塑性力學(xué)課程教學(xué)及考核模式改革的探索

馬文亮

（華北水利水電學(xué)院土木與交通學(xué)院，河南鄭州 450011）

塑性力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)重要分支，是研究塑性物體變形規(guī)律的一門學(xué)科，也是工程力學(xué)專業(yè)的核心專業(yè)課程［1］（P1）。它具有推理嚴(yán)謹(jǐn)、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確的特點(diǎn)，是分析和解決許多工程技術(shù)問題的基礎(chǔ)和依據(jù)。塑性力學(xué)是一門專業(yè)性很強(qiáng)的力學(xué)課程，學(xué)習(xí)塑性力學(xué)需要有扎實(shí)的高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)基礎(chǔ)［2］。因此，這門課程對于教師和學(xué)生來講，既難教又難學(xué)。筆者認(rèn)為，要想使教師教好、學(xué)生學(xué)好塑性力學(xué)這門課，就要從改革教學(xué)及考核模式兩方面入手，進(jìn)行積極的探索。

一、塑性力學(xué)課程教學(xué)及考核中存在的問題

（一）塑性力學(xué)課程的特點(diǎn)

塑性力學(xué)基本概念繁雜，基本方程和公式數(shù)量眾多，推導(dǎo)過程冗長復(fù)雜，教學(xué)難度大?；谒苄粤W(xué)的這些特點(diǎn)，如果教師采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，就要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力在黑板上書寫和推導(dǎo)公式，由于課堂時(shí)間有限，這樣勢必會(huì)大大減少有關(guān)基本原理和實(shí)例的講解時(shí)間。另外，缺乏對基本原理的理解和實(shí)例的練習(xí)，學(xué)生也會(huì)對這些基本方程和公式印象不深、理解不透。

（二）塑性力學(xué)課程的要求

塑性力學(xué)課程要求學(xué)生起點(diǎn)高，邏輯性極強(qiáng)。塑性力學(xué)課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生要有扎實(shí)的數(shù)學(xué)、力學(xué)基礎(chǔ)。近年來，由于高校不斷擴(kuò)招，學(xué)生的質(zhì)量已有所下降，再加上工程力學(xué)專業(yè)是偏冷門專業(yè)，有很多學(xué)生是從其他專業(yè)調(diào)劑過來的，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)有些薄弱。因此，要想學(xué)好塑性力學(xué)，就必須保證學(xué)生從大一就學(xué)好高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)等相關(guān)課程。另外，由于塑性力學(xué)的邏輯性極強(qiáng)，前面的知識點(diǎn)學(xué)不會(huì)，后面的內(nèi)容就很難跟上，這樣，就極容易導(dǎo)致一些學(xué)生由于各種原因?qū)W習(xí)跟不上，產(chǎn)生畏懼心理，喪失信心，半途而廢。

（三）亟需建立一支結(jié)構(gòu)合理的教師隊(duì)伍

力學(xué)教學(xué)在工科院校的學(xué)生培養(yǎng)中占有重要的地位，需要一支龐大且專業(yè)的教師隊(duì)伍［3］。但是，目前有很多工科院校力學(xué)教師隊(duì)伍存在人員缺乏、課程壓力大、教師隊(duì)伍結(jié)構(gòu)不合理等問題。這就導(dǎo)致教師忙于完成各門課程的教學(xué)任務(wù)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知能力缺乏足夠的認(rèn)知和心理準(zhǔn)備，在教學(xué)過程中往往不能對學(xué)生做深入細(xì)致的輔導(dǎo)。

（四）學(xué)生學(xué)習(xí)勁頭不足，基礎(chǔ)相對薄弱，考研和就業(yè)壓力大

塑性力學(xué)課程由于自身特點(diǎn)，專業(yè)性強(qiáng)，這就導(dǎo)致一些數(shù)學(xué)、力學(xué)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生聽不懂、跟不上，對冗長復(fù)雜的公式推導(dǎo)感到枯燥，從而導(dǎo)致有些學(xué)生興趣淡化，逐漸放棄了塑性力學(xué)課程的學(xué)習(xí)。另外，塑性力學(xué)作為工程力學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)力學(xué)課程，一般都安排在大四第一學(xué)期開設(shè)。由于考研和就業(yè)的雙重壓力，多數(shù)學(xué)生給這門課的定位很低，只要考試過關(guān)就可以了。一部分學(xué)生忙于考研，報(bào)了一些考研輔導(dǎo)班，把大量精力都用到了考研復(fù)習(xí)上;一部分學(xué)生忙于找工作，制作簡歷，參加各種人才招聘會(huì)，甚至有時(shí)還要請假去參加招聘面試。這些都會(huì)直接影響塑性力學(xué)課程的學(xué)習(xí)。

