应用型人才培养下《材料力学性能》课程教改实践

彭红兵

摘 要：《材料力学性能》是材料成型及控制工程专业本科生的专业主干课。积极推进该课程的教学改革，对应用型人才的培养具有重要意义。针对专业特点，总结了目前该课程教学过程中存在的问题并提出了相应的对策，探讨了《材料力学性能》课程教改实践。实践表明：深化、优化的教学内容，丰富多样的教学方法，科学、规范的实验设置以及强化过程考核，能够提高学生的学习热情，提升学生的知识运用能力、实践动手能力以及创新能力，强化教学效果，为应用型人才培养奠定良好基础。

关键词：材料力学性能 课程 教改实践

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（b）-0222-03

Abstract：Mechanical properties of materials is a major course for undergraduates who major in material forming and control engineering. Promoting teaching reform of this course actively is of great significance to the cultivation of applied talents. According to the major feature， the problems in teaching process were summed. Countermeasures were put forward and the teaching reform practice was also discussed. Practice shows deepened and optimized teaching content， various and abundant teaching methods， scientific and normative experiment settings and strengthening process assessment can improve students' ability of applying knowledge， practical ability and innovation ability； intensifying the teaching results and lay a good foundation for the cultivation of applied talents.

Key Words：Mechanical properties of materials； Curriculum； Teaching reform practice

材料力學性能是我院材料成型及控制工程专业本科生的专业主干课。该课程所涉内容抽象、广泛，其中的一些概念、定理由材料科学基础、工程力学等衍生而来，同时也是材料失效分析等课程的前导课，工程应用背景较强。因此，学生学习兴趣低、学习效果差，实际应用能力不足。根据本校培养综合性应用人才的自身定位以及材料专业的培养目标，笔者从教学内容、教学方法、实验设置以及考核模式等方面，探讨了《材料力学性能》教学中，进行应用型人才培养的具体实践。

1 教学中存在的问题

首先，《材料力学性能》主要讲授材料在外界物理场等刺激下所产生的响应行为或表现，主要包括材料在各种载荷（静载荷、冲击载荷等）、环境、时间等单一或联合作用下的力学行为、性能指标及其实验方法、材料的失效机理、类型以及影响因素和改善措施。近年来，随着培养计划的修订，该课程的教学时数由48学时下调至40学时，时数越来越少。因此，在有限的学时内，教师在课堂上只能对内容作简要介绍。同时，由于学生对学习该课程所需基础知识（如金属学与热处理、材料科学基础等知识）掌握不牢且上课不预习，导致学生听不懂、学习兴趣较低，教学效果不理想。即便是基础好的学生，也只停留在知识点的识记上，还无法对所学知识进行较好的应用，理论与实践严重脱节。

其次，目前的课堂教学主要还是“满堂灌式”教学，学生依旧是被动接受知识状态。而《材料力学性能》内容琐碎、零散，原理性、抽象性概念较多，公式推导复杂，讲授中要求保证理论系统的完整性，容易导致教师照本宣科，加之PPT翻页较快，导致学生对知识点的理解不足，进而使学生对课堂感到枯燥、无趣、乏味，学习效果欠佳。如此讲授?学习方式将导致学生知识体系与结构单一，偏离了应用型人才的培养目标。

再次，在以往的教学过程中，《材料力学性能》所开设实验之间是相互独立的，各项实验内容、实验所选用的试样以及对实验结果的分析等都是固定不变的，如金属的单向静拉伸实验，实验材料均由实验老师统一提供，实验结果简单，同时主要以老师操作，学生观摩为主。这导致实验过程中，学生往往敷衍了事，只记得试样在受力过程中被拉伸至断裂这一现象，而对实验整个过程的注意事项视而不见，比如实验对试样、温度、应变速率的要求，各种实验条件选择不当对实验结果的影响等，同时，实验报告抄袭现象严重。这也导致学生的动手能力、应用所学知识的能力严重不足。

最后，在以往的课程考评时，学生的最终成绩主要是期末的理论考试成绩。这导致很多学生投机取巧，平时不认真听讲，期末考试前搞临时突击，勉强及格，以求蒙混过关。如此考核方式将导致学生的知识储备不足，基础不牢，更谈不上对知识的运用，背离应用型人才的培养目标。

2 《材料力学性能》课程的教学实践

2.1 优化教学内容

《材料力学性能》内容抽象，涵盖范围广，课时少，很难做到系统深入地把教材所有内容都为学生讲解。同时，在教学过程中，若只注重理论知识传授，而忽视对知识运用能力的培养，将达不到应用型人才培养的目的。因此，必须深化教学内容建设，优化教学内容，以激发和培养学生的学习兴趣。为此，笔者在教学过程，以应用型人才培养为导向，结合该课程特色，简化、精炼教学内容，因材施教[1-2]。结合当下学生的知识结构、水平，适当弱化学生难以理解以及与专业不太相关的内容。如我院该课程只涉及金属材料，所以授课过程中对陶瓷材料、高分子材料以及复合材料的力学性能予以弱化，而对金属材料在各种环境下的性能则进行强化讲解。endprint

