“材料力學”課程教學方法探索與實踐的調(diào)查與分析

彭旭龍 文海霞 甘秋蘭 繆 莉

（長沙理工大學土木工程學院 湖南·長沙 410114）

0 引言

“材料力學”是土木、機械和力學等工科專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是了解和學習相關(guān)專業(yè)知識和技術(shù)的第一門重要課程，它與后續(xù)課程有著密切的聯(lián)系，同時與工程實際又具有密不可分的關(guān)系。作為這樣一門承上啟下的技術(shù)基礎(chǔ)課程，“材料力學”的教學對培養(yǎng)學生的工程意識、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L、創(chuàng)新精神和實踐能力，起著至關(guān)重要的作用。[1]近年來，長沙理工大學采用新的教學體系（李學罡主編，《材料力學》）。[2,3]課題組成員以研究性教學理論為基礎(chǔ)，對材料力學課程進行了教學方法的探索與實踐；編寫了相應教案，將板書與多媒體等教學手段有效結(jié)合，針對不同的教學內(nèi)容，采用不同的教學方法，以提高學生的學習興趣，營造獨立思考、自由探索的良好環(huán)境，促進學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

為了解課程學習者的實際感受和學習效果，課題組成員在本次教研試點的基礎(chǔ)上進一步對學生安排了學習效時提高調(diào)查和教學意見信息反饋調(diào)查。并對調(diào)查結(jié)果進行了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)并強調(diào)了其中存在的問題，并有針對性的提出了進一步教改的建議與思考，希望對材料力學課程的教學有所啟示。

1 調(diào)查對象及調(diào)查的主要內(nèi)容

本次問卷調(diào)查的對象主要為長沙理工大學大二土木、機械和水利專業(yè)開設(shè)材料力學課程的本科生。采用問卷調(diào)查的方式，通過網(wǎng)絡教學平臺共發(fā)放問卷300 份，收回有效問卷274份，有效回收率91.3%。

調(diào)查主要分兩部分：學生的學習效時提高調(diào)查和教學意見信息反饋調(diào)查。每部分包含10 個問題，其中9 個為客觀題，1個為主觀題。答案沒有對錯之分，由被調(diào)查者根據(jù)自己的實際作出選擇回答。學習效時提高調(diào)查主要涉及學生對課程體系的掌握，對課程的興趣程度，缺乏興趣的原因和感興趣的課程內(nèi)容，以及個人提高學習效率的有效方法。教學意見信息反饋調(diào)查主要涉及從學生的角度選擇材料力學各部分主要內(nèi)容適合的教學方法，學生更喜歡老師的何種教學手段和教學態(tài)度？

2 調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計分析

經(jīng)過對問卷的統(tǒng)計分析，調(diào)查結(jié)果分析總結(jié)如下：

2.1 學生的學習效時提高調(diào)查

（1）課程體系建立。真正讀懂并掌握一門課程，不是背下幾個公式能照書做幾個題就算，而是要能掌握這門課程的課程體系，以及對模型建立、分析思路、解決方法的學習和掌握。調(diào)查結(jié)果顯示：課程結(jié)束后有71.2%的學生認為了解了材料力學的課程體系，并對材料力學的主要研究內(nèi)容和研究方法有所了解。而這個課程體系的建立30%的同學是在第一次緒論課即掌握，46%的同學需老師多次強調(diào)建立，24%的同學自學建立。由上述數(shù)據(jù)可知，需教師在課堂上的多次強調(diào)才可能使更多的學生掌握課程體系。

（2）學習興趣的提高。課程開始前，一半的同學對材料力學課程感興趣，課程結(jié)束后對材料力學課程感興趣的同學增加到72%。而對課程缺乏興趣的原因主要為力學數(shù)學基礎(chǔ)不好；中間缺課，跟不上就放棄了；對專業(yè)不感興趣；老師講解枯燥；和專業(yè)聯(lián)系不大；學了沒什么用，干脆不學。其中力學數(shù)學基礎(chǔ)不好占64%、中間缺課，跟不上就放棄了占27.2%，其他原因占34.4%。由課程開始前后的數(shù)據(jù)可看到，老師可以通過教學過程種的引導很好的提升學生的學習興趣，但還是和學生的力學數(shù)學基礎(chǔ)有很大關(guān)系。

（3）對教學內(nèi)容的要求。62.4%的同學對力學課程的分析方法感興趣，42.4%的同學對模型背景感興趣、對理論公式推導感興趣的僅為20%，只想通過考試的同學占19.2%。調(diào)查結(jié)果同時顯示，80.8%的同學認為隨著課時的不斷減少，力學課程更應該注重分析方法方面的教學，31.2%認為做題也很重要，24%認為應注重理論公式推導，10.4%的同學認為需要注重應付考試。

（4）學習效率的提高手段。除教材和練習冊外，僅有35%的同學會主動查閱其他的力學參考書，并且主要為習題參考書。大部分同學只看教材。在學習過程中，認為上課認真聽講、作業(yè)練習、課前有預習和老師更多的輔導答疑會使力學學習更有效率的分別占63.2%、57.6%、40%和32.8%。學生存在問題的時候56%的同學選擇自己思考以及和同學討論，而28%的選擇問老師，也有8%的同學直接放棄。這些數(shù)據(jù)也顯示現(xiàn)在大學生的學習主動性不是很夠。