（五）塑性力學(xué)課程成績考核體系有待完善

由于塑性力學(xué)課程內(nèi)容繁雜、公式冗長、解題困難，導(dǎo)致塑性力學(xué)課程的成績考核存在難點(diǎn)。如果采用考試方式，很多試題考場上學(xué)生難于解答;如果采用學(xué)生提交結(jié)課論文的方式，很多學(xué)生僅通過短時(shí)期的學(xué)習(xí)，對塑性力學(xué)課程了解有限，很難寫出自己的感受，往往是到網(wǎng)上下載一篇論文應(yīng)付了事。

二、塑性力學(xué)課程教學(xué)及考核模式的改革

華北水利水電學(xué)院從2007年開始開設(shè)塑性力學(xué)課程，課程設(shè)置48學(xué)時(shí)，在第七學(xué)期開課。經(jīng)過五年的教學(xué)工作實(shí)踐，筆者對塑性力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、學(xué)習(xí)態(tài)度等方面存在的問題有了一個(gè)初步的認(rèn)識，積極探索了塑性力學(xué)課程教學(xué)及考核模式的改革。

（一）合理使用塑性力學(xué)多媒體課件

塑性力學(xué)具有概念繁雜、基本方程和公式數(shù)量眾多等特點(diǎn)。為了使教師從大量的公式書寫中解放出來，使學(xué)生對一些基本概念和原理有更深入、直觀的理解，在課堂教學(xué)中可以合理使用一些塑性力學(xué)多媒體課件。多媒體課件中講述的內(nèi)容主要是一些有關(guān)塑性力學(xué)計(jì)算的工程實(shí)例圖片、塑性力學(xué)實(shí)驗(yàn)照片、塑性破壞過程動(dòng)畫、塑性力學(xué)基本方程和公式的推導(dǎo)過程。將這些直觀性強(qiáng)的素材和繁雜的推導(dǎo)過程通過多媒體課件展現(xiàn)給學(xué)生，基本原理和具體例題仍然在黑板上板書講授，這種多媒體與板書相結(jié)合的方法使學(xué)生增加了學(xué)習(xí)興趣，把教學(xué)從枯燥、乏味的公式推導(dǎo)中解脫了出來。

（二）探索討論式教學(xué)模式

為了給學(xué)生制定與學(xué)生專業(yè)和方向相適應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，筆者經(jīng)過多年的教學(xué)研究和實(shí)踐，編制了塑性力學(xué)講義。第一節(jié)課就把講義和授課計(jì)劃發(fā)給學(xué)生，使學(xué)生了解課程的講授進(jìn)度。除了教師講授的大部分內(nèi)容外，按照授課計(jì)劃要求，學(xué)生選取一部分內(nèi)容自己講授，使每個(gè)學(xué)生都有一個(gè)涉及具體問題的內(nèi)容需要講解，這就促使學(xué)生在講課前通過各種渠道，查閱大量文獻(xiàn)。學(xué)生主講完成后，其他學(xué)生可以提問，由主講學(xué)生或老師給予解答。在這種討論式的教學(xué)模式中，教師和學(xué)生都是平等的，師生一起提出問題、爭論問題、互相說服［4］，有效地培養(yǎng)了學(xué)生提出問題、分析問題、邏輯推理等方面的能力，同時(shí)也提高了教師的知識水平和教學(xué)水平，正所謂教學(xué)相長。例如在講授空間應(yīng)力狀態(tài)主應(yīng)力的計(jì)算方法時(shí)，需要求解一元三次方程，在同學(xué)生討論這一問題時(shí)，有學(xué)生提出“求解一元三次方程的方法有哪些”這一問題，顯然，這個(gè)學(xué)生課前做了充分準(zhǔn)備。課堂上，就這一問題展開了討論，有的學(xué)生在黑板上推導(dǎo)了求解一元三次方程的卡爾丹公式，這時(shí)，教師可向?qū)W生介紹求解高次方程的通用數(shù)值解法，并且利用數(shù)學(xué)計(jì)算軟件Mathematica在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行演示。課程結(jié)束時(shí)，學(xué)生認(rèn)為這種教學(xué)方法突破了陳舊的教學(xué)方式，給同學(xué)們展示自我的機(jī)會(huì)，從中學(xué)習(xí)了他人的長處，這對以后的畢業(yè)答辯及就業(yè)都有好處。討論式教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉了學(xué)生的交流能力，調(diào)劑了學(xué)生單一、枯燥的學(xué)習(xí)生活，并且，這種教學(xué)模式也使基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生體會(huì)到了參與教學(xué)的樂趣，重拾了學(xué)習(xí)信心。

