互聯(lián)網(wǎng)+工程教育認證背景下材料力學教學新思考

馬志敏

[摘 要]在互聯(lián)網(wǎng)+時代及工程教育認證背景下，材料力學的教學一方面更加凸顯專業(yè)需求，另一方面新教學模式與方法不斷涌現(xiàn)。課題組探討了工程教育認證背景下，材料力學課程教材的選擇問題，以及在互聯(lián)網(wǎng)+時代如何利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，吸納新型教學模式優(yōu)點，打造適合學生特點的材料力學學習交流互動平臺，并針對新形勢下的教學新要求提出了一些教學改革建議。

[關(guān)鍵詞]材料力學;工程教育認證;網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè);QQ交流群;對分課堂;考試改革

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）07-0095-03

隨著我國工程教育認證工作的深入以及我國“十三五”新一輪教育規(guī)劃部署，可以預(yù)見，圍繞工程教育認證工作，深化本科教育內(nèi)涵式發(fā)展，順應(yīng)我國工程教育新形勢，確保工科專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認可的既定質(zhì)量標準要求，將是今后幾年我國高校教育改革的熱點。同時，“對分課堂”“慕課”“微課”等新型教學模式的出現(xiàn)，很大程度地挑戰(zhàn)著傳統(tǒng)教學模式。傳統(tǒng)的教學模式該如何吸納這些新型教學模式的優(yōu)點，使互聯(lián)網(wǎng)+時代的傳統(tǒng)教學富有活力和生氣，是一個值得思考的問題。材料力學課程作為機械和土木兩大類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，應(yīng)率先為適應(yīng)這種新形勢進行教學改革探索。

一、基于工程教育認證教學目標下材料力學教材的選擇

材料力學是一門工科專業(yè)學生最早接觸到的、與工程實際緊密結(jié)合的技術(shù)基礎(chǔ)課，學好這門課對后面專業(yè)課的學習至關(guān)重要。材料力學的核心內(nèi)容為強度、剛度和穩(wěn)定性，正是一般工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的精髓?，F(xiàn)有的材料力學有兩種經(jīng)典教材體系，一種是以高等教育出版社出版，劉鴻文教授主編的材料力學教材為代表，這類教材因以拉壓變形、剪切變形、扭轉(zhuǎn)變形、彎曲變形的內(nèi)力圖、應(yīng)力計算和變形分析分別羅列敘述，知識講解具有“由簡入難”的特點，而受到很多初學者的喜愛。另一種是以高等教育出版社出版，范欽珊教授主編的材料力學教材為代表，這類教材根據(jù)處理一般工程問題的全過程，按內(nèi)力分析、應(yīng)力分析、應(yīng)力狀態(tài)分析、失效分析與靜力設(shè)計這樣的常規(guī)工程設(shè)計思路進行敘述。筆者認為，在工程教育認證背景下，后一種教材體系能更好地適應(yīng)當前的教學形勢，這種教材體系便于學生將材料力學的知識系統(tǒng)化，便于學生熟悉了解今后工程設(shè)計中的流程，更值得推薦。

二、互聯(lián)網(wǎng)+時代材料力學網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)與學習平臺的應(yīng)用

“翻轉(zhuǎn)課堂”“慕課”“微課”等是近幾年比較時髦的新型教學模式，雖然在實施過程中也碰到了諸如不適應(yīng)大班教學、網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)工作煩瑣等的局限，但其一推出就受到很多學習者的歡迎，值得一線教學工作者深思。究其原因，是因為這些學習方式很大程度上適應(yīng)了學生學習的自主選擇性。作為一線教育工作者，應(yīng)該與時俱進，吸取這些教學模式的優(yōu)點，并結(jié)合現(xiàn)有教學條件，進行本土化實踐，探索適應(yīng)新形勢的人性化教學，對材料力學課程，可從以下幾個方面入手。

（一）制作符合學生學習心理特點的材料力學網(wǎng)絡(luò)學習資源

心理學家認為，學生的注意力一般能夠在 5～7 分鐘內(nèi)維持高度集中，在這段精力高度集中的時間內(nèi)投入學習，學生的感覺往往是最快樂的，學習力、創(chuàng)造力也處于最佳狀態(tài)。材料力學很多公式的推導(dǎo)對學生后期的正確使用，有著重要的意義。可以將以往學生學習過程中的疑難問題制作成微視頻，便于學生課后對著視頻反復(fù)思考領(lǐng)會。同時，材料力學知識的融會貫通也是要通過一定的習題來完成的。大部分的學生學習過程中也很愿意去看一些課外例題。處于電子技術(shù)飛速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)時代的大學生，他們大多是互聯(lián)網(wǎng)時代的網(wǎng)絡(luò)“小達人”，個性強、思想活躍，對于傳統(tǒng)的約束性較強的事物有一定的排斥心理，而對于新鮮事物的接受能力很強，因此對于圖形、視頻等多媒體的接受程度很高;但面對傳統(tǒng)的教材、教輔資料，他們卻越來越難以專心閱讀和學習，在理解上的障礙也越來越多，看不懂時，只好放棄。因此，精選一些典型例題，利用Camtasiastudio或Faststone等成熟的錄屏軟件，將題目詳細的講解和歸納總結(jié)的內(nèi)容制作成微視頻，在互聯(lián)網(wǎng)上分享，很有必要。這種立體而生動的視頻，再加上互聯(lián)網(wǎng)查閱資料的方便快捷性，可以充分利用學生的碎片化時間，讓學生掌握學習的主動權(quán)，極大調(diào)動學生的學習積極性。

