“線上+線下”混合教學(xué)模式在《材料力學(xué)》中“軸向拉伸或壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算”的應(yīng)用

摘 要：本文以“軸向拉伸或壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算”課程設(shè)計(jì)為例，分別從教學(xué)分析、教學(xué)策略、教學(xué)過程、自我評價(jià)等四個(gè)方面淺談“線上+線下”混合教學(xué)模式在《材料力學(xué)》中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：混合教學(xué)模式，強(qiáng)度極限，安全因數(shù)，強(qiáng)度條件及應(yīng)用

《材料力學(xué)》課程是工科類各專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課。內(nèi)容相對龐雜，信息量非常大，課時(shí)被壓縮，難以有好的學(xué)習(xí)效果。因此，作者希望根據(jù)課程中不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)，合理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)+傳統(tǒng)教學(xué)的“線上+線下”等有效教學(xué)方法，形成多元混合教學(xué)模式。

作者使用的網(wǎng)絡(luò)平臺為超星學(xué)習(xí)通，先創(chuàng)建一個(gè)班課，讓學(xué)生加入。再發(fā)送課程通知，推送課件、微視頻、圖片、音頻、文檔等資源到學(xué)生的移動(dòng)設(shè)備上，并提醒學(xué)生學(xué)習(xí)，反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄。在課堂上或課外時(shí)間里，可以隨時(shí)開展答疑、討論等教學(xué)活動(dòng)，讓教學(xué)更加生動(dòng)有趣。通過作業(yè)，實(shí)現(xiàn)對每位學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度成效的檢測。

本次以“軸向拉伸或壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算”課程設(shè)計(jì)為例，探索“線上+線下”混合教學(xué)模式在《材料力學(xué)》中應(yīng)用。

一、 教學(xué)分析

（一）教學(xué)內(nèi)容

《材料力學(xué)》第二章軸向拉伸、壓縮與剪切中第五節(jié)“軸向拉伸或壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算”，主要內(nèi)容包括安全因數(shù)、許用應(yīng)力、強(qiáng)度條件及應(yīng)用。

通過本次課45分鐘課堂的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對強(qiáng)度具有明確的基本概念，掌握構(gòu)件設(shè)計(jì)的基本力學(xué)原理，學(xué)會(huì)如何選擇材料，確定截面形狀和尺寸，校核構(gòu)件的強(qiáng)度是否夠用。材料力學(xué)四種基本變形的強(qiáng)度計(jì)算方法具有相似性，學(xué)生只要掌握了拉（壓）桿強(qiáng)度的校核方法，就可以為學(xué)習(xí)后面的三種變形的強(qiáng)度計(jì)算打下良好基礎(chǔ)。

（二）學(xué)情分析

本次授課對象為機(jī)械、油工本科二年級學(xué)生。其優(yōu)勢在于對材料力學(xué)的軸向拉伸與壓縮桿件的應(yīng)力計(jì)算和材料的力學(xué)性能有了一定的了解，善于利用網(wǎng)絡(luò)解決問題。弱勢在于基礎(chǔ)知識薄弱，缺乏思路和方法。

（三）教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容以及課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)合學(xué)生現(xiàn)有的知識水平和理解能力，確定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)為：

知識目標(biāo)：理解許用應(yīng)力和安全因數(shù)的概念，掌握軸向拉壓桿的強(qiáng)度條件以及強(qiáng)度條件的三個(gè)方面的應(yīng)用。

能力目標(biāo)：能對工程實(shí)踐中的材料及其規(guī)格進(jìn)行合理的選擇，會(huì)校核強(qiáng)度。

素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神，提升學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。

（四）重難點(diǎn)

按照課程標(biāo)準(zhǔn)，材料力學(xué)的任務(wù)之一是解決強(qiáng)度問題的，故確定本次課的重點(diǎn)為拉（壓）桿強(qiáng)度條件以及強(qiáng)度計(jì)算在工程中的應(yīng)用。

結(jié)合往屆學(xué)生學(xué)習(xí)和課前預(yù)習(xí)結(jié)果來看，學(xué)生對強(qiáng)度計(jì)算的三個(gè)方面應(yīng)用容易出錯(cuò)，故確定本次課的難點(diǎn)為強(qiáng)度計(jì)算在工程中的應(yīng)用。

