輔修學位《材料力學》教學改革研究

張長輝，尤培波

(1．華北水利水電大學水利學院，河南鄭州 450045;2．河南城建學院，河南平頂山 467036)

面對前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，我國教育還不完全適應國家經(jīng)濟社會發(fā)展和人民群眾接受良好教育的要求，學生適應社會和就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力不強，創(chuàng)新型、實用型、復合型人才緊缺［1］。雙學位本科教育作為人才培養(yǎng)模式的一種改革嘗試，為培養(yǎng)跨專業(yè)、跨學科、一專多能的復合型人才提供了有效途徑，在各門課程的教育教學中，面臨新出現(xiàn)的各種問題，如何保證教學質(zhì)量值得思考和研究，筆者針對輔修學位《材料力學》課程的教學改革談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

一、教學現(xiàn)狀及存在的問題

《材料力學》是高等學校理工科專業(yè)在高等數(shù)學和理論力學之后開設(shè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究構(gòu)件在外力作用下的變形和破壞規(guī)律，為合理設(shè)計構(gòu)件提供有關(guān)強度、剛度和穩(wěn)定性的基本理論及方法［2］。綜合分析，目前輔修學位《材料力學》課程的教學現(xiàn)狀表現(xiàn)在以下幾個方面。

第一，《材料力學》本身抽象性較強，各部分間的連貫性較差，教學中還要兼顧課程內(nèi)在邏輯的需要、工程實踐的需要和后續(xù)課程的需要，這為該課程的教學帶來了一定困難。

第二，由于申請修讀第二學士學位專業(yè)要跨學科申報，很多高中為文科類學生，在大學一年級不開設(shè)高等數(shù)學課程，基礎(chǔ)較差，學習起來比較吃力。

第三，少數(shù)同學認為第二學位是附屬的，沒有第一學位重要，從根本上不重視第二學位課程的修讀，不去上課或上而不聽，考前也不復習甚至依賴考試作弊。更有甚者認為雙學位是學校攬錢的工具，只要交錢了就能及格，抱著六十分萬歲心理，平時上課隨便應付。這樣導致學習氣氛受到影響，學生整體素質(zhì)下降，逃課、曠課現(xiàn)象增多，甚至影響到教學質(zhì)量。

第四，按照輔修學位教學計劃，《材料力學》實際講課學時只有48學時，這與主修學位很早以前的80左右學時相比，在教學內(nèi)容變化不大的情況下，課堂教學的形勢十分嚴峻。

針對學生基礎(chǔ)差，教學內(nèi)容多而繁雜，但課時數(shù)較少的現(xiàn)狀，如何采取有效的教學手段和方法切實提高教學質(zhì)量和教學效率，如何有效地調(diào)動學生學習的積極性和主動性讓學生扎實地掌握課程基礎(chǔ)理論知識，并能將這些知識應用到工程實際中去，是輔修學位《材料力學》課程教學改革中亟需解決的問題。

二、教學改革的措施

(一)提高認識，做好備課

《材料力學》本身是一門包含很多基本概念和基本定理的技術(shù)基礎(chǔ)課，為學習結(jié)構(gòu)力學、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)等后續(xù)課程提供必要的基礎(chǔ)。對此課程的學習情況將直接影響到后續(xù)課程的學習，起著承上啟下的作用，同時又可直接用來解決工程實際問題，在很多領(lǐng)域得到廣泛應用。必須讓學生從思想上認識到這門課程的重要性。

第二學位教育主要是為了社會培養(yǎng)跨學科的復合型人才?！恫牧狭W》的任務(wù)是使學生掌握這門課的思想方法，具備定性分析與本專業(yè)有關(guān)的一些最基本的強度、剛度和穩(wěn)定性問題的能力，并且在需要時能協(xié)助設(shè)計人員解決類似的工程問題。教學中備課內(nèi)容的選擇上應以基本概念、基本理論為主，將原教材內(nèi)容分成基本、一般和次要內(nèi)容，做到著重基本、教授精華，一般內(nèi)容學生只作一般了解，也即只給出結(jié)論，次要內(nèi)容以自學為主。像內(nèi)力、應力、應力狀態(tài)、位移和變形，強度和剛度以及穩(wěn)定性這些概念、理論和方法做到精講，結(jié)合例題講透。同時在教學中應該結(jié)合工程實例組織教學，有意識地培養(yǎng)學生的工程概念以及分析工程問題和進行工程計算的基本技能。

(二)運用好多媒體

要用較少的學時完成過去較多學時的內(nèi)容，就是在有限學時內(nèi)使課堂信息量最大化，這就需要改變過去傳統(tǒng)的黑板粉筆頭的教學模式，運用好多媒體。

多媒體教學將文字、圖形、圖像、聲音、動畫視頻融為一體，使很多難以理解的概念變得生動具體，能夠提高學生的學習興趣，同時還能節(jié)省板書時間，增強授課效率。但是，多媒體教學容易使教師學生之間失去互動性，難以發(fā)揮教師在課堂上的主導作用和學生的主體作用，同時容易出現(xiàn)學生的注意力集中在圖片、動畫視頻而使重點轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。因此，多媒體只能是一種輔助教學手段，絕不能代替教師授課，只有采用多媒體教學與課堂板書相結(jié)合，才能發(fā)揮各自的優(yōu)勢，收到最佳的教學效果。

