李 梅

(紹興文理學(xué)院 工學(xué)院，浙江 紹興312000)

從案例探討到項目實施
——淺議材料力學(xué)課程教學(xué)方法

李 梅

(紹興文理學(xué)院 工學(xué)院，浙江 紹興312000)

在以工程案例為導(dǎo)向的教學(xué)方法基礎(chǔ)上，引入項目教學(xué)法到材料力學(xué)的教學(xué)中,提出了案例探討和項目實施相結(jié)合的教學(xué)思路和方法，介紹了具體的教學(xué)實施過程，最后闡述實施體會和效果.

工程案例；項目教學(xué)；材料力學(xué)

材料力學(xué)課程是一門理論與實踐相結(jié)合的專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有理論抽象、公式繁多和工程背景較強(qiáng)等特點，同時該課程對培養(yǎng)學(xué)生工程理念、工程素養(yǎng)及其他后續(xù)課程的學(xué)習(xí)具有十分重要的意義[1].該課程教學(xué)大綱要求注重培養(yǎng)學(xué)生將工程實際提煉成力學(xué)問題(即力學(xué)建模)的能力，注重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用力學(xué)知識分析工程問題和解決工程問題的基本技能.如何完成這兩種能力的培養(yǎng)，是教師必須認(rèn)真思考和深入實踐的要務(wù).

根據(jù)材料力學(xué)重點課程建設(shè)的成果以及對該課程教學(xué)模式改革的思考和探索，提出了一種結(jié)合工程案例探討，以項目實施為主線組織教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)方法.本文介紹了案例探討和項目實施相結(jié)合的教學(xué)方法的具體的教學(xué)組織實施過程、實施體會和效果.

1 從案例探討到項目實施的教學(xué)總體思路

案例探討教學(xué)是指以材料力學(xué)知識要點為綱要，在每章每節(jié)的教學(xué)過程中，課堂上教師以生活案例、工程案例講解各知識點，課堂外學(xué)生自主小組學(xué)習(xí)時以案例為主線，復(fù)習(xí)知識點，查閱相關(guān)資料，了解和分析案例中的具體問題，解決案例提出的問題，撰寫案例研究報告.

在案例教學(xué)中 ，教師在課堂上將知識點講得比較透徹，課堂外學(xué)生通過運(yùn)用所學(xué)的力學(xué)基礎(chǔ)知識和相關(guān)原理，對實際工程現(xiàn)象和問題進(jìn)行合理的理論解釋，建立力學(xué)模型，并計算分析，以提升解決實際問題的工程能力[2].

項目教學(xué)法是指實施一個完整的項目工作所進(jìn)行的教學(xué)活動，在教學(xué)過程中以一個系列項目作為載體，相關(guān)的知識點都納入到項目的各個細(xì)節(jié)中，隨著課程的開展，逐步推進(jìn)項目各環(huán)節(jié)的進(jìn)程，深化和擴(kuò)充課程各個知識點，在課程結(jié)束時完成一個完整的項目實施方案和技術(shù)文件.

在項目教學(xué)中，學(xué)生在學(xué)知識點時是非常清楚其工程背景和應(yīng)用范圍，學(xué)生在為完成某個項目而經(jīng)歷一個討論探索的學(xué)習(xí)過程中，逐步理解和掌握材料力學(xué)課程要求的知識點和技能，從中體驗發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的樂趣，培養(yǎng)分析問題和解決問題的理念和方法.

對比案例教學(xué)和項目教學(xué)，可以看出兩者有相通之處，都是采用具體的工程案例進(jìn)行課堂講解和課后拓展，深化學(xué)習(xí)內(nèi)容，在一定程度上達(dá)到了學(xué)習(xí)知識、培養(yǎng)工程能力的教學(xué)目的.

