材料力學(xué)課程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維方法探討★

權(quán)赫春 方光秀*

(延邊大學(xué)工學(xué)院，吉林 延吉 133002)

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材料力學(xué)課程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維方法探討★

權(quán)赫春 方光秀*

(延邊大學(xué)工學(xué)院，吉林 延吉 133002)

介紹了土木工程專(zhuān)業(yè)中《材料力學(xué)》課程的重要性，針對(duì)該課程在教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，探討了培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)方法，有助于學(xué)生更容易掌握材料力學(xué)知識(shí)。

材料力學(xué)，創(chuàng)新思維，教學(xué)過(guò)程，課程

1 概述

材料力學(xué)是土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生必學(xué)的一門(mén)重要基礎(chǔ)課，它是以理論力學(xué)課程為基礎(chǔ)，又是后續(xù)課程如結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)等多門(mén)課程的基礎(chǔ)，學(xué)生掌握好其基本概念和理論知識(shí)非常重要，但該課程概念較多、比較抽象，對(duì)于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和思維能力較差的學(xué)生來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)起來(lái)有較大難度。本文中主要是總結(jié)了實(shí)際教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，從學(xué)生和老師不同角度去分析問(wèn)題，使學(xué)生們更容易的去掌握材料力學(xué)這門(mén)課程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。

2 做好與基礎(chǔ)課的銜接

作為材料力學(xué)的前續(xù)基礎(chǔ)課程主要有數(shù)學(xué)、物理和理論力學(xué)。要學(xué)好材料力學(xué)首先要有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中由于學(xué)時(shí)有限，對(duì)于新的概念重點(diǎn)說(shuō)明，在基礎(chǔ)課中學(xué)過(guò)的部分是簡(jiǎn)單說(shuō)明。比如說(shuō)明純彎曲時(shí)梁橫截面上的正應(yīng)力公式推導(dǎo)過(guò)程時(shí)，要從幾何、物理和靜力學(xué)三方面綜合考慮。從幾何方面，通過(guò)觀察梁變形前后側(cè)面上的縱橫向線的變化，利用平面假設(shè)確定中性層和中性軸。確定中性軸之后根據(jù)縱向線應(yīng)變公式計(jì)算出離中性軸距離為y的縱向線應(yīng)變，并得出縱向線應(yīng)變和距離y是成正比的關(guān)系[1]。在這個(gè)過(guò)程中重要的是讓學(xué)生能夠通過(guò)仔細(xì)的觀察幾何變化，并能把這個(gè)變化用數(shù)學(xué)表示出來(lái)。雖然用到的數(shù)學(xué)公式是簡(jiǎn)單的，但是通過(guò)觀察把公式寫(xiě)出來(lái)是不容易的?，F(xiàn)在大學(xué)生缺乏的就是這種通過(guò)自己的觀察運(yùn)用數(shù)學(xué)的能力和思考能力。作為教師要從這種簡(jiǎn)單的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考和應(yīng)用的能力，而不是盲目的記住公式和利用公式做習(xí)題。從物理方面，若各縱向線之間不因純彎曲而引起相互擠壓，則可認(rèn)為橫截面上各點(diǎn)處的縱向線段均處于單軸應(yīng)力狀態(tài)。由單軸應(yīng)力狀態(tài)下的胡克定律可得橫截面上任一點(diǎn)的正應(yīng)力與該點(diǎn)至中性軸的距離成正比，距中性軸距離相等各點(diǎn)處的正應(yīng)力均相等。在這過(guò)程中結(jié)論是簡(jiǎn)單的，但是能想到純彎曲時(shí)與單軸應(yīng)力狀態(tài)相同這一點(diǎn)是不容易。在教學(xué)過(guò)程中如果在這方面能夠正確引導(dǎo)學(xué)生和給學(xué)生更多思考的時(shí)間，是有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的。在靜力學(xué)方面，利用理論力學(xué)中學(xué)過(guò)的平衡方程和截面幾何參數(shù)最終得出正應(yīng)力的計(jì)算公式。教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生并使學(xué)生重點(diǎn)去思考如何利用靜力學(xué)知識(shí)寫(xiě)出橫截面上的應(yīng)力和空間平行力系之間的關(guān)系。只要理解了這一步驟，接下來(lái)的就屬于數(shù)學(xué)上的推導(dǎo)過(guò)程。