2.2 教學意見信息反饋調(diào)查

（1）學生對教學內(nèi)容的要求。除教材內(nèi)容外，還希望老師補充其他力學知識的同學占82.4%。并且有60.8%的同學希望補充工程相關(guān)方面的知識，科研相關(guān)知識方面的同學占38.4%、力學歷史相關(guān)的同學占18.4%。4.8%的同學希望老師上課閑扯。學校一直要求教師更新網(wǎng)絡教學平臺上的資料并在其上和學生交流，但僅52%的同學主動學習網(wǎng)絡教學平臺上的資料。當然這些調(diào)查數(shù)據(jù)主要針對的是工科專業(yè)學生，以后面對的也是工程相關(guān)方面的工作。

（2）教學方法方面。傳統(tǒng)老師主講方式、問題模式教學方法、小組合作討論式教學、研討式教學等這些教學方法中，問題模式教學方法更吸引學生，而更具挑戰(zhàn)性的研討式教學方法最不受學生喜歡。在學完材料力學后，絕大部分學生認為對材料力學中各主要內(nèi)容可選取更有效的教學方法來提高學習效率：強度問題采用問題模式教學方法，穩(wěn)定問題采用傳統(tǒng)老師主講方法，剛度問題、基本變形下應力推導公式、能量方法適合問題模式教學方法。

（3）教學手段方面。六成多的同學認為多媒體使得知識的接受效率更高，但具體的公式推導和例題解答最好能采用板書，這樣接受程度更高。而多媒體課件中的視頻和動畫更容易吸引到學生。

（4）教學態(tài)度方面。62%的同學喜歡態(tài)度溫和的老師，認為態(tài)度溫和能更提高學習效率，其次，19.2%的同學認為嚴肅的老師更能提高學習效率。

3 啟示與討論

針對上述調(diào)查結(jié)果，我們提出下列三點可提高學習效率的措施：

（1）引入合理的工程知識。材料力學課程具有工程背景強和應用領(lǐng)域廣的特點。本校屬于理工類學校，學本課程的同學大多數(shù)將進行與工程相關(guān)的工作。大學前兩年對課程的迷茫，到了大二大三，更迫切于了解與工程相關(guān)的知識。因此在以工科專業(yè)占優(yōu)勢的學校，我們可以在傳統(tǒng)教學內(nèi)容的基礎(chǔ)上，適當?shù)亟Y(jié)合工程與專業(yè)實際，引入合理的工程知識，不僅能提高學生學習的興趣，更有利于改變學生因“覺得這門課與本專業(yè)及以后工程關(guān)系不大”而產(chǎn)生的“不想學”的情況。實際教學中，我們可以在各部分內(nèi)容的引入部分多加工程相關(guān)的知識，也可以在例題中多加專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容，但這就需要老師花更多的時間去了解各專業(yè)方向。例如在緒論課上通過大量工程實例，使學生認識到科學技術(shù)高速發(fā)展的今天，材料力學與相關(guān)學科交叉滲透，更能凸顯材料力學的基礎(chǔ)理論與工程應用的雙重性，領(lǐng)悟到身邊處處有力學，而對學習材料力學產(chǎn)生濃厚的興趣；在建筑學專業(yè)的教學中可適當介紹土木結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算的概念；材料類專業(yè)的教學中可適當增加三向應力圓和強度理論相關(guān)內(nèi)容。除此之外，在教學中還可以增加一些與專業(yè)相關(guān)的例題和習題，或者讓學生多查閱其他的力學參考書，在課前提供專業(yè)相關(guān)的力學類的參考書，課程后提交讀書報告，也是一種補充工程相關(guān)知識的辦法。但是目前材料力學課程的學時越來越少，課程時間寶貴，因此少學時的材料力學課程教學不宜引入復雜的專業(yè)或工程問題。

（2）采取不同教學手段。基于研究性教學的思想，實踐中我們采用不同的教學方法來講授材料力學的各部分內(nèi)容。例如問題制模式教學方法（穩(wěn)定性問題），研討式教學（各類變形下應力公式的推導），聯(lián)想式教學方法（應力圓），離散式教學方法（組合變形問題），參與式教學（疲勞斷裂問題的基本介紹），以教師引導為主的討論式教學方法（主要收集并提煉一些和工程實際以及科研方面相關(guān)的問題，讓學生小組討論）等等。我們發(fā)現(xiàn)，不同內(nèi)容采用不同的教學方法，能夠讓學生提高學習興趣，并更快地積累更多的知識，也能培養(yǎng)學生更強的創(chuàng)新能力。[4]

（3）營造和諧互動的課堂氣氛。美國心理學家羅杰斯說：“成功的教學依賴于一種真誠的理解和信任的師生關(guān)系，依賴于和諧安全的課堂氣氛”。[5]在傳統(tǒng)教書育人的基礎(chǔ)上，我們必須認識到，學生是學習的主體，尊重學生個性特征，這樣學生才會帶著愉快的心情參與教學活動，動腦筋思考，與教師共同探討問題。嚴格控制和過于強調(diào)紀律只會產(chǎn)生令人窒息和害怕的學習氛圍。在教學過程中，我們發(fā)現(xiàn)如果每位老師都能考慮一下每個學生在自己課堂上的感受，哪怕只有幾分鐘的時間，結(jié)果也會大不相同。教師帶著溫暖和飽滿的熱情去講授，除了可以提高學生的學習外，在教學過程中還可以促學生個人成長的品質(zhì)：真誠，深度同理心，溫暖的愛的接納。

4 結(jié)束語

提高材料力學教學質(zhì)量是培養(yǎng)具有創(chuàng)新性工科人才的關(guān)鍵，也是學生學好后繼專業(yè)課程的基礎(chǔ)。以上是在課題組對材料力學教學方法進行改革的基礎(chǔ)上，對學生學習進行的調(diào)查和分析。今后還要更進一步結(jié)合各專業(yè)學生的特點，進行因材施教，并深入探索提高材料力學課程教學質(zhì)量的教學方法和措施。