民辦本科院校土木工程專業(yè)材料力學(xué)課程改革的探索與實(shí)踐

鐘星鳴

摘 要 材料力學(xué)是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。根據(jù)土木工程專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)體系和民辦本科院校的特點(diǎn)，分析材料力學(xué)課程存在的問題，提出了從課程內(nèi)容、課時(shí)、課題組、授課方法和以賽代練的角度去探索有效措施，予以實(shí)施，取得明顯效果。

關(guān)鍵詞 民辦院校 材料力學(xué) 課程改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 地位和作用

1.1 力學(xué)與土木工程

各類工程設(shè)施的科學(xué)建造技術(shù)統(tǒng)稱為土木工程。力學(xué)與土木工程關(guān)系密切，力學(xué)是土木工程的理論基礎(chǔ)，在土木工程專業(yè)核心知識(shí)體系中包含的力學(xué)知識(shí)分別為：理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)和土力學(xué)。

1.2 材料力學(xué)在課程體系中的作用

對(duì)土木工程的發(fā)展起關(guān)鍵作用的，首先是作為工程物質(zhì)基礎(chǔ)的土木建筑材料，其次是隨之發(fā)展起來的設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)。材料力學(xué)是土木工程實(shí)踐與力學(xué)結(jié)合起來形成的其中一門重要課程。從土木工程專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)來看，材料力學(xué)處在關(guān)鍵部位，是土木工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課；是從掌握一定的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)一步向掌握專業(yè)知識(shí)過渡的進(jìn)程中起到橋梁作用。①有了材料力學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，才能掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)基本原理與設(shè)計(jì)方法等專業(yè)課程。

2 存在的問題

2.1 培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生素質(zhì)的矛盾

應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)模式是“本科規(guī)格+實(shí)踐技能”，民辦院校不可復(fù)制。民辦院校土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是掌握土木工程學(xué)科的基本原理和基本知識(shí)，經(jīng)過工程師基本訓(xùn)練并側(cè)重工程建造能力的高級(jí)應(yīng)用型人才。如在高職高專中力學(xué)課程只需要開設(shè)一學(xué)期的建筑力學(xué)，讓學(xué)生會(huì)用力學(xué)公式，對(duì)原理和分析方法的要求較低。本科院校對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)要求較高，材料力學(xué)課程是一門重要的基礎(chǔ)課程，而民辦本科院校學(xué)生的素質(zhì)稍微比公辦的差，學(xué)生學(xué)習(xí)能力稍差，必然導(dǎo)致培養(yǎng)目標(biāo)與學(xué)生素質(zhì)的矛盾。

2.2 材料力學(xué)課時(shí)的問題

材料力學(xué)是一門理論抽象性稍強(qiáng)的課程。按照高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范共有756課時(shí)為專業(yè)知識(shí)體系，其中材料力學(xué)推薦課時(shí)為54。對(duì)于民辦院校土木專業(yè)學(xué)生是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

2.3 土木工程與材料力學(xué)結(jié)合的問題

土木工程是具有很強(qiáng)的實(shí)踐性的學(xué)科，材料力學(xué)是一門理論性學(xué)科。理論與實(shí)踐需要良好的結(jié)合。

3 課程改革的探索與實(shí)踐

3.1 課程改革的措施

（1）為了保證培養(yǎng)目標(biāo)，材料力學(xué)基本內(nèi)容不削弱，合理分配各知識(shí)點(diǎn)課時(shí)。結(jié)合民辦院校學(xué)生素質(zhì)，材料力學(xué)課程中應(yīng)力狀態(tài)理論、超靜定系統(tǒng)、能量法不宜過多擴(kuò)展。②

（2）高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范是按總課時(shí)2500統(tǒng)計(jì)的，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，學(xué)校增加至2700左右，來保證人才培養(yǎng)的質(zhì)量。根據(jù)材料力學(xué)課程的特點(diǎn)和重要性，材料力學(xué)課時(shí)增至72。

（3）由相關(guān)教授成立力學(xué)課程組，成員為教力學(xué)課程和力學(xué)相關(guān)后續(xù)課程教師，共同討論解決材料力學(xué)課程中出現(xiàn)的問題。教師相互交流教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、相互聽課，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提高。

（4）材料力學(xué)課程偏于理論，通過豐富授課技巧和結(jié)合工程實(shí)踐問題來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。主要方法有：

