从案例探讨到项目实施——浅议材料力学课程教学方法

李 梅

(绍兴文理学院 工学院，浙江 绍兴312000)

从案例探讨到项目实施
——浅议材料力学课程教学方法

李 梅

(绍兴文理学院 工学院，浙江 绍兴312000)

在以工程案例为导向的教学方法基础上，引入项目教学法到材料力学的教学中,提出了案例探讨和项目实施相结合的教学思路和方法，介绍了具体的教学实施过程，最后阐述实施体会和效果.

工程案例；项目教学；材料力学

材料力学课程是一门理论与实践相结合的专业基础课程，具有理论抽象、公式繁多和工程背景较强等特点，同时该课程对培养学生工程理念、工程素养及其他后续课程的学习具有十分重要的意义[1].该课程教学大纲要求注重培养学生将工程实际提炼成力学问题(即力学建模)的能力，注重培养学生运用力学知识分析工程问题和解决工程问题的基本技能.如何完成这两种能力的培养，是教师必须认真思考和深入实践的要务.

根据材料力学重点课程建设的成果以及对该课程教学模式改革的思考和探索，提出了一种结合工程案例探讨，以项目实施为主线组织教学环节的教学方法.本文介绍了案例探讨和项目实施相结合的教学方法的具体的教学组织实施过程、实施体会和效果.

1 从案例探讨到项目实施的教学总体思路

案例探讨教学是指以材料力学知识要点为纲要，在每章每节的教学过程中，课堂上教师以生活案例、工程案例讲解各知识点，课堂外学生自主小组学习时以案例为主线，复习知识点，查阅相关资料，了解和分析案例中的具体问题，解决案例提出的问题，撰写案例研究报告.

在案例教学中 ，教师在课堂上将知识点讲得比较透彻，课堂外学生通过运用所学的力学基础知识和相关原理，对实际工程现象和问题进行合理的理论解释，建立力学模型，并计算分析，以提升解决实际问题的工程能力[2].

项目教学法是指实施一个完整的项目工作所进行的教学活动，在教学过程中以一个系列项目作为载体，相关的知识点都纳入到项目的各个细节中，随着课程的开展，逐步推进项目各环节的进程，深化和扩充课程各个知识点，在课程结束时完成一个完整的项目实施方案和技术文件.

在项目教学中，学生在学知识点时是非常清楚其工程背景和应用范围，学生在为完成某个项目而经历一个讨论探索的学习过程中，逐步理解和掌握材料力学课程要求的知识点和技能，从中体验发现问题、解决问题的乐趣，培养分析问题和解决问题的理念和方法.

对比案例教学和项目教学，可以看出两者有相通之处，都是采用具体的工程案例进行课堂讲解和课后拓展，深化学习内容，在一定程度上达到了学习知识、培养工程能力的教学目的.

仔细分析这两种教学方法，可以看到案例教学法不足之处在于所选案例本身不够完整，学生是先学习相关知识，然后进行案例探讨.虽然教师课堂讲解的案例和学生课外自主学习讨论的案例都是围绕着各章知识点展开的，但实际割裂了案例本身的内部联系，案例是一个有许多约束条件的比较理想化的案例，各个案例只是实际工程问题中的一个部分.项目教学法则弥补了案例教学的上述不足，它以典型的、结合专业特色的工程项目为中心，以材料力学课程知识点为纲要，学生先接触工程项目、遇到问题，然后学习力学知识，在完成项目的过程中学习材料力学知识，掌握分析解决问题的思路与方法，积累实践经验.

基于案例教学和项目教学的各自优缺点，在教学实践中我们探索了一种案例教学和项目教学相结合的教学方法，更加关注学生的主动学习与自主学习，最大程度提升学生工程实践能力和素养.

2 案例探讨和项目实施相结合的教学方法

如何使案例教学法和项目教学法合理地结合在一门课程中，这是实践中遇到的难点也是关键点.案例教学法和项目教学法有机结合关键在于课堂内和课堂外的结合，在于教师讲解和学生自主学习的结合.

案例教学和项目任务结合的教学实践过程包括课堂内和课堂外两大部分.课堂内的案例探究主要包括三大类型，即身边的力学现象、安全事故案例和力学设计案例[3].课堂讲解时教师通过引入案例[4]，展开课堂讨论和学习.具有代表性和说服力的课堂案例能使学生很快理解和掌握课程的各知识点.课堂外的项目任务是指教师精选的典型工程项目，以学生学习小组为单位，设置课外小组的学习任务，学生通过完成工程项目来融会贯通各章知识点，达到培养学生分析问题、解决问题能力的教学目标.

3 具体教学实施过程

整个教学实施过程大致包括以下7个步骤.

