“材料力學(xué)”課程綜合性教學(xué)研究

葛志鵬 張德臣 金雅豐 白楊 姜顯鵬 李宇

摘 要：分析了材料力學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，分析了材料力學(xué)知識(shí)點(diǎn)，以及材料力學(xué)與相關(guān)課程融合的方法，建立了材料力學(xué)課程綜合性教學(xué)模式，并且進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證，得到了較好的教學(xué)效果，為今后材料力學(xué)課程教學(xué)奠定了較好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué);綜合性;教學(xué)研究

基金項(xiàng)目：2019年遼寧科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目“減振防翹起的窨井蓋裝置研發(fā)”（項(xiàng)目編號(hào)：201910146294）。

材料力學(xué)是研究各種構(gòu)件抗力性能的科學(xué)，它的主要任務(wù)就是從保證所有構(gòu)件能夠正常工作的要求出發(fā)，幫助設(shè)計(jì)者合理地選擇構(gòu)件的適當(dāng)材料和結(jié)構(gòu)形狀，確定零件的幾何尺寸，判斷已有的構(gòu)件是否能夠正常地使用[1]。機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的本科學(xué)生培養(yǎng)目的就是能適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的，理論基礎(chǔ)寬厚、知識(shí)面寬、綜合素質(zhì)高、實(shí)踐能力強(qiáng)，具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念的高級(jí)復(fù)合型工程技術(shù)人才，并且，將來(lái)走向社會(huì)工作崗位避免不了接觸各種各樣具有一定科技含量的先進(jìn)設(shè)備，各種機(jī)械設(shè)備在使用時(shí)，它們的每個(gè)構(gòu)件都要受到相鄰其它構(gòu)件傳遞來(lái)的外力（即載荷）作用[2]。傳統(tǒng)的材料力學(xué)教學(xué)都是以教師教學(xué)為中心進(jìn)行教學(xué)，不適應(yīng)當(dāng)下時(shí)代和未來(lái)教育發(fā)展的需求，課程內(nèi)容也缺乏在創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐中綜合性實(shí)踐[1]。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的本科生必須要具備深厚的材料力學(xué)知識(shí)，并能夠在實(shí)際中活學(xué)活用材料力學(xué)知識(shí)，因此，材料力學(xué)的課堂教學(xué)一定要聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)行綜合性教學(xué)的理論研究，為將來(lái)學(xué)生實(shí)際工作打下良好的基礎(chǔ)。

1 材料力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

以往材料力學(xué)教學(xué)，無(wú)論是從教學(xué)內(nèi)容上，還是從教學(xué)手段和教學(xué)方法上，都有許多地方不能適應(yīng)當(dāng)前高等教育教學(xué)改革的要求。就教學(xué)內(nèi)容而言，多年來(lái)一直沒(méi)有重大變化，由此造成教學(xué)內(nèi)容陳舊而缺乏創(chuàng)新。主要表現(xiàn)：1）在教學(xué)方法上，也保留了過(guò)去那種講得過(guò)多、過(guò)細(xì)、過(guò)全的傾向，使得學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性;2）在教學(xué)手段上，仍以傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式為主，而缺乏與教材內(nèi)容相配套的創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)，忽視整個(gè)課程知識(shí)點(diǎn)在實(shí)踐中的融合：3）忽視怎樣在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中與相關(guān)課程聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)表達(dá)創(chuàng)新產(chǎn)品的信息和實(shí)踐檢驗(yàn)。

2 課程綜合性教學(xué)模式的建立

綜合性教學(xué)是指在材料力學(xué)教學(xué)過(guò)程中，要教會(huì)學(xué)生提煉材料力學(xué)的知識(shí)點(diǎn)并進(jìn)行融會(huì)貫通;要教會(huì)學(xué)生要學(xué)會(huì)與相關(guān)課程聯(lián)合，利用其他相關(guān)課程的知識(shí)來(lái)協(xié)助材料力學(xué)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用;課堂教學(xué)和課后實(shí)踐教學(xué)都要考慮授課內(nèi)容要具有實(shí)用性、創(chuàng)造性，課堂的理論教學(xué)要與應(yīng)用實(shí)例相結(jié)合;課后的實(shí)踐教學(xué)要具有應(yīng)用的創(chuàng)造性，引導(dǎo)學(xué)生把材料力學(xué)理論內(nèi)容創(chuàng)新應(yīng)用到實(shí)踐中去。

