对应的图片，在课程学习过程中，通过动画变化形象地表现抽象概念，如材料力学中的构件形形式，首先CAD软件构建结构模型，然后利用3DMAX、flash等场景渲染和动画处理软件设计出结构变形的三维场景，从而直观形象地展示了结构的变形过程，既加深学生的理解，也提高了学生的学习兴趣。

另外，许多有限元分析软件（如ANSYS）在工程实践中应用越来越广，对解决复杂结构的力学计算问题提供了有效的解决工具。在材料力学等课程的教学过程中引入力学计算工具，将ANSYS数值计算过程和结果与理论计算相对比，使教学中的概念更具体化和形象化。④如弯曲正应力不易理解，可以用有限元方法可做出应力云图，利用有限元分析结果展示矩形截面梁的纯弯曲变形，云图可以清晰显示截面的应力状态。同时对于复杂结构的力学分析，对比有限元软件分析结果和力学数值计算结果，使学生了解基本力学方法的计算能力和使用范围，使学生了解近似计算的局限性。

3 参与式教学方法的应用探索

本科教学中，参与式教学法是以学生为中心，教学过程中设定明确的教学目标，在民主、宽容的课堂环境中采用合作式或协作式的方法进行教学，这样使得学生可以积极主动地、具有创造性地介入教学活动，加强教师与学生之间的信息交流和反馈，使教师可以因材施教，根据学生学习情况实时调整教学方法和教学方式，同时可以使学生在沟通和交流过程中，领会和掌握所学的知识，并在讨论中将理论和实践结合起来。⑤为了使学生参与到教学活动中，一方面在课堂教学上，通过具体实例使学生深入了解知识的应用，另一方面，通过让学生自主设计实验的方法，提高学生的实践能力。参与式教学强调团队合作，团队成员之间既有分工，又要相互合作、互相监督，因此课堂上学生可以在轻松的气氛中学习专业知识。⑥

参与式教学法的载体为研究项目，学生以学习团队为基本单位，相互分工合作，每个同学以不同的角度参与项目研讨。根据材料力学课程的特点，构建一个使学生利用材料力学基础理论解决实际设计中的问题，如对设计的减速器中的关键部分进行简化，分解为一个个单独的力学问题。⑦其中轴的设计可以进行弯扭合成的强度计算，键的设计可以近似为剪切变形问题，螺栓的选择可以简化为拉伸与压缩变形问题等，通过不同零部件的设计计算，加深学生对工程实践和材料力学问题之间联系的理解，提升学生学习的兴趣。计算完成后，需要进一步进行讨论和点评。课堂讨论和设计质疑是参与式教学的重要形式，质疑过程使学生进行独立思考和反思理论知识，从不同的角度理解和分析基础理论问题。通过讨论可以梳理设计过程和理论在实践中的应用，同时自由讨论和质疑要求学生全面和深刻地理解课堂理论和设计的全部过程，对学生的学习起到了督促作用。

在实验教学过程中，采用开放式的实验教学模式，实验之前，通知学生实验的目的和内容，并通过参观实验设备让学生了解实验室现有的条件，然后让学生根据对课本内容的理解，分组进行实验设计。如进行材料的拉伸试验，可以为学生提供不同材料的样件，让学生独立包括进行实验仪器的选择、实验现象和数据的分析等，在这一过程中，不仅能够使学生了解实验的过程，而且能够了解仪器的操作规范，并通过不同组之间的数据对比，了解材料、尺寸等因素对零件拉伸变形的影响。

4 合理的作业和考核

材料力学理论多，适量的作业和点评是检验学生学习水平和改正学生的错误认识的必要手段。由于材料力学是一门比较成熟的理论课，多数作业可以通过网络获得答案，作业的抄袭现象比较严重，学生不能独立、按时完成作业现象比较普遍。因此在材料力学的作业布置方面，一是体现作业内容和数量多样化，根据教学内容和学生的掌握程度安排一些思考题和讨论题，这样，既能够提高学生的学习积极性和主动性，同时根据学生的学习水平和要求，确定不同的作业难度和作业数量，多层次化作业要求既可以让基础较差的学生独立完成作业，逐步掌握材料力学的基本知识，也可以进一步激发水平较好学生的学习兴趣。⑧

目前常用的“平时成绩+期末考试”的考核形式，重视理论知识的记忆、轻视实践能力的考核，这种考核形式忽视学生创新能力、实践能力的培养，无法适应应用型人才的培养要求。⑨材料力学的考核尽量减少记忆性内容，加强对学生的分析、理解、判断、表达等的考核；同时将课堂评价与考试相结合，注重对学习过程的监督与引导，改革现有课程考试的做法，学生平时学习的考核可以采用作业、课堂提问、出勤、实验等方式，通过运用多种考评方式可以较全面地了解被考评者应具备的知识、技能、素质，能更好地发挥考试的作用。

5 结语

材料力学作为工科专业的一门重要基础课，根据课程特点和学生的学习情况，设计材料力学的教学方法，具有重要的意义。

在教学体系上由基础的杆类零件的拉压、弯曲、扭转变形出发，逐渐建立强度理论的应用和复杂情况下材料力学的分析方法等基本理论。多媒体课件作为一种有效的教学辅助手段，通过文字、图片、动画多种元素的综合应用，避免了枯燥的理论讲解。教学过程中适当介绍Ansys等软件在力学分析方面的应用，不仅使得教学概念更具体化和形象化，而且可以拓展学生的眼界。参与式教学方式促进学生对知识的理解和应用，合理的作业和考核方法有利于学生的学习积极性的提高，提高学生的学习效果。

注释

① 管天球.地方高校本科应用型人才培养模式研究与实践[J].中国高等教育，2008（15/16）：69-70

② 汪禄应.应用型本科教育人才培养目标与课程体系建设[J].大学教育科学.2005（2）：42-44.

③ 徐春.多媒体在工程应用型教学中的利弊透视[J].黑龙江高教研究，2007（5）：152-153.

④ 叶勇.谈ANSYS与《材料力学》课程教学的有机结合[J].科技情报开发与经济，2005.15（20）：216-218.

⑤ 娄祖安.参与式教学法的涵义及特征[J].科技信息，2009（25）：405，423.

⑥ 姬红旭.应用型本科基于学习团队的项目参与式教学研究[J].职业技术，2014（10）：76.

⑦⑧林朝斌.项目教学法在材料力学课程教学中的应用研究[J].中国教育技术装备，2014（2）：75-76.

⑨ 李念良，李望国.基于应用型人才培养的高校课程考核改革探究[J].科教导刊，2013（25）：14-15.