材料力学课堂教学创新改革研究

杨大方 牛双建 陈亚娟

河南理工大学 河南焦作 454003

1 课堂教学改革的必要性

材料力学作为材料科学、土木工程和机械工程等工科专业重要的必修基础课，对工科类各专业的学生都具有重要的意义，其传统经典理论在现代工程和科学技术中一直被广泛应用，随着高等教育的改革与发展，不管是教学体制还是课程设置都发生了重大变化，“材料力学”也不例外。随着学时量不断削减，然而教学内容变化甚微，由于“材料力学”公式繁多、内容抽象，这就对教学方法提出了更高的要求。

课堂教学是教师向学生进行素质教育、知识传授、能力培养的最主要的途径，也是学校教育教学工作的集中表现，为提高高校教学质量，课堂教学改革创新势在必行。身为高校任课教师，我们必须寻求更加高效的教学方法，才能保质保量地完成教学任务。

2 转变教学观念

高等教育与中小学教育不同，因为受教育对象已经有了一定的知识和学习经验的积累。所以高等教育的总体教学目标就要逐渐从单调的“知识传授”向“能力传授”方向转变。即教师在授课时应将教学的主体从教师向学生身上转变，用符合时代发展的思想观念培养学生。必须要淘汰掉传统的“笼统灌输式”的学习模式，逐渐减少教师在学生学习中所占的分量，在授课的时候，要更加注重知识的迁移和运用，着重培养学生的自主学习能力和创新意识，多引导学生思考，而不是通篇讲解、一味灌输。

许多教师认为引导学生思考往往会耗费大量学时，反而事倍功半。但正所谓“磨刀不误砍柴工”，说的就是这个道理。一旦学生自主学习的能力得到强化，他们解决问题的能力也会得到大幅提高，这样也能极大地激发学生自主创新的意识。教师的任务就是把重要的知识提点到位，引导学生思考，让他们按照自己的学习方式发现问题，解决问题。这不仅不会影响课程进度，反而实现了教师与学生的双赢。同时，这种自主学习能力更能帮助学生更好地学习除材料力学以外的其他课程。这种能力甚至会让学生受益终生。

3 精炼教学内容

我国高校材料力学课程教学内容大都以“拉伸→剪切→扭转→弯曲”的基本研究思路为主线，且每种基本变形都按照“内力→应力→变形”的顺序进行讲授，各种基本变形又都采用“平面基本假设→变形几何关系→物理关系→静力平衡条件→应力公式计算”这一相同的过程推导。在这种模式下，存在知识点重叠的现象，耗费的学时量也非常大。因此必须改变原有的教学模式为一种更高效的模式，方能适应当代高校教学的需求。

所以最合适的模式就是将问题分类化解决，即采用“类比”的方法来安排课程。就可将材料力学的知识解构为“基本变形”“组合变形”“应力状态分析”“强度理论”“压杆稳定”“能量法”等六大模块。把各种基本变形的共性问题(如内力、应力、变形等)集中起来讨论，这样既能突出特点、强化概念，又可避免按基本变形不断地循环重复。然而我们不能完全抛弃传统的基本研究思路，仍需按照“外力→内力→应力与强度→变形与刚度”这一主线步步深入地学习。之后讨论基本工程问题，即校核强度、截面设计和确定许可载荷，以及深入学习材料力学解决问题的基本方法—截面法、叠加法、几何法等。这样一来，既加深了学生对材料力学研究问题和解决问题的思路的理解，又能节省学时，同时还能锻炼学生“举一反三”的能力，使其所学知识真正实现融会贯通。

4 增强教学趣味性

俗话讲“兴趣是最好的老师”。有趣的教学方式不仅能够活跃课堂气氛、调节课堂节奏、吸引学生的注意力、激发学生学习的兴趣，更能直接影响到课堂教学的效率。因此如何增强课堂教学的趣味性是一个十分值得探讨的问题。

