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[材料力学,教学改革,课程]机械类材料力学课程教学改革的研究

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应用型本科“材料力学性能”课程教学改革

应用型本科“材料力学性能”课程教学改革
在实 际应用 中都 必须 涉及 的共性 问题 。材料 力学 性 性 和创新 能力 ， “ 很多 实践性 教学 通 常流于 形式 。
能”作为材料科学与工程专业本科生的专业基础课 程，它的教学效果在培养材料学科高等人才中起的
作 用是 很重要 的。
二 、 革 思 路 与 实 践 改
（ ） 一 调整教学体系
性 功修正 ， 使之适 于金 属与高 分子材 料 ； 通过 高分 子 的科研 工作 和经历 ，适 当地 介绍学 科前 沿 的发展情 的流 变 陛能 ，将金 属 的高温蠕 变机制 和 高分子 材料 况 ，如形 状记 忆合 金 的伪 弹性 、纳 米材料 的力学性 的玻璃 化转 变相联 系 ，将 原来 各 自独立 的机理 体 系 能 、 利用 原子 力显微 镜制 成 的纳米硬 度计等 内容 。 这 有机地 联系 、 协调起 来 。 另外 ， 因课 程 内容繁多 、 时 样 ， 课 不仅使学生开阔了眼界 ， 而且培养 了他们主动探
些名 牌 院校 看 齐 ，没 有充 分考 虑不 同类 型 、不 同层 力腐蚀与氢脆断裂 、 摩损与接触疲劳、 高温力学性能 次 、 同兴趣 的学生 的特点 ， 以 因材 施 教 。 不 难
等章节 ； 最后一章则主要介绍典型材料（ 金属 、 陶瓷、
第４ ９页
其次 ， 在教学方法与手段方面 ， 仍然倾 向于知识 高分子材料 、 复合材料 ） 的力学性能。 这样 ， 使学生更
系、 学 内容与教 学 方法等 方 面探 讨 了该课 程教 学 改革的设 想和 在教 学 中的应 用 。 教 通过教 学改革 ，
学生 学 习的积 极性 得到 了提 高 。 工程 实践能 力和创 新 能力得 到 了加 强。
关 键词 ： 材料 力 学性 能 ； 程 改革 ： 用型本 科 课 应

“工程材料力学性能”课程教学改革探索

“工程材料力学性能”课程教学改革探索
流、 主流 、 流向、 宽度 等 ） 相类 比， 让学生形 象、 牢固、 准确地 掌
握 了 裂 纹 的源 头 和 走 向。这 种 方 式 把 理 论 与 实 际 、 实 践 联 系起
来， 促进了学生对知识 的理解 、 消化和应用。
部分 ： 第一部分 （ 】 ～ ４ 章） 讲 述材料在一次加载条件下的形变 和
务 划 分。
２ ． 结合 专业特 色与 需求 ， 强／ 弱 化 相 关 内容
“ 工程材料力学性能” 课 及控制工程两个专业授课 。 三峡大学这两个 专业在 电建 、 电厂金属 、 水工结 构等方面具 有明显的电力行业特色 ， 结合行
业 工作 需求 ， 该课 程在金 属材料静荷载下的力学 性能 、 金属 的 应 力腐蚀 和氢 脆断裂 、 金属高温力学性能等章节 的内容予以了 强化 ， 列举 了一些行业相关 工程实例 。 另外， 因课 程内容繁多、 课 时有 限， 教 师将这两个 专业 涉及相对较 少的陶瓷 、 高分 子等 材料力学性能予 以了弱化 ， 留出学生 自 学 的空间。
１ ． 优 化基 础 内容 ， 注意 前后 课 程 衔 接
为让学生在 上课 之初 对本课 程有一个基本 的认识和兴趣， 增 加了课程绪论 的内容 。 该部分主要介绍材料力学性能的定义、 研 究 内容和方法 、 材料 的力学性能课 程 的前导和后期课 程及其
关 系、 材 料的力学性能 在材料科学 与工程 中的地位和作用 、 所 用教材 的结 构和 内容 、 学习本课 程要注 意的事项 、 考核 模式 、 实验安 排 、 学 习要求等 。 这样学 生对 材料 的力学性 能有一个整
生位错理论的原动力。 当人们认识 到材料 中存在缺 陷之后， 利用
断裂力学中的格雷菲斯理论可以较好地算出材料 的实际断裂强 度。 在讲到材料 的低温脆性 时， 列举二战中苏一 德 战争 由于严寒 使得坦克履带断裂等 低温 因素对战争 的巨大影 响， 更 真实地让 学生了解材料低温 胜能的变化情况 ； 在讲磨损 的影响因素时， 与

