材料力学案例教学方式研究

郝俊才等

摘 要：材料力学是工科院校一门重要的技术基础课，它是架起基础课与专业课之间的桥梁。对该课程的教学改变了以往以传授知识为主的方式，引入日常和工程案例，吸引学生兴趣，发挥学生分析解决工程实际问题的主动性，提高学生工程应用能力。

关键词：材料力学 案例教学 工科院校

中图分类号：G642.4 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2015）01-259-02

一、引言

材料力学课程是一门为工科院校学生开设的一门技术基础课，它为机械、土木等主要专业在课程和毕业设计等方面提供必要的理论基础，是理论和实践紧密结合的课程{1}。这门课程掌握的好坏，直接影响学生工程意识的培养和工程实践能力的提高。在传统的材料力学教学中，往往忽视了实践能力的培养或实践部分的比例太小。在笔者所在的黑龙江科技大学建设应用型本科院校的过程中，适当增加课程实践应用方面的比例，培养学生学以致用的能力，可以提高教学水平，提升人才培养质量。为此，提出案例式教学的方式，即围绕日常和工程案例组织教学，注重培养学生将工程实际问题进行力学建模，结合实际问题讲授基础理论、基本方法。案例教学是理论与实践相结合的一种有效教学方法，它具有拟真性和故事性、鲜明的自主性和灵活性等特点。{2}

二、材料力学案例教学方法

以日常和工程案例为导向的教学方法，是将常规的教学方法改进，在讲授课程时，以解决实际问题为目标，通过案例导入教学内容，讲解基本知识和理论，然后用它来解决案例提出的问题。同时布置解决工程案例实践问题的力学建模，并纳入课程成绩考核体系的教学方法{3}。该方法使学生能够应用材料力学基础知识和相关原理，对实际工程现象和问题进行力学建模和计算分析，给出合理的理论解释，以此提高解决工程实际问题的能力。

为配合案例教学，应编写与之相适应案例教材，这是一项非常繁重的任务。首先，案例的收集需要长期的积累，已有的很多案例存在内容不够新颖，针对性不强，素材不充分等问题，需要改善。其次，案例教学的过程， 既是素材积累、资料的丰富的过程，也是不断积累经验，发展完善的过程。此外，教师可以引导学生查阅、收集一些与材料力学相关的日常和工程案例，一起研究分析，充实案例。

三、材料力学案例教学的措施

熟练运用案例教学法，需要教师首先查阅大量的资料，掌握与具体的课堂情境有关的实践知识，进行案例收集、整理、分析，或者通过与企业的信息交流，获取最贴近工程实践的案例。所以进行案例教学的措施可分以几步：

1.案例收集整理。一是案例收集要有典型性、针对性。对不同的专业采用不同的案例，还要注意知识点与知识面、理论与实践的结合，而且能够引起学生的好奇心。比如讲解压杆稳定时，以某建筑楼外墙装饰时脚手架发生失稳而导致的经典事故为教学案例，提出稳定性的概念，然后讲解设计的依据，计算方法。使学生认识到稳定性计算的重要性和计算的方法。另外案例收集，除了教师自己收集外，可以让学生以作业的形式去完成。二是设计好问题。恰如其分的问题设计，可以让学生积极地参与讨论。比如笔者会设定如下问题：脚手架为什么会坍塌？整个结构都会破坏吗？等等。

2.案例讨论分析。在课堂上，先提出工程案例，然后采用将学生分组的形式，每一组选一名组长，组织讨论，记录讨论结果，充分调动每个同学的主观能动性，每个同学要提出自己独特的观点。同时要认真听其他人的想法，然后和自己的作一比较。教师在讨论过程中可以作一些适当的指导和引导。

3.案例总结归纳。教师将每组讨论的结果汇总。在总结过程中，可采用组长汇报、师生问答等形式，尽可能让学生认识到知识点是他们讨论和学习所得到的，而不是老师硬塞给他们的。在对各组讨论结果进行总结的时候，要高度肯定一些好的分析方法及独到见解，澄清并纠正讨论中的一些模糊和错误认识。同时注重保持学生参与讨论的积极性，逐步提高案例讨论的质量。最后教师作全面总结，对事先设计的问题和知识点逐一总结，使知识点有机地结合起来。