第一步,组建学习小组. 课程开始之初，教师和学生在自愿协商基础上组建学习小组，要求每个小组成员在8人之内，实行组长负责制.

第二步,确定工程项目. 在组建学习小组之后，教师给出一个贯穿课程前后的工程实践项目——圆柱齿轮轴设计，要求进行受力分析、齿轮轴尺寸设计、齿轮轴强度校核等.选择圆柱齿轮轴设计这个项目主要考虑这是一个具体完整的、具有一定应用价值的机械产品的设计，其知识点涵盖了材料力学课程的核心内容，包含教学大纲的主要章节.实施这个项目，可以以项目驱动的方式，学习材料力学课程主要基础知识，并且把相关知识串接在一起，学以致用，提高解决实际工程问题的能力.

第三步,在课堂内进行案例教学. 教师根据课程章节内容，每一堂课都选择一定数量的案例安排课堂教学活动.课堂开始之初，用案例导入课程，学生能马上集中注意力；课堂讨论时，结合案例讲解相应的知识点，学生容易理解和掌握.

第四步，分解工程项目.教师对“圆柱齿轮轴设计”项目(毛坯图见图1)进行项目分解，把综合性的问题分解为一个个单独的力学问题，以便学生理解和开展设计工作.每一堂课结束前的10分钟，教师布置课后的思考题和练习题，同时针对该项目，提出本次课后的具体要求.将“圆柱齿轮轴设计”项目分解成3个子项目，要求学生分3次完成：首先，复习静力学基础知识，了解平面力系和空间力系，画受力图，求约束力；其次，应用材料力学杆件扭转变形、弯曲变形、应力状态和强度理论等知识，完成齿轮轴尺寸设计；最后，进行扭转、弯曲强度的校核计算，完成齿轮轴的强度校核.

第五步，课堂外学生学习小组讨论学习，撰写学习报告.学生按照规范格式撰写课程报告，整理分析数据，给出设计步骤，得出结论.

第六步，课堂内小组汇报交流，教师点评打分.教师安排课堂时间，各小组派一名代表上台演示学习内容和结论，教师和其他小组学生可以提问质疑，最后教师打出分数，作为期末课程成绩的一部分.

第七步，学习小组抽查答辩，最终确定学生的项目实施成绩.每次小组交流后，教师随机抽取20名学生参加答辩，答辩内容为该设计项目所涉及的理论知识和解决方法.

4 教学实施体会

与纯粹的案例教学法相比，案例教学和项目教学相结合的教学方法具有一定的优势.在机械设计制造及其自动化专业121班和122班的教学过程中，我们初步尝试实施了该教学方法，学生的学习兴趣被极大地激发出来，课堂教学气氛浓郁，总体教学效果较好.

首先，案例探讨和项目实施相结合的教学方法，符合“以学生为本，倡导学生主动学习”的教学理念，为学生在以后的工程实践中利用材料力学知识解决实际问题奠定坚实的理论基础，同时该教学方法具有与实际联系紧密的优势，对应用型人才培养的效果非常明显，学生的创新思维、工程能力得到明显提升.

其次，这是一种切实可行的教学方法，学生的自主学习内容都在教学要求的范围内，教学过程在教师掌控中.通过课堂内外教学的有机结合，学生目标明确，能主动学习，自主学习，进步和成效明显.

最后，实施该教学方法对教师提出了更高的要求，教师必须选好课堂内的实际案例和课堂外的工程项目，尤其是课外完成的工程设计类项目.一个项目要覆盖大纲的主要章节，给学生布置项目任务时一定要有序展开，根据教学内容逐步推进.每一子项目中安排具体的力学学习要求，所有的教学内容都结束之后，学生要完成一个完整的项目任务.

[1]刘鸿文.材料力学I[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]李峰.材料力学案例[M].北京：科学出版社，2010.

[3]李梅.基于工程案例研究的材料力学教学探索[J].绍兴文理学院学报，2013(9):100-103.

[4]严慕容，许静静，段洁利，等.工程力学课程素质教育探索与实践[J].高等建筑教育，2012，21(6)：61-63.

From Case Study to Project Practice——On Teaching Methods in Material Mechanics

Li Mei

(School of Engineering, Shaoxing University, Shaoxing, Zhejiang 312000)

Based on the teaching method with engineering cases, the project teaching method is introduced in the teaching course of mechanics of materials. The new teaching method and idea combined with the case study and project practice are presented. The specific teaching process is introduced. In the end, both the effect and experience are elaborated.

engineering case; project teaching; material mechanics

2014-08-09

绍兴文理学院课程教学模式改革项目

李 梅(1970-),女，浙江绍兴人,副教授.研究方向：主要从事机械设计制造及自动化专业教学及研究.

G642.0

A

1008-293X(2014)09-0101-03

(责任编辑邓颖)