常冬梅　劉雪峰

【摘 要】本文以《材料力學》課程為例分析上好一堂課的幾個方法，根據(jù)上課實例介紹啟發(fā)式教學方法、問題式教學方法、順藤摸瓜式教學方法、歸納總結(jié)式教學方法的具體應用，在《材料力學》課程教學及其他理工科課程教學方面均有應用價值。

【關鍵詞】材料力學；教學方法；教學案例

如何上好一堂課？是教師終身思考的問題。材料力學作為機械、土木、材料、汽車等學科的專業(yè)基礎課程，是基礎課向?qū)I(yè)課過渡的“橋梁”，為學生后續(xù)的學習與工作提供重要理論基礎。在教學過程中如何幫助學生掌握材料力學的基礎知識，深入理解該課程的知識體系，靈活運用材料力學知識解決實際工程問題是我們的教學目標和宗旨。

材料力學課程介紹幾種變形：拉伸和壓縮、剪切和擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲以及他們的組合變形[1]，其課程體系有一條主線：內(nèi)力-應力/變形-強度/剛度校核，在教學中我們圍繞該主線組織開展教學活動。目前本科生上課積極性不高，如何上好一堂課，抓住學生的眼球，使學生主動走進課堂，帶著興趣來上課，是我們上好一堂課需要考慮的問題。本文以材料力學課程教學為例淺談上好一堂課的幾個方法。

1 啟發(fā)式教學方法

啟發(fā)式教學是教學過程中的常用方法。在講授課程時要注重開好篇，引導學生對課程感興趣。通常材料力學引言課從介紹基本概念和假設開始， 而我們先通過多媒體課件演示一些工程案例與學生進行討論，例如比薩斜塔為什么屹立不倒；建于遼代（1056年）的山西應縣佛宮寺釋迦塔900多年來歷經(jīng)數(shù)次地震不倒，現(xiàn)存唯一木塔；加拿大圣勞倫斯河魁北克大橋，在架設中跨時，由于懸臂桁架中受壓力最大的下弦桿喪失穩(wěn)定，致使橋梁倒塌，9000噸鋼鐵成廢鐵，橋上86人中傷亡達75人；建于隋代（605年）的河北趙州橋橋長64.4米，跨徑37.02米，用石2800噸，是當今世界上現(xiàn)存最早、保存最完善的古代敞肩石拱橋。列舉這些工程案例，讓學生展開討論這些現(xiàn)象存在的原因，引入材料力學理論來研究并解決這些疑問，從而引入材料力學這門課。理論是概括工程實際問題，給出一套解決方法，從而處理一些工程現(xiàn)象。想要學習一門理論，我們首先給自然界中的物體一些概念定義，所以我們從介紹材料力學基本概念開始講述這門課程。由于實際問題過于復雜，因此理論框架都是將實際問題簡化，因此我們要給定一些假設，從而講解材料力學理論中的幾點假設： 連續(xù)性假設、均勻性假設、各向同性假設和小變形假設。通過啟發(fā)式教學，帶動學生學習興趣，吸引學生注意，從而達到教學效果，完成教學目的。如果教師一味地介紹知識，教學過程枯燥無味，教師白費功夫，學生也浪費時間，因此在教學中采用啟發(fā)式教學能達到事半功倍的效果。

2 問題式教學方法

教學改革的指導思想是教學思想的變革，由以教師為中心的填鴨式教學方式，改變成以學生為中心的啟發(fā)式教學，討論式教學等教學思路。這里我們根據(jù)實際課堂教學經(jīng)驗列舉具體實例淺析問題式教學方法。給學生布置自學課程時，教師可以先提出幾個問題，讓學生帶著問題讀書自學找到答案。通過一問一答的過程學生基本掌握了該節(jié)課的主要內(nèi)容。例如在講解材料力學基本概念時，教師提問：材料力學的基本概念有哪些？分別用一句話概括每個概念；在講解截面法求內(nèi)力時，設置問題：截面法分幾步，每一步分別是什么？講解彎曲強度措施這節(jié)時，設置問題：提高彎曲強度措施有幾種方法，每種方法分別是什么？設置自學課程時我們可以充分利用問題式教學方法，同樣，講完一節(jié)課時我們也可以設置思考題，學生通過回答思考題，對本節(jié)的關鍵問題理解更透徹，例如：講完“積分法求彎曲變形”這節(jié)，設置思考題：積分法求變形有什么優(yōu)缺點？對應可以提出“疊加法求彎曲變形的優(yōu)缺點”。

