張君華

摘要：本文根據(jù)近幾年來上課的實踐及我校學(xué)生的實際情況，就提高材料力學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量談自己的體會，希望對相關(guān)的其他課程起到借鑒作用，對于我校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：課堂教學(xué)；材料力學(xué)；高素質(zhì)人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）40-0164-02

一、引言

針對我國工業(yè)化進(jìn)程的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，胡海巖院士指出我國的高等工程教育體系應(yīng)該是多層次的，第一層次就是應(yīng)用型工程師，即以應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)為主的、研制開發(fā)產(chǎn)品的工程師，并指出目前多數(shù)大學(xué)的主要任務(wù)是培養(yǎng)應(yīng)用型工程師。我校北京信息科技大學(xué)的定位是以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才為主，而高素質(zhì)的應(yīng)用型人才需要有扎實的基礎(chǔ)理論知識、較強的動手能力以及利用所學(xué)知識解決工程實際問題的能力。材料力學(xué)課程在培養(yǎng)工科學(xué)生上述能力方面起到非常重要的作用。目前我校機械類專業(yè)共13個教學(xué)班，材料力學(xué)是他們非常重要的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握構(gòu)件的強度、剛度問題的基本概念、基礎(chǔ)知識，了解穩(wěn)定性的概念，對工程構(gòu)件強度、變形和剛度問題具有基本的計算能力，通過揭示知識發(fā)生的過程，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，以理論分析為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的實驗動手能力。課堂教學(xué)是現(xiàn)在甚至以后較長一段時間內(nèi)我國高等教育的主要途徑，因此，提高材料力學(xué)課程課堂教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要。如何提高課堂教學(xué)質(zhì)量是擺在所有高校教師面前的現(xiàn)實問題。課堂教學(xué)活動應(yīng)該是師生互動和共同發(fā)展的過程，而不應(yīng)該是教師機械的向?qū)W生進(jìn)行單向的信息傳遞。筆者就提高材料力學(xué)課堂質(zhì)量總結(jié)以下幾點，也希望對其他課程能起到借鑒作用。

二、講好緒論第一課，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

每門課程第一次課都要講緒論，主要講解本課程的任務(wù)、主要內(nèi)容和研究方法等，即回答好為什么學(xué)、學(xué)什么、如何學(xué)的問題。講好第一課會讓學(xué)生對課程產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的積極主動性，使對材料力學(xué)一無所知的學(xué)生在頭腦中形成一個對于這門課的清晰輪廓。我校材料力學(xué)在大二下學(xué)期開設(shè)，前一學(xué)期剛學(xué)完理論力學(xué)，舉如下例子：上學(xué)期理論力學(xué)期末考試題恰巧有一道計算塔式起重機不會翻倒的條件及配重多少的問題，利用理論力學(xué)知識可以計算支座反力以及塔吊不翻倒所需要的配重等。如果起重機吊起的重物太重就會存在安全問題，比如鋼絲繩斷掉、桿被壓彎等，材料力學(xué)就是解決在保證安全和經(jīng)濟的情況下，如何設(shè)計結(jié)構(gòu)的尺寸及所用材料類型，比如鋼絲繩用多粗的，每個桿用多大尺寸的，選取什么材料，桿用實心的還是空心的，哪個好，等等，以及設(shè)計結(jié)構(gòu)時如何保證既要安全又要合理用材。有些同學(xué)在學(xué)習(xí)理論力學(xué)時比較吃力，感到枯燥，我們就要告訴學(xué)生材料力學(xué)比理論力學(xué)生動得多，更貼近工程實際，激起他們的學(xué)習(xí)興趣，并講清楚材料力學(xué)與理論力學(xué)之間的關(guān)系。

材料力學(xué)緒論需要講清楚一些基本概念，比如強度、剛度、穩(wěn)定性等，學(xué)生還沒學(xué)這門課，對于這些概念不好理解，每個概念講的時候要舉實例?？梢粤信e一些古代建筑比如萬里長城、古代的宮殿等，經(jīng)歷幾百年甚至上千年還完好無損，而且有很多還特別漂亮，說明它們足夠的強度，順便也激發(fā)學(xué)生的愛國熱情；以及現(xiàn)代的摩天大樓，好多都是既高又美觀，這些都是與材料力學(xué)密不可分的，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。通過緒論的學(xué)習(xí)使學(xué)生對于材料力學(xué)的內(nèi)容及研究方法形成大體框架。緒論講好會使學(xué)生愛上材料力學(xué)，為教學(xué)的順利開展打下堅實的基礎(chǔ)。

