材料力学性能课程的教改探讨与实践*

魏晓刚 刘会丽 杨柳川 张耀宗 樊佳康 徐 哲 李 旺

（郑州航空工业管理学院土木建筑学院，河南 郑州 450000）

材料力学性能课程教改内容较多，其中以教学内容改革、教学方法改革、教学手段改革以及成绩考核改革为主。在材料力学性能课程中，一般会涉及金属材料、固态材料、无机非金属材料等材料知识。此外还会涉及高分子材料、聚合物材料等材料力学性能课程，在材料力学性能课程教改过程中，应结合材料领域发展趋势，以及市场和科研领域应用材料的过程，使教改内容可以满足学生学习以及实际发展需求。

1 结合专业特点优化教学内容

1.1 优化基础内容，注意前后课程衔接

根据高等教育要求，高校在改革材料力学性能课程时，应以《工程材料力学性能》为主，将材料力学性能课程分为三个部分，一是材料力学性能理论阐述课程、二是材料在环境中实际表现课程、三是材料力学性能综合概述课程。

在材料力学性能理论阐述课程中，主要讲解材料受到静荷载、动荷载或者动静荷载的作用下，材料出现的变形情况，在变形过程中材料还会出现断裂的情况，根据变形或者断裂情况，判断材料在使用期间所能承受的荷载，以便确定材料的抗荷载能力，根据抗荷载能力，掌握材料实际的使用价值，有助于将材料使用在适合的环境中，提高材料的安全性和稳定性。

在材料环境中实际表现课程中，重点研究材料常见的四种情况，一是疲劳情况、二是蠕变情况、三是磨损情况、四是环境情况，根据四种情况分别研究材料的使用寿命，并且在材料应有的寿命的下，材料可以体现出的抗荷载能力。

在材料力学性能综合概述课程中，主要讲解材料力学的相关概念以及原理，并基于材料力学性能定律，将所有讲解的内容建立联系关系，使学生可以全面掌握所学的材料力学性能课程内容。

进行材料力学性能课程教改，一方面突出材料力学性能课程的特色，突出材料力学性能课程特色，让学生发现学习材料力学性能在实际领域中体现出的应用价值，另一方面将材料力学性能课程相关的领域相互融合，包括焊接领域、金属领域以及成型控制领域，让学生明确学习材料力学性能课程的价值，有助于学生明确今后在各个领域的发展目标。

以某高校对材料力学性能课程教改为例，在教改过程中将汽车领域、船舶领域以及煤矿领域与材料力学性能课程融合，在融合期间根据各个领域的实际发展趋势以及岗位实际应用需求，明确材料力学性能课程教改目标，具体教改目标分为材料力学性能在金属静荷载下的应用价值、在金属应力抗腐蚀的应用价值、在氢脆断裂的应用价值以及金属耐高温的应用价值。

1.2 坚持理论联系实践

材料力学性能在各个领域应用范围不断扩大，具有较高的实际应用价值。在材料力学性能课程教改过程中，高校应坚持理论联系实践，将理论教学内容与实际应用建立相辅相成的关系。进入到材料力学性能课程教改过程中，高校应发现理论教学与实践应用存在的差距，在理论教学中，将理论断裂强度作为联系实践的切入点，在实际教改过程中，发现理论断裂强度与实际断裂强度存在较大的差异，存在的差异按照数量级进行划分，可以划分为3 个等级。在分析强度等级数量级过程中，一般从两个角度进行分析，一是理论断裂强度分析，另一个是基础材料科学断裂强度。在分析理论断裂强度过程中，采用双原子模型，可以推断出理论断裂强度。在分析基础材料科学断裂强度时，应根据材料基础理论，采用科学实验的方法测定材料的实际断裂强度，并将理论断裂强度与实际断裂强度存在的差异进行比较，针对出现的差异找出消除差异的方法。

以讲解材料低温脆性知识为例，高校可以将船舶、桥梁等设备中应用的材料作为研究对象，在较低的温度环境中，设定不同温度，分析材料在不同温度状态下表现出的脆性状态，如果材料在设定的温度脆性达到极限，证明材料在设定的温度极有可能出现断裂的情况。向学生展示实际情况，学生掌握材料在脆性状态下出现的变化，可以让学生结合材料的力学性能，将材料合理应用在适合的设备上。此外在理论教学期间，讲解材料出现的磨损情况时，应结合煤矿运输过程中使用的设备为例，在运输设备中使用的材料，会受到环境等多种因素的影响，导致材料出现磨损情况，教师重点讲解引发磨损的原因以及产生的危害，并结合材料的力学性能，向材料中加入抗磨损材料，提高设备的抗磨损能力。在讲解设备振动情况时，由于设备处于振动状态，需要设备具备较高的韧性，充分发挥材料的韧性优势，使设备在振动过程中，可以有效缓冲设备，防止设备由于长期振动无法正常的运行。

将理论教学与实际教学相互融合，让学生通过讨论实际问题，合理运用理论知识，使学生可以有效地理解和掌握材料力学性能知识。此外在理论与实际联系过程中，教师可以采用设置问题的方法，让学生积极思考和探索理论知识与实际应用之间存在的关系，在思考和探索中引导学生形成正确的学习意识，并且不断开拓学生的学习视野，使学生不断丰富材料力学性能知识内涵。