仔細(xì)分析這兩種教學(xué)方法，可以看到案例教學(xué)法不足之處在于所選案例本身不夠完整，學(xué)生是先學(xué)習(xí)相關(guān)知識，然后進(jìn)行案例探討.雖然教師課堂講解的案例和學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)討論的案例都是圍繞著各章知識點展開的，但實際割裂了案例本身的內(nèi)部聯(lián)系，案例是一個有許多約束條件的比較理想化的案例，各個案例只是實際工程問題中的一個部分.項目教學(xué)法則彌補(bǔ)了案例教學(xué)的上述不足，它以典型的、結(jié)合專業(yè)特色的工程項目為中心，以材料力學(xué)課程知識點為綱要，學(xué)生先接觸工程項目、遇到問題，然后學(xué)習(xí)力學(xué)知識，在完成項目的過程中學(xué)習(xí)材料力學(xué)知識，掌握分析解決問題的思路與方法，積累實踐經(jīng)驗.

基于案例教學(xué)和項目教學(xué)的各自優(yōu)缺點，在教學(xué)實踐中我們探索了一種案例教學(xué)和項目教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，更加關(guān)注學(xué)生的主動學(xué)習(xí)與自主學(xué)習(xí)，最大程度提升學(xué)生工程實踐能力和素養(yǎng).

2 案例探討和項目實施相結(jié)合的教學(xué)方法

如何使案例教學(xué)法和項目教學(xué)法合理地結(jié)合在一門課程中，這是實踐中遇到的難點也是關(guān)鍵點.案例教學(xué)法和項目教學(xué)法有機(jī)結(jié)合關(guān)鍵在于課堂內(nèi)和課堂外的結(jié)合，在于教師講解和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的結(jié)合.

案例教學(xué)和項目任務(wù)結(jié)合的教學(xué)實踐過程包括課堂內(nèi)和課堂外兩大部分.課堂內(nèi)的案例探究主要包括三大類型，即身邊的力學(xué)現(xiàn)象、安全事故案例和力學(xué)設(shè)計案例[3].課堂講解時教師通過引入案例[4]，展開課堂討論和學(xué)習(xí).具有代表性和說服力的課堂案例能使學(xué)生很快理解和掌握課程的各知識點.課堂外的項目任務(wù)是指教師精選的典型工程項目，以學(xué)生學(xué)習(xí)小組為單位，設(shè)置課外小組的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生通過完成工程項目來融會貫通各章知識點，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力的教學(xué)目標(biāo).

3 具體教學(xué)實施過程

整個教學(xué)實施過程大致包括以下7個步驟.

第一步,組建學(xué)習(xí)小組. 課程開始之初，教師和學(xué)生在自愿協(xié)商基礎(chǔ)上組建學(xué)習(xí)小組，要求每個小組成員在8人之內(nèi)，實行組長負(fù)責(zé)制.

第二步,確定工程項目. 在組建學(xué)習(xí)小組之后，教師給出一個貫穿課程前后的工程實踐項目——圓柱齒輪軸設(shè)計，要求進(jìn)行受力分析、齒輪軸尺寸設(shè)計、齒輪軸強(qiáng)度校核等.選擇圓柱齒輪軸設(shè)計這個項目主要考慮這是一個具體完整的、具有一定應(yīng)用價值的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計，其知識點涵蓋了材料力學(xué)課程的核心內(nèi)容，包含教學(xué)大綱的主要章節(jié).實施這個項目，可以以項目驅(qū)動的方式，學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程主要基礎(chǔ)知識，并且把相關(guān)知識串接在一起，學(xué)以致用，提高解決實際工程問題的能力.

第三步,在課堂內(nèi)進(jìn)行案例教學(xué). 教師根據(jù)課程章節(jié)內(nèi)容，每一堂課都選擇一定數(shù)量的案例安排課堂教學(xué)活動.課堂開始之初，用案例導(dǎo)入課程，學(xué)生能馬上集中注意力；課堂討論時，結(jié)合案例講解相應(yīng)的知識點，學(xué)生容易理解和掌握.

第四步，分解工程項目.教師對“圓柱齒輪軸設(shè)計”項目(毛坯圖見圖1)進(jìn)行項目分解，把綜合性的問題分解為一個個單獨的力學(xué)問題，以便學(xué)生理解和開展設(shè)計工作.每一堂課結(jié)束前的10分鐘，教師布置課后的思考題和練習(xí)題，同時針對該項目，提出本次課后的具體要求.將“圓柱齒輪軸設(shè)計”項目分解成3個子項目，要求學(xué)生分3次完成：首先，復(fù)習(xí)靜力學(xué)基礎(chǔ)知識，了解平面力系和空間力系，畫受力圖，求約束力；其次，應(yīng)用材料力學(xué)桿件扭轉(zhuǎn)變形、彎曲變形、應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論等知識，完成齒輪軸尺寸設(shè)計；最后，進(jìn)行扭轉(zhuǎn)、彎曲強(qiáng)度的校核計算，完成齒輪軸的強(qiáng)度校核.

