应用型本科土木工程专业材料力学课程教学改革研究

来源:用户上传      作者:栗霞 沈兴刚

　　【摘要】材料力学是应用型本科学校土木工程专业的基础课程之一，材料力学的课程的重点任务之一就是对土木工程学科的基础课程和专业课程起到承前启后的作用。目前我国的应用型本科院校正处在发展及转型的重要时期，培养出更多的应用型人才来推动我国各个地区的经济发展是这些本科院校的重要目标，在这样的背景下，对应用型本科院校土木工程专业的材料力学课程进行教学改革刻不容缓。而作为材料力学教师，首先要将传统的教学观念根据新形势的要求及时转变过来，课堂教学要以学生为中心来开展，教师自己要将引导作用充分发挥出来，对教学的方法进行创新和改进，教学的内容环节要精心去设计，采用有效的教学策略来激发学生对专业课程学习的积极性，从而更好地培养学生解决工程实际问题的能力。因此，本文先是对应用型本科土木工程专业材料力学课程现状情况进行分析，然后再针对性地提出了几点材料力学课程教学改革的思路与实践。
　　【关键词】应用型本科  土木工程专业  材料力学  教学改革
　　【Abstract】Material mechanics is one of the basic courses of civil engineering major in application？鄄oriented undergraduate school. One of the key tasks of material mechanics is to play a connecting role between the basic courses of civil engineering and the professional courses. At present， China？蒺s application？鄄oriented undergraduate schools are in an important period of development and transformation. To cultivate more application？鄄oriented talents to promote the economic development of various regions of our country is an important goal of these undergraduate schools. In this context， the teaching reform of materials mechanics course in civil engineering of application？鄄oriented undergraduate schools is urgent. As a teacher of material mechanics， first of all， we should change the traditional teaching concepts according to the requirements of the new situation. Classroom teaching should be student？鄄centered. Teachers should give full play to the guiding role， innovate and improve the teaching methods. The content of teaching should be carefully designed and effective teaching strategies should be adopted to stimulate students to learn professional courses Learning enthusiasm and interest， so as to better train students to be able to solve practical engineering problems. Therefore， this paper first analyzes the current situation of the material mechanics course of the undergraduate civil engineering specialty， and then puts forward some ideas and practices of the teaching reform of the material mechanics course.