（三）適當(dāng)選用計(jì)算軟件完成力學(xué)計(jì)算

為了使學(xué)生了解現(xiàn)在力學(xué)發(fā)展的概況，在學(xué)習(xí)塑性力學(xué)經(jīng)典理論的同時(shí)，讓學(xué)生接觸、了解一些常用的力學(xué)計(jì)算軟件，主要是一些有限元計(jì)算軟件，如ABAQUS、ADINA、ANSYS等。例如，在講到材料的彈塑性本構(gòu)關(guān)系時(shí)，涉及的例題解題過程冗長繁雜，除了經(jīng)典解法外，還可以給學(xué)生演示采用有限元計(jì)算軟件求解塑性力學(xué)問題，講解彈塑性本構(gòu)關(guān)系在軟件中如何實(shí)現(xiàn)。適當(dāng)選用計(jì)算軟件完成力學(xué)計(jì)算，使學(xué)生開闊了眼界，了解了現(xiàn)在力學(xué)的發(fā)展概況及方向。

（四）建立一支結(jié)構(gòu)合理的教師隊(duì)伍

為了解決近年來力學(xué)教師隊(duì)伍人員緊缺問題，學(xué)校加大了力學(xué)教師引入力度，近兩年來引進(jìn)具有博士學(xué)位的教師5名，有效緩解了力學(xué)教師隊(duì)伍的課程壓力。學(xué)院和教研室也采取有效措施，使教師和課程對應(yīng)固定下來，也就是說，每位教師和所講授的課程一旦確定，該教師以后就一直擔(dān)任此課程的授課任務(wù)，沒有特殊情況，盡量不改動(dòng)。這就保證了教師在以后的授課過程中，對課程的內(nèi)容越來越熟練，對課程特點(diǎn)的把握越來越精準(zhǔn)，提高了力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，非常有利于學(xué)生對力學(xué)課程的學(xué)習(xí)。

（五）改革塑性力學(xué)課程成績考核方式

塑性力學(xué)課程解題繁雜，成績考核一直是一個(gè)難點(diǎn)問題。筆者從2007年9月份開始擔(dān)任工程力學(xué)專業(yè)塑性力學(xué)課程的授課任務(wù)，塑性力學(xué)課程的性質(zhì)為考查課，五年來不斷探索塑性力學(xué)課程成績的考核方法，獲得了一些經(jīng)驗(yàn)。

2007—2008學(xué)年第一學(xué)期，共有31名學(xué)生上塑性力學(xué)課，其中男生26名，女生5名。該次課程的成績考核為:平時(shí)考勤占總成績的20%，結(jié)課論文占總成績的80%。考核結(jié)果為:男生成績優(yōu)秀6名，良好14名，中等5名，及格1名;女生成績優(yōu)秀3名，良好2名。本次成績考核過程和結(jié)果表明，通過平時(shí)考勤和結(jié)課論文來決定考核成績并不科學(xué)，主要出現(xiàn)的問題是學(xué)生平時(shí)不認(rèn)真聽課，結(jié)課時(shí)提交一篇論文，有的論文從網(wǎng)上下載，并未寫出自己對塑性力學(xué)的認(rèn)識。女生一般平時(shí)出勤率較高，論文撰寫認(rèn)真，成績普遍好于男生。

