基于大数据背景下的材料力学课程教学改革探索

□段 军 班宇鑫 谭金兰 李 莉

一、引言

大数据是21世纪的重要技术革新，大数据开发与应用推动新技术和新应用的不断涌现，当前在各行各业适应大数据发展需要的人才非常奇缺，所以培养适应大数据时代需求的创新人才是摆在高等院校面前的重要任务[1～2]。重庆大学城市科技学院正处在转型发展关键时期，更应该认清大数据背景下应用型人才培养的形势，做好顶层设计和决策，才能在大数据技术革新中谋求发展。课程是人才培养的途径之一，所以大数据背景下的课程教学改革迫在眉睫[2]，材料力学课程教学改革也不例外。

材料力学是土木工程和机械工程等专业大学本科学生的一门主要的技术基础课程，也是各大高校土建类专业研究生招生考试的主要课程。课程教学目的是培养学生的力学素质和定性、定量分析能力和初步的实验能力[3]，因此，就必须结合材料力学课程背景和社会实际需求，开展适应大数据时代需求的材料力学课程的改革研究和实践。

二、教学现状及存在的问题

重庆大学城市科技学院的材料力学课程主要针对土木工程专业本科学生开设，自学院建校以来，就开设了材料力学课程。在学院领导的重视和教师们的共同努力下，通过几年的课程建设和不断进行教学改革，在师资队伍建设、教学条件改善、课程建设和教材建设以及实验课程教学建设等方面都取得了多项成果。然而，材料力学课程具有知识点多、公式推导理论性强、内力图绘制多且难以掌握、与实际工程联系紧密等特点，并且学校同一个教学班混编了不同层次的学生(包含普招生和职高生)，学习接受能力参差不齐，导致教学过程中出现了诸多问题。总体现状和存在的问题体现在以下几方面。

(一)教学内容。按教学大纲要求，课时偏少，讲授内容较多，为按时完成教学任务，往往需要赶进度，没有足够的时间来引入最新学术动态，也没时间让学生去思考、讨论，并提出相关问题。再加上不同层次的学生对基础知识的掌握差异较大，这就使得课堂教学中，教师启发式教学和创新教育效果甚微，学生难有创造性思维。

(二)教学方法。目前采用的教学方法是“PPT+板书”。课堂以教师讲解为主，而教师又以课本老旧知识为主，学生对杆件强度、刚度和稳定性的认识来自于教师讲解和搜集的资料，学生缺乏学习的主动性和发现力学问题的机会，导致学生学习材料力学课程相对比较吃力，最后导致教学效果不佳。

(三)实验教学。实验教学过于依赖实验室，学生缺乏现场实践教学，也基本没有机会到施工现场去接触实际工程，接触不到科技前沿，不能了解行业最新动态，这就在一定程度上使学生越学越落后。

(四)考核方式。目前考核方式采用闭卷考试，试题从基本概念、理解性概念、记忆性的内容和基本计算等方面综合考虑，从考核效果看，并未达到预期考核的结果。计算内容要点考虑不全，概念记忆模糊不准确等问题比较突出。

显然，这样的教学现状已经不能满足大数据时代下应用型、复合型、技能型人才培养的要求。为加强学校内涵建设和应用型人才培养，提高学生的课堂参与度，提升其自主学习的内在源动力，并结合课程教学现状，重庆大学城市科技学院力学建材教研室利用大数据平台对教学内容以及教学方法进行全面的改革，力争解决目前材料力学课程教学过程中存在的问题。

三、材料力学课程教学改革措施

(一)优化和调整教学内容。材料力学教材涵盖内容繁多，各个章节内容衔接性差、逻辑性弱。如果在教学中眉毛胡子一把抓，什么都讲就等于什么都没讲，学生听得浑浑噩噩，抓不住重点，导致学生的学习效果不尽人意[4]。因此，基于教学大纲要求，大胆尝试优化和调整教学内容，精简课堂理论讲授内容，教学重点放在强度、刚度和稳定性方面，特别是考研涉及到的内容要细讲精讲，突出考研知识点。教学的内容不应该局限于教材，利用大数据时代信息量大、传播速度快的特点，广泛搜集学科前沿知识和实际工程经典案例，将其引入课堂，调动学生的学习积极性，掌握更贴近实际工作岗位的知识。

(二)搭建利用线上教学资源平台。以名华在线网络课程大数据平台建设为契机，遴选优质线上教学资源中国大学MOOC和名校公开课视频等网络资源，创建材料力学课程现代化学习环境，为教师教学、学生学习和交流提供网络空间。课前引导和鼓励学习结合名华在线网络平台进行自主提前预习，对难理解难掌握的重点知识点做到心中有数。课上教师可以有针对性地讲授、答疑、拓展深化，这样就可以使学生更好更快地掌握经典力学内容。在课后，在线下载本课程的学习资源、继续复习力学基本原理和基本计算方法，了解学科前沿知识及实际工程中的实例，工程事故案例等，拓展学生知识视野。

(三)加强实验、实践性教学环节的学习。实验教学环节是力学理论与工程实际相结合的重要纽带，而材料力学实验的基本要求应该更加注重培养学生的力学素质和动手能力，掌握工程实际中力学问题的试验方法和手段。加强实验、实践性教学环节的学习，除了完成常规实验内容外，还可以增加自主设计实验内容，例如可以让学生把实训课完成的螺母、焊接的构件等，在其受力状态下测试其力学性能。不仅能丰富实验内容，增强学生对力学理论的理解和运用，还能为学生提供动手实验的机会，让同学充分发表自己的理解和认识，有利于发挥学生的主动性和实践能力，培养其实验兴趣、工程实践素质和创新意识。

(四)改革课程考核内容与方式。考核成绩不仅应体现学生理论知识的掌握程度，同时也应体现学生创造性思维和实践应用能力。根据该课程的特点，建立多元的学习成效评价机制。加大学习过程评价占课程综合成绩的比重，利用分阶段考核将评价活动通过线上线下作业、课堂提问、研讨、随堂测验和实验操作等方式贯穿整个课程教学过程中。通过改革考试内容和成绩评价机制，引导学生注重过程学习，提高学生能力培养成效。

四、结语

在材料力学的教学实践中，教师将大数据时代的技术和思想融入教学过程，教学水平有了较大提高，深受学生欢迎，得到学生及专家评教的好评；学生对学习产生浓厚兴趣，并且主动去追求、去探索未知的知识领域。学生的学习效果明显好转，通过率逐步提高。因此，面向大数据需求的教学改革必然是材料力学课程教学改革未来发展的方向。