二、 教學(xué)策略

采用“線上+線下”混合教學(xué)模式，主要采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，情景再現(xiàn)法、知識強(qiáng)化法使學(xué)生在記憶中理解，練習(xí)中提高。

三、 教學(xué)過程

（一）課前準(zhǔn)備

作者在學(xué)習(xí)通App上傳課件，發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)。

讓學(xué)生完成課前測驗(yàn)。課前測驗(yàn)題目：什么是安全因數(shù)與許用應(yīng)力，什么叫強(qiáng)度條件？

（二）新課導(dǎo)入（共5分鐘）

首先復(fù)習(xí)舊知（2分鐘）：先復(fù)習(xí)材料的機(jī)械性能，為極限應(yīng)力σu的引入做知識儲備，再復(fù)習(xí)截面法求軸力及拉（壓）桿的工作應(yīng)力的計(jì)算，為后續(xù)σmax的計(jì)算做儲備。

新課導(dǎo)入（3分鐘）：讓學(xué)生觀看演員在高空打斗，安全繩發(fā)生斷裂的視頻，并請學(xué)生用彈幕自由討論：視頻中的安全繩為什么會(huì)被拉斷？

教師進(jìn)行總結(jié)：如何能保證安全繩的安全呢？用什么指標(biāo)來衡量？從而引入本節(jié)課的內(nèi)容強(qiáng)度的概念。

（三）新課講解（共35分鐘）

1. 失效、極限應(yīng)力、安全因數(shù)與許用應(yīng)力（15分鐘）

教師先講授失效概念，再利用學(xué)習(xí)通App中“搖一搖”功能，請學(xué)生回答塑性材料和脆性材料的失效形式。隨時(shí)向?qū)W生發(fā)布任務(wù)，會(huì)使其在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生無形壓力，提高注意力。

然后講授極限應(yīng)力σu的概念和塑性材料及脆性材料極限應(yīng)力指標(biāo)的選取。

接著講授為要使拉壓桿有足夠的強(qiáng)度必須σmax<σu，為了使構(gòu)件有一定的安全儲備必須有：σmax≤σu/n=[σ]。[σ]稱為許用應(yīng)力，它是保證構(gòu)件安全可靠工作所容許的最大應(yīng)力值。n稱為安全因數(shù)。對于塑性材料，進(jìn)入塑性屈服時(shí)的應(yīng)力取屈服極限σs，對于某些無明顯屈服平臺的合金材料取σ0.2，對于脆性材料：斷裂時(shí)的應(yīng)力是強(qiáng)度極限σb。工程上一般取塑性材料：[σ]=σsns，脆性材料：[σ]=σbnb。ns，nb分別為塑性材料和脆性材料的安全因數(shù)。

此時(shí)利用學(xué)習(xí)通App中“搖一搖”功能，請學(xué)生回答為使材料有一定的強(qiáng)度儲備，安全因數(shù)取值應(yīng)大于1還是小于1？

再接著講授安全因數(shù)的取值選取原則和影響因素。

2. 強(qiáng)度條件（20分鐘）

6. 課后拓展：教師將作業(yè)發(fā)布到學(xué)習(xí)通App上，請學(xué)生自行練習(xí)，加深理解。

四、 自我評價(jià)

優(yōu)勢：根據(jù)結(jié)合學(xué)生現(xiàn)有知識水平和理解能力，通過“線上+線下”相結(jié)合、采用案例法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、情景再現(xiàn)法和知識強(qiáng)化法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。通過問題探究、討論、分析、歸納的教學(xué)方法，使學(xué)生對所學(xué)知進(jìn)一步理解和掌握，即突出了重點(diǎn)，解決了難點(diǎn)，又教給了學(xué)生研究問題的方法，培養(yǎng)了學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。教學(xué)過程中，師生聯(lián)系密切，教學(xué)效果良好。

不足：學(xué)生常忽略單位問題，計(jì)算結(jié)果偏差。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊學(xué)弦，等.材料力學(xué)課程教學(xué)與信息化建設(shè)的聯(lián)系[J].科技教育，2018（8）35.173.

[2]張其亮，王愛春.基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的新型混合式教學(xué)模式研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2014（4）：27-32.

作者簡介：

樊甜甜，湖北省荊州市，長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院。