王　濤，羅洪峰，王　娟，廖宇蘭，李　粵

(海南大學　機電工程學院，?？凇?70228)

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材料力學教學改革的探索與實踐

王濤，羅洪峰，王娟，廖宇蘭，李粵

(海南大學機電工程學院，?？?70228)

摘要為了提高材料力學教學質(zhì)量和增強學生掌握材料力學知識的效果，提高學生運用材料力學知識分析問題解決問題的能力，提出了針對機械工程專業(yè)材料力學教學改革的具體措施：課堂教學注重力學知識的產(chǎn)生過程及背景介紹與分析，結(jié)合實踐提高學生運用知識解決新問題的能力，鼓勵學生在科研課題中發(fā)現(xiàn)和分析新問題并創(chuàng)造新知識。課堂教學采用研究探究式教學模式，結(jié)合科研課題展開材料力學知識學習，重視材料力學實驗教學，課堂再現(xiàn)材料力學知識的產(chǎn)生過程，提高學生運用力學知識解決問題的創(chuàng)造性。教學實踐結(jié)果表明：該措施能進一步提高學生的創(chuàng)新能力和靈活運用力學知識的綜合素質(zhì)。有利于機械工程專業(yè)材料力學教學質(zhì)量的提高，為具有創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)研究提供參考。

關(guān)鍵詞材料力學；創(chuàng)新能力；人才培養(yǎng)；探索與實踐

材料力學是機械類專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，對于培養(yǎng)學生今后從事專業(yè)知識的工作有極大的作用。材料力學的教學質(zhì)量提高始終是高等院校所重視的，長期以來同行進行了大量的教學實踐及改革，效果顯著[1-6]。學生在學習該課程時，存在一系列的問題，例如，學生反映雖然理論聽懂了，也完成了基本的作業(yè)內(nèi)容，初步掌握了材料力學的基本知識，但是運用材料力學知識進行創(chuàng)造性解決問題的能力仍然顯得不足[7-10]。為此，我們結(jié)合多年的材料力學教學實踐提出材料力學的教學改革方案措施。作為引玉之磚，供同行參考。

1教學過程注重知識的產(chǎn)生原理及過程

在人類長期的生產(chǎn)實踐活動中，人們進行了大量的科學試驗及歸納，總結(jié)出比較系統(tǒng)的材料力學知識，形成教科書上的基本知識。

材料力學教學教師在授課的過程中應該從知識產(chǎn)生的詳細過程開始給學生進行深入細致的剖析。課堂教學中對力學的基本概念產(chǎn)生的歷史背景及淵源，當初科學家是如何提出所面臨的材料力學問題及解決該問題過程，對材料力學的性質(zhì)是如何研究的，要對學生進行詳細的說明和解釋?？茖W家經(jīng)過反復的實驗及數(shù)據(jù)分析總結(jié)出的經(jīng)典力學理論，最后又應用經(jīng)典材料力學理論到實踐過程中。這樣學生在掌握一個材料力學基本概念的時候，對概念的提出背景及原因，概念的內(nèi)涵和外延及產(chǎn)生的過程和應用等都能夠有更加深入的認識。學生學習力學的知識就能夠真正變成活的知識并且形象生動有趣，這樣不但提高了學生理解力學基本概念和運用材料力學知識的能力，也在學習材料力學基本概念的時候真正感覺到了樂趣，體會到先輩們的優(yōu)秀的思維品質(zhì)，能夠進一步激發(fā)學生對材料力學知識的深入思考。書本上以前看起來枯燥乏味的知識就能變成為活的知識。進而真正內(nèi)化到學生的頭腦，對知識的理解程度就能夠更加深刻。

在介紹知識產(chǎn)生的過程中，學生無形中也對先輩們追求真理的科學精神非常欽佩，對進行書本上來之不易的材料力學知識產(chǎn)生敬畏感。還能進一步激發(fā)學生對科學知識的追求。

在課堂教學中多加引用一些古代前輩們運用材料力學知識創(chuàng)造出的優(yōu)秀成果，能激發(fā)學生的愛國主義熱情。尤其結(jié)合中國的古代先賢們在機械工程中的優(yōu)秀成果介紹，例如：秦始皇時期的銅車馬存在的力學知識及原理、兵馬俑等優(yōu)秀的作品展示，還有古代的戰(zhàn)車的構(gòu)造及春秋戰(zhàn)國時中國人發(fā)明的弩等材料力學原理，結(jié)合歷史人物張衡發(fā)明的渾天儀，西漢所發(fā)明的鼓車等裝備，結(jié)合我們國家的機械工程先進成就等提高學生對我國古代機械的認識，也進一步使學生增強民族自信心和自豪感。

