材料力學(xué)課堂教學(xué)創(chuàng)新改革研究

楊大方 牛雙建 陳亞娟

河南理工大學(xué) 河南焦作 454003

1 課堂教學(xué)改革的必要性

材料力學(xué)作為材料科學(xué)、土木工程和機械工程等工科專業(yè)重要的必修基礎(chǔ)課，對工科類各專業(yè)的學(xué)生都具有重要的意義，其傳統(tǒng)經(jīng)典理論在現(xiàn)代工程和科學(xué)技術(shù)中一直被廣泛應(yīng)用，隨著高等教育的改革與發(fā)展，不管是教學(xué)體制還是課程設(shè)置都發(fā)生了重大變化，“材料力學(xué)”也不例外。隨著學(xué)時量不斷削減，然而教學(xué)內(nèi)容變化甚微，由于“材料力學(xué)”公式繁多、內(nèi)容抽象，這就對教學(xué)方法提出了更高的要求。

課堂教學(xué)是教師向?qū)W生進(jìn)行素質(zhì)教育、知識傳授、能力培養(yǎng)的最主要的途徑，也是學(xué)校教育教學(xué)工作的集中表現(xiàn)，為提高高校教學(xué)質(zhì)量，課堂教學(xué)改革創(chuàng)新勢在必行。身為高校任課教師，我們必須尋求更加高效的教學(xué)方法，才能保質(zhì)保量地完成教學(xué)任務(wù)。

2 轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念

高等教育與中小學(xué)教育不同，因為受教育對象已經(jīng)有了一定的知識和學(xué)習(xí)經(jīng)驗的積累。所以高等教育的總體教學(xué)目標(biāo)就要逐漸從單調(diào)的“知識傳授”向“能力傳授”方向轉(zhuǎn)變。即教師在授課時應(yīng)將教學(xué)的主體從教師向?qū)W生身上轉(zhuǎn)變，用符合時代發(fā)展的思想觀念培養(yǎng)學(xué)生。必須要淘汰掉傳統(tǒng)的“籠統(tǒng)灌輸式”的學(xué)習(xí)模式，逐漸減少教師在學(xué)生學(xué)習(xí)中所占的分量，在授課的時候，要更加注重知識的遷移和運用，著重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識，多引導(dǎo)學(xué)生思考，而不是通篇講解、一味灌輸。

許多教師認(rèn)為引導(dǎo)學(xué)生思考往往會耗費大量學(xué)時，反而事倍功半。但正所謂“磨刀不誤砍柴工”，說的就是這個道理。一旦學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力得到強化，他們解決問題的能力也會得到大幅提高，這樣也能極大地激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新的意識。教師的任務(wù)就是把重要的知識提點到位，引導(dǎo)學(xué)生思考，讓他們按照自己的學(xué)習(xí)方式發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。這不僅不會影響課程進(jìn)度，反而實現(xiàn)了教師與學(xué)生的雙贏。同時，這種自主學(xué)習(xí)能力更能幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)除材料力學(xué)以外的其他課程。這種能力甚至?xí)寣W(xué)生受益終生。

3 精煉教學(xué)內(nèi)容

我國高校材料力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容大都以“拉伸→剪切→扭轉(zhuǎn)→彎曲”的基本研究思路為主線，且每種基本變形都按照“內(nèi)力→應(yīng)力→變形”的順序進(jìn)行講授，各種基本變形又都采用“平面基本假設(shè)→變形幾何關(guān)系→物理關(guān)系→靜力平衡條件→應(yīng)力公式計算”這一相同的過程推導(dǎo)。在這種模式下，存在知識點重疊的現(xiàn)象，耗費的學(xué)時量也非常大。因此必須改變原有的教學(xué)模式為一種更高效的模式，方能適應(yīng)當(dāng)代高校教學(xué)的需求。

