马昌红

摘 要：为了适应应用型人才培养改革，对材料力学的教学内容、教学方法、教学手段、课程考核方式、实验教学进行了优化，并且把有限元计算软件引入到材料力学的教学中，在加强理论学习的同时，着重培养学生的创新意识和实践能力。

关键词：材料力学；教学改革；实践与创新

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.206

隨着我国大众化高等教育的发展，应用型本科教育越来越受到重视。我校把“建设成以工科为主、交通特色更加鲜明的高水平应用型本科高校”为目标，致力于培养具有扎实理论基础、一定工程实践能力和创新精神的应用型人才。材料力学是高等院校工科类专业的一门重要的专业基础课，它与工程实际紧密结合，且应用广泛，在培养学生确立工程概念，解决实际问题方面，发挥着关键的作用。

1 构建新的材料力学教学内容体系

材料力学的主要任务是研究构件在载荷作用下的强度、刚度、稳定性等问题。传统的材料力学教学以轴向拉伸与压缩、扭转、弯曲为章节，对每一种变形进行了单独讲解。按照这种内容体系，以杆件变形形式来分类，教学过程中采用了相同的推导过程，同样的问题每一种变形都要重复讲，浪费较多的学时，而且公式太多学生记不住，教学过程没有创新，学生也感觉枯燥乏味。所以，材料力学教学改革，首先构建了新的教学内容体系，采用类比、模块式教学，把三种变形集中起来讲解，都是先用截面法求出内力，然后根据内力及平面假设从几何关系、物理关系和静力学关系推导出相应的应力，从而进行强度方面的计算。这样优化之后，既节约了课时，又突出了共性，强化了概念，加深了学生的理解，达到事半功倍的效果。

2 教学方法和课程考核方式的优化，培养学生的创新思维与实践能力

2.1 教学方法和教学手段的改革与创新

为了改变学生在教学过程中的被动地位，我们采取了训练式教学、翻转式教学等多种教学方式，采用启发式、探讨式、研究式等多种教学方法。

在“训练式课堂”中，教师要想教好，首先要准确把握教学目标，其次要合理设计教学过程，必须符合学生思维特点和认知发展的规律，要突出重点。学生要想学好，首先必须掌握基本理论、教学重点，其次要有针对性地进行练习。这样的训练，一是突出了理论应用于实践，让学生了解材料力学在工程上的应用；二是提高了学生的课堂参与度；三是教师能发现教学中的问题，对教学进度可做出适当的调整。

“翻转式课堂”是指把传统的“教师在课堂上讲授知识，学生课后做作业”的教学过程完全翻转过来。这种教学方法的优点在于：首先，学生可以根据自身情况，自主规划学习节奏和风格；其次，通过自学后作业的完成情况，不但能让学生及时对自己的学习情况进行检测，还可以帮助教师更全面地了解学生的学习状况；最后，通过在线辅导交流，教师能给予学生更直接有效的一对一辅导，也促进了学生间相互探讨。

材料力学基本概念多、公式多，理论知识抽象，逻辑性强，又紧密结合工程实际，因此在教学手段上，我们采用板书和多媒体相结合的授课方式。为了突显材料力学知识结构的严密性和逻辑性，在推导公式时采用板书。而在讲解工程案例和抽象的概念时，采用多媒体教学，图像生动、具体，学生见到的就是实实在在的工程实际问题，缩短了认知过程。例如在讲解拉伸、压缩、弯曲、扭转等变形时采用动画形式，效果更直观，可提高学生的学习兴趣。另外网络教学、QQ群都为教师和学生提供了良好的交流学习的平台。

2.2 基于过程导向的累加式考核评价机制

传统的课程考核评价体系不注重学习过程，只看期末考试成绩，这样就导致了学生平时不学习，期末搞突击，考试时死记硬背，甚至抄袭作弊。这样的考核评价体系也忽视了学生对教师教学过程的随时反馈功能，致使教师对教学中出现的问题不能及时发现。针对传统的课程考核方式存在的问题，我们提出了基于过程导向的累加式考核评价机制。主要有以下特点：第一，考核形式更加多样化，总成绩由平时过程考核成绩和期末考试成绩两大部分组成，平时过程考核包括：出勤、课堂表现（小组讨论、课堂参与活跃度）、作业、随堂测验、期中测验和实验等的考核；期末考试则弱化了基本理论的考核，加强了综合应用能力和创新能力的考核；第二，加强过程考核，通过“训练式课堂”和“翻转式课堂”来评价学生的学习过程；第三，通过过程考核，能更好地掌握每个学生的学习状况，督促学生学习，对教学过程中出现的问题，学生能及时反馈，教师能及时纠正，从而提高了学习效果和教学质量。

3 有限元计算软件在材料力学教学中的应用

利用ANSYS有限元计算软件可以把材料力学中抽象的概念以图形的形式，更直观更具体地展示给学生，激发学生的兴趣，从而提高学生的主动性和创造性。例如在轴向拉伸和压缩时介绍了圣维南原理：如用与外力系静力等效的合力来代替原力系，则除在原力系作用区域内有明显差别外，在离外力作用区域略远处（例如距离约等于横截面尺寸处），上述替代的影响就非常微小，可以不计。学生很难准确地理解此原理，此时用ANSYS就能将这一抽象的概念进行充分的解析，一个承受轴向拉伸的杆，在不同的加载方式下，经过建模、计算等一系列过程，最后以图形的形式表达出来，不仅对圣维南原理进行了验证，更帮助学生加深了理解。

4 材料力学实验教学的改革

实验是材料力学教学的重要组成部分。除了基本型实验---轴向拉伸与压缩、扭转和弯曲外，我们开设了材料力学开放实验，它属于综合设计和创新型实验，考查学生综合应用的能力。例如弯扭组合梁实验，对学生有以下要求：画出圆管在弯扭组合变形下的弯矩图和扭矩图；计算薄壁圆管在弯扭组合变形下主应力。这是弯曲、扭转、应力状态三部分内容的综合应用，考查了学生的实验技能、动手能力、综合运用知识的能力和实践的能力，培养了团队协作精神。

在“宽口径、厚基础、强能力”的人才培养模式改革的大环境下，我们还要继续对材料力学的教学改革进行更深入的思考和探讨，以培养具有创新意识和实践能力的复合型人才为目标，不断优化材料力学的教学。

参考文献：

[1]刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]孔祥清.材料力学课程教学改革与实践探讨[J].实验技术与管理，2017（02）.