三、多舉實例，使教學(xué)內(nèi)容更生動

教師，尤其是青年教師，一定要注意平時多積累，這樣在講課過程中，身邊的例子、工程的例子才能夠信手拈來；作為案例跟學(xué)生一起分析工程事故，探討事故發(fā)生的力學(xué)原因。這樣就可以活躍課堂氣氛，提升課堂教學(xué)效果，提高了學(xué)生的積極主動性和學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠從更深層次上理解課上所講的知識，進(jìn)而利用所學(xué)知識去解決實際問題。

比如在講壓桿穩(wěn)定時，穩(wěn)定及平衡的概念比較抽象，以學(xué)生手中拿的鉛筆為例，如果拿根細(xì)線將鉛筆尖系住吊起，鉛筆會保持平衡，因為細(xì)線對鉛筆的拉力和鉛筆自身的重力是一對平衡力；如果想讓筆尖向下立在水平桌面上，鉛筆的受力仍然平衡，但是卻很難辦到，這是為什么呢？同學(xué)們的思維被激起，給出各種回答，邊分析同學(xué)的答案邊引出穩(wěn)定的平衡與不穩(wěn)定的平衡概念。筆尖向下不能直立是因為有微小的擾動存在，比如空氣流動、桌面微小振動等，使得鉛筆直立的位置有微小偏移，一旦偏移，重力作用線偏離支撐點，重力對支撐點的力矩使得鉛筆倒下，這種情況擾動被擴大，使平衡狀態(tài)被破壞，這就是不穩(wěn)定的平衡；細(xì)線吊起的鉛筆也存在空氣流動、細(xì)線抖動等擾動，重力作用線也要偏離鉛筆的捆綁點，而重力對捆綁點的力矩使鉛筆回到直立狀態(tài)，這種情況擾動沒有擴大，平衡狀態(tài)沒有被破壞，屬于穩(wěn)定的平衡。同時理解了“擾動”這個詞也為后面學(xué)習(xí)壓桿穩(wěn)定打好基礎(chǔ)。還可以分析雜技演員頂碗的例子引起同學(xué)們濃厚的興趣，通過此例子簡單介紹穩(wěn)定控制（鎮(zhèn)定）問題，并與自己的研究課題相聯(lián)系。

四、靈活運用各種教學(xué)方法，一切為提高課堂教學(xué)質(zhì)量服務(wù)

在整個教學(xué)過程中，靈活運用啟發(fā)式教學(xué)等各種方法，盡可能的激發(fā)學(xué)生思維，啟發(fā)他們自己思考出一些結(jié)論，引出本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容；啟發(fā)他們主動利用所學(xué)知識，解釋力學(xué)現(xiàn)象，分析工程問題，解決實際問題。

比如講扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力公式推導(dǎo)時，以前的情況是一見到推導(dǎo)公式，半數(shù)同學(xué)低頭不聽，效果很不理想。這次我們采用啟發(fā)式和研究式教學(xué)方法，激起了同學(xué)們的求知欲，效果良好。對照軸向拉壓變形，從直觀的表面變形實驗出發(fā)，通過一系列設(shè)問，啟發(fā)學(xué)生猜測出扭轉(zhuǎn)變形相應(yīng)的結(jié)果，比如應(yīng)力計算公式是內(nèi)力除以截面尺寸元素組合，然后邊討論邊引出正確的結(jié)果。引導(dǎo)學(xué)生從縱向和橫向兩方面觀察變形，得出扭變形的變化量和不變量，引導(dǎo)學(xué)生從這些變形結(jié)果推測出平面假設(shè)、應(yīng)力方向、應(yīng)力分布等。利用表面變形實驗的結(jié)果，加上簡單推導(dǎo)得到變形幾何關(guān)系：γρ=ρdφ/dx，我們目標(biāo)是得到應(yīng)力的計算公式，而變形與力連接的橋梁就是剪切胡克定律即物理關(guān)系，這樣便把應(yīng)力引進(jìn)來，應(yīng)力在截面上的合成結(jié)果便是內(nèi)力扭矩，自然引入靜力學(xué)關(guān)系，最終得到應(yīng)力計算公式。采用多媒體與板書相結(jié)合的形式，將推導(dǎo)主線寫在黑板上，這樣使學(xué)生更深刻地理解通過變形幾何關(guān)系、物理關(guān)系和靜力學(xué)關(guān)系三種關(guān)系推得應(yīng)力計算公式。