（二）利用“課立方”“學習通”等商業(yè)軟件提高學生課堂的參與度并獲得學生學習情況的及時反饋

教育專家認為網(wǎng)絡(luò)游戲吸引人的原理值得借鑒。游戲參與者被游戲吸引很大程度上是因為享受游戲中一個又一個關(guān)卡被攻克后及時反饋的喜悅。利用年輕學生的這種天然的“功利心”， 根據(jù)材料力學課程特點，靈活安排眾答、搶答、小測和互評等小環(huán)節(jié)，能讓學生及時了解自己掌握知識的情況和在班上的成績排名（以往學生要經(jīng)過一個學期的漫長等待，到期末考試才能知曉排名），可以激發(fā)學生的好勝心和課堂參與感。同時，軟件APP自動生成學生知識掌握情況的統(tǒng)計結(jié)果，便于教師分析學生學習情況和調(diào)整教學方案。當然，學生課堂上的這些反饋信息，也為教師給出學生平時成績提供了客觀的依據(jù)。

（三）適時推出材料力學的微信公眾號

目前，智能手機是人們獲取知識信息的重要渠道。材料力學學習應(yīng)該跟上互聯(lián)網(wǎng)時代的節(jié)奏，推出一些學生喜聞樂見的新學習渠道。適時推出材料力學的微信公眾號，將有關(guān)材料力學的一些科學家的故事、歷史逸聞趣事、學科前沿、基本概念、公式推導(dǎo)、生活中的材料力學、材料力學競賽和相關(guān)的科技會議等信息放在公眾號里，使學生在課外也能實實在在感受到材料力學課程的魅力，從而營造良好的材料力學網(wǎng)絡(luò)學習氛圍，激發(fā)學生學習和探索材料力學知識的欲望。

（四）利用在師生中廣泛使用的騰訊通信工具QQ，搭建“材料力學學習交流（群）”互動平臺

騰訊QQ這一款軟件，集文字、語音、視頻聊天、交友、短信、E-mail、文件存儲及傳輸?shù)裙δ転橐惑w，使用便捷、傳播高效，為師生之間的課后交流、答疑互動、材料力學教學資料（如教學課件、習題及其參考答案等）傳遞等提供了強大技術(shù)支撐?，F(xiàn)代化的材料力學教學應(yīng)該充分有效地利用這款軟件，搭建好師生間的有效溝通互動平臺，使教師既能及時有效地與學生分享相關(guān)教學文件，也能及時有效地了解學生學習中的問題，及時答疑解惑，改變以往“上課時，老師演獨角戲，下課后，師生各自一方”的傳統(tǒng)教學模式。當然，QQ交流平臺畢竟是一個虛擬的空間，如果在平臺上發(fā)表不負責任的言論，一些學生很容易受到不良影響。因此，教師要加強對QQ交流平臺的管理工作和正確引導(dǎo)。在群里實行實名制，這樣既可以防止個別學生匿名發(fā)布消極信息或垃圾信息，還可以使教師了解學生的真實學習情況;通過在群里展示學生中的優(yōu)秀作業(yè)，對成績優(yōu)良的學生進行通報表揚，使學生之間形成比學趕幫超的良好氛圍;在群里轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)科技前沿知識和一些優(yōu)秀、勵志、充滿正能量的網(wǎng)帖等，激發(fā)學生的學習熱情;在群里上傳一些院系師生參加集體活動的照片，拉近師生之間的距離，增進師生之間的感情;在群里上傳一些做人做事的人生哲理性文章、賞心悅目的圖片、動人心弦的音樂等，對學生人格的形成起到潛移默化的作用。教師有意識地進行這些積極向上的群文化建設(shè)，將對塑造學生人格，營造良好的學習氛圍起到很好的作用。

