材料力学性能课程教学改革探讨

[摘 要] 材料力学性能作为一门材料类专业必修课，是材料类专业课程体系中不可或缺的一部分。为了提高教学效果，真正培养学生分析及解决问题的综合能力，良好的教学模式是关键。针对材料力学性能课程，就教学内容、教学方法及考核评价体系，如何改革提出了几条建议。

[关键词] 材料科学与工程;材料力学性能;教学改革

[资金项目] 贵州大学“本科教学工程”建设项目“材料力学性能”（JG201901）

[作者简介] 黄朝文（1988—），男，贵州遵义人，工学博士，贵州大学材料与冶金学院副教授，主要从事金属材料的教学与研究工作。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）36-0175-02    [收稿日期] 2019-12-26

材料力学性能是材料科学与工程专业的核心主干课程。本门课程的目的是通过课程的学习使学生能够从各种机器零件或构件最常见的服役条件和失效现象出发，正确了解衡量材料失效抗力的指标，以及这些指标的物理意义、技术意义和获取这些指标的相关测试方法，进一步弄清上述指标之间的相互关系，分析内在因素和外在因素对它们分别及共同的影响机制，从而为机械设计和制造过程中正确选择和合理使用材料提供可靠的力学性能依据。同时，也为发展新材料，改进制造工艺提供一定的理论基础。此外，开设该课程的另一个重要目的是为我国新材料的开发及材料制造新技术的发展培养后继者。由此可见，本门课程在材料科学与工程专业课程体系中非常重要。为了提高教学效果，真正培养学生分析及解决问题的综合能力，良好的教学模式是关键[1]。本文根据贵州大学材料科学与工程专业的人才培养方案，结合作者长期讲授材料力学性能课程及材料科学与工程专业相关必修课程的经历，以及对材料类人才培养的思考，针对材料力学性能课程，就教學内容、教学方法及考核评价体系方面如何进行改革提出了自己的一些建议和思考，同时将这些想法真正实施到平常的教学中，根据学生学习情况的反馈，进一步对该门课程的教学进行改进。

一、优化教学内容，强调知识体系

由于材料力学性能与实际工程联系紧密，国内大多数的工科院校中，材料类不同方向以及与材料力学性能密切相关的如机械、土建等相关专业也都开设了本门课程，但每个学校或每个专业对该课程的要求不一样，有的为专业必修课，有的是全校选修课。不同的课程性质，对教学内容要求不一。如贵州大学材料科学与工程专业是以金属材料为主，着重强调金属材料的力学性能及工程服役行为，如拉伸、断裂韧性及疲劳性能;而我校的高分子及非金属材料专业着重强调非金属类材料的力学及服役行为，如高分子材料的老化、蠕变，陶瓷材料的耐磨性能等。由此，面对不同专业或方向的学生，具体教授内容时，讲课教师须结合各自专业的特色讲授本门课程的重点和难点，其余内容可以让学生课后自行学习。

本门课程是一门材料类的综合课程，对学生前期材料类基础课程知识的学习掌握要求较高。如能量部分涉及物理化学、材料科学基础中的吉布斯自由能相关知识，材料的缺陷对各力学性能的影响部分涉及材料科学基础、材料成型原理及工艺、热处理原理及工艺相关知识，断口的分析及表征需要材料分析检测方法的相关知识等。所以本门课程一般设置在本科阶段的大三下学期或大四上学期，也可作为一门研究生课程。可能大部分同学对相关基础知识没有全部掌握或者早已忘光，这就需要老师在教学过程中对相关基础知识进行回顾，把材料的成分设计、制备过程原理及工艺、服役过程的形变损伤机制整理形成一个完整的知识链，让学生把前期学习的各个分散的专业知识模块能很好地衔接起来，形成一个整体。这既是对学生相关基础知识的要求，更是对老师综合能力的挑战。讲授本门课程的老师既要对材料专业课程体系、知识体系有很好的把握，同时还得有一定的工程实践经历，才能真正理解材料专业的整个知识体系，以及本门课程在材料专业课程体系中的重要角色，才能很好地驾驭本门课程的教学，使学生通过本门课程的学习最终有所收获和能力提升。

