《材料力學性能》教學改革探討

王安東　陳彩鳳

【摘要】針對當前《材料力學性能》課程改革的必要性，本文從課程內容和實驗建設兩方面探討了該課程教學改革的思路和在教學中的應用。通過教學改革，提出了新的教改思路與實驗模式，學生學習的積極性和知識系統(tǒng)性得到了提高，工程實踐能力和創(chuàng)新能力也得到了加強。

【關鍵詞】材料力學性能；課程改革；課程內容；實驗教學

引言：《材料力學性能》是材料類本科生必修的專業(yè)基礎課之一，由于本門課程的掌握情況對材料類專業(yè)學生后續(xù)專業(yè)課程的深入學習有直接影響，因此積極推進材料力學性能課程的教學改革、強化課程內容建設、培養(yǎng)學生的實驗創(chuàng)新能力、結合材料學科前沿發(fā)展并主動引導學生學好材料力學性能的知識。由于當前對《材料力學性能》課程建設和教學改革主要圍繞著課程內容和實驗建設兩方面進行，因此筆者結合多年來對材料力學性能的教學實踐，就此兩方面主要教學改革進行了初步探討。

一、課程教學的探討

《材料力學性能》課程教學的核心是幫助學生構建從材料、材料工藝到材料力學性能的知識應用系統(tǒng)和創(chuàng)新技術路線，因此必須讓學生明確“材料應用環(huán)境——力學性能要求——材料結構與力學性能關系”這一教學主線。將課程內容分為靜載荷拉伸力學性能、其他載荷下的力學性能、斷裂韌性、變動載荷下的力學性能、環(huán)境條件下的力學性能、高溫條件下的力學性能、摩擦與磨損性能、納米材料的力學性能等內容。

另外，由于當前材料學科具有交叉多、綜合性強、涉及知識面廣的特點，因此要特別考慮到在授課內容中除涉及金屬材料的力學性能外，陶瓷材料、復合材料及高分子材料相關的力學性能都已滲透到了教學中。這就要求我們在教學過程中，要適當結合介紹各種材料獲得所需力學性能的主要途徑，讓學生將已學過各種有關材料的知識和正在講授的內容有機地結合起來，融會貫通地掌握整體知識體系，培養(yǎng)起他們正確地分析判斷問題的能力。具體來說，《材料力學性能》涉及到學過的課程主要有《材料力學》、《材料科學基礎》、《金屬工藝學》、《材料制備新技術》《組織控制原理》、《材料物理性能》等。

根據以上對《材料力學性能》課程內容的分析，在今后的課堂教學過程中，我們需要注意以下幾點：

（1）引導材料類T科學生對各種材料的共性基礎凝煉。由材料力學性能的基本概念出發(fā)，從金屬、無機非金屬、復合材料和高分子材料力學性能中提煉出共性的理論、規(guī)律與分析方法，如各種材料在靜載拉伸過程中表現(xiàn)的強度、塑性和韌性等，讓學生能了解作為材料力學性能研究的普遍行為、規(guī)律與測試方法。

（2）多總結材料力學性能的共性基礎與特性表現(xiàn)的關系。從材料“結構—力學性能”的關系出發(fā)，通過構建材料力學性能與材料成分/價鍵、合成/加工間的聯(lián)系，探明造成材料力學性能差異的結構本質，使學生深入理解“結構—性能”的對應關系。

二、實驗教學的探討

《材料力學性能》實驗教學的目的是增強學生對工程實踐中（包括設計、制造、使用）與材料力學性能有關的各種問題的感性和理性認識，因此在實施《材料力學性能》實驗課程教學過程中，采取開放、互動式的教學模式，也即將實驗過程劃分為不同階段，明確每個階段的任務和考核目標，強化學生的主體地位。實驗前，學生要完成相關實驗準備工作，包括文獻調研、實驗設計及預習報告撰寫工作，通過查閱相關實驗的國家標準文件，了解試樣形狀尺寸要求和實驗測試條件等規(guī)定，估算實驗設備的技術性能要求。在實驗課上，學生要完成實驗實施、實驗數(shù)據處理及實驗報告撰寫T作，教師要對實驗過程中遇到的問題進行分析總結，對實驗工作進行評價。最后學生上交實驗報告，任課教師進行評閱，對于共性問題進行評析，引導學生進行探討。實踐表明，這一開放、互動式的教學模式可以充分調動學生的積極性、主動性，由于每一個階段都做到日的明確、考察到位，學生在實驗教學開展過程中自覺或不自覺地按照考核標準要求自己，及時了解到自身存在的問題和差距，變被動學習為主動學習。

此外在本課程的實驗教學環(huán)節(jié)中，還要注意實驗教學體系的建立及與工程實際的結合。在實驗環(huán)節(jié)中，需要建立從基礎實驗到綜合研究性、工程案例實驗的多層次實驗內容。在基礎實驗中，變過去單一材料的力學性能測試為多種材料的性能測試，使學生深入了解材料的共性力學理論及其在不同材料的特性力學差別；在綜合實驗環(huán)節(jié)，通過分析材料的綜合力學性能，以達到不同材料、力學性能和測試技術的高度統(tǒng)一。同時，將工程構件的失效案例引人到實踐環(huán)節(jié)，加強課堂與工程實際的結合，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)和解決實際工程問題的能力。

三、結論

隨著《材料力學性能》課程改革的深入進行，教學內容和實驗建設均在不斷更新和充實。在教學內容內上需要積極引導學生對各種材料的共性基礎凝煉，由材料力學性能的基本概念出發(fā)，從金屬、無機非金屬、復合材料和高分子材料力學性能中提煉出共性的理論、規(guī)律與分析方法；并需要深入闡明材料“結構——性能”的對應關系，使學生了解造成材料力學性能差異的結構本質。實驗教學環(huán)節(jié)中要采取開放式、互動式的實驗教學模式，強化學生的主體地位，調動學生的學習主動性；建立從基礎實驗到綜合研究性、工程案例實驗的多層次實驗內容，注重本課程與工程實際的結合。

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