材料力学课程中培养学生创新思维方法探讨★

权赫春 方光秀*

(延边大学工学院，吉林 延吉 133002)



材料力学课程中培养学生创新思维方法探讨★

权赫春 方光秀*

(延边大学工学院，吉林 延吉 133002)

介绍了土木工程专业中《材料力学》课程的重要性，针对该课程在教学过程中存在的问题，探讨了培养学生学习兴趣，提高学生创新能力的教学方法，有助于学生更容易掌握材料力学知识。

材料力学，创新思维，教学过程，课程

1 概述

材料力学是土木工程专业学生必学的一门重要基础课，它是以理论力学课程为基础，又是后续课程如结构力学、钢筋混凝土结构、钢结构和桥梁结构等多门课程的基础，学生掌握好其基本概念和理论知识非常重要，但该课程概念较多、比较抽象，对于数学基础和思维能力较差的学生来说学习起来有较大难度。本文中主要是总结了实际教学中存在的一些问题，从学生和老师不同角度去分析问题，使学生们更容易的去掌握材料力学这门课程，培养学生创新思维能力。

2 做好与基础课的衔接

作为材料力学的前续基础课程主要有数学、物理和理论力学。要学好材料力学首先要有较好的数学基础。在实际教学过程中由于学时有限，对于新的概念重点说明，在基础课中学过的部分是简单说明。比如说明纯弯曲时梁横截面上的正应力公式推导过程时，要从几何、物理和静力学三方面综合考虑。从几何方面，通过观察梁变形前后侧面上的纵横向线的变化，利用平面假设确定中性层和中性轴。确定中性轴之后根据纵向线应变公式计算出离中性轴距离为y的纵向线应变，并得出纵向线应变和距离y是成正比的关系[1]。在这个过程中重要的是让学生能够通过仔细的观察几何变化，并能把这个变化用数学表示出来。虽然用到的数学公式是简单的，但是通过观察把公式写出来是不容易的。现在大学生缺乏的就是这种通过自己的观察运用数学的能力和思考能力。作为教师要从这种简单的过程中培养学生观察、思考和应用的能力，而不是盲目的记住公式和利用公式做习题。从物理方面，若各纵向线之间不因纯弯曲而引起相互挤压，则可认为横截面上各点处的纵向线段均处于单轴应力状态。由单轴应力状态下的胡克定律可得横截面上任一点的正应力与该点至中性轴的距离成正比，距中性轴距离相等各点处的正应力均相等。在这过程中结论是简单的，但是能想到纯弯曲时与单轴应力状态相同这一点是不容易。在教学过程中如果在这方面能够正确引导学生和给学生更多思考的时间，是有助于培养学生创新思维的。在静力学方面，利用理论力学中学过的平衡方程和截面几何参数最终得出正应力的计算公式。教学过程中引导学生并使学生重点去思考如何利用静力学知识写出横截面上的应力和空间平行力系之间的关系。只要理解了这一步骤，接下来的就属于数学上的推导过程。

因此，在整个材料力学教学过程中为了培养学生们的创新思维能力，应该注重和引导学生多观察和思考从无到有的过程，并灵活应用数学等基础知识。应尽量改进大量的习题解答和注重考试的教学方式。

3 培养学生学习的兴趣

要培养学生的创新思维能力首先要培养学生对于科学的浓厚兴趣。由于材料力学本身是一门教学内容多而繁杂、推导多和比较抽象的课程，学生们学习时会感到枯燥无味。因此，在教学过程中能够激起学生们对材料力学的兴趣，对于培养学生创新思维能力是非常重要的。在教学过程中注重以下几个方面可以活跃课堂气氛并能激发学生的兴趣：1)利用材料力学里存在的矛盾，激发学生的好奇心和思考。材料力学中杆件变形的基本形式有四种：轴向拉伸或轴向压缩、剪切、扭转和弯曲。这些变形是由外力引起的，使构件最终发生破坏，但材料本身具有抵抗能力。破坏能力和抵抗能力是一个矛盾，通过这种矛盾的提出可以激发学生的兴趣，并通过学习材料力学知识解决这种矛盾，使学生们在这个过程中掌握各种概念和理论，也可以提高学生们的思考能力。2)通过制作结构模型提高学生们学习材料力学的兴趣。学生们在制作模型的过程中可以把理论与实践相结合，发挥自己的创新能力和动手能力，可以具体了解基本知识的应用。比如利用竹皮制作简单的桥梁模型或是建筑模型，并通过加载实验来确定能承受多少荷载。制作模型之后也可以尝试让学生用材料力学知识、实验和计算机软件分析材料的特性和模型的受力特点。这些过程不同于以往的解题考试等教学方法，学生们会感到新鲜，可以充分激发学生们的兴趣和思考能力。

4 结语

为培养学生的创新思维能力，要从教学、实验、建模分析过程等多个环节中注重培养学生观察能力、基础知识应用能力，激起学生们对于科学的兴趣，引导学生为解决矛盾产生的问题而自主思考。这对学生们从根本上理解、学习、应用知识和培养创新思维是非常重要的。

[1] 孙训方，方孝淑，关来泰，等.材料力学[M].第5版.北京：高等教育出版社，2009：120-123.

[2] 张世芳，赵树朋.刍议《材料力学》教学创新[J].中国高教研究，2006(11):80.

[3] 陈定圻,朱为玄.培养大学生创造能力和创新精神的实践[J].力学与实践,2004,5(22):74-75.

[4] 陈茹仪，孙洪军.《材料力学》课程教学方法教学手段的研究与改革[J].辽宁工学院学报,2007,9(3):133-134.

On cultivation of students’ innovative mindset inMechanicsofMaterials★

Quan Hechun Fang Guangxiu*

(EngineeringCollege,YanbianCollege,Yanji133002,China)

The paper introduces the importance of the courseMechanicsofMaterialsin the civil engineering major, and explores the cultivation of students’ interests according to the problems of the course in its teaching process, so as to improve the teaching methods for the innovation capacity of students and master better material mechanics.

mechanics of materials, innovative mindset, teaching process, course

1009-6825(2016)13-0235-02

2016-02-28★:吉林省高等教育教学改革立项课题——重点项目(项目编号：吉教高字2014-46号)；延大土木工程建造技术教学资源库建设基金(项目编号：802014010)

权赫春(1979- )，男，讲师

方光秀(1967- )，男，博士，教授

G642.0

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