　　【Keywords】ɑpplicɑtion？鄄oriented undergrɑduɑte; civil engineering major; material mechanics; teaching reform
　　【中圖分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）18-0255-02
　　近几年，随着我国建筑行业的发展，对建筑结构的变形、承载力和稳定性等主要特点的要求越来越高。建筑结构的安全稳定性研究通常是验算结构构件的强度、计算其内力以及分析其受力。土木工程专业中的材料力学课程就是一门专门对结构的单个构件进行静力平衡研究的基础课程。土木工程专业的三大基础力学课程分别是：理论力学、材料力学和结构力学，而材料力学是联系理论力学和结构力学的桥梁。应用型本科院校想要培育出具有扎实基础的工程专业人员能和土建行业要求相符，这三大基础力学课程尤其是材料力学课程学生能否掌握至关重要。
　　一、土木工程专业材料力学课程现状
　　在过去，我国的多个专业，例如：高分子材料、陶瓷材料和金属材料等专业都要学习材料力学课程，这一课程也因此而形成了不同的体系，这就使得材料力学课程的专业知识割裂十分零碎、不同的材料力学之间缺乏联系，不同的专业对材料力学的产生机制和机理更是有着不同的理解。现今，随着新课程改革的不断深化和推广，很多应用型本科越来越重视材料力学课程教学，然而实际中课堂教学中仍然存在有很多的问题。在课程体系的设置上，太过注重课程知识理论的完整性，这和培养应用型专业人才的课程目标不一致，并且设置的课程没有充分考虑到不同的学生具有不同的兴趣、层次、以及类型，没有针对性地做到因材施教。设置的课程特色也不明显，使得学生在知识结构方面不突出，根本无法很好地适应市场需求。不仅如此，很多材料力学教师在课堂教学中仍然使用传统的填鸭式教学模式，难以激发学生学习兴趣，学生的自主学习能力、创新能力、动手能力、适应市场能力不凸显，实践性教学大都流于了表面形式。 　　二、教学内容的更新
　　学习材料力学课程的主要目的是为了学以致用。然而现在的材料力学课程教材中的基础内容大都过于陈旧，无法和实际的现代化工程接轨。比如：对材料力学中材料的性能的学习只重视铸铁、低碳等单一材料，现在的工程中实际上用的更多的是复合型材料，像甲基丙烯酸塑料等復合型材料的性能在材料力学课程内容中并没有。所以材料力学课程的教学内容要与时俱进，要和实际工程接轨不断更新。比如教师在对最大拉应力强度理论进行讲解的时候还要对断裂力学的基本理论进行介绍;讲到线弹性材料轴心受压、轴心受拉等知识的时候要加上非弹性材料的变形知识。教师还可以结合工程案例来对新的材料的内容进行教学，不仅可以更好的激发学生的学习兴趣，还能有效拓宽其知识面。随着工程的发展和进步，一些现代工程已经很少用上的材料力学相关内容或者是有重复的内容，例如：交变应力、能量法与动荷载等内容可以去掉，这样可以降低学生的学习负担。
　　 三、采用新型教学方法
　　（一）对比教学法
　　材料力学的公式多、概念多、内容多，每个部分的内容之间都具有很强的相似性以及关联性是材料力学课程的特点。作为材料力学教师可以按照内容的相似性以及关联性在课堂教学中让学生通过对比的方式来将不同部分的知识联系起来，这种教学方法称为对比教学法。对比教学法不仅可以让学生对材料力学的理论理解的更加透彻，还能让其更好的将课程内容系统的掌握，进而对学习的知识内容做到学以致用、举一反三。例如：教师在讲授四种基本变形的时候使用对比教学法来进行构件所受外荷载的对比，教师引导学生通过熟练的对比来确定不同构件所对应的不同的变形，哪些是组合变形哪些是基本变形。而将组合变形和基本变形进行对比可以让学生对组合变形的形式进行精准的分析工作，进而做强度计算和变形计算。将四种基本变形下变形公式和应力公式进行对比能够有助于学生在短时间将公式记牢。教师把过去的材料力学和现在的材料力学进行对比还能更好地让学生理解材料力学的发展趋势与过程。
　　（二）案例教学法
