獨立學院材料力學課程教學方法探討

王鑫　鄒思敏

摘 要：通過對獨立學院土木專業(yè)材料力學的教學改革進行探討，提出了培養(yǎng)學生“四點意識”的觀點，以此激發(fā)學生學習的主觀能動性、引導學生用材料力學的知識分析和解決實際工程問題、加深對力學問題的理解。教學實踐表明：該方法對于提高獨立院校的材料力學教學效果，培養(yǎng)高素質應用型人才效果明顯。

關鍵詞：獨立學院；材料力學；教學改革；應用型人才

獨立院校作為我國教育事業(yè)的重要組成部分，越來越受到社會的關注。獨立學院本科作為一個獨特的人才培養(yǎng)層次，由于生源、培養(yǎng)目標的不同，其課程設置應具有一定的針對性。材料力學作為三大力學之一，其對于土木工程專業(yè)的重要性不言而喻。越來越大的就業(yè)壓力使得獨立學院的學生更加注重專業(yè)課、而容易忽視專業(yè)基礎課尤其是力學課程的學習，然而這種“功利性”直接影響了獨立學院力學課程的教學效果。

作為以培養(yǎng)應用型人才為目標的獨立學院，如何在力學課程中提高學生的興趣及自主學習的能力是一個值得深思的問題。筆者結合自身的教學經(jīng)歷，就獨立學院土木工程專業(yè)材料力學課程的教學提出培養(yǎng)學生以下“四種意識”的見解，希望能為獨立學院土木工程專業(yè)材料力學的教學提供一些啟發(fā)。

1.將實際工程簡化為力學模型的意識

力學是土木工程專業(yè)課學習的基礎，對學生來說興趣是最好的老師，與其說一萬遍這門課程如何重要，倒不如讓學生自覺認識其重要性[1]。

筆者在教學生涯中發(fā)現(xiàn)：獨立學院的學生有相當大的熱情去了解他們畢業(yè)后的工作，因此相對于力學問題，他們往往更關注工程中的實際問題，這是學生在學習中“功利性”的根源。這種“功利性”常常導致學生在平時的學習中不努力，臨近考試出現(xiàn)“臨時抱佛腳”的問題。據(jù)統(tǒng)計，材料力學歷來是工科學生補考率較高的一門課程。然而力學知識學不扎實不僅會影響學生專業(yè)課的學習、而且影響其今后職業(yè)生涯的發(fā)展。

然而，任何事物都有其兩面性，筆者探索出了一種如何將這種“功利”化為“動力”的教學方法——通過建立力學模型將工程結構問題轉化為力學問題，在教學中灌輸力學無處不在的思想，充分調動學生的積極性去探索實際工程中的力學問題。例如在力學課程中如通過房屋、橋梁結構等可以感知的具體例子，引導學生思考工程結構為什么是這樣、其受力特點和傳力路徑是怎樣的、有沒有可能改進？如讓學生自己去思考解決晾衣桿最多能晾多少件衣服，引導學生自己去解決一些簡單的力學問題[2]。

通過培養(yǎng)學生將實際工程問題簡化為力學模型的意識，激發(fā)了學生的學習興趣，學生嘗試著失敗，繼而改進，在解決問題中深刻理解知識。在授課過程中，不斷地結合工程和生產(chǎn)實例對課本內容進行分析講解，使學生充分認識這門課程與生產(chǎn)實際緊密相連，這種生動而形象地把力學問題與工程問題相結合而抽象出力學模型的教學方法，不僅鍛煉了學生的力學能力，而且使學生為今后的專業(yè)課學習和職業(yè)發(fā)展打下基礎。