1.3 教学与科研结合，科研促进教学

材料力学性能课程教改期间，高校应将教学内容与科研内容有效的结合，以科研促进教学发展，借助教学提高学生的科研能力。以讲解材料力学性能中抗磨损知识为例，教师在课堂上讲解理论知识，组织学生参与到实际科研学习中，让学生将理论知识应用在科研中，学生在科研中研究材料的抗磨损、材料形状弹性等内容，然后结合材料力学性能，找到提高材料抗磨能力的方法。学生在科研过程中，会使用到较多的材料，如纳米材料为例，学生在科研中使用显微镜，分析纳米材料的力学性能，并将纳米材料放置在设备上，为设备营造真实的生产环境，学生研究实际环境下，纳米材料的力学性能，可以帮助学生更好地掌握材料力学性能。学生在科研与教学结合学习模式中，有助于增强学生主动探究材料力学性能的意识，并提高学生的科研能力，让学生在科研中，合理应用所学的知识解决实际问题，使学生真正做到学以致用。

2 改革教学模式，提升教学效果

高校在讲解材料力学性能知识时，应充分认识到材料力学性能知识的复杂性，主要是材料力学性能知识会与多个力学学科存在关系，其中工程力学与材料力学关系较为密切，如果采用传统的教学模式，会使学生感受到学习材料力学性能课程存在较大的难度，不利于学生投入更多的精力进行学习，从而影响课程教学效果。

高校应对传统的教学模式进行积极的改革，在改革过程中，一方面将讲解的知识进行有效的串联，使知识建立衔接关系，另一方面设置具有探究性特点的问题，让学生在探究问题过程中，可以掌握材料力学性能课程内容。学生掌握材料力学性能课程后，可以利用自己的思维，建立材料力学性能知识体系。在建立体系过程中，既能培养学生探究意识，使学生可以主动探究材料力学性能知识，帮助学生养成独立自主的学习习惯，还能充分挖掘学生的创新潜力，学生可以根据自己的能力，使建立的知识体系可以应用于解决实际问题，从而提高学生的学习效果。

在材料力学性能课程讲解期间，教师可以采用多种教学方法，从而构建不同的教学模式。由于材料力学性能知识具有抽象性特点，教师可以在教学中使用多媒体技术，使用多媒体技术制作音频课件，通过音频课件全面直观的讲解材料力学性能知识，使材料力学性能体现出形象化特点，降低学生的学习难度。以讲解材料断口形状为例，教师在教学中使用多媒体技术，向学生展示材料受到不同荷载作用下，材料断裂位置出现的形状。在展示过程中，将工程中使用的材料作为展示对象，在课件中向学生展示材料受到单项拉伸荷载、冲击荷载等实验过程，并将实验结果展示给学生，使学生对学习内容有一个形象的认识，有效提高学生对材料力学性能知识的理解程度。

在使用多媒体技术时，教师指导学生合理使用互联网，搜索与教学内容有关的知识，并利用互联网建立材料力学性能课程学习平台，教师通过平台上传材料力学性能课程，让学生在任何时间可以学习材料力学性能知识。在平台中应提供教师与学生交流的窗口，方便教师在线上向学生讲解相关知识。

3 实验教学改革

在材料力学性能课程教改中，实验教学改革尤为重要，材料力学性能课程中实验教学是重要的组成部分。高校在改革实验教学时，应改革以下内容，一是教学环境、二是实验条件、三是实验步骤、四是评价方法。我国对高校实验教学提出明确的要求，高校在实验教学改革时，应参照多种标准，如金属材料室温拉伸实验标准、金属材料夏比摆锤缺口冲击实验标准等。教师组织学生进行实验学习时，应根据教学内容采用相应的教学标准，一方面使实验教学的相关操作必须符合国家要求，使实验教学过程更加安全，并且保证实验结果真实有效，另一方面在严格的实验标准下开展实验教学，可以增强学生实验操作以及学习的规范意识，并且有效提高学生实验操作能力。

4 考核评定模式改革

在材料力学性能课程中，将理论教学与实践相互融合，需要教师转变传统的考核评定方法。对传统考核评定模式进行改革，要求在每个阶段设立考试，将每个阶段的考试成绩，以及学生日常的学习表现作为考核评定内容，有效避免学生在日常学习出现散漫的情况，防止学生进入到期末阶段冲刺学习。采用创新的考核评定模式，期末考试成绩占比设定为50%，日常考试和日常表现占比分别为25%和25%。采用新型的考核评定模式，可以使学生在每个阶段投入更多的精力进行学习，使学生的学习更加具有延续性，有助于学生理解和巩固所学的材料力学性能知识。

5 结语

综上所述，在材料力学性能课程教改过程中，高校应将理论内容与实践操作相互融合，并给予实验教学更多的重视，让学生在创新的教学模式中，可以提高学生应用理论知识解决实际问题的能力，在实验教学中不断增强学生的探索和思考材料力学性能知识的意识和能力，从而促进学生在材料力学领域的发展。