提高《材料力學(xué)》教學(xué)質(zhì)量的研究

劉 露 沈玉鳳

山東理工大學(xué)，山東淄博 255049

提高《材料力學(xué)》教學(xué)質(zhì)量的研究

劉 露 沈玉鳳

山東理工大學(xué)，山東淄博 255049

材料力學(xué)是機(jī)械類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，思維方式都有重要的作用。本文做了提高教學(xué)質(zhì)量的一些研究，包括研究目的的介紹，力學(xué)史及工程實(shí)例的引入，上課的互動(dòng)以及教學(xué)過程中軟件的運(yùn)用等。在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)這些措施進(jìn)行了應(yīng)用，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。

材料力學(xué)；教學(xué)質(zhì)量；研究

引言

材料力學(xué)是機(jī)械類專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程是學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)等后續(xù)課程的理論基礎(chǔ)，是聯(lián)系基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁，起著承上啟下的作用。但該課程公式多，理論知識(shí)抽象，知識(shí)點(diǎn)繁雜，學(xué)習(xí)起來(lái)有一定難度。前邊基本變形的學(xué)習(xí)學(xué)生還能接受，但從應(yīng)力狀態(tài)開始有些學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)就感覺有些吃力。所以如何提高材料力學(xué)教學(xué)質(zhì)量就成了我們力學(xué)老師要研究的問題。

根據(jù)多年的力學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的總結(jié)，提出了一些提高教學(xué)質(zhì)量的措施，以改進(jìn)本課程的教學(xué)效果，提高學(xué)生的思考能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。

1 交代清楚新內(nèi)容引入的目的，意義

講授新內(nèi)容時(shí)要復(fù)習(xí)已學(xué)內(nèi)容，然后引入新知識(shí)。新內(nèi)容引入這個(gè)環(huán)節(jié)是非常重要的，要交代清楚研究此內(nèi)容的目的，意義，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)才思路清楚，明白了在工程應(yīng)用中的作用。例如在講授應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，為什么要分析不同面上的應(yīng)力？給出梁橫力彎曲的彎矩圖，可以看到不同截面上彎矩是不同的。再給出桿件拉伸時(shí)橫截面上和斜截面上應(yīng)力圖，可以得出過一點(diǎn)不同截面上應(yīng)力分布也不同。所以我們要進(jìn)行強(qiáng)度校核就要找到內(nèi)力最大的面，即危險(xiǎn)面。為什么要分析一點(diǎn)的應(yīng)力呢？從彎曲和扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力圖我們可以看出同一面上不同點(diǎn)的應(yīng)力是不同的。所以我們要通過分析點(diǎn)的應(yīng)力來(lái)找到危險(xiǎn)點(diǎn)。這樣講授下來(lái)就可以使學(xué)生很清楚為什么要分析面的應(yīng)力和點(diǎn)的應(yīng)力，也能很好的理解學(xué)習(xí)應(yīng)力狀態(tài)的目的和意義。

2 介紹一些力學(xué)家的情況

材料力學(xué)的理論知識(shí)很多，學(xué)習(xí)起來(lái)感覺有些枯燥。在講授過程中可以穿插一些力學(xué)家的故事，既可以調(diào)節(jié)課堂的氣氛，激起學(xué)生的興趣，還可以學(xué)習(xí)那些科學(xué)家對(duì)待科學(xué)知識(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。比如提出胡克定律的英國(guó)的虎克，建立了受壓柱體失穩(wěn)臨界值的計(jì)算公式的歐拉等。

3 引入工程實(shí)例

材料力學(xué)知識(shí)點(diǎn)多，概念抽象，但這門課程卻十分重要，起著承上啟下的作用，并且應(yīng)用性極強(qiáng)，所以學(xué)習(xí)理論知識(shí)要多聯(lián)系工程實(shí)例，這樣有助于學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容能更好地理解，同時(shí)也拓展了工程思維，擴(kuò)大了視野，培養(yǎng)了創(chuàng)造性思維的能力。我們的生活中力學(xué)現(xiàn)象無(wú)處不在，實(shí)例很好找。方便面調(diào)料袋子從開口處撕，就是應(yīng)力集中的應(yīng)用。把衣服擰干是一種扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。拔樹時(shí)來(lái)回晃是疲勞破壞的應(yīng)用。

當(dāng)然還可以找一些工程實(shí)例的圖片，比如腳手架以及橋坍塌的圖片，既可以很好地理解一些知識(shí)點(diǎn)，還可以使學(xué)生意識(shí)到工程設(shè)計(jì)的重要性，從現(xiàn)在就要培養(yǎng)成為一名合格的工程師的素質(zhì)。

4 公式推導(dǎo)多結(jié)合圖片，略講推導(dǎo)過程

材料力學(xué)公式推導(dǎo)多而且也很繁瑣，如果老師在黑板上詳細(xì)地推導(dǎo)，不僅費(fèi)時(shí)而且學(xué)生容易產(chǎn)生疲倦心理，收效甚微。我們的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生理解和應(yīng)用公式的能力，所以在推導(dǎo)過程中多用圖片，略講推導(dǎo)過程。例如在推導(dǎo)純彎曲時(shí)正應(yīng)力的公式，先給出梁彎曲時(shí)橫截面的圖片，可以看出縱向纖維一邊伸長(zhǎng)，一邊縮短，中性層的概念就很好理解了。給出截面上應(yīng)力分布圖，很清楚可以看到，哪邊受拉，哪邊受壓，哪點(diǎn)的應(yīng)力最大。重要的圖片多保留一會(huì)，可以加深學(xué)生的印象。具體很詳細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程可以講得快一些，重點(diǎn)是推導(dǎo)的思路，以及彎曲正應(yīng)力分布以及應(yīng)用范圍，這樣才可以把本公式正確地運(yùn)用到以后的工程設(shè)計(jì)中。

