面向力学专业的材料力学课程的教学改革研究与实践

闫龙海 南景富 高国付

摘 要：材料力学课程作为力学专业的基础课程，是学生学习后续专业课程的基础，同时也是学生反映较难掌握的一门课程。文章结合教学实践经验，从工程案例教学、模块化教学、实验教学、素质教育改革等方面进行教学改革，并提出建设性的建议。通过该课程的学习，学生们的工程实践、创新等综合能力都将得到较大程度的提高，对学生毕业后的工程实际应用都具有重要的影响。

关键词：力学专业 材料力学 教学改革

中图分类号：F240

文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2015）12-235-02

材料力学课程作为力学专业基础课程，是学生学习后续专业课程的基础。材料力学课程程与工程实际结合紧密，是工程技术人员必须具备的基础知识，且实用性很强。因此通过材料力学课程的学习，学生们的工程实践、创新等综合能力都将得到较大的提高，对学生毕业后的工程实际应用都具有重要的影响。学生们也可以从材料力学课程为出发点，对工程实际结构进行受力、变形和破坏分析，求解工程实际中的具体问题。近年来随着力学专业本科培养计划的不断改革，材料力学课程教学学时不断压缩，再加上力学专业材料力学课程本身内容多而且抽象，给学生学习造成很大的困难。面对出现的此类问题，针对力学专业材料力学课程进行教学改革，不仅可以调动学生课堂学习的积极性，提高学习效率，而且对提高教师基础力学的教学质量和教学水平，具有重要的实际意义。笔者结合多年教学实践经验，从工程案例教学、模块化教学、实验教学、素质教育改革等方面进行教学改革，并提出建设性的建议。

一、引进力学专题介绍，实行工程案例教学

材料力学课程作为力学专业基础课程，不但理论抽象，难于理解，而且对学生的数学理论功底要求较高，在教学中一直存在着教师难教，学生难学的特点。材料力学课程与工程实际结合紧密，来源于生活、生产实践，因而联系工程实际对提高学生学习材料力学的积极性至关重要。教师在讲授材料力学课程时，可先通过专题报告讲座的方式，向同学们介绍力学理论在浩瀚科学发展过程中的巨大作用，介绍与力学相关的最新科研成果，并结合自身科研方向，介绍力学原理在现实科研、生活中的具体应用，充分吸引学生的眼球，让同学们感觉力学并没有那么可怕。在具体教学中，授课教师要多结合工程实例，实行工程案例教学，如在讲授提高轴梁强度措施时，介绍旗杆、汽车转向轴、鱼腹梁的设计使用；在讲授弯曲内容时，可介绍运动项目双杠、跳板等；在讲授材料力学性能时，可介绍赵州桥设计时石材的实用，生活中竹子优越的力学性能。有条件的可以针对本校学生实际，编写相应的工程案例教材，通过工程实例教学的开展在很大程度上调动了学生学习材料力学课程的积极性。

二、修订课程教学大纲，采用模块化教学

面对我校力学专业材料力学课程教学课时削减的实际情况，如何能够按照国家教指委关于力学专业材料力学课程的要求完成教学任务，对力学教师提出了很大的挑战。根据多年的教学经验，我们感觉虽然学时减少了，但教师在教学过程中的作用反而加强了，教师由原来比较单纯的教课变成了如何教会学生学习，通过这种思想的转变促进学生自主的学习，举一反三，提高教学效率。传统的材料力学教学基本都是按照基本变形到组合变形的顺序，在每种变形当中分别介绍工程实例、基本概念、内力、应力和变形部分，最后给出强度和刚度条件进行应用。这样讲，虽然调理清晰，易于掌握，但却比较费时。“模块化教学法”是按照教学过程的基本环节， 把一个复杂、相互交叉的课程结构分成若干个基本教学模块， 把相互渗透的教学内容组成系列相关的知识模块， 将系统综合、整体优化，提高效率。它要求教学的组织者， 把模块化的课程结构和教学内容依据教学原则按照高起点、短流程、多样性的方法加以组织。在材料力学课程教学过程中，教学顺序将构件变形组合在一起进行介绍，一般为实例引入→外力分析→内力分析→应力分析（强度问题）→变形分析（刚度问题），通过模块化教学，教学时数可以较大幅度减少。这就要求授课教师要根据课程教学时数的变化，根据教学内容和方式及时修订课程教学大纲和授课计划，合理规划设计。