所以最合適的模式就是將問題分類化解決，即采用“類比”的方法來安排課程。就可將材料力學(xué)的知識解構(gòu)為“基本變形”“組合變形”“應(yīng)力狀態(tài)分析”“強度理論”“壓桿穩(wěn)定”“能量法”等六大模塊。把各種基本變形的共性問題(如內(nèi)力、應(yīng)力、變形等)集中起來討論，這樣既能突出特點、強化概念，又可避免按基本變形不斷地循環(huán)重復(fù)。然而我們不能完全拋棄傳統(tǒng)的基本研究思路，仍需按照“外力→內(nèi)力→應(yīng)力與強度→變形與剛度”這一主線步步深入地學(xué)習(xí)。之后討論基本工程問題，即校核強度、截面設(shè)計和確定許可載荷，以及深入學(xué)習(xí)材料力學(xué)解決問題的基本方法—截面法、疊加法、幾何法等。這樣一來，既加深了學(xué)生對材料力學(xué)研究問題和解決問題的思路的理解，又能節(jié)省學(xué)時，同時還能鍛煉學(xué)生“舉一反三”的能力，使其所學(xué)知識真正實現(xiàn)融會貫通。

4 增強教學(xué)趣味性

俗話講“興趣是最好的老師”。有趣的教學(xué)方式不僅能夠活躍課堂氣氛、調(diào)節(jié)課堂節(jié)奏、吸引學(xué)生的注意力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，更能直接影響到課堂教學(xué)的效率。因此如何增強課堂教學(xué)的趣味性是一個十分值得探討的問題。

良好的開始就等于成功了一半，一個經(jīng)驗豐富的教師從來不會讓自己輸在起跑線上。課前導(dǎo)入是一個十分重要的環(huán)節(jié)，授課教師一定要有一個生動有趣的課題引入，最好可以穿插入上節(jié)課所講的內(nèi)容，這樣便能起到承上啟下的作用。講課時一定要切忌以課講課，死板地“念書”。要用幽默詼諧的語言吸引學(xué)生的注意力，這樣才能拉近教師與學(xué)生之間的距離，才能更好地激發(fā)他們聽講的熱情。教師還可以根據(jù)所講內(nèi)容用一個個簡單好記的順口溜概括重點，就拿彎曲變形來講，“剪力左上右下為正，彎矩左順右逆為正”，學(xué)生很輕易就記住了。此舉減輕了學(xué)生的負(fù)擔(dān)，他們自然而然的就有了學(xué)習(xí)的興趣?！鞍堤柗ā笔枪P者在課堂上常用的教學(xué)手段，將一大一小兩內(nèi)容對應(yīng)起來，不僅方便記憶，更可以學(xué)生解決問題提供參考方向。例如“強度→應(yīng)力”“剛度→變形”“穩(wěn)定性→臨界力”等。將平時成績有效地與課堂結(jié)合起來也是一個十分有用的方法，積極回答問題可以獲得平時成績的加分，這樣極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，大家踴躍回答問題，課堂氣氛尤為活躍。

5 力學(xué)模型教學(xué)法

隨著教育事業(yè)的發(fā)展，多媒體教學(xué)漸漸取代了傳統(tǒng)的教育模式。無論是在高校還是小學(xué)，PPT成為教師授課最主要的方式，以其清晰便捷等優(yōu)點著稱。然而對于材料力學(xué)這門課程來講，平面的受力圖和抽象的應(yīng)力狀態(tài)分析往往無法被學(xué)生快速正確地消化理解。因此，將力學(xué)模型融入課堂教學(xué)中是十分必要的。筆者曾在課堂上針對單雙剪問題和彎曲變形等例子做過一些簡單的力學(xué)模型，親自為學(xué)生演示，而且讓學(xué)生自己拿著模型親自感受，讓學(xué)生脫離了單一靠想象進(jìn)行分析的窘境，真正從三維的立體視角進(jìn)行分析。幫助學(xué)生通過研究模型認(rèn)識各種基本變形的原理和特征，對研究對象的分析更加清晰，這不僅加速了學(xué)生的理解，更有效地提高了學(xué)習(xí)的熱情，同時也加快了教學(xué)進(jìn)度。更讓學(xué)生在理論和實際的結(jié)合中理解和運用所學(xué)知識，極大地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

