基于實踐能力培養(yǎng)的應用型本科院校材料力學課程教學改革探索

鄭 麗

天水師范學院機電與汽車工程學院 甘肅天水 741000

材料力學是機械工程類工科專業(yè)的一門主要技術基礎課程，主要研究構件在軸向拉壓、扭轉、彎曲等基本變形以及組合變形時的承載能力，即桿件的強度、剛度以及穩(wěn)定性問題，在應用型人才培養(yǎng)中有著承前啟后的作用。材料力學以高等數(shù)學、理論力學等先修課程的基本概念與理論為平臺，解決工程實踐中的一些力學問題，為后續(xù)專業(yè)技術類課程奠定必要的理論基礎。

應用型人才要能應用所學理論知識和技能解決實際生產(chǎn)中的工程問題，且為地方經(jīng)濟服務。這其中的關鍵是注重學生實踐能力的培養(yǎng)，從教學體系建設中凸顯“應用”兩字，將課程的實踐教學作為核心環(huán)節(jié)[1]。這就對應用型本科教學提出了更高的要求，教授理論知識的同時，更要培養(yǎng)學生實踐應用的能力。以天水師范學院機械工程類專業(yè)為例，結合應用型人才培養(yǎng)要求與專業(yè)特點，討論材料力學課程教學中的矛盾與問題，探索更適應于實踐能力培養(yǎng)的教學方法。

1 應用型人才培養(yǎng)模式下材料力學課程教學的矛盾及問題

材料力學是機械類專業(yè)的重要支柱課程之一，理論性較強，又兼具工程實踐性。應用型本科人才培養(yǎng)目標定位于“注重實踐能力”培養(yǎng)，致使傳統(tǒng)材料力學課程的教學與應用型本科教學要求出現(xiàn)了矛盾及一些根本問題。

1.1 課程體系建設與傳統(tǒng)教學方法間的矛盾

應用型人才培養(yǎng)下的課程體系建設強調(diào)學生實踐能力的培養(yǎng)，在有限的學時下，提升實踐教學比例，壓縮理論教學時數(shù)。以天水師范學院機械專業(yè)為例，材料力學課程的教學時數(shù)縮為72學時，既要完成理論知識的傳授，又要培養(yǎng)學生解決問題的應用能力。與研究型大學的學生相比，應用型本科院校的學生理論知識明顯比較薄弱，特別是在數(shù)學、物理和力學等基礎學科方面[2]，而材料力學課程抽象概念理論多，分析解決問題技巧性高，致使教師在理論教學中常常感到學時不夠，學生普遍感覺學習困難。

1.2 教學理論與實踐脫節(jié)

高校教師大都是碩士或博士畢業(yè)后直接進入到教師隊伍中，基本素質(zhì)好，具有很好的科研能力，但是這些青年教師都是出“校門”又進“校門”，幾乎沒有什么工程實踐經(jīng)歷[3]，在教學中往往注重理論知識的完整性和系統(tǒng)性，偏于理論推導，忽略了課程的應用性，理論教學與工程實踐應用結合困難，嚴重制約學生的學習積極性和實踐能力的提升。

1.3 教學方法單一落后

傳統(tǒng)教學大多為“填鴨式”，在學時有限、教學知識廣的背景下，教學以教師主動講、學生被動聽為主，以板書或PPT為手段，基本實現(xiàn)上課“滿堂灌”與下課“滿負荷”作業(yè)的模式，致使學生學習被動消極，課堂氣氛死板，作業(yè)抄襲嚴重，出現(xiàn)了“課內(nèi)一聽就懂，課外一練就懵”的現(xiàn)象，極不利于課程教學。

2 基于實踐能力培養(yǎng)的材料力學課程教學改革

2.1 整合教學內(nèi)容 貫穿學習主線 模塊化教學

在授課課時消減、課堂信息量增多的背景下，為了達到材料力學課程教學理論與實踐并重的教學要求，從應用型人才培養(yǎng)規(guī)格出發(fā)，綜合考慮材料力學與理論力學，機械設計等課程承前啟后的關系，以“實用、夠用”為原則，對材料力學的教學內(nèi)容進行精簡整合，簡化理論推導，突出理論理解及其工程應用。將材料力學研究的軸向拉壓、扭轉、彎曲等基本變形及組合變形問題分別設為單獨的學習模塊，抓住知識的共性邏輯關系，幫助學生構建學習主線。每個學習模塊(即一種變形)都是以“外力分析—內(nèi)力分析—應力分析(強度問題)—變形分析(剛度問題)—應變能”為主線貫穿于全篇的學習，幫助學生厘清學習任務，做到有目的性的學習。不同的變形教學模塊間注重知識點間的對比，找出異同點，加深對理論知識的理解。以強度應力公式為例，拉壓正應力 ；扭轉切應力 ；彎曲正應力 ，雖然意義和形式有所不同，但卻都表示了應力與內(nèi)力、截面之間的關系，不同的變形，內(nèi)力和截面屬性表示不同，只要區(qū)別變形形式，記憶應用公式就變得簡單多了，大大降低學習的盲目性和難度，提高了學習效率。