2提高學生的動手能力、力學實際應用及科研能力

材料力學知識是在人們長期的生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的理論，理論必然又指導于實踐。對于機械專業(yè)的學生來說，明確機器的工作原理及構(gòu)造，對學生深刻理解材料力學知識在機械工程中的應用有極其重要的作用。機械零部件設(shè)計及制造很多都是符合材料力學基本原理的，通過引導學生在課堂上及課下觀察常用的機械產(chǎn)品及構(gòu)造，分析材料力學的基本原理，學生對機械產(chǎn)品的認識能夠更加深刻，也提高了學習材料力學興趣和學習質(zhì)量。

在教學過程中，鼓勵學生運用學過的材料力學原理自己動手制作相關(guān)參數(shù)測量的科研儀器。讓學生學習材料力學理論知識的同時，針對課本上的力學參數(shù)，例如，楊氏模量E、切變模量G、梁的彎曲撓度的測量等，結(jié)合海南特色的農(nóng)作物及海洋產(chǎn)品進行相關(guān)的力學參數(shù)測量，鼓勵學生結(jié)合自己的興趣課下開發(fā)基本力學參數(shù)測試儀器。經(jīng)過這樣的鍛煉和實踐，學生普遍對力學知識的應有有個更加形象和直觀的認識，在實踐中也真切體會到學習材料力學的價值，并能夠把自己所學的理論應用到力學應用實踐中去。結(jié)合海南大學機電工程學院老師的海南特色課題研究，學生自行設(shè)計制作了木薯秸稈力學測試儀器、香蕉秸稈切割力學測試儀器及橡膠果脫殼機械測試儀器等。通過學生自己親手做試驗，完成海南相關(guān)農(nóng)作物等力學測試參數(shù)的測量課題，其中比較優(yōu)秀的學生經(jīng)過該過程的訓練，進一步對試驗結(jié)果的分析和整理，個別學生已在期刊上發(fā)表了科研論文。這些措施表明，學生對材料力學的理解和認識就能更加深刻，力學學習的效果得到明顯的提高，學生反映說材料力學課程知識確實是活生生的，能夠真正內(nèi)化成學生的基本素質(zhì)，提高了自己的創(chuàng)造性。

3材料力學教學中采用研究式教學，發(fā)揮師生討論的學習模式

學生的學習興趣是學習材料力學的動力，如果學生對材料力學的知識發(fā)生濃厚的興趣，那么教學效果自然就更好，所以在授課的過程中，教師有意識地引用科研課題，尤其是國內(nèi)外針對材料力學應用方面的課題研究案例，針對各個課題研究的目的和科研方法，結(jié)合研究的結(jié)果及意義分析等給學生進行全面的呈現(xiàn)和介紹，把學生引入到材料力學的科研的情景之中，學生就以一個研究者角色進行思維模式的切換，鼓勵學生進行主動積極的思考，針對課題中面臨的問題和采用的方法，讓學生提出自己的見解并和學生共同分析所采用方法和方案的優(yōu)劣，這樣學生對整個課題研究過程和研究思路就有了更加深刻的認識。

結(jié)合材料力學課程，拉伸、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲、組合變形及壓桿穩(wěn)定等基本內(nèi)容，各個章節(jié)都進行了科研課題案例的引入，結(jié)合本校實際，搜集和整理關(guān)于農(nóng)業(yè)機械等實際科研過程中的科研案例進行深入的剖析，這樣增加了學生學習材料力學知識的積極性，學生學習知識過程中啟發(fā)很大。同時也極大地提高了學習興趣，對國內(nèi)外關(guān)于材料力學的課題研究有了更加濃厚的研究興趣，并創(chuàng)造性地提出了新的解決方案。課下學生利用自己的課余時間對感興趣的題目查資料，找器材，做設(shè)計及研制等方式，進一步深入研究，這些效果都比較明顯，提高了學生對材料力學的課程的學習熱情。

在課堂教學過程中，教師盡量要營造出科研課題研究的環(huán)境，提出問題和課題的背景，尤其要對課題的背景知識做詳細的說明，在課堂中有意讓學生提出新的設(shè)想和新的方案。實際在教學過程中，有的學生提出的新的方法和思路往往很富有創(chuàng)新性和創(chuàng)造性。有的學生在課下積極畫圖并對課題深入研究，同時作為鼓勵的方式，對于這些善于動手分析思考的學生，在期末考試中適當提高他們的平時成績，學生也感到非常滿意。