另外，增加了一些有趣且实用的教学内容，即适当增加了与各章节相关的工程案例、前沿知识等内容。比如，讲到金属断裂内容时，引入了实际生产、生活中各种断裂案例，包括建筑、桥梁用钢、曲轴、连杆等断裂，引导学生认识、理解各种断口，并从材料学角度结合服役条件，分析材料失效的原因、机理以及改善措施。又如，塑性变形一节，金属材料的强度可通过细化晶粒得以提高。然而，通过前沿知识的引入可知，并非所有金属都满足这一规律，当晶粒尺寸低于某临界晶粒尺寸（通常为10～30nm）时，某些金属的强度会偏离Hall-Petch关系，强度不再升高甚至会下降，并对其的原因和改善措施进行相应讲解，提高了学生学习积极性和主动性。通过以上教学内容的建设和优化，不但能够巩固所学知识，还能培养学生分析问题、解决问题能力，达到应用型人才培养目的。

2.2 丰富课堂教学

多采用讨论式等互动性较强的教学方法[3]，合理利用多媒体并结合板书，使课堂教学生动、有趣，改变学生被动接受状态。杜绝一课到底、照本宣科，能够提高学生学习热情、学习兴趣。本课程收集了大量的图片、flash等资源，如强度、硬度、弹性、延性、抗拉强度、延展性、韧性等动图，使原本枯燥、抽象的概念变得生动形象；而通过对拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击、疲劳等实验过程flash的播放，也使得实验的操作流程讲解变得生动有趣，加深了学生对相关知识点的理解和记忆。然而多媒体播放速度较快，很多学生难以跟上节奏，因此，在必要的时候，仍需与板书相结合，辅助提升教学效果。

另外，课堂教学中应适当提出一些启发性与质疑性问题，如金属的强度和塑性是否可以兼得等，引入研讨环节，让学生从被动接受向主动思考、积极参与教学活动转变，不但可以保证课堂的教学质量，还能培养学生对所学知识的应用能力。同时，也可让学生课后查阅文献，授课过程中，根据引入的工程案例或科研案例，让学生分组讨论，然后小组内推荐一名学生讲解，其他学生提问，老师作最后点评，引导学生在遇到具体问题时，如何分析、解决问题，让学生意识到所学知识并非毫无用武之地。

2.3 科学设置实验、规范实验操作

结合专业特色以及同时开课的材料近代分析方法实验、金属学原理实验等，促使《材料力学性能》课程的课内试验向综合化、应用化方向发展。即以应用型人才培养为导向，让学生掌握试样制备、仪器操作、数据处理等能力。而实验所用材料以及结果等可自由改变，特别是已参与学生科研，本科生创新等项目的学生，项目中需要做拉伸、弯曲、疲劳等各种性能实验，此时试样可用自己制备的材料，让学生亲身体验科研实践，提高了学生发现问题，分析问题以及解决问题的能力。这样可以杜绝学生相互抄袭实验报告、敷衍了事现象。

另外，为保证实验结果准确、可信，需规范实验操作，如测定布氏硬度时，要保证材料相同而厚薄不同的试样，所测硬度值相同，或者对软硬不同的材料，所测硬度具有可比性，必须保证F/D2为常数，且为保证所测硬度值有效，压痕深度应小于试样厚度的1/8等，同时，不同材料的保持时间的选择也不尽相同。

2.4 强化过程考核

传统的考核方式主要是以期末考试为主，并以期末考试成绩作为学生的最终成绩[4]。因此，很多学生靠死记硬背，临时突击来加以应付。这样严重偏离了应用型人才的培养目标。因此，为实现该目标，必须注重整个教学环节的考核，保證学生能够积极参与整个教学活动，重视过程学习。同时，在期末试卷的设计上，要增加应用型主观题量，让学生根据所学知识，自由发挥。这样才能较好的反映学生对知识的掌握和应用能力。

笔者根据数年教学经验，最终成绩的评定由平时考核（25%）、实验考核（15%）和期末考试（60%）三部分组成，其中平时考核包括到课情况（5%）、自主学习情况（5%）、课后作业（5%）、课堂研讨（10%）；实验则根据学生实验准备、实验实施与效果、实验报告等情况进行综合考核。实验考核不合格不得参加期末考试。另外，在考核过程中，应注意学生的个体差异，可以适当制定个性化的评定方式，并适时进行评定。

3 结语

《材料力学性能》是材料成型及控制工程专业的必修课，笔者认真总结和思考了该课程教学过程中出现的问题，通过在教学内容整合优化、丰富教学方法、科学设置实验并规范实验操作以及强化过程考核等方面的实践和创新，提升了学生对所学知识的运用能力以及实践动手能力，取得了良好的教学效果。在今后的教学活动中，仍需不断总结和调整，真正提高该课程的教学效果和学生的实践能力，实现应用型人才培养目标。

参考文献

[1] 裴立宅，刘翠娟，樊传刚.材料力学性能课程的教改思路[J].中国轻工教育，2010（3）：64-66.

[2] 蔡辉，郭一萍，张菊梅，等.材料力学性能课程教学中前沿知识的柔性引入[J].当代教育实践与教学研究， 2016（9）：14-15.

[3] 吕耀辉，张伟.“工程材料力学性能”课程教学改革初探[J].中国电力教育，2012（13）：86-87.

[4] 孙小华，余海洲，黄才华，等.“工程材料力学性能”课程教学改革探索[J].中国电力教育，2013（10）：86-87.endprint