材料力学课程教学改革与实践

材料力学课程教学改革与实践
的融会 贯通 ， 出材料 力学研 究 问题 的思路 和解 决 问题 的方 法 ， 突 以培养 学生 解决
工 程 问题 的基本力 学 素养 。
收 稿 日期 ：０ ０— ８—２ ２１ ０ ２
基金项 目： 重庆市教委教改项 目（３ ０ ４ ８３ ７ ） 作者简介 ： 李玉兰（ ９５一）女 ， １６ ， 重庆大学资源及环境科学学 院副教授 ， 博士 ， 主要从事固体力学和复合材
和研 究其 教学 改革 的 问题 。如 何在课 程 中妥善 处理好 经 典 内容的 传承 和现代科
技研 究成果 的引进 ， 基础 知识 的传授 和学 生力学 综合 素质 的培 养之 间 的关 系 ， 是
力学 工作 者应认 真思 考 的问题 。
因此 ， 者对材 料力 学课 程 的教 学方 法及模 式作 了一 些尝 试性 的研究 ， 笔 通过
心得 。
关键 词 ： 材料 力 学 ； 学方法 ； 式 ； 教 模 改革 中图分 类号 ：Ｕ ４ Ｔ ３～ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ５２ ０ （ ０ ０ ０ －０ ８ ３ １０ —９ ９ ２ １ ）５０ ７ － ０

随着 近代 力学 的不 断发展 和 进 步 ， 一 门经典 的力 学课 程— —材 料 力 学提 对 出了新 的课题 。为提 高材 料力 学课程 的教 学质 量 ， 代 力 学工 作 者 一直 在 追 寻 几
高等建筑教育 ７８
２１ ００年第 １ ９卷第 ５期
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｒ ＨＴＣ Ｕ ＡＬＥ Ｕ Ａ 】ＮＩ ＳＩＵ１ ＳＯ Ｇ Ｅ Ｅ Ｒ ＩＧ Ｏ Ｒ Ａ ＦＡ Ｃ ＩＥ Ｔ Ｒ Ｄ Ｃ ＴＯ ＮＩ ＴＴ １ＯＮ ＦＨＩＨ ＲＬ Ａ ＮＮ Ｖｏ． ９ Ｎｏ ０１ Ｎ １１ ．５ ２ ０

《材料力学》教学改革与探索

《材料力学》教学改革与探索

《 材料力 学》 教 学改革与探 索
解 咏平 ，贾 磊
（ 石家庄经济学院，河北 石家庄 ０ ５ ０ ０ ３ １ ）
摘 要 ：通过 教 学改革 ，激发 学生 学习兴趣 ，提 高教
与不好 的检验 标准 在于对 学 习对象 的适用 与否 ， 适 用才 是
最好 。基 于这 种想 法 ，我们 根据 现行 教学计 划 、学 生生 源
很 好 的教 学 效 果 。
关键 词 ：材料 力学 ；课 程思路 ；实验 ；多媒体教学
中图分类号 ：Ｇ ６ ４ ２ ． ０ 文献标志码 ：Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ２— ４ ０ １ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ２ ８ ４～ ０ ２
维空 间 ，反而会抑 制学 生 的创 造能 力 。例如 ，在讲 第一 节 课 时 ，我们 先回顾 物理学 主要研 究 的刚体 的运 动 ，理论 力
再将结果 返回到实 际中加 以应用 的能 力。他不 同于 物理学 中的研究 物质运动普遍 形式 的力学 问题 ，也不 同于 理论力
强 度一刚度 ” 这条 主线 、截面 法作 为求 解 内力 的基 本 方
法 、小 变形作 为贯 穿 全课 程这 一 思路 ，让 学生 举 一 反三 ，
从而掌 握构件剪 切 、扭转 、弯 曲的 内力 分析 和变形 分析 方
２ 重 视课 堂思 路
由于《 材料力学》 中的概念 、公 式 比较多 ，有其 完整 的
教学 体系 ，因此有 一定 的系统 性 ，但在 课堂 上我们 并没 有 拘泥 于其 系统 性 ，因为这样 不能 给学生 留 出足够 的 自由思