4重視材料力學實驗課，增加學生對知識產(chǎn)生的過程深刻理解

材料力學知識的獲得是人們在生產(chǎn)實踐上的經(jīng)驗總結(jié)，因此書本上的知識應該能夠讓學生親自體驗，課堂教學中應該創(chuàng)造條件對材料力學理論知識及規(guī)律做出試驗驗證及總結(jié)。例如，在講到彎曲的基本概念時，能夠在理論講解之前先進行真正的彎曲演示試驗，學生眼見為實感覺到形象直觀，通過演示試驗教師引導學生進行試驗的觀察和分析，并提出為什么梁加橫向載荷時，上下邊緣長度不一樣。同時，可以具體讓一學生用卡尺測量上下邊緣尺寸，確認彎曲之前與彎曲之后尺寸有差異，那么學生和老師的共同參與該實驗，學生也真切地體會出上下邊緣尺寸確有差異，進一步引發(fā)學生思考這背后的原因和機理。師生共同參與到整個課程實驗之中，印象深刻，并且能引起學生極大的興趣，在推理梁橫截面的應力公式時候，仍然再現(xiàn)和還原當年科學家在探索推導該公式的過程，教學過程中適當采用實驗教學與理論推導有機結(jié)合的方式，學生真正地體會到科學研究的過程并積極地思考，并從中領(lǐng)悟到尋找科學問題答案的基本思維方法，引導學生歸納總結(jié)問題的方法，對材料力學的知識認識就比被動地接受更能理解深刻，自然對公式的使用條件及使用方法及內(nèi)涵掌握更加到位。演示性試驗引入課程教學中能夠極大的提高學生興趣和他們的創(chuàng)造性，尤其是講完一個試驗過程中，讓學生進一步課下對試驗裝置改進或者重新創(chuàng)造性地提出試驗驗證方法，采用這樣的理論與實踐相結(jié)合的方式能夠提高學生對材料力學的濃厚興趣和創(chuàng)造性。提高了學生觀察自然現(xiàn)象，解決問題和總結(jié)歸納等能力。

5結(jié)束語

提高材料力學教學質(zhì)量是培養(yǎng)具有創(chuàng)新性人才的關(guān)鍵，是學生學好后繼專業(yè)課程的基礎(chǔ)。以上是我們針對提高機械類專業(yè)學生學習材料力學課程質(zhì)量的一些嘗試，今后還要更進一步結(jié)合學生的特點和實際情況，結(jié)合個性化教學，達到因材施教，進一步深入探索提高材料力學課程的教學質(zhì)量的方法和措施。

參 考 文 獻

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[3]許玲，黃志來.啟發(fā)式教學在材料力學實驗教學中的應用[J].安徽工業(yè)大學學報(社會科學版)，2014，31(2)：124-125.

[4]吳新如，王習術(shù).激發(fā)大學生材料力學實驗動手與分析的能動性[J].力學與實踐，2006，28(6)：81-83.

[5]黃志來.提高一般院校材料力學實驗教學效果的思索[J].大學教育，2013(8)：71-72.

[6]劉萍華.20年來我國材料力學實驗課程教學改革文獻綜述[J].力學與實踐，2009，31(6)：67-69.

[7]宋曦，楊靜寧.工科專業(yè)材料力學教學創(chuàng)新的探索與實踐[J].力學與實踐，2010，32(2)：142-143.

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[9]鄭錫濤，王生楠，李亞智．力學實驗教學中對現(xiàn)代化教學手段的應用與思考[J].實驗技術(shù)與管理，2007，24(10):300-302.

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收稿日期:2015-04-15；修改期日：2015-05-09

基金項目：中西部高校提升綜合實力工作基金(2013年)。

作者簡介：王濤(1980 -)，男，碩士，副教授，主要從事機電液系統(tǒng)設(shè)計與測試研究。

中圖分類號G642.0；O341

文獻標志碼A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.03.034

Exploration and Practice of Material Mechanics Teaching Reform

WANG Tao，LUO Hongfeng，WANG Juan，LIAO Yulan，LI Yue

(College of Electrical Mechanical Engineering，Hainan University，Haikou 570228，China)

AbstractTo improve the teaching quality of Materials mechanics，promote students’ proficiency of the knowledge and the ability to analyze realistic problems with it，we reform the traditional teaching method in materials mechanics for mechanical engineering students and present some specific measures.These measures applied during teaching procedure include：pay attention to the emergency of mechanical knowledge and relative backgrounds;combine the theory with practice to enhance students’ ability to solve new problems through their knowledge;encourage students to find，analyze and create new things in scientific research program.Research-type teaching pattern is used in our materials mechanics teaching process：combine the research program with theory teaching，emphasize the experimental teaching;reappear the emergency of mechanical knowledge，promote students’ innovation to handle problems their confronting by strength of mechanical knowledge.The teaching practice shows that the reforms can further enhance students’ innovation and the comprehensive quality of using mechanical knowledge flexibly.This reform can benefit Strength of Materials’ teaching quality and offer a reference for cultivating innovative talents.

Key wordsmechanics of materials;innovation ability;cultivation of talents；exploration and practice