孙昊栋，王娅娟

(河西学院 土木工程学院，甘肃 张掖)

一 引言

力学类课程是土木工程专业面向工程设计和应用的重要基础课程，对培养新工科背景下土木工程专业人才起着不可或缺的作用，尤其对结构强度工程而言，力学课程是根基。材料力学在土木工程专业人才培养方案中是继高等数学、大学物理、理论力学等数理课程后的专业基础课程，是架设在基础课程与专业课程之间的桥梁，在培养学生唯物辩证法的思想，提高学生的应用能力和创新性思维方面上发挥了重要的作用。

随着我国高等教育“质量工程”的实施与推进，各大高校对课程教学的研究与改革已经做了很多的工作，宋曦和杨静宁[1]基于教学内容的重新组织与设计、教学方法和教学手段的创新对材料力学的教学做了探索与研究，达到了提升教学质量的目的。郑佩[2]通过对材料力学教学改革的思考，根据人才培养目标、教学方法的改进、完善教学手段等方面提高课程教学质量。黄元辰和翁国华[3]通过绪论课的引入、教学内容的优化、现代化教学的运用等方面作为切入点，全面提升教育教学质量。盛鹰等[4]通过加强力学建模能力培养，在教学过程中注重学生的实践应用，以培养学生的力学素养为目的，对材料力学的课程教学提出了改革意见，有效地提高了教育教学质量。杨静宁[5]等基于材料力学“案例库”建设的教学设计，提高了教学质量，进一步提升了学生们的力学素养。满田囡等[6]等根据材料力学课程教学中出现的问题，提出“线上线下”混合式教学体系，对学生的学生兴趣有了很好的激励作用。陈留凤等[7]基于对材料力教学新方法的探索与实践，提高了学生们的学习能力。赵清等[8]基于工程教育专业认证的要求，对教学理念、实验教学新体系、完善实验教学考核方法等方面对材料力学实验课程进行改革。付晓强等[9]基于材料力学课程的特性，引用案例教学的方法，有效地提高本科教学质量，很大程度上提高了学生学习的兴趣，使得学生从被动学习转换为主动学习。陈云信和夏燕[10]以材料力学教学为例，通过教学方式的创新、教学内容的梳理及教学理念的进一步凝练，给出了如何建立材料力学金课，并提出了培养学生的创新意识级实际应用能力，为后续学习专业课打下扎实的基础。董敏和李佳盈[11]以师资队伍的建设、教学内容的拓展、教学手段的创新、教材的建设、实验室建设等方面为抓手，积极提高本科教学质量。曹惠等[12]基于以学生为中心教学模型，在教学方式、教学理念等方面做了改革与创新，有效地提高了教学课堂质量。

二 现状及存在问题

土木工程类专业对于本科生的数理基础有着较高的要求，尤其是对于专业基础课程的要求更高，为更好地提升材料力学课堂教学质量，在授课中期，任课教师对各上课班级的教学情况及学生们的学生情况做了调研，根据调研结果整理出了课堂教学中存在的问题，具体情况如下：

（一） 学生学习的自主性不高

由于对于新工科背景下人才培养的要求，最新版人才培养方案制定的过程中通识教育课程占比增大，相应的材料力学课程的理论学时从2015版人才培养体系中的80学时理论教学及8学时实践教学修订为2019版人才培养体系中的64学时理论教学及16学时实践教学，增加了学生们的实践教学量。由于材料力学知识较为抽象、公式繁多、理论性强，且各章节之间的连续性不强，学生在学习的过程中不能和实际很好地结合，所以学生在学习的过程中存在很大的困惑，学生学习的兴趣较低，很难提高学生学习的主动性。

（二） 教师授课的方式单一

材料力学课程由于理论性较强，公式繁杂，教师在上课的过程中注重学生的逻辑推理过程及理论理解，授课过程中多采用“讲授+PPT”授课模式。在讲授过程中，形式相对比较固定，一般都是侧重于对理论知识的讲解，以一定量的习题为辅助，这种传统的教学方法，对学生来说未免单调，难以提起学生主动学习的兴趣，同时也限制了学生的创新性能力的培养，很难培养学生独立思考和研究实际工程问题的能力，从而不能深刻地理解理论知识。

（三） 实践课程教学传统化

材料力学的实验课程目的在于培养学生理论与实践结合的能力素养，同时培养学生创新性能力。现阶段我院主要以验证性实验为主，缺乏创新性，在实验过程当中，任课教师讲解基本理论知识后，给学生们演示一遍操作过程，再由学生们按部就班地完成实验过程，处理数据后得到实验结果，完成实验报告册，这在一定程度上限制了学生们的创新性，学生们的认知处于理论性阶段，与新工科背景下应用型人才培养的目标存在了一些差距。