三、工程教育認證教學目標下“對分課堂”教學新模式

“對分課堂”是復(fù)旦大學張學新教授提出的一種課堂教學的新模式，這一模式主要有三個部分內(nèi)容：1.精選教學內(nèi)容，在授課時注重“精講留白”。也就是重點指出內(nèi)容的價值、意義，強化學生的學習動力，講清知識結(jié)構(gòu)框架、分析方法、重難點，留出想象和探索空間，合理布置學生獨立學習的任務(wù)，這些任務(wù)要讓學生對所學內(nèi)容產(chǎn)生一些疑惑、反思。2.授課后學生內(nèi)化吸收反思過程。讓學生圍繞學習任務(wù)進行個性化單獨內(nèi)化吸收，整理關(guān)于學習任務(wù)的“亮幫考”，為后面討論環(huán)節(jié)做準備。3.課堂討論環(huán)節(jié)。重點是圍繞前面提出的“亮幫考”，針對各自的收獲、困惑、疑難相互切磋學習，共同解決問題。最后，由教師對學生的討論進行點評，對共性問題進行回答?！皩Ψ终n堂”有助于釋放學生的個性，為課堂營造了一種民主、對話、開放、自由的氛圍，使課堂變得和諧、舒暢、充滿樂趣、生氣勃勃。在材料力學教學中引入“對分課堂”教學模式，有助于培養(yǎng)學生獨立思考和創(chuàng)新能力，實現(xiàn)從“以教師為中心”向“以學生為中心”轉(zhuǎn)變。例如，在講完材料力學公式推導(dǎo)之后，學生進入內(nèi)化吸收反思環(huán)節(jié)，在這個環(huán)節(jié)中，學生有一個內(nèi)化吸收、交流討論的時間。相對放松、自由的環(huán)境有利于激發(fā)學生的好奇心和想象力，使他們的思維更加發(fā)散，提出的問題往往更加具有深度和價值，也更專業(yè)。通過學生們對所講內(nèi)容進行反思、討論、提問，教師能夠更好地掌握教學切入點，使講授更具針對性，讓學生們對教學內(nèi)容理解得更深刻。工程教育認證背景下，尤其看重學生獨立思考和創(chuàng)新的能力，“對分課堂”順應(yīng)人性，釋放人的潛力，張揚個性，孕育創(chuàng)造，同時“對分課堂”簡單易操作，為新時期教育范式提供了很好的思路。

四、工程教育認證教學目標下材料力學教學與ANSYS軟件應(yīng)用相結(jié)合

材料力學課程是架設(shè)在基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程之間的橋梁。學生上完材料力學課能否有效將相關(guān)知識應(yīng)用到工程實際問題中，關(guān)鍵在于學生是否具有將工程實際問題轉(zhuǎn)化為材料力學問題的能力，即力學建模的能力。ANSYS軟件作為一款目前廣泛使用的有限元模擬計算軟件，能夠讓學生了解力學建模的原理與過程，深刻體會材料的一些參數(shù)對構(gòu)件力學性能的影響，形象而生動地感受力對構(gòu)件應(yīng)力和變形的作用，加深學生對構(gòu)件力學分析的理解。將材料力學教學與ANSYS軟件應(yīng)用相結(jié)合，不僅有助于學生對材料力學的學習，還可以開闊他們的眼界，激發(fā)學生進一步求知的欲望。

五、工程教育認證教學目標下的材料力學考試改革

新時代新的教學目標下，考試也應(yīng)該圍繞工程教育認證這一目標進行改革。材料力學的考試改革，應(yīng)凸顯學生的專業(yè)基礎(chǔ)能力，為學生今后的專業(yè)學習、創(chuàng)新能力打下堅實基礎(chǔ)。要從單一的書面考試，圍繞學生能力考核進行多元化考試改革。首先，重視學生學習過程考核。利用“課立方”“學習通”等商業(yè)軟件所提供的學生學習情況信息，以及“對分課堂”中課堂活動的參與率、小組協(xié)作情況和平時作業(yè)情況作為過程考核成績的依據(jù)。其次，通過增加中期測試的方式來督促學生們的學習并減輕期末考試學習負擔。中期測試的內(nèi)容，建議是“4種內(nèi)力圖的繪制+指定截面上應(yīng)力分布圖的繪制+指定點的應(yīng)力狀態(tài)分析”。這些材料力學基本核心內(nèi)容，是否完全掌握，直接影響后面材料力學的學習。尤其是在講授一般應(yīng)力狀態(tài)下的強度設(shè)計準則之前，進行這樣一場中期測試，有著非常積極的意義：第一，可引起學生們對這一部分知識點的重視;第二，幫助學生們梳理前期材料力學的知識;第三，引導(dǎo)學生們明確材料力學復(fù)習的方向和思路;第四，使教師了解學生對前面學習內(nèi)容的掌握情況，在后半程的教學中做到有的放矢?？荚嚫母锏淖詈?，結(jié)合前面過程考核和中期測試的情況，進行期末考試形式的選擇。對于前面過程考核優(yōu)秀的學生，讓他們用ANSYS軟件完成一個結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜、計算煩瑣的力學計算和分析，作為最后的期末考試;對于成績一般的學生，則讓他們完成傳統(tǒng)的筆試考試，考試的內(nèi)容側(cè)重于考核材料力學基本概念、基本理論的理解和應(yīng)用。這樣分層次的考核，既能使大多數(shù)的學生掌握后續(xù)專業(yè)課所需的材料力學基本知識，又能使學有余力的學生有所突破，順應(yīng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)需求。

六、結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)時代已經(jīng)到來，伴隨著電腦、手機和網(wǎng)絡(luò)成長起來的新一代大學生對材料力學課程教學設(shè)計工作提出了更新的要求。傳統(tǒng)的材料力學教學要充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺的優(yōu)勢，盡可能地滿足學生對教學的自由選擇性、參與性和學習過程及時反饋等需求，打造適合現(xiàn)代化的教學新模式，以更好地適應(yīng)工程認證背景下的工程人才培養(yǎng)需求。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：鐘 嵐]