第五步，課堂外學(xué)生學(xué)習(xí)小組討論學(xué)習(xí)，撰寫學(xué)習(xí)報告.學(xué)生按照規(guī)范格式撰寫課程報告，整理分析數(shù)據(jù)，給出設(shè)計步驟，得出結(jié)論.

第六步，課堂內(nèi)小組匯報交流，教師點評打分.教師安排課堂時間，各小組派一名代表上臺演示學(xué)習(xí)內(nèi)容和結(jié)論，教師和其他小組學(xué)生可以提問質(zhì)疑，最后教師打出分?jǐn)?shù)，作為期末課程成績的一部分.

第七步，學(xué)習(xí)小組抽查答辯，最終確定學(xué)生的項目實施成績.每次小組交流后，教師隨機(jī)抽取20名學(xué)生參加答辯，答辯內(nèi)容為該設(shè)計項目所涉及的理論知識和解決方法.

4 教學(xué)實施體會

與純粹的案例教學(xué)法相比，案例教學(xué)和項目教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法具有一定的優(yōu)勢.在機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)121班和122班的教學(xué)過程中，我們初步嘗試實施了該教學(xué)方法，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣被極大地激發(fā)出來，課堂教學(xué)氣氛濃郁，總體教學(xué)效果較好.

首先，案例探討和項目實施相結(jié)合的教學(xué)方法，符合“以學(xué)生為本，倡導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念，為學(xué)生在以后的工程實踐中利用材料力學(xué)知識解決實際問題奠定堅實的理論基礎(chǔ)，同時該教學(xué)方法具有與實際聯(lián)系緊密的優(yōu)勢，對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的效果非常明顯，學(xué)生的創(chuàng)新思維、工程能力得到明顯提升.

其次，這是一種切實可行的教學(xué)方法，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)內(nèi)容都在教學(xué)要求的范圍內(nèi)，教學(xué)過程在教師掌控中.通過課堂內(nèi)外教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，學(xué)生目標(biāo)明確，能主動學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)，進(jìn)步和成效明顯.

最后，實施該教學(xué)方法對教師提出了更高的要求，教師必須選好課堂內(nèi)的實際案例和課堂外的工程項目，尤其是課外完成的工程設(shè)計類項目.一個項目要覆蓋大綱的主要章節(jié)，給學(xué)生布置項目任務(wù)時一定要有序展開，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容逐步推進(jìn).每一子項目中安排具體的力學(xué)學(xué)習(xí)要求，所有的教學(xué)內(nèi)容都結(jié)束之后，學(xué)生要完成一個完整的項目任務(wù).

[1]劉鴻文.材料力學(xué)I[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]李峰.材料力學(xué)案例[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[3]李梅.基于工程案例研究的材料力學(xué)教學(xué)探索[J].紹興文理學(xué)院學(xué)報，2013(9):100-103.

[4]嚴(yán)慕容，許靜靜，段潔利，等.工程力學(xué)課程素質(zhì)教育探索與實踐[J].高等建筑教育，2012，21(6)：61-63.

From Case Study to Project Practice——On Teaching Methods in Material Mechanics

Li Mei

(School of Engineering, Shaoxing University, Shaoxing, Zhejiang 312000)

Based on the teaching method with engineering cases, the project teaching method is introduced in the teaching course of mechanics of materials. The new teaching method and idea combined with the case study and project practice are presented. The specific teaching process is introduced. In the end, both the effect and experience are elaborated.

engineering case; project teaching; material mechanics

2014-08-09

紹興文理學(xué)院課程教學(xué)模式改革項目

李 梅(1970-),女，浙江紹興人,副教授.研究方向：主要從事機(jī)械設(shè)計制造及自動化專業(yè)教學(xué)及研究.

G642.0

A

1008-293X(2014)09-0101-03

(責(zé)任編輯鄧穎)