5 上課注意和學(xué)生的互動(dòng)，課間休息可以放些輕松的音樂

上課不是一直都是老師在滿堂灌，老師很累，學(xué)生也集中不起注意力，容易走神。要注意老師和學(xué)生的互動(dòng)，討論，讓學(xué)生發(fā)表自己的想法見解。講授過程中引導(dǎo)學(xué)生去思考問題。比如在講脆性材料的扭轉(zhuǎn)時(shí)，可以拿一支粉筆，扭斷后讓學(xué)生觀察斷面形狀，讓學(xué)生分析為什么。這樣既可以調(diào)動(dòng)學(xué)生思考的積極性，還可以調(diào)節(jié)課堂氣氛，否則一堂課下來(lái)，學(xué)生很疲憊，教學(xué)效果不好，尤其是上午一二節(jié)時(shí)。課間建議學(xué)生不要坐在教室里不動(dòng)，到教室外邊換換環(huán)境，同時(shí)也可以在教室里放一些輕音樂，放松一下。

6 商業(yè)軟件可以運(yùn)用到課程教學(xué)中

商業(yè)軟件比如ANSYS在工程分析中應(yīng)用很多，可以應(yīng)用到教學(xué)中，讓學(xué)生接觸一些，同時(shí)也可以促進(jìn)對(duì)本課程知識(shí)的理解。例如基本變形的內(nèi)力圖都可以通過本軟件給出，應(yīng)力大小用不同顏色顯示，可以更好地理解內(nèi)力的概念。還有應(yīng)力集中，從應(yīng)力分布圖上就可以很明顯看出應(yīng)力集中的現(xiàn)象。因此商業(yè)軟件對(duì)課程學(xué)習(xí)起到了輔助的作用。

7 上好習(xí)題課

材料力學(xué)知識(shí)點(diǎn)多，課時(shí)又少，容易掌握得不扎實(shí)，所以講授知識(shí)時(shí)也要安排一些習(xí)題課，特別是在有重要內(nèi)容而且知識(shí)比較難理解的地方。比如拉壓那一章超靜定問題，還有扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和剛度校核問題，彎曲內(nèi)力圖的繪制等都需要安排習(xí)題課。選一些典型例題，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的掌握，還可以讓學(xué)生來(lái)做一些題，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的問題。習(xí)題課并不是泛泛地都是老師在講題，每做一題要對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，提煉出重要東西，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握提升一個(gè)高度。

8 課程考核可以嘗試采取一紙開卷的方式

現(xiàn)在很多學(xué)校的材料力學(xué)的考核采取了一紙開卷的方式。因?yàn)椴牧狭W(xué)的公式太多，學(xué)生把太多的精力用在背這些公式上，而忽視了對(duì)這些公式的理解以及適用范圍，只死記硬背住了，這與培養(yǎng)學(xué)生的工程思維的目的相違背。可以考試前任課老師把一張統(tǒng)一的紙發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生自己把公式總結(jié)到這張紙上，考試時(shí)可以帶著查閱，考試后收回。這樣既可以鍛煉學(xué)生總結(jié)提煉重點(diǎn)知識(shí)的能力，還可以使學(xué)生更有精力去理解基礎(chǔ)知識(shí)，為以后把所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到工程實(shí)際中打下良好的基礎(chǔ)。

9 結(jié)語(yǔ)

材料力學(xué)是工科院校機(jī)械類專業(yè)重要的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，如何提高教學(xué)質(zhì)量是我們力學(xué)老師一直研究的一個(gè)課題。在新內(nèi)容的引入要交代清楚研究目的，講授知識(shí)時(shí)穿插力學(xué)家的故事以及工程實(shí)例等，我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了應(yīng)用，教學(xué)效果不錯(cuò)。我們還要不斷地去研究更進(jìn)一步地去提高教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，畢業(yè)以后走上工作崗位都打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]劉鴻文.材料力學(xué)[M]，第5版.高等教育出版社，2011.1

[2]謝冰.改進(jìn)材料力學(xué)可能教學(xué)幾點(diǎn)體會(huì)[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2012（12）：70-72

[3]王濤等.提高材料力學(xué)課堂教學(xué)品質(zhì)的研究.裝備制造技術(shù)[J]，2011（12）:201-203

[4]蔡路軍等.材料力學(xué)教學(xué)中對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探討[J].分析與探究，2012（2）81-82

The Research on Improving Teaching Quality of Mechanics of Materials

Liu lu Shen Yufeng
Shandong University of Technology, Shandong Zibo 255049

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.084

劉露（1972-），女，碩士研究生，講師，研究方向固體力學(xué)；

沈玉鳳（1965-），女，碩士研究生，教授，研究方向計(jì)算力學(xué)。