結(jié)合歷史講授。例如：在講材料的力學(xué)性能時(shí)，可以講述中國古代的“雙色劍”。銅和錫的強(qiáng)度和硬度都比較低，延伸率比較高。當(dāng)把銅和錫合起來制成的錫青銅是強(qiáng)度和硬度較高、延伸率較低的合金。雙色劍的刃部和脊部的含錫量不同，使得劍的刃部強(qiáng)度較高和脊部延伸率較大。這種劍既鋒利又堅(jiān)韌，不易折斷；③

結(jié)合人物事跡講授。在材料力學(xué)中涉及較多的公式，這些公式的推導(dǎo)是單調(diào)枯燥的。使用適當(dāng)?shù)娜宋锱c事跡作為基本概念的引入是教學(xué)中慣用的方法。例如：伽利略、虎克、圣維南、歐拉；④

科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。掌握了較好的學(xué)習(xí)方法可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)材料力學(xué)過程中，提高學(xué)習(xí)效率、增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。每個(gè)學(xué)生都有各自的學(xué)習(xí)方法，這種學(xué)習(xí)方法可能是有教師引導(dǎo)形成的，也可能是自己通過思考琢磨出來的。在授課過程中，總結(jié)材料力學(xué)公式記憶法，⑤積極發(fā)動(dòng)學(xué)生思考和討論各自的學(xué)習(xí)方法；

培養(yǎng)學(xué)生觀察和分析問題的能力。在日常生活中會(huì)觀察到許多與材料力學(xué)課程知識(shí)相關(guān)的現(xiàn)象，這些問題的解決需要學(xué)生結(jié)合課程知識(shí)進(jìn)行深入思考，分析問題得到解決的措施。在授課過程中可以結(jié)合土木工程實(shí)例。例如：從材料力學(xué)理論角度去分析建筑工程質(zhì)量事故分析與防治；

材料力學(xué)課程比較抽象，有些概念比較抽象。例如：內(nèi)力。在授課過程中，利用有限元分析軟件輔助教學(xué)，可使得學(xué)生較好理解。在組合變形中，利用ANSYS、ABAQUS等軟件分析受力情況，得出桿件的應(yīng)力云圖、應(yīng)變?cè)茍D、內(nèi)力云圖等形象的結(jié)果，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。

（5）組織競(jìng)賽，以賽代練。在科技節(jié)中，組織舉行了建筑模型競(jìng)賽，模型中力學(xué)結(jié)構(gòu)的合理性是重點(diǎn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)之一。今后將舉行力學(xué)競(jìng)賽和力學(xué)模型競(jìng)賽。

3.2 課程改革的成就

通過以上改革的措施，民辦院校土木工程專業(yè)材料力學(xué)課程改革以取得了以下的成就：學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和興趣得到提高，考試成績(jī)是至今最好的；學(xué)生對(duì)土木工程專業(yè)也有了進(jìn)一步的了解，為后續(xù)課程打下了堅(jiān)實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)；教師在授課中方向更明確，與后續(xù)課程的銜接更完美；課題組對(duì)材料力學(xué)課程的建設(shè)發(fā)揮重要的作用。課程組對(duì)材料力學(xué)課程的教材編寫和選訂、教學(xué)內(nèi)容的確定、教學(xué)質(zhì)量的提高等起到重要作用。材料力學(xué)是一門需要不斷聯(lián)系工程實(shí)際發(fā)展的課程，課程組將組織教師繼續(xù)進(jìn)行改革。

基金項(xiàng)目：本文是廣東省高等職業(yè)技術(shù)教育研究會(huì)的重點(diǎn)課題“民辦高職院校課程改革影響因素及其優(yōu)化策略研究”（GDGZ11Z008）的研究成果之一

注釋

① 殷爾禧，白嘉楠，李和平.淺談材料力學(xué)課程改革與教材建設(shè)[J].力學(xué)與實(shí)踐，1991.13（3）：59-60.

② 段紀(jì)成.材料力學(xué)課程體系改革管見[J].高等工程教育研究，2003（1）：81-82.

③ 老亮.中國古代材料力學(xué)史料雜錄_三[J].力學(xué)與實(shí)踐，1991.13（3）：72.

④ 李敏，賈麗杰，王明春.材料力學(xué)教學(xué)中的人物與事跡[J].力學(xué)與實(shí)踐，2010.32（2）：114-116.

⑤ 卞步喜，劉一華.材料力學(xué)公式記憶法[J].力學(xué)與實(shí)踐，2007.29（2）：64-65.