4.案例巩固应用。通过前面的分析总结，学生已基本掌握了知识点和分析方法，然后结合案例让学生单独完成一道练习题，来加强和巩固所学知识。此外，布置一个与案例问题相似的作业，让学生课后去完成，可以几个人一组的形式去完成。

四、材料力学案例教学注意的问题

1.理论与实际结合的问题。并非所有的教学内容都能找到适合的案例。选择的案例应当和材料力学中的理论知识直接相关，即案例教学要围绕理论知识进行，为了学习好理论知识，借助案例这一形式，理论联系实际，教学效果才能上一个层次。没有对基本概念、基本原理的掌握和透彻理解，就无法对案例进行讨论教学，难以取得理想成效。在理论知识普及和更新方面，传统讲授式教学法具有其独特的优势，它能全面、系统地向学生传授基础知识基本方法。但在讲授时，对理论部分要力求精炼，加大充分展开讨论案例的比例，让学生更多地参与讨论，提出自己的见解，使学生在应用理论分析方面的技能得到提高。

2.案例的选择。案例教学最重要的是选择合适的案例。对案例的选择要精挑细选，精选出的案例具有典型性、代表性，能够应用材料力学的基本概念和理论去分析计算的。一些经典的案例要保留，同时也要引入新的案例，这样才能更好地激发学生的学习兴趣。在选择案例时，应使所选择的案例既不能过于复杂， 又不能过于简单，既要反映实际问题，又能包括教学重点。可以从学生了解的生活实际中选择案例，也可从学生容易查阅的资料中去选择案例。建立案例是一个系统工程， 涉及建立案例的选题、收集、编写、整理、分类、筛选、编辑等环节在内。在平时的教学中，不断积累、更新、修改、补充案例教材，是案例教学十分重要的基础性工作，是保证案例教学质量的前提。编写一本适合专业特点的案例教材对案例教学有十分重要的意义。

3.学生能动性的发挥。案例教学是一种以案例为主题，通过案例传授知识和理论的一种教学方式，同时应充分发挥学生的主动性，没有学生的积极参与，案例教学也会流于由教师灌入式的讲授形式。为了取得更好的效果，教师对学生提出如下几点要求：首先，学生独立分析案例，分析案例中所涉及该课程的内容，并确定采用什么原理和理论分析。其次，对教师提出的每一个问题进行独立思考和分析，并对案例中问题出现的原因进行分析，提出解决的方案。另外，还可以对一些非力学问题进行探析，培养学生分析研究性思维。

通过对材料力学课程中实施案例教学的过程和需注意的问题进行论述，得出在教学中采用案例教学讨论方式，可以显著提高教学效果。同时，需要指出的是，尽管案例教学法对材料力学课程的教学十分有效，但是并不能取代替其他的一些教学方法，因此它也有一定的局限性。在应用的过程中还应该与传统教学及多媒体教学等方法相结合。切实改变传统的主要以教师讲、学生听的方式，让学生更多地参与到教学中来。学生经过在案例教学之前的准备，教学过程中的积极讨论，课后自己的总结这些环节，使学生提高自主学习、分析和解决问题的能力。

[课题来源：1.黑龙江省高等教育教学改革项目“材料力学案例教学的实践与研究”（项目编号：JG2013010494）；2.黑龙江省教育科学规划课题“特色应用型本科人才培养体系下力学基础课教学改革探索与实践”（项目编号：GBC201212082）；3.黑龙江科技大学教研项目（JY14-128）]

注释：

{1}刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2011

{2}高金盔.工程力学案例教学法的探索与实践[J].课程教育研究，2014（2）

{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）

（作者单位：黑龙江科技大学理学院 黑龙江哈尔滨 150022）

（责编：若佳）