五、注重積累，規(guī)范行為，養(yǎng)成好習(xí)慣

教師養(yǎng)成寫教案的習(xí)慣。寫教案相當(dāng)于彩排，任何精彩的表演節(jié)目，正式表演前都要彩排好多次，上課就相當(dāng)于是正式演出，教師要注重積累，才能表演得精彩，才能更好地應(yīng)對正式演出過程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況。認(rèn)真?zhèn)湔n，不要忽略任何一個細(xì)節(jié)，寫一本屬于自己的教案，并在教學(xué)實踐中不斷地積累、改進(jìn)，不斷地豐富教案。以學(xué)生為本，寫教案前了解清楚學(xué)生的基礎(chǔ)，包括先修的課程、課程學(xué)習(xí)的程度等；后續(xù)要學(xué)的課程及學(xué)生的專業(yè)方向，來調(diào)整本課程的切入點和側(cè)重點，這樣才能做到有的放矢，才能使學(xué)生順利接受所學(xué)知識，而且為后續(xù)課程做好服務(wù)。寫教案不是抄課本，而是以教學(xué)內(nèi)容為框架，所用教學(xué)方法和實際例子為填充，不斷地改進(jìn)、不斷地積累。教學(xué)有法但無定法，只有不斷地改進(jìn)教學(xué)方法才能把知識講活，才能切實提高課堂教學(xué)質(zhì)量。大量的實例能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能使學(xué)生對于所學(xué)知識理解更加深刻，能提高學(xué)生利用所學(xué)知識分析工程問題、解決實際問題的能力。教師在教案中不斷地積累實例，才能做到在講課過程中身邊的例子隨手拈來，運用自如，使我們的課堂更加生動。

教師幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)中養(yǎng)成好習(xí)慣。教師對學(xué)生要嚴(yán)格要求，多數(shù)學(xué)生能理解老師嚴(yán)格要求對自己是好事情?，F(xiàn)在的學(xué)生具有思想活躍、動手能力強、崇尚自由等特點，作為教師，要以這些特性為根本，引領(lǐng)他們走向正確的方向。規(guī)范學(xué)生作業(yè)，任何事情都有規(guī)矩，無規(guī)矩不成方圓。作業(yè)要嚴(yán)格按照例題規(guī)范去寫，嚴(yán)格書寫格式和解題步驟，這種規(guī)范能讓人一看就覺得你的解決問題的思路和所用方法都非常清楚。教師認(rèn)真及時地批改、發(fā)現(xiàn)作業(yè)的問題，作為案例在課堂上及時糾正。作業(yè)做得規(guī)范認(rèn)真的典型和不合格的典型都拍下來（匿名），放到課件中給大家看，順便指出作業(yè)的問題，同學(xué)們定會向好的學(xué)習(xí)，努力改進(jìn)自己。只有經(jīng)過這樣嚴(yán)格的訓(xùn)練，學(xué)生才會思路清晰、計算準(zhǔn)確、書寫工整，從而提高其綜合素質(zhì)。

六、結(jié)語

作為教師，要抓住每個細(xì)節(jié)，課前做好充分準(zhǔn)備，認(rèn)真設(shè)計每一堂課，課后認(rèn)真反思，以求日后再改進(jìn)，靈活運用各種教學(xué)方法，以學(xué)生為本，為提高學(xué)生的主動性和學(xué)習(xí)興趣，為使我們的課堂更生動，提高課堂教學(xué)質(zhì)量不斷積累、不斷努力。多與同行尤其是老教師交流，多聽他們的課，向他們學(xué)習(xí)教學(xué)方法，積累更多的實例，不斷豐富自己的知識，不斷提高我們的教學(xué)專業(yè)能力，為我校、為我們社會培養(yǎng)更多的高素質(zhì)創(chuàng)新型應(yīng)用人才。

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