2008—2009學(xué)年第一學(xué)期，共有45名學(xué)生上塑性力學(xué)課，其中男生37名，女生8名。該次課程的成績考核為:平時(shí)考勤占總成績的20%，課堂作業(yè)占總成績的30%，結(jié)課論文占總成績的50%。考核結(jié)果為:男生成績優(yōu)秀8名，良好15名，中等8名，及格6名;女生成績優(yōu)秀5名，良好2名，中等1名。本次成績考核過程和結(jié)果表明，增加了課堂作業(yè)成績項(xiàng)，使成績考核更趨近合理，但課堂作業(yè)和結(jié)課論文仍然存在應(yīng)付了事現(xiàn)象。

2009—2010學(xué)年第一學(xué)期，共有59名學(xué)生上塑性力學(xué)課，其中男生49名，女生10名。該次課程的成績考核為:平時(shí)考勤占總成績的20%，課堂作業(yè)占總成績的20%，閉卷考試占總成績的60%?？紤]到塑性力學(xué)解題繁雜，此次閉卷考試出了4道計(jì)算題，每題25分。考核結(jié)果為:男生成績優(yōu)秀8名，良好28名，中等5名，及格7名，不及格1名;女生成績優(yōu)秀5名，良好4名，中等1名。本次成績考核過程和結(jié)果表明，由于考題簡單，題量少，大多數(shù)學(xué)生考試成績較好，但仍然有1名學(xué)生不及格，通過閉卷考試基本上能反映出學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)情況，考核成績比較客觀、真實(shí)。

2011—2012學(xué)年第一學(xué)期，共有53名學(xué)生上塑性力學(xué)課，其中男生47名，女生6名。該次課程的成績考核為:平時(shí)考勤占總成績的10%，課堂討論占總成績的30%，課堂作業(yè)占總成績的10%，開卷考試占總成績的50%。此次開卷考試較閉卷考試增加了題量，出了6道計(jì)算題。考核結(jié)果為:男生成績優(yōu)秀6名，良好8名，中等16名，及格17名;女生成績良好3名，中等3名。本次成績考核過程和結(jié)果表明，男生成績中下等的人數(shù)明顯比女生多，但高分也多出現(xiàn)在男生中。這主要是因?yàn)橐酝拈]卷考試記憶性題目占了較大比例，女生較容易獲得高分;本次采用開卷考試，增加了靈活運(yùn)用部分的試題，男生綜合運(yùn)用知識的能力得以體現(xiàn);另外，還與課堂討論成績的引入有關(guān)。但女生成績分布都集中在中間，這說明女生對開卷考試還是比較適應(yīng)的，當(dāng)然，也與女生較男生學(xué)習(xí)刻苦有關(guān)。

通過對塑性力學(xué)成績考核體系的不斷探索和改革，該體系將越來越完善，越來越合理，平時(shí)考勤、課堂討論、課堂作業(yè)、開卷考試等成績的納入，使成績考核變得更加客觀、合理。

三、結(jié)語

對于許多年輕教師來說，還缺乏塑性力學(xué)課程的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)，課程建設(shè)也處于起步階段。為了做好塑性力學(xué)課程的教學(xué)工作，提高我校工程力學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，還需不斷研究、探討和學(xué)習(xí)他人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，使我校塑性力學(xué)課程建設(shè)上一個(gè)新臺階。

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［1］徐秉業(yè)，劉信聲．應(yīng)用塑性力學(xué)［M］．北京:清華大學(xué)出版社，1995．

［2］曾科，張美玲，李婷婷．關(guān)于工科院校連續(xù)介質(zhì)力學(xué)課程的教學(xué)探索［J］．赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，（6）．

［3］蔣學(xué)東，班書昊．力學(xué)教師適應(yīng)新時(shí)代要求探討［J］．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011，（14）．

［4］黃婷．論探究式教學(xué)法在力學(xué)課程中的應(yīng)用［J］．廣西民族師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，（3）．