2.2 以工程應用為導向 理論結合實踐 激發(fā)學生自主學習積極性

應用型本科院校學生的就業(yè)以主要從事工程應用為主，應重視實踐能力的培養(yǎng)。材料力學作為一門實踐應用性較強的技術基礎課，理論與實踐并重，要培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題及創(chuàng)新應用的能力。教學中，一方面，注重理論教學與實驗教學的配合，課內(nèi)上完一章后，及時展開對應實驗教學，在演示驗證理論的同時，培養(yǎng)學生的實踐動手能力，加深理論知識的融會貫通，例如扭轉變形學習后，以低碳鋼和灰鑄鐵為典型代表材料，開展驗證性扭轉實驗，從扭斷截面、變形、測定應力參數(shù)等說明強度及剛度問題，理論實踐相統(tǒng)一；另一方面，在課堂教學中，可以引入一些簡單的工程實例，激發(fā)學生的學習興趣，促進主動學習，化抽象概念為具體，發(fā)揮理論指導實踐的作用。例如，在討論梁彎曲的靜不定問題時，可以以金工實習中被車床車削加工的錘柄為例，回顧學生親身經(jīng)歷過車削過程，逐步提問：錘柄要收到哪些力？哪些是主動力，哪些是約束力？為什么要將錘柄牢牢固定在三爪卡盤上？怎樣計算錘柄的內(nèi)力，判斷其是否安全？這種以學生有感性認識的桿件為例，問題引導的教學方式，隨課程的學習，逐步解決了問題，既學習了理論知識，又鍛煉了解決應用問題的能力，改變了以往沉悶的教學氣氛，有助于課程教學。課后還可以分層布置問題，深入探討，讓學生進行研究性學習，有助于因材施教及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.3 改變教學主體地位 應用信息化技術 增加課堂吸引力

材料力學課堂大多是“教師為主體”的授課，這種授課方式下，學生只是被動聽課，嚴重制約學生學習主動性和創(chuàng)造性，因此，轉換教學主體地位，以教與學互為主體，創(chuàng)造學習課堂很有必要?！敖處煘橹鲗В瑢W生為主題”是教學的規(guī)律，是“內(nèi)因與外因”的關系問題。教學的過程應該緊緊圍繞充分調(diào)動學生主動思維的積極性來進行，有效地提高教學效率[4]。利用網(wǎng)絡信息化技術，將微視頻，構件變形動態(tài)動畫，圖片及錄像等豐富的教學資源引入課堂，抽象問題具體化，提升了教學進度和學習效率，增強了課堂吸引力。

2.4 多樣化考核 注重過程和應用能力考核

作為一門實踐應用較強的課程，傳統(tǒng)的以期末考試分數(shù)為核心的考核方式是無法評定出學生實踐應用能力的高低的，因此建立與人才培養(yǎng)規(guī)格相適應的多樣化課程考核機制是非常有必要的。對材料力學課程的考核嘗試綜合能力的考評，由平時成績、期末考試成績以及工程應用能力三部分組成：其中平時成績考核查上課出勤、作業(yè)完成情況、課堂回答及實驗等環(huán)節(jié)，占15%；期末考試成績考核基本知識點的掌握，占60%；工程應用能力考核學生實踐應用能力，以典型工程構件為例，解決具體力學問題，提出設計方案或論文，組織2～3名教師答辯給出成績，占25%。這樣多樣化的考核機制有助于學生理論與實踐知識的融合，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的實踐應用能力。

3 結語

天水師范學院作為一所應用型本科地方院校，將培養(yǎng)規(guī)格定位于面向生產(chǎn)一線的高級應用型人才培養(yǎng)，其中工程應用實踐能力的培養(yǎng)至關重要。在機械專業(yè)材料力學課程教學中采用了新的教學改革模式，將材料力學的教與學簡單化、實用化，取得了不錯的教學效果，尤其是在學生學習主動性方面，大大激發(fā)了其學習積極性，深受好評。

[1]靳亞維,鄭雄文.應用型本科機械設計一體化課程教學改革與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2016(241):65-67.

[2]安軍,周應龍，劉杰.應用型本科院?！恫牧狭W》課程教學問題探討[J].高教論壇,2015(8):71-72.

[3]趙靜野.關于教師工程實踐能力問題的思考[J].中華文化論壇,2009(7):151-152.

[4]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,2007,93(3):133-134.