3 順藤摸瓜式教學方法

力學課程邏輯性強，我們通?？梢圆捎庙樚倜系慕虒W方法。下面通過具體實例淺析順藤摸瓜方法的應用。例如在講解拉伸、壓縮的超靜定問題時，為了使兩桿桁架更結(jié)實穩(wěn)定，我們在中間加一根桿，通過列方程求桿上的內(nèi)力，列平衡方程，出現(xiàn)兩個方程三個未知力，只憑靜力平衡方程不能求得全部軸力，還必須找到一個補充方程，我們發(fā)現(xiàn)幾根桿的變形之間存在關聯(lián)，因此找到變形協(xié)調(diào)方程，三個方程三個未知量可以順利求解；再列舉一個彎曲強度校核的例子：如圖1所示，一⊥形截面的外伸梁，已知：l=600mm，a=110mm，b=30mm，c=80mm，F(xiàn)1=24kN，F(xiàn)2=9kN，Iz=0.573×10-5m4，y1=0.072m，y2=0.038m，材料的許用拉應力[σt]=30MPa，許用壓應力[σc]=90MPa，試校核梁的強度。

根據(jù)彎曲強度公式：最大正應力小于或等于許用正應力梁是安全的，最大正應力等于最大彎矩除以彎曲截面系數(shù)。因此，我們首先要畫出彎矩圖，找到彎矩最大值；求出彎曲截面系數(shù)。想要畫彎矩圖先求點A和B處的約束反力；若要求彎曲截面系數(shù)，先求出截面對形心軸z的慣性矩Iz以及最大拉/壓應力距離形心軸的距離。因此這道題我們的解題步驟是：1.求約束反力。2.畫彎矩圖。3.求彎曲截面系數(shù)。4.求最大拉/壓應力。5.強度校核。通過順藤摸瓜式教學方法，學生掌握了學習該問題的邏輯，能更輕松地求解問題，同時鍛煉了學生的理性邏輯思維能力。

4 歸納總結(jié)式教學方法

學生應養(yǎng)成歸納總結(jié)的習慣，例如學完一章，讓學生總結(jié)這章的知識點有哪些，先從大的知識點總結(jié)出脈絡，再將每個知識點拓展總結(jié)。例如學完“彎曲內(nèi)力”這章，學生總結(jié)該章重點知識：1）求解各種形式靜定梁的支座反力。2）剪力和彎矩的概念，理解剪力和彎矩的正負號規(guī)定。3）計算任意截面上的剪力和彎矩的數(shù)值。4）建立剪力方程、彎矩方程，正確繪制剪力圖和彎矩圖。總結(jié)知識脈絡，學生再根據(jù)每條拓展總結(jié)；每個學期期末，學生自己寫一份總結(jié)報告，列舉出各章知識點；材料力學的幾種變形（拉伸和壓縮、剪切和擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲）研究內(nèi)容具有重復性，都是按照內(nèi)力-應力/變形-強度/剛度校核的順序介紹；并且應力和變形公式推導也具有相似處，例如應力公式推導都是從基本假設到靜力學關系、幾何關系和物理關系得到，引導學生自己總結(jié)出以上規(guī)律。

教育的目的是教書育人，育人是教育的宗旨，因此教師在教學中的目標是全方位培養(yǎng)學生的能力，本文總結(jié)的幾種教學方法最終目標都是以學生為主體，引導學生主動積極思考、培養(yǎng)邏輯思維能力，激發(fā)學生主動學習的動力，把被動的學轉(zhuǎn)變成主動的探索，主動地解決未知問題，興趣是最好的老師，培養(yǎng)學生的好奇心，帶著興趣探索自然界的未知領域，達到教育的最高境界。

【參考文獻】

[1]劉鴻文.材料力學[M].杭州：高等教育出版社，2010.12-196.

[責任編輯：楊玉潔]