力學(xué)模型不必是十分復(fù)雜的一個模型，單單采用最簡單的構(gòu)成元素即可，例如，用圓形桿件穿過紙盒就可用以演示雙剪問題；一只小小的粉筆就能很直觀的反應(yīng)拉伸與扭轉(zhuǎn)的截面形狀；一根細(xì)桿就能很直觀地反映出彎曲變形等。這些都是最簡單的力學(xué)模型，授課教師仍可根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的需要做一些更加精致的力學(xué)模型。

6 大力開展“云課堂”

在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)發(fā)展迅猛的今天，信息化已成為現(xiàn)代社會的重要特征。網(wǎng)絡(luò)改變了人們工作、生活和學(xué)習(xí)的方式。因此，教育信息化是社會發(fā)展的需求也是適應(yīng)時代發(fā)展的必然選擇?！霸普n堂”作為21世紀(jì)全新的知識傳播的媒介，已經(jīng)成為促進(jìn)學(xué)校教育創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的上上之選。

“云課堂”雖然作為課堂教學(xué)的第二陣地，但其仍能發(fā)揮巨大的作用。首先，為了適應(yīng)本校在讀學(xué)生的學(xué)習(xí)，“云課堂”的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)由本校有關(guān)專業(yè)的講師成立相關(guān)的研究小組進(jìn)行研討和運營。其次，要明確“云課堂”內(nèi)容的設(shè)置，應(yīng)該按照(提前預(yù)習(xí)課—學(xué)時精講課—期末復(fù)習(xí)課)的模式進(jìn)行排布，以保證適合學(xué)生按照自己學(xué)習(xí)的進(jìn)度進(jìn)行學(xué)習(xí)。同時“云課堂”還應(yīng)兼設(shè)重難點習(xí)題的講解。最后，要想讓學(xué)生享受到最優(yōu)質(zhì)的課下學(xué)習(xí)資源，“云課堂”應(yīng)由研究小組中講授能力強、教學(xué)經(jīng)驗豐富的講師進(jìn)行課程錄制。

以“云課堂”豐富課堂教學(xué)還有以下幾個優(yōu)點。(1)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由原來的被動接受變?yōu)楝F(xiàn)在的自主選擇，學(xué)習(xí)的主動性大大提高。(2)學(xué)生學(xué)習(xí)的地點從原來單一的教室聽課變?yōu)榭梢噪S時隨地聽課，學(xué)習(xí)的可控性大大提高。(3)學(xué)生遇到的疑難問題可以通過“云課堂”習(xí)題平臺得到及時的解決，學(xué)習(xí)的解疑率大大提高。(4)學(xué)生可以按照簡短的預(yù)習(xí)課進(jìn)行預(yù)習(xí)，節(jié)省了時間，學(xué)習(xí)的目的性大大提高。(5)學(xué)生不用為講后面忘記前面而擔(dān)憂，所學(xué)知識可以得到及時的鞏固，學(xué)習(xí)的質(zhì)量得到保障。(6)考試前學(xué)生們更可按照復(fù)習(xí)課進(jìn)行復(fù)習(xí)，有條不紊，考試成績大大提高。

7 結(jié)語

課堂教學(xué)是學(xué)校教書育人的最主要的渠道，提高課堂教學(xué)的質(zhì)量是每一位教師應(yīng)盡的義務(wù)。材料力學(xué)教學(xué)改革是一項長期而又艱巨的任務(wù)，教師一定要以學(xué)生為主體，以課堂為第一“戰(zhàn)線”，在教學(xué)實踐中繼續(xù)探索和完善課堂教學(xué)，積極總結(jié)，善于創(chuàng)新，不斷提高教學(xué)水平，以培養(yǎng)出一代又一代有知識、有能力的高素質(zhì)人才為己任，努力為材料力學(xué)的課堂教學(xué)注入新的元素。

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