转型背景下《材料力学》实践教学改革研究

摘 要：材料力学是土木工程专业的经典科目，学好材料力学对于土木工程专业学生有着重要的指导意义。而通过实践教学改革，将大量的实践环节、实践方法引入到材料力学课堂中，能够有效的激发学生的学习兴趣，让学生熟练掌握专业技能，将他们培养成具有创新能力的复合型人才。

关键词：转型；材料力学；实践教学改革；人才培养

一、绪论

材料力学是一门重要的基础平台课程，对于土木工程专业学生来说，这门课程具有地基和核心作用。学好材料力学，有助于学生夯实自己的知识技能大厦，更有助于他们在新的领域进行知识的延伸。这门课程理论概念较多，学生在学习起来很容易觉得抽象晦涩和枯燥。所以，这门课程的实践教学改革势在必行。而在实践教学改革的具体操作中，要把课程密切结合工程实践，要应用一些创新性的课程改革手法，让学生对所学的概念产生浓厚的兴趣，对课程有直观深刻的认识，培养他们的实践能力和创新能力。

二、材料力学实践教学改革的背景、方向与翻转

（一）实践教学的改革背景

材料力学这门课程实践性极强，具有进行实践教学改革的天然优势。传统对于材料力学的讲解，往往只拘囿于课堂上知识的灌输，学生极易对枯燥的概念定理产生厌倦的情绪，导致产生课程与社会脱节、课堂教学效果平庸化和同质化、学生所学知识不会应用于工程实践等诸多问题。材料力学这门课程起源于工程实践，应用于工程实践，而对于材料力学进行实践教学改革，就是让这门课程走出传统课堂，走出书山题海，回归工程实践本身。让学生通过在实践中学，产生一个正向的反馈链条，建构出一个成熟完整的知识体系。

（二）实践教学改革的三大方向

改革要有明确的方向，方向不明确，改革就会误入歧途，陷入困境。材料力学实践教学改革，核心是实践。它的具体方向可以归纳为以下三点：①追根溯源，重温对于材料力学这门课程产生重大影响的经典力学实验 ，让学生不仅知其然，更知其所以然，而不是一味的对于公式死记硬背。②立足当代，用材料力学分析当下建筑结构，以层出不穷的建筑安全事故案例对学生做出警示，让学生在以后的工作中养成谨慎细心的习惯。而且当代大学生的计算机应用能力较强，在课堂中，还可以引入优秀的与材料力学相关的计算机软件，让学生进行掌握。③远望前瞻，课堂上可以分析新型材料、绿色材料的力学特性，工艺技法，让学生接触到这些新型材料，知道它们的各自特征与应用前景，扩大视野。

这就是材料力学实践教学改革的三大方向，这三大方向打破了时间的壁垒，让过去、现在、未来都以共时的面貌出现在课堂中；打破了空间的壁垒，让课程与社会在教学实践中紧密融合；也打破了学科的壁垒，让计算机、物理、材料科学等学科在这门课上融会贯通。

（三）实践教学改革的三大翻转

这次实践教学改革也将翻转的理念融汇其中，实现了三大翻转：①由教师主场翻转成学生主场，教师起到课程的引导作用，让学生主动探求知识，进行分组专题汇报。②由个人学习翻转成小组学习，以往学生的学习都是个人行为，自己在自习室中埋头苦学。而通过本次教学实践改革，让学生以小组为单位进行学习，让他们进行分工明确的团队协作，锻炼了他们的合作意识与团队精神。③教学空间由教室为主翻转变成社会为主，本次教学实践改革，将课堂由教室搬到了实验室，搬到了工地现场，让学生在亲自动手实践与考察中对知识活学活用，不断在实践中修正自己的知识体系，查缺补漏，让知识体系真正的立足于实践这个永远颠扑不破的牢固地基，经受实践的层层考验，而不是将知识建构在书本上纸上谈兵。

三、材料力学实践教学改革的具体内容

（一）重温经典力学实验

材料力学这门学科，不是一蹴而就的，而是人类在认识自然的过程中逐渐建立的，是古今中外众多力学家集体智慧的结晶。这门学科在形成的过程中，伴随着众多彪炳力学史史册的伟大力学实验。在实践教學改革中，可以带领学生深入力学史的长河，让学生重温经典力学实验。通过这些实验来认识那些力学家，以古人为友，进而学习他们严谨的科学态度，以及他们为科学献身的精神，激发起学生的求知欲。