良好的开始就等于成功了一半，一个经验丰富的教师从来不会让自己输在起跑线上。课前导入是一个十分重要的环节，授课教师一定要有一个生动有趣的课题引入，最好可以穿插入上节课所讲的内容，这样便能起到承上启下的作用。讲课时一定要切忌以课讲课，死板地“念书”。要用幽默诙谐的语言吸引学生的注意力，这样才能拉近教师与学生之间的距离，才能更好地激发他们听讲的热情。教师还可以根据所讲内容用一个个简单好记的顺口溜概括重点，就拿弯曲变形来讲，“剪力左上右下为正，弯矩左顺右逆为正”，学生很轻易就记住了。此举减轻了学生的负担，他们自然而然的就有了学习的兴趣。“暗号法”是笔者在课堂上常用的教学手段，将一大一小两内容对应起来，不仅方便记忆，更可以学生解决问题提供参考方向。例如“强度→应力”“刚度→变形”“稳定性→临界力”等。将平时成绩有效地与课堂结合起来也是一个十分有用的方法，积极回答问题可以获得平时成绩的加分，这样极大地调动了学生学习的积极性，大家踊跃回答问题，课堂气氛尤为活跃。

5 力学模型教学法

随着教育事业的发展，多媒体教学渐渐取代了传统的教育模式。无论是在高校还是小学，PPT成为教师授课最主要的方式，以其清晰便捷等优点著称。然而对于材料力学这门课程来讲，平面的受力图和抽象的应力状态分析往往无法被学生快速正确地消化理解。因此，将力学模型融入课堂教学中是十分必要的。笔者曾在课堂上针对单双剪问题和弯曲变形等例子做过一些简单的力学模型，亲自为学生演示，而且让学生自己拿着模型亲自感受，让学生脱离了单一靠想象进行分析的窘境，真正从三维的立体视角进行分析。帮助学生通过研究模型认识各种基本变形的原理和特征，对研究对象的分析更加清晰，这不仅加速了学生的理解，更有效地提高了学习的热情，同时也加快了教学进度。更让学生在理论和实际的结合中理解和运用所学知识，极大地激发了学生的创造性思维。

力学模型不必是十分复杂的一个模型，单单采用最简单的构成元素即可，例如，用圆形杆件穿过纸盒就可用以演示双剪问题；一只小小的粉笔就能很直观的反应拉伸与扭转的截面形状；一根细杆就能很直观地反映出弯曲变形等。这些都是最简单的力学模型，授课教师仍可根据学生学习的需要做一些更加精致的力学模型。

6 大力开展“云课堂”

在互联网信息技术发展迅猛的今天，信息化已成为现代社会的重要特征。网络改变了人们工作、生活和学习的方式。因此，教育信息化是社会发展的需求也是适应时代发展的必然选择。“云课堂”作为21世纪全新的知识传播的媒介，已经成为促进学校教育创新，培养学生自主学习能力的上上之选。

“云课堂”虽然作为课堂教学的第二阵地，但其仍能发挥巨大的作用。首先，为了适应本校在读学生的学习，“云课堂”的教学内容应由本校有关专业的讲师成立相关的研究小组进行研讨和运营。其次，要明确“云课堂”内容的设置，应该按照(提前预习课—学时精讲课—期末复习课)的模式进行排布，以保证适合学生按照自己学习的进度进行学习。同时“云课堂”还应兼设重难点习题的讲解。最后，要想让学生享受到最优质的课下学习资源，“云课堂”应由研究小组中讲授能力强、教学经验丰富的讲师进行课程录制。

以“云课堂”丰富课堂教学还有以下几个优点。(1)学生的学习方式由原来的被动接受变为现在的自主选择，学习的主动性大大提高。(2)学生学习的地点从原来单一的教室听课变为可以随时随地听课，学习的可控性大大提高。(3)学生遇到的疑难问题可以通过“云课堂”习题平台得到及时的解决，学习的解疑率大大提高。(4)学生可以按照简短的预习课进行预习，节省了时间，学习的目的性大大提高。(5)学生不用为讲后面忘记前面而担忧，所学知识可以得到及时的巩固，学习的质量得到保障。(6)考试前学生们更可按照复习课进行复习，有条不紊，考试成绩大大提高。

7 结语

课堂教学是学校教书育人的最主要的渠道，提高课堂教学的质量是每一位教师应尽的义务。材料力学教学改革是一项长期而又艰巨的任务，教师一定要以学生为主体，以课堂为第一“战线”，在教学实践中继续探索和完善课堂教学，积极总结，善于创新，不断提高教学水平，以培养出一代又一代有知识、有能力的高素质人才为己任，努力为材料力学的课堂教学注入新的元素。

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