材料力学课程建设研究

董 敏，李佳盈

(山东华宇工学院能源与建筑工程学院，山东 德州 253000)

材料力学是所有工科专业的一门专业基础课，是一门理论性、实践性和应用性很强的课程，对于后续专业课的学习和工程应用具有重要意义。本课程主要介绍拉压弯扭四种基本变形的应力应变及相应强度和刚度校核，掌握各种变形的应力分布规律和计算公式，掌握构建的强度、刚度和稳定性，为经济合理地设计构件提供必要的基础理论和计算方法，为学习其他后续课程如机械设计及从事相关工程构件设计等相关工作奠定基础。

1 材料力学课程教学存在的问题

材料力学内容知识点多，计算公式多且理论性较强，应力分布规律通过公式推导直接得出结论，较抽象，学生在学习过程中很难想象出来，导致学习积极性不高，学习效果较差。本门课程资源相对较少，需要充实教学资源；课程内容较为枯燥，需要创新教学方法；课程应用性较强，需要密切联系实际。

2 材料力学课程建设途径

2.1 加强课程理念建设

以学生发展、学习和学习效果为中心，树立课程建设新理念，推动课程改革创新，实施“N+2”过程性课程评价模式，从注重“知识输入”到注重“能力输出”，全面提升课程的高阶性，培养学生利用所学材料力学知识解决实际复杂力学问题的综合能力和高级思维。突出创新性，教学内容体现前沿性与时代性，及时将相关力学学术研究、科技发展前沿成果引入课程。改进教学方法，将“学习通”“有限元软件”等现代信息技术软件与课程教学深度融合，积极引导学生进行探究式与个性化学习。按照“N+2”过程性考核考试评价方式，注重过程性考核，增强学生自主学习能力。

2.2 加强课程思政教育

在课程讲授中，加入思想政治教育，做到全员、全程、全方位育人。例如，在讲授绪论课时可以结合材料力学发展史，使学生明确勤奋、扎实、刻苦、坚毅的求学精神。结合制造业强国战略，帮助引导学生树立远大的理想和爱国主义情怀，树立正确的世界观、人生观、价值观，勇于肩负起时代赋予的光荣使命，全面提高学生的思想政治素质。材料力学课程主要讲解四种基本变形的应力、应变以及强度和刚度校核，从工程实际出发，给与工程设计人员理论的指导。对于轴向拉压变形，从轴向受压杆件危险面的概念出发，结合“木桶理论”，让每个学生都认识到任何一个构件或者一个结构的成败取决于“最弱”的位置，每个人都应思考自己的短板所在，并尽早补足，从而提高自身综合素质。通过专业理论的学习与讲授，从科学、专业的知识体系中培养学生严谨的科学态度，从工程事故中让学生认识到工程结构设计的重要性，从而培养学生遵纪守法、有责任有担当的职业道德，以及求真务实、开拓创新的职业精神。

2.3 与虚拟仿真软件相结合，将抽象概念具体化、形象化

材料力学中有很多概念比较抽象，学生的兴趣不高且学习效果得不到提高。与虚拟仿真软件的结合，大大提高了课堂效果。例如，在讲到应力集中问题时，利用有限元软件，对构件开槽后和开槽前的应力分布规律进行模拟，输出计算云图，学生通过比较两者的应力分布云图，将应力集中概念具体化，同时从云图中掌握应力集中对构件强度的影响。在讲到圣维南原理时，学生只能从课本上知道结论，但原因是什么却无从知道，通过有限元软件，得到集中力和分布力下平板的应力分布规律对比，让学生总结，归纳得到圣维南原理，提高学生的学习主动性和积极性。

2.4 改革教学内容，引进学科前沿与科学研究

在讲解材料力学任务时，列举当今一些著名建筑的设计思想及设计原则。通过引入国内外一些令人印象深刻的灾难案例，让学生深刻感受到学习材料力学的重要性和作为一名工程设计人员身上担负的责任感。坚持学生中心、成效导向、持续改进的理念，将教学内容进行整合共分为四种基本变形，每一种变形都以项目形式呈现，按照工程构件设计思路、受力分析、内力求解、应力计算(强度校核)、变形计算(刚度校核)，完成整个构件的设计或校核工作。四种基本变形由易到难，层层递进，符合学生的认知特点。改变传统课堂教学模式，以学生为中心，通过课前、课中、课后对教学过程从时间上进行量化，使课堂更加紧凑。通过任务驱动、翻转课堂等教学模式给学生充分参与课堂的机会，提高学生学习积极性。

2.5 完善教学文件

对教学日历、教学大纲等教学常规文件进行修改完善，重视学生利用所学理论知识分析解决实际问题的能力，培养学生的创造性思维。积极利用现代化信息技术，深度挖掘材料力学优质教学资源，通过“学习通”平台，建立材料力学在线课程，利用智慧教室进行课堂授课，增加学生课下自主学习学时，实现学生个性化学习，提高自主学习能力。

2.6 建立多层次的实验教学体系

实验教学是以实验作为主要手段进行的教学活动，具有直观性、实践性和客观性的特点，验证科学假设和科学规律，学生通过利用仪器设备，在人为改变参数的情况下，通过观察、测定得到实验数据，并归纳分析得到结论，从而获得知识与发展的能力。材料力学包括金属拉压实验、材料扭转实验和材料弯曲正应力实验共三个实验，在此基础上，让学生探索实验与理论的密切关系，掌握理论与实践结合，用实验来验证理论的途径方法，鼓励学生根据自己的兴趣选做科研创新型实验，做到专创融合，在理论知识学习的基础上，进一步拓展，提高创新能力的培养。

2.7 加强师资队伍建设

合理调整师资队伍结构，加大师资队伍培养力度，通过外引内培，使师资队伍的年龄结构、学历结构、职称结构等趋于合理，学术水平明显提升。积极鼓励青年教师考博、深造，提高教师的学历层次、高职比例、教学水平和科研能力。认真落实青年教师导师制和助教制双导师制度，为新入职教师尽快转变角色成为一名合格的教师打下良好基础。鼓励青年教师努力提高教育教学能力和科研能力，积极参加企业实践锻炼，为课程建设和发展打好基础。课题组制定了中青年教师培养计划，并切实按计划进行中青教师的培养工作。鼓励帮助青年教师参加课题申报和研究撰写教育教学论文，编写教材。围绕岗位工作，在专业建设、精品课程建设、教学方式改革、实验实训建设等方面进行改革创新，提升教师的教育教学理念，提高教学管理水平。

3 结语

在进行材料力学课程建设研究中，团队从师资队伍、教学内容、教学方式与手段、教材建设、实验室建设等方面开展工作，得出以下结论：第一，明确本课程的建设目标与人才培养的地位和作用。对课堂教学内容和教学手段进行研讨，提高教学效果。第二，提高教学团队素质和教育科研能力，团队教师积极提升自身教学能力和科研水平，进而打造一支高素质、富有创新活力的高水平教学团队。第三，积极开展教研活动，开展集体备课和团队成员听评课活动，创设平等、和谐、交流的互动关系，从而达到切磋教法、相互提高的目的。