2.強化繪圖意識

圖形是工程師表達想法的第二語言，因為具有直觀形象的特點而廣泛的應用于土木工程的工程實踐中，如建筑施工圖，結構施工圖等，識圖繪圖能力作為獨立學院應用型本科的基本能力，越來越凸顯它的重要考核作用[3]。作為土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎課之一的材料力學課程中也滲透了圖形這一重要的工具，材料力學中構件（桿件）受力圖——基本變形中的內力圖（如軸力剪力彎矩圖等），因此在材料力學學習中要求學生深刻理解圖形的內涵。筆者在教學過程中發(fā)現(xiàn)，由于多媒體技術的引入，一方面極大的提高了上課效率，但是由于PPT的課件內容播放速度快，學生思考的時間短暫，在腦海中形成的知識點印象并不是那么深刻，從作業(yè)中反映出來的問題往往也比較明顯——有的同學在繪制內力圖時符號含糊不清，各種基本受力圖形在繪制過程中無法實現(xiàn)對應等。針對這些情況，筆者在教學中有意識的培養(yǎng)學生的繪圖能力，如采用了通過開展定性繪圖比賽，讓學生動手在黑板繪制，讓其他同學指出問題，定期講解作業(yè)本中出現(xiàn)問題及整改等措施，逐步使學生更深刻掌握內力圖繪制的方法與技巧。

3.建立外力-內力-應力-強度的綱領意識

材料力學內容復雜，知識點多，大多數(shù)學生學起來有一定的困難，除了要對他們的知識結構做調整，還涉及到學習的興趣和持久性[4]。筆者發(fā)現(xiàn)：材料力學課程中“拉、壓、剪、扭、彎”各種基本變形都按“外力-內力-應力-變形-強度”的同一次序進行分析討論，對每種基本變形問題，又都采用“平面假設-變形幾何關系-物理關系-靜力平衡條件-應力公式”這一相同的推導過程。在教學的過程中通過總結復現(xiàn)等手段，通過培養(yǎng)學生“外力-內力-應力-變形-強度”的綱領意識，鼓勵學生自己去推導，集中起來討論并加以分析，個別講解演算，實現(xiàn)讓學生在各種基本變形深刻理解的基礎上，對組合變形下桿件的內力分析、應力分析與強度計算方法的貫通，這樣極大的提高了他們的主觀能動性，同時在比較和總結中深化知識構架。

4.溯源與拓展的意識

在材料力學課程中一般是給學生介紹一些基本假設，繼而推出公式，但是大部分學生只處于會用公式的階段。在推演公式階段培養(yǎng)學生溯源與拓展的意識，對學生更深刻的理解材料力學問題很有幫助。比如加強學生對軸向拉伸壓縮的平面假設和純彎曲的縱向纖維假設理解，讓學生自己提出不同的假想。又如強度理論的講授中，鼓勵學生提出自己的理論，同時為了培養(yǎng)創(chuàng)新能力，安排若干個拓展專題來實現(xiàn)。例如，讓學生進行鋼結構壓桿穩(wěn)定的設計，這樣一方面為學生以后鋼結構的學習打好基礎，另一方面也可培養(yǎng)學生撰寫技術文件以及制圖的能力。又如，探索橋梁結構的結構形式以及在材料力學中力學特點，這樣既可培養(yǎng)學生如何把工程實際問題簡化為力學模型，提高理論聯(lián)系實際的能力，為將來到生產(chǎn)崗位解決工程實際問題打下基礎，又可使學生對利用材料力學方法解決工程問題初步建立一種感性的認識。從而達到以第一課堂為戰(zhàn)場，第二課堂為提升載體，充分發(fā)掘學生的興趣，提高解決實際問題的能力。

5.結論

結合自身的教學經(jīng)歷，基于獨立學院本科這一獨特的人才培養(yǎng)層次，就獨材料力學課程的教學提出培養(yǎng)學生四種意識的見解，通過在我校土木工程專業(yè)教學改革中的試點運用檢驗，該方法對提高獨立學院材料力學課程的教學效果十分明顯，筆者在此與各位教育同仁們分享，希望能為我國獨立院校的人才培養(yǎng)盡綿薄之力。

參考文獻

[1] 司鵠.材料力學課程教學體系改革研究與實踐[J].高等建筑教育，2005.14（1）：62-63.

[2] 鄧宗白、周克印、虞偉建.深化材料力學教學改革.創(chuàng)建省一類優(yōu)秀課程[J].南京航空航天大學學報：社科版，2003.5（23）：35-36.

[3] 陳茹儀、孫洪軍.材料力學課程教學方法、教學手段的研究與改革[J].遼寧工學院學報，2007，9（3）：133-134.

[4] 孫立紅、吳云鵬、劉寶良.深化材料力學教學改革提升學生專業(yè)素養(yǎng)[J].高等教育研究，2008.25（3）：54-55.