二、改进教学方法及考核评价体系

古语有云：授人以鱼不如授人以渔。教育的目的是培养学生学习的能力，教育的作用只是触发学生对未知的探究欲望，学生的自我主动学习才是教育的根本。所以上课时，老师应该主要传授学习该课程的有效方法，启发学生对本门课程自主学习的兴趣，最大限度地让学生融入课程学习。然而，当前的教学过程中，大多数都是老师一人唱独角戏，学生只是旁听或不听。个人认为，这既与本门课程的难度相关，更多的还是与教学方法和考核体系有关。针对当前课程教学方法中课程教学全靠教师，学生学习不积极，考核方式中平时成绩比重太少和考核形式单一等问题，作者提出解决思路和方法。

（一）教学方法方面

1.充分调动学生学习的积极性，让学生课前预习，课堂参与和课后复习。可以让学生分组在课前和课后进行学习，整理成PPT内容，上课时前10～15分钟由学生上台复习上一次课的内容要点和简单讲解本次课的内容要点，然后老师做相应的评价和补充讲解，通过让学生多参与教学的翻转课堂方式，充分调动学生课前提前预习、课中认真学习和课后及时复习的好习惯。保证每小节课都有1名学生上台进行PPT讲解，每次一组轮流进行，组内人员每人至少进行1次上台PPT讲解。

2.及时更新课程的PPT内容，适当增加图片例证和动画内容，便于学生的理解学习。另外，将专业的相关抽象内容，利用生活中类似的现象进行解释，让课程讲解更加生动有趣。如金属材料疲劳过程，疲劳裂纹扩展形成的微观疲劳条带特征，其形态如梯田、步梯台阶等形态。材料在受载服役过程，内部产生的裂纹扩展犹如水流一样，总是朝着阻力最小的方向进行。

3.本门课程是一门和实际工程密切相关的课程，5年前该门课程有72个学时，含有8～10个学时的实验环节;但由于本校2016版培养方案的更改，在增加课程门数的同时，压缩了部分课程学时，其中该门课程的实验环节被全部删减，减少了实践部分，不利于学生对知识点理论的深入理解。由此，希望通过课程改革，增加实验验证环节，通过学生亲自动手做相关实验，对课程知识点进一步理解，对学生毕业论文相关实验的开展大有帮助，也为学生毕业后进入工厂奠定一定的理论和工程基础。

（二）考核方式方面

考试不是目的，卷面分数不能完全体现学生对本门课程知识的掌握情况[2]，但是课程结束后的卷面考试是必须的。为了让考核评价更加全面，避免学生靠考前的死记硬背应付考试，强调平时学习的重要性及综合能力的培养，要改变以往期末一张试卷评判全部，或平时考核比重小和形式单一的现状。可结合教学方面的改革，增加平时考核成绩比重至50%，平时成绩考核方式从单一的考勤方式变为分组学习讨论参与度和PPT制作、课堂上讲台PPT讲解、平时书面作业、平时考勤、实验操作、期中测试等多方面综合的考核评价体系。另外，根据本门课程的性质及其在工程实践中的重要性，在卷面测试内容上，应该增加综合分析题型的比重，减少纯理论知识点考核的数量。考核题型应该多样化，全面考查学生的综合能力。如贵州大学材料科学与工程专业每门课程的考试试卷题型要求3～5种，考卷题型一般有名词解释、填空题、判断题、计算题、作图题及综合分析几种。

三、小结

材料力学性能作为材料专业的核心主干课程，在材料专业课程体系中的重要性不言而喻，学生对本门课程知识的学习是对材料专业知识链掌握的关键。作者在讲授过程中，从以上几方面对课程教学进行改进，在后期的毕业论文实验及答辩环节，我们发现学生对材料的成分、工艺、组织性能、服役性能整个材料知识体系的掌握，尤其是对问题的分析及解决的能力有了显著提高。这为学生毕业后到企业工作及、从事科学研究奠定了坚实基础，也说明上述几项改革一定程度上契合了全面培养学生能力的教学目标。

参考文献

[1]万明攀，向嵩，张晓燕，李伟，雷源源，黄朝文.新工科背景下材料科学与工程专业建设路径思考[J].教育教学论坛，2019（33）：197-198.

[2]赵鹏.“材料力学性能”教学内容与过程评价的改革与实践[J].才智，2014（31）：159.