1）課程教學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)優(yōu)化和融合。從重視學(xué)生能力與素質(zhì)培養(yǎng)的要求出發(fā)，提取課堂教學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)，并進(jìn)行優(yōu)化，以及與實(shí)踐融合，進(jìn)行模塊式教學(xué)結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)的興趣。材料力學(xué)課程課堂教學(xué)以“拉伸——剪切——扭傳——彎曲”為主線(xiàn)內(nèi)容，每種變形都按“外力、內(nèi)力到應(yīng)力、變形”順序進(jìn)行理論研究，各種基本變形采用“平面假設(shè)——變形幾何關(guān)系——物理關(guān)系——靜力關(guān)系——應(yīng)力公式”過(guò)程進(jìn)行推導(dǎo)。

2）課程教學(xué)加入教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用例子，形成課堂教學(xué)與實(shí)際相結(jié)合的模塊。

3）課程教學(xué)要緊密與其他課程聯(lián)合，提升教學(xué)效果。例如，與畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖課程聯(lián)合，在課堂上能夠準(zhǔn)確繪制實(shí)例圖形，為受力分析提供條件;與理論力學(xué)聯(lián)合，為受力分析和平衡分析打下基礎(chǔ);與數(shù)學(xué)課程聯(lián)合，為計(jì)算數(shù)值打下基礎(chǔ)。

4）課程教學(xué)推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識(shí)。在課程教學(xué)過(guò)程中，要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)完材料力學(xué)以后，把材料力學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中。因此，與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)緊密結(jié)合，在課程教學(xué)初期成立科技小組，作為課后作業(yè)，讓創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例伴隨課堂教學(xué)。材料力學(xué)課程綜合性教學(xué)模型，如圖1。

3 模型的實(shí)際驗(yàn)證

1）依托材料力學(xué)課程綜合性教學(xué)模型制定材料力學(xué)授課計(jì)劃和授課內(nèi)容，選取教材上的典型工程實(shí)例，作為理論與實(shí)際相結(jié)合的訓(xùn)練手段;緊密借助聯(lián)合課程畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖、理論力學(xué)和數(shù)學(xué)的協(xié)助優(yōu)勢(shì)，準(zhǔn)確地進(jìn)行材料力學(xué)的理論研究和實(shí)際應(yīng)用。

2）依托大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生把材料力學(xué)課程應(yīng)用到創(chuàng)新設(shè)計(jì)中。由機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)大學(xué)二年級(jí)本科生成立科技小組，作為課程課外作業(yè)的形式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，把材料力學(xué)知識(shí)點(diǎn)的訓(xùn)練延伸到課外創(chuàng)新設(shè)計(jì)中。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)的項(xiàng)目名稱(chēng)：減振防翹起的窨井蓋裝置研發(fā)，該窨井蓋包括：窨井座、井蓋、減振器和螺釘，如圖2。

4 結(jié)論

有效改善“材料力學(xué)”課程的教學(xué)效果，把知識(shí)點(diǎn)相互進(jìn)行了融合，把材料力學(xué)課程和相關(guān)課程有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使“材料力學(xué)”課程內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用更具有活力，這是對(duì)傳統(tǒng)“材料力學(xué)”課程教學(xué)的補(bǔ)充和強(qiáng)化，不僅能提高“材料力學(xué)”課程教學(xué)質(zhì)量，而且能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

參考文獻(xiàn)

[1]孔祥清，曲艷東，李韌，賈艷東，章文姣.材料力學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐探討，實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2017，34（2）：174-178.

[2]姚麗萍，馬永昌，鄭應(yīng)彬.機(jī)械類(lèi)材料力學(xué)課程教學(xué)改革的探索，西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，（4）：152-154.

作者簡(jiǎn)介

葛志鵬（1998-），男，漢族，遼寧大連人，本科，研究方向：機(jī)械電子工程。

通訊作者

張德臣（1964-），男，吉林蛟河人，教授，研究方向：工程力學(xué)。