“线上+线下”混合教学模式在《材料力学》中“轴向拉伸或压缩时的强度计算”的应用

摘 要：本文以“轴向拉伸或压缩时的强度计算”课程设计为例，分别从教学分析、教学策略、教学过程、自我评价等四个方面浅谈“线上+线下”混合教学模式在《材料力学》中应用。

关键词：混合教学模式，强度极限，安全因数，强度条件及应用

《材料力学》课程是工科类各专业的重要技术基础课。内容相对庞杂，信息量非常大，课时被压缩，难以有好的学习效果。因此，作者希望根据课程中不同的教学内容和教学目标设计，合理应用网络教学+传统教学的“线上+线下”等有效教学方法，形成多元混合教学模式。

作者使用的网络平台为超星学习通，先创建一个班课，让学生加入。再发送课程通知，推送课件、微视频、图片、音频、文档等资源到学生的移动设备上，并提醒学生学习，反馈学生的学习记录。在课堂上或课外时间里，可以随时开展答疑、讨论等教学活动，让教学更加生动有趣。通过作业，实现对每位学生学习进度成效的检测。

本次以“轴向拉伸或压缩时的强度计算”课程设计为例，探索“线上+线下”混合教学模式在《材料力学》中应用。

一、 教学分析

（一）教学内容

《材料力学》第二章轴向拉伸、压缩与剪切中第五节“轴向拉伸或压缩时的强度计算”，主要内容包括安全因数、许用应力、强度条件及应用。

通过本次课45分钟课堂的学习，使学生对强度具有明确的基本概念，掌握构件设计的基本力学原理，学会如何选择材料，确定截面形状和尺寸，校核构件的强度是否够用。材料力学四种基本变形的强度计算方法具有相似性，学生只要掌握了拉（压）杆强度的校核方法，就可以为学习后面的三种变形的强度计算打下良好基础。

（二）学情分析

本次授课对象为机械、油工本科二年级学生。其优势在于对材料力学的轴向拉伸与压缩杆件的应力计算和材料的力学性能有了一定的了解，善于利用网络解决问题。弱势在于基础知识薄弱，缺乏思路和方法。

（三）教学目标

根据本节课的教学内容以及课程标准的要求，结合学生现有的知识水平和理解能力，确定本节课的教学目标为：

知识目标：理解许用应力和安全因数的概念，掌握轴向拉压杆的强度条件以及强度条件的三个方面的应用。

能力目标：能对工程实践中的材料及其规格进行合理的选择，会校核强度。

素质目标：培养学生的工匠精神，提升学生解决工程实际问题的能力。

（四）重难点

按照课程标准，材料力学的任务之一是解决强度问题的，故确定本次课的重点为拉（压）杆强度条件以及强度计算在工程中的应用。

结合往届学生学习和课前预习结果来看，学生对强度计算的三个方面应用容易出错，故确定本次课的难点为强度计算在工程中的应用。

二、 教学策略

采用“线上+线下”混合教学模式，主要采用任务驱动法，情景再现法、知识强化法使学生在记忆中理解，练习中提高。

三、 教学过程

（一）课前准备

作者在学习通App上传课件，发布学习任务，让学生提前预习。

让学生完成课前测验。课前测验题目：什么是安全因数与许用应力，什么叫强度条件？

（二）新课导入（共5分钟）

首先复习旧知（2分钟）：先复习材料的机械性能，为极限应力σu的引入做知识储备，再复习截面法求轴力及拉（压）杆的工作应力的计算，为后续σmax的计算做储备。

新课导入（3分钟）：让学生观看演员在高空打斗，安全绳发生断裂的视频，并请学生用弹幕自由讨论：视频中的安全绳为什么会被拉断？

教师进行总结：如何能保证安全绳的安全呢？用什么指标来衡量？从而引入本节课的内容强度的概念。

（三）新课讲解（共35分钟）

1. 失效、极限应力、安全因数与许用应力（15分钟）

教师先讲授失效概念，再利用学习通App中“摇一摇”功能，请学生回答塑性材料和脆性材料的失效形式。随时向学生发布任务，会使其在学习中产生无形压力，提高注意力。

然后讲授极限应力σu的概念和塑性材料及脆性材料极限应力指标的选取。

接着讲授为要使拉压杆有足够的强度必须σmax<σu，为了使构件有一定的安全储备必须有：σmax≤σu/n=[σ]。[σ]称为许用应力，它是保证构件安全可靠工作所容许的最大应力值。n称为安全因数。对于塑性材料，进入塑性屈服时的应力取屈服极限σs，对于某些无明显屈服平台的合金材料取σ0.2，对于脆性材料：断裂时的应力是强度极限σb。工程上一般取塑性材料：[σ]=σsns，脆性材料：[σ]=σbnb。ns，nb分别为塑性材料和脆性材料的安全因数。

此时利用学习通App中“摇一摇”功能，请学生回答为使材料有一定的强度储备，安全因数取值应大于1还是小于1？

再接着讲授安全因数的取值选取原则和影响因素。

2. 强度条件（20分钟）

6. 课后拓展：教师将作业发布到学习通App上，请学生自行练习，加深理解。

四、 自我评价

优势：根据结合学生现有知识水平和理解能力，通过“线上+线下”相结合、采用案例法、任务驱动法、情景再现法和知识强化法充分调动学生学习的积极性。通过问题探究、讨论、分析、归纳的教学方法，使学生对所学知进一步理解和掌握，即突出了重点，解决了难点，又教给了学生研究问题的方法，培养了学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。教学过程中，师生联系密切，教学效果良好。

不足：学生常忽略单位问题，计算结果偏差。

参考文献：

[1]杨学弦，等.材料力学课程教学与信息化建设的联系[J].科技教育，2018（8）35.173.

[2]张其亮，王爱春.基于“翻轉课堂”的新型混合式教学模式研究[J].现代教育技术，2014（4）：27-32.

作者简介：

樊甜甜，湖北省荆州市，长江大学工程技术学院。