(三)突出水利專業(yè)特色，加強實例教學

對于輔修水利水電工作專業(yè)學位《材料力學》而言，更多的是和工程實例相結(jié)合，突出水利專業(yè)特色，讓學生在了解工程實例的過程中不斷學習，引發(fā)學生更大學習興趣，以達到學以致用的目的。

第一，用材料力學的知識和公式解釋工程現(xiàn)象［3］，理論聯(lián)系實際。例如，用扭矩圖解釋為什么要把主動輪放在軸的中間;用梁橫截面正應力分布規(guī)律解釋鑄鐵梁截面一般設(shè)計為關(guān)于中性軸非對稱;用水庫大壩及水池側(cè)壁水壓力解釋線性均布荷載，用水池底部水壓力解釋均布荷載;用懸臂梁解釋拱壩的部分荷載傳遞原理;用溫度應力解釋混凝土重力壩設(shè)置溫度縫的原因等。又如，低碳鋼拉伸時的屈服現(xiàn)象是由于在切應力最大的45°斜截面上材料發(fā)生滑移所致;鑄鐵圓截面桿的扭轉(zhuǎn)破壞是由于在45°方向拉應力最大從而使材料發(fā)生斷裂所致。

第二，收集盡可能多的涉及材料力學問題的工程事故案例在課堂上進行介紹，引導學生去自主分析，從而加強對材料力學知識的理解和應用。例如:1876年美國橫跨阿士特畢拉河上同名橋因為斜壓桿失穩(wěn)而破壞;美國的Tacoma老橋于1940年11月7日因風力引起的振動而產(chǎn)生斷裂;1864年，英國戴爾戴克水庫在蓄水中發(fā)生裂縫垮壩，死亡250人，800所房屋被毀;1959年，西班牙佛臺特拉水庫發(fā)生沉陷垮壩，死亡144人;1967年，印度柯依那水庫誘發(fā)地震，壩體震裂，死亡180人。

(四)搞好互動，加強交流

有效的交流和溝通是事情成功的關(guān)鍵。作為輔修學位任課教師，搞好互動交流，包括與學生的交流和管理人員的交流很重要。

第一，與學生的交流。要做好與學生的互動，一方面是課堂上的師生互動［4］，通過課堂提問、討論、學生上臺講解等方式，讓學生去積極主動思考。通過自己回答或聽取其他同學的回答思索最準確的解答，以提高學生分析問題和解決問題的能力。另一方面，課下還要適時地對學生加以引導，以減少學生自主學習的盲目性，同時幫助學生解決學習上遇到的困難。

第二，與教師的交流。一方面，任課教師加強與輔修學位管理人員的聯(lián)系，了解整體學生的學習狀況，有助于有針對性進行備課。另一方面，任課教師加強與學生所在系的聯(lián)系，了解學生主修專業(yè)的學習情況，隨時調(diào)整自己授課計劃，并幫助學生調(diào)整自己的學習計劃。

(五)改革考試考核辦法

改革考試考核方法不是放松要求，也不是反對考試，像《材料力學》這樣的技術(shù)基礎(chǔ)課要注意培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。傳統(tǒng)的考試制度是任課老師“一包到底”，期末一次性考試，往往不能較為客觀反映教師的教學效果和學生的學習效果［5］。

為了有效地對考和學兩個方面的質(zhì)量評價和估計，可以根據(jù)教學目標，建立試題庫，運用試題庫，實現(xiàn)教考分離。課程考核按平時成績和期末考試加權(quán)計算。平時成績按出勤、課堂提問、作業(yè)等綜合評定，期末考試可以考慮“一紙開卷”，即允許學生自帶一張紙，紙上內(nèi)容由學生自己總結(jié)，既培養(yǎng)了學生總結(jié)、歸納的能力，又避免了考試中作弊現(xiàn)象的發(fā)生［6］。

三、小結(jié)

為適應高等教育的發(fā)展要求，對學生能力培養(yǎng)的要求不斷提高，尤其為了適應培養(yǎng)復合型人才的需要，加強和改革輔修學位《材料力學》課程教學勢在必行，但這種改革需要所有學校的教學管理者、工作在教學一線的任課教師及學生共同努力、互相協(xié)作才能實現(xiàn)。

［1］規(guī)劃綱要工作小組辦公室．國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010－2020年)［EB/OL］．http://www．gov．cn/jrzg/2010－07/29/content_1667143．htm．

［2］李繼生，李遠略．材料力學課程教學改革探討［J］．天中學刊，2011，(10)．

［3］王錦燕，孫玉周．材料力學課程教學方法改革與實踐［J］．中國電力教育，2009，(09)．

［4］唐克東，傅建．結(jié)構(gòu)力學課堂教學改革的嘗試［J］．華北水利水電學院學報(社科版)，2010，(2)．

［5］溫中華，唐克東．《結(jié)構(gòu)力學》教學改革的思路［J］．華北水利水電學院學報(社科版)，2011，(12)．

［6］汪文穎，殷安琪．材料力學、彈性力學教學改革的新框架［J］．中國輕工教育，2005，(3)．