这些经典力学实验很多，实验环境也并不难创造，可以在实验室中进行模拟，让学生们通过亲自实验来得出结论。比如，伽利略的悬臂梁弯曲实验、胡克定律实验、欧拉公式的压杆稳定等等。通过这些实验，让学生重温当年力学前辈们的工作场景，让他们能够追本溯源，将枯燥的公式变成生动的实验演示，对概念铭刻于心。

（二）回顾工程事故案例

学好材料力学知识对于学生进入社会后的工程实践能力意义重大。很多建筑物，正是因为设计中或者施工中，忽视了力学知识，才造成了重大的事故。比如，加拿大魁北克大桥倒塌事故、美国堪萨斯城饭店倒塌事故、韩国三丰百货店倒塌事故等等，除了这些大的经典事故之外，各种小的由于忽视力学结构而造成的建筑事故在新闻媒体上更是屡见不鲜。通过这些惨烈的建筑事故回顾，给学生们产生警示，让他们意识到学好材料力学这门课的重要性。让他们在以后的工作中，无论是作为设计者还是施工方，或者是工程监理，都能以科学严谨的态度考察建筑的力学建构，让建筑排除安全隐患。

（三）运用计算机软件模拟

材料力学中要处理很多数据，如果用计算机软件去模拟的话，就可以将抽象的数据转化成动态的图形，让学生对于这些概念知识一目了然。有很多国外的商业软件可以在课堂上应用，比如在讲到复杂的力学计算时，可以在电脑上安装ansys软件系统，ansys软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析系统。还有工程软件中的翘楚MATLAB，学生可以通过软件，对于各种类型的情况进行模拟，还原工程实验，将传统的读数变成直观可视的读图，让他们在对于所学知识点牢固掌握的同时，锻炼了他们的建模能力，计算机分析能力，成为高素质的复合型人才。

（四）走进工程现场

材料力学最终是要在工程现场得以体现，在实践教学改革中，將授课场所由传统的教室翻转到工地是重要的改革环节。通过带领学生在工地走访，让他们亲自看到材料力学在建筑中的体现，看到各类建筑构件的具体应用，以及工程中出现的各类问题。能够让他们对于知识的应用产生浓厚的兴趣，锻炼他们的发现问题，解决问题的能力。

（五）新型材料涉猎

随着科学技术的进步，各种新型材料逐渐被引入了工程实践，比如泡沫混凝土砌块砖、用于屋面和墙体的太空板等等。这些新型材料往往具有复合型的特点，它们和传统材料相比，有着不同的受力特征，认识这些新材料可以开拓学生的视野，激发学生的创新能力，让他们具有专业前沿意识。

四、材料力学实践教学改革的具体方法

材料力学实践教学改革除了新颖的内容之外，还要有新颖的方法。通过新颖的方法，培养学生的自主学习意识，激发起学生的内驱力，让他们不是在外力的强制下被动学习，而是处于内心的热爱进行学习。材料力学的实践教学改革方法可以归纳为以下两种：

（一）分组竞赛

在材料力学课堂上，可以进行学生分组，五到六个学生为一组，每一组都有项目负责人，大家各司其职，互相切磋，在团队协作中完成项目。项目结束后，进行小组专题汇报，每个小组负责人上台面向全班同学讲述项目过程，然后由老师进行点评打分。既锻炼了学生的团队协作能力，又锻炼了学生的交流沟通能力，极大的调动了学习积极性。

（二）奖惩分明

传统材料力学都是采用期末考试的方式，这种考核周期长，学生无法对每次学的内容进行查缺补漏。而新的改革是将每堂课都纳入到考核中，随讲随练随考，让学生每节课都有明确的测评，通过及时练习考查自己的知识掌握水平。

五、结束语

随着中国制造走入产业升级的历史关头，在我校转型背景下，培养具有创新精神的实践性人才成为高校教改的当务之急。事实证明，传统的人才培养模式很多都存在着僵化以及与实践相脱节的问题，不能与时俱进，束缚了学生的学习天性与能力，不利于生产力的升级发展。对于土木工程专业来说，材料力学这门核心课程只有进行与之相适应的教学改革，不断推陈出新，由课程走向社会，由书本走向实践，才能激发起学生的学习热情，培养出具有创新能力、团队协作能力的高科技复合型人才。

参考文献：

[1]胡国华.材料力学[M].重庆：重庆大学出版社，1991.

[2]刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2005.

[3]郭华.教学社会性之研究[M].北京：教育科学出版社，2002.

[4]张文阁.以材料力学课程为载体，努力实践对学生综合能力的培养——力学课程报告论坛[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]杜庆华.力学与工程应用[M].北京：中国林业出版社，1998.

作者简介：杨凯（1984—），男，河南睢县人，硕士，讲师，主要研究方向：混凝土材料与结构。