　　在学生的印象中，材料力学课程就是一门枯燥难记的科目，因为材料力学课程的内容大都是理论性的知识，如在被动的课堂教学方式下，课堂刚开始，学生就已经有了消极抵触的心理。为了活跃课堂气氛，在课堂教学中最为常用到的就是提问方式的教学，这种教学模式确实可以通过各种有趣的提问技巧和方式在营造有趣的、轻松的材料力学课堂学习氛围，吸引学生学习的注意力。但是要让学生真正做到学以致用，提高学习兴趣，教师除了提出单个问题，还可以结合一个或者多个工程案例让学生理解知识的如何应用。案例来自于日常生活，也来自于实际的工程。通过一些实际的工程案例，引导学生思考课堂问题并且积极发言表达自己的观点，还可以组织学习小组进行讨论。例如：教师在讲解等强度梁概念的时候可以举例香港著名建筑中银大厦，将其设计理念和等强度梁概念结合起来进行课堂教学。在讲解挤压与剪切的时候可以举例泰坦尼克号的沉没，指导学生对泰坦尼克号的破坏原因进行分析，从而更深刻地理解挤压与剪切知识。或者教师课前布置作业，让学生自己去查找工程案例，设置问题，上课时结合自己找的工程案例来解答。这样学生不仅觉得有趣而且能主动参与学习，解决问题。通过案例教学法使学生从被动的听课转化为主动的学习，培养学生实际提出问题、分析问题和解决问题的能力，有效提高材料力学课程教学的效率。
　　四、教学手段的改革
　　 虽然我国一直在大力推行新课程改革，但是在实际的材料力学课堂教学手段中仍然存在着很多的问题。课堂教学中多媒体信息技术的应用是十分重要的，但是怎样将课程的教学资源开发、运用好是我国材料力学课堂教学现状中存在的问题。在过去的课堂中都是使用黑板粉笔等工具来进行教学的，这需要教师使用大量的语言文字来对内容进行描述，不够生动形象，学生听多了会觉得枯燥乏味，并且课程的信息量有限。而教师如果利用多媒体来将实际工程中材料力学的相关图片、视频、动画展示给学生看，不仅可以让学生理解的更加透彻并且留下深刻印象，还能更好的将课程知识和土木工程实践结合起来。另外，材料力学课程中有很多力学模型是教师无法在黑板中描绘出来的，就算画出来也难以精准还费时间，与实际的结构差别很大，使用多媒体就可以将不同结构的实际工程力学模型图片展示出来，结合教师对不同模型的内容讲解，使学生可以正确理解相关的教学内容，提高听课效率。所以，教师在课堂中对多媒体信息技术的使用要把握得当，什么时候写板书，什么时候放图片、视频，都需要制定详细的计划，不过度使用多媒体信息技术又可以最大化地发挥其作用来辅助教师顺利、有效地进行课堂教学。
　　五、融入人文教育，激发学生学习兴趣
　　教师在课堂教学中要有意识地去融入人文教育来培养学生的综合素质，材料力学课程教学也是提升学生素质、培育高素质创造性专业人才的重要途径之一。因此，作为教师在课堂中要将材料力学发展历史等相关内容融入进去对学生进行教学，并且对和材料力学课程学习内容有关的一些科学家例如：沈括和虎克等进行介绍，并且讲解这些科学家的哲学思想、成才道路以及治学精神等等，这样不仅可以提升学生的学习兴趣，还拓展了学生的知识面，提高学生的综合素质。
　　六、注重培养学生的实验创新能力
　　教师在对材料力学理论知识进行讲解的过程中，要侧重讲授材料力学性能的测试技术，加大对学生实验创新、观察、动手与研究等培养力度，增加一些设计性实验、综合性实验还有选修性实验，鼓励学生申报大学生创新科研项目，指导学生参加力学竞赛，将学生的创新能力与创新意识激发出来，这样，不仅加深学生对材料科学体系的理解，也使学生应用知识和转化知识的能力得到提升。
　　七、注重与材料工程师岗位能力培养相结合
　　 想要培养出能适应市场需求的多技能土木工程专业人才，教师首先要充分意识到不同的岗位需要不同知识结构的学生。作为材料力学教师，除了上好材料力学教材的内容，应充分考虑到材料工程师岗位能力培养的相关要求，可以补充一些与材料工程师岗位相关的知识，并加以训练，另加强综合性实践的环节，以满足不同学生的就业需求，实现材料力学课程目标与专业培养目标的一致。
　　结束语
　　综上所述，在新课程教学改革后，作为材料力学教师一定要及时转变传统的思想观念和教学方式，要与时俱进，紧跟新课改的步伐不断进步，去掉传统的教学内容，增加与实际工程需要的教学内容，吸收、创新好的教学方式，灵活运用多媒体工具进行课堂教学，有意识地去培养学生自主学习能力、创新能力、适应市场能力还有解决实际问题的能力。
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　　作者简介：
　　栗霞（1978-），女，云南昆明人，硕士，研究方向：建筑结构与力学、建筑材料。
　　沈兴刚（1977-），男，云南腾冲人，硕士，研究方向：建筑结构与力学，建筑材料。
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