因此，在整個(gè)材料力學(xué)教學(xué)過(guò)程中為了培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新思維能力，應(yīng)該注重和引導(dǎo)學(xué)生多觀察和思考從無(wú)到有的過(guò)程，并靈活應(yīng)用數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)。應(yīng)盡量改進(jìn)大量的習(xí)題解答和注重考試的教學(xué)方式。

3 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣

要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力首先要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于科學(xué)的濃厚興趣。由于材料力學(xué)本身是一門(mén)教學(xué)內(nèi)容多而繁雜、推導(dǎo)多和比較抽象的課程，學(xué)生們學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)感到枯燥無(wú)味。因此，在教學(xué)過(guò)程中能夠激起學(xué)生們對(duì)材料力學(xué)的興趣，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力是非常重要的。在教學(xué)過(guò)程中注重以下幾個(gè)方面可以活躍課堂氣氛并能激發(fā)學(xué)生的興趣：1)利用材料力學(xué)里存在的矛盾，激發(fā)學(xué)生的好奇心和思考。材料力學(xué)中桿件變形的基本形式有四種：軸向拉伸或軸向壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲。這些變形是由外力引起的，使構(gòu)件最終發(fā)生破壞，但材料本身具有抵抗能力。破壞能力和抵抗能力是一個(gè)矛盾，通過(guò)這種矛盾的提出可以激發(fā)學(xué)生的興趣，并通過(guò)學(xué)習(xí)材料力學(xué)知識(shí)解決這種矛盾，使學(xué)生們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中掌握各種概念和理論，也可以提高學(xué)生們的思考能力。2)通過(guò)制作結(jié)構(gòu)模型提高學(xué)生們學(xué)習(xí)材料力學(xué)的興趣。學(xué)生們?cè)谥谱髂Ｐ偷倪^(guò)程中可以把理論與實(shí)踐相結(jié)合，發(fā)揮自己的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，可以具體了解基本知識(shí)的應(yīng)用。比如利用竹皮制作簡(jiǎn)單的橋梁模型或是建筑模型，并通過(guò)加載實(shí)驗(yàn)來(lái)確定能承受多少荷載。制作模型之后也可以嘗試讓學(xué)生用材料力學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)軟件分析材料的特性和模型的受力特點(diǎn)。這些過(guò)程不同于以往的解題考試等教學(xué)方法，學(xué)生們會(huì)感到新鮮，可以充分激發(fā)學(xué)生們的興趣和思考能力。

4 結(jié)語(yǔ)

為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，要從教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、建模分析過(guò)程等多個(gè)環(huán)節(jié)中注重培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用能力，激起學(xué)生們對(duì)于科學(xué)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生為解決矛盾產(chǎn)生的問(wèn)題而自主思考。這對(duì)學(xué)生們從根本上理解、學(xué)習(xí)、應(yīng)用知識(shí)和培養(yǎng)創(chuàng)新思維是非常重要的。

[1] 孫訓(xùn)方，方孝淑，關(guān)來(lái)泰，等.材料力學(xué)[M].第5版.北京：高等教育出版社，2009：120-123.

[2] 張世芳，趙樹(shù)朋.芻議《材料力學(xué)》教學(xué)創(chuàng)新[J].中國(guó)高教研究，2006(11):80.

[3] 陳定圻,朱為玄.培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)造能力和創(chuàng)新精神的實(shí)踐[J].力學(xué)與實(shí)踐,2004,5(22):74-75.

[4] 陳茹儀，孫洪軍.《材料力學(xué)》課程教學(xué)方法教學(xué)手段的研究與改革[J].遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào),2007,9(3):133-134.

On cultivation of students’ innovative mindset inMechanicsofMaterials★

Quan Hechun Fang Guangxiu*

(EngineeringCollege,YanbianCollege,Yanji133002,China)

The paper introduces the importance of the courseMechanicsofMaterialsin the civil engineering major, and explores the cultivation of students’ interests according to the problems of the course in its teaching process, so as to improve the teaching methods for the innovation capacity of students and master better material mechanics.

mechanics of materials, innovative mindset, teaching process, course

1009-6825(2016)13-0235-02

2016-02-28★:吉林省高等教育教學(xué)改革立項(xiàng)課題——重點(diǎn)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：吉教高字2014-46號(hào))；延大土木工程建造技術(shù)教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)基金(項(xiàng)目編號(hào)：802014010)

權(quán)赫春(1979- )，男，講師

方光秀(1967- )，男，博士，教授

G642.0

A