三、提高学生实践创新能力，进行实验教学改革

材料力学实验是“材料力学”课程的重要组成部分，目前大部分学校的材料力学实验部分都是配合理论教学内容开设10个左右学时的实验，而且基本上都是验证性实验，学生普遍积极性不高，应付敷衍了事，根本达不到提高学生实践、创新、动手能力的目标。根据多年的教学经验，理论教学与实验教学是相辅相成的，在给定学时及实验条件的前提下，材料力学实验教学应划分为基础实验、综合设计实验和创新性实验三个模块。对于基础性实验部分，可选做几个最基础的实验，对于其他部分，可借助现代力学手段计算机进行仿真，让学生在计算机上自己独立完成，这样即达到了学习的目的，又节约了材料；对于综合设计实验，要强调学生实验设计和实验能力的培养，教师仅给出实验的目的和基本要求，对于实验的方法过程要学生自己设计完成，实验室要对学生实行预约开放模式；对于创新性实验，强调学生分析问题和解决问题的能力，设为选做实验，题目由学生自主提出，自主制定实验方案，经教师认可后，方可进行实验。总之实验室要充分利用自身资源，充分发挥设备资源的潜力，培养学生学习的实践和创新能力，切实把理论知识和实验技能密切结合起来。

四、开展丰富多彩的素质教育活动，进行考试方法改革

目前，社会普遍对大学生的实践动手能力、创新能力等综合能力持怀疑态度，对学生实施素质教育对学生实践、创新等综合能力的培养至关重要。在材料力学课程中实施素质，就要要将材料力学理论知识应用到日常实际中，要学生制作与课程相关的力学实物模型、设计承载合理的结构等，并要对其对模型和设计部分所用的材料力学理论加以介绍，对模型、结构的承载做出预测，在条件允许的条件下进行要进行加载测试。在素质教育开展过程中，学生可跨学科、专业自由组队，选定组长，自主设计方案，在指导教师的引导下完成模型、结构作品。对于模型制作优秀、结构设计合理的同学，结合课程的考试改革，可对学生成绩进行加分。几年来，通过素质教育活动，收到参赛同学作品百余件，有木结构塔吊模型，竹签龙塔结构模型，承载的木桥梁结构等，通过实物模型的设计和制作，学生掌握了力学理论知识，提高了实践动手能力和综合素质。

材料力学作为一门力学基础课程，面对科学技术飞速发展的今天，必须对材料力学课程体系、教学内容、教学方法、教学手段和实验教学进行相应的改革，提高学生分析问题、解决问题的能力，锻炼学生的工程实践能力，培养全面发展的高素质、应用型人才。

参考文献：

[1] 杨志军，赵学友.材料力学课程教学改革与创新[J].中国冶金教育，2011（3）

[2] 于丽艳，闫龙海，刘宝良等.加强力学课程教学中学生实践和创新能力培养的探索[J].中国电力教育，2013（35）

[3] 张洪霞.材料力学教学与考试改革的探讨[J].中国电力教育，2009（5）

[4] 张应红，孙永厚，景晖等.卓越工程师培养计划背景下材料力学实验改革与实践[J].实验技术与管理，2014（5）

（作者单位：黑龙江科技大学理学院 黑龙江哈尔滨 150027）

（作者简介：闫龙海，硕士，副教授，研究方向为工程结构仿真、优化设计、结构动力冲击。）

（责编：贾伟）