三 材料力学教学改革的措施

为提高专业教师的教学水平以及更好地完成“教与学”的融合工作，根据教学中发现的一些问题，任课教师以教学理念的转变、教学方法的创新、力学竞赛的推进三个方面为抓手，以提高本科教学质量为目的，展开了材料力学教学活动方面研究，以探究适合河西学子的学习方法，依据实际经验，作者作出以下几点的改革意见。

（一） 教学理念的转化

任课教师应更恰当地理解“教与学”的教学理念，教师们自身先从思想上做好转变，课堂教学中从传统的以教师“教”为主导向以学生“学”为中心的转移，以学生为中心是当前教师教学中的根本教学理念。为提高学生们的学习兴趣，让学生们积极主动地参与到教学过程中。例如，材料力学课程绪论课程的教学中，教师首先给学生们讲解力学课程的渊源，同时列举一些古今中外力学史上的典型案例，再以材料力学课程作为基础课程与专业课程之间的桥梁，说明该课程在专业培养体系中的重要性，最后再简单陈述该课程的学习任务及内容，具体以板块教学，以各板块分解教学任务，使学生们的目标更明确，能够更清晰地理解该课程，提高学生们的学习兴趣。

（二） 教学方法的创新

任课教师在讲授的过程中，尽量采用多媒体教学手段，目前处于多媒体发展迅猛的阶段，信息化网络已普及到每个学生。例如任课教师在讲授材料力学课程理论推导的过程中以课堂讲授为主，同时推荐大学慕课中经典的视频课程，学生们加深对理论知识的理解。同时，多媒体课件制作的过程中，注重素材的选取，突出知识的结构性，有一定的吸引学生兴趣的因素，例如，在讲解梁的弯曲应力章节时，可适当播放高铁运行的短视频，并指出在2004年以前，中国还未修建高铁，然而经历了短短的17年，到了2021年1月，中国高铁的里程数已经达到了3.79万公里，居世界首位，同时还可以指出高铁运行中存在一些结构或者材料方面的科技问题需要解决，可以有效地提高学生的学习兴趣，使学生们全身心地投入到课堂教学中。

此外，为了丰富课堂手段，使教学方法多样化、更有效提高学生的学生兴趣，在材料力学课堂教学中，任课教师引入课堂案例教学，学生们通过讨论、学习，增加了学生们的学习兴趣和创新意识，使得理论教学和实际联系更为紧密，有效地促进了教学课堂质量的提升。

（三） 力学竞赛的推进

增强力学课程的竞赛，组织学生们参加各类力学竞赛，培养学生们用理论知识解决实际问题的能力。按照河西学院土木工程学院人才培养方案的编订，学生在二年级第一学期学习理论力学知识，第二学期学习材料力学，这已经具备了用力学知识解决简单工程问题的能力，教师在授课的过程中组织学生们参加学院的力学竞赛，竞赛题目基于课本知识，更贴近于工程实际案例，教师可从实际工程案例中凝练题目，以增强学生们的力学素养。

四 教学改革实效

通过课程组教师的研讨，任课教师进一步从教学理念、教学方法的创新、第二课堂的开展等方面对材料力学课程的课堂教学进行教学改革，全面提升本科教育教学能力，以培养德智体美劳全面发展的应用型本科人才为最终目标，从而培养学生分析和解决实际问题的能力，提高学生力学素养。

课程组教师对学生在授课过程中采用的教学理念、教学方法和教学手段等方面所反馈的“教与学”的信息进行整理、总结与反思，考虑基础力学课程在土木工程专业人才培养中的适用性及与工程实践的紧密性，拟对传统教学模式进行改革，教学效果显著，学生们在课堂中的表现更为积极，很好地从被动学习过渡到了主动学习，勤于思考，善于钻研，用创新的方法解决实际问题。

经过学院初级选拔，选派8名学生参加“第十三届周培源大学生力学竞赛”，1名学生获得甘肃赛区的个人三等奖，2名学生获得全国优秀奖，通过组织学生参加力学竞赛，更好地激励低年级学生对力学的学习兴趣，善于发现身边的力学，能更恰当地用力学知识解决生活中所遇到的问题，提升学生的工程实践能力，为后续的工作奠定了基础。

同时，经过本学期材料力学课堂教学的改革及教学方法的创新，相比较而言，学生的及格率有所提高，农业水利工程191班学生卷面成绩平均分提升到71.5分，80分以上的学生达到5人，占全班比例的12.2%，合格率达到95.1%，较往届学生有了很大的提高。下图为学生成绩分布图。

图1 材料力学成绩分布图

五 结语

针对我校土木工程类专业材料力学的教学研究已取得了初步的成效，学生们对于抽象的概念、难理解的理论知识、较为孤立的知识板块 “力学”课程转变为架设在基础课与专业课之间的“桥梁”。成功地从教师的“教”为中心转变为以学生的“学”为主导，提高了材料力学课程的教学质量，同时培养了学生将理论知识应用于实际工程问题中的能力，有效地提高了本科学生的力学素养。