媒体 教学等 多种教 学手段 相结合 的综 合教 学模 式 ，起 到 了

面向新工科的力学类课程教学改革与实践研究

面向新工科的力学类课程教学改革与实践研究

面向新工科的力学类课程教学改革与实践研究作者：王小蔚王敏容陈孔亮颜少荣来源：《科技风》2021年第28期摘要：面向新工科，力学类课程教学改革重在对学生力学思维的培养。

从专业层面优化力学类课程体系，本专业的人才培养方案中体现对力学思维有层次递进式的培养：力学思维养成→力学思维提升→力学思维深化;从课程层面以三段式教学为主，辅以课程思政进课堂、项目式教学等教学方式进行改革，注重思维教学;对应完善了教学评价方法，实现了多样化考核环节及多元化教学评价方案。

关键词：新工科;力学思维培养;思维教学;教学评价多元化1绪论自2016年“新工科”被正式提出以来[1]，“知识产权设计+自主研发能力”是新经济形势下新工科建设的需要。

新经济形势下新工科建设将目光聚集在工科从业者的基本素质上，要求工科从业者学识基础及专业知识宽厚扎实，不仅要具备独立自主知识产权的工业设计能力，而且还需要掌握扎实的力学计算和分析能力。

由于在解决高技术领域发展中的突出问题上，力学发挥着关键性的作用，因此，力学课程被视为“新工科”的一门核心课程，以适应新经济形势下创新型应用型人才培养的新需求。

面向新工科的力学类课程教学改革，应通过力学课程学习培养学生的力学思维。

面向新工科的力学课程教学改革，应当将聚焦于力学思维的培养。

故本力学类课程教学改革以力学思维培养为导向，为培养基础及专业知识宽厚扎实的创新型应用性“新工科”人才培养进行实践性探索。

2现状分析我国目前工科培养力学教学中存在以下问题：2.1力学课程体系不完整2003年黄再兴[2]等人就对大学工科专业力学课程进行了调查分析，相比国外工科专业对力学课程的重视程度，国内则相差甚远：国内高校中力学课程学分占比毕业总学分仅为6.4%，欧美国家高校这一比例达到11.8%;我国在过去一段时期侧重于“拿来主义”，缺乏理论的深度研究，由此导致国内高校力学课程体系不完整，直接影响了工科从业人员的创新能力培养，无法满足新工科的发展对创新型应用性人才的需求。

独立学院本科材料力学课程教学改革初探

独立学院本科材料力学课程教学改革初探
打 下 一 定 的 基础 。
材 料 力 学 在 机 械 类专 业 的 培 养 体 系 中 起着非常重要的作用 ， 为专业基础课， 作 其 教 学 体 系 的 改革 一 直 受 到 很 大 的 关 注 。 培 养 目标 是选 择 教 学 体 系 的 最 主 要 依 据 。 独 立 学 院 的 出现 是 我 国 高 等 教 育 的 一 个 重 大 改 革 和 进 步 ， 在 一 定 程 度 上 缓 解 它 了我 国 高 等 教 育 资 源 的 短 缺 ， 更 多 人 能 使 够 接 受 本 科 高 等 教 育 ， 应 了我 国 高 等 教 顺 育 从 “ 英 教 育 ” “ 众化 ” 育 的 转 变 。 精 到 大 教 但 是 作 为 本 三批 招 生 的 院 校 ， 须 清 醒 地 必 认 识 到 生 源 与本 二 院 校 的 差 距 ， 据 自身 根 的 生 源 素 质 和 学 生 的 就 业 意 向 制 定 培 养 计 划。 由于 社 会 对 大 学 毕 业 生 的 需 求 发 生 了 很 大 的 变 化 ， 会 普 遍 需 要 具 有 扎 实理 论 社 基 础 ， 强 实践 能 力 ， 丰 富 的 专 业 知 识 和 较 较 能独立分 析和解决 问题的应 用型人才 。 独 立 学 院 对学 生 的 培 养 目标 定位 为 高 层 次 的 应 用 型 人 才 ， 集 美 大 学 诚 毅 学 院 本 科 机 而 械 专 业 定位 于 培 养 技 能 型 到 工 程 型 这 一 特 定区域的技术人才 。
两种教 学体系在 国内外高校都很 流行 ， 并 形 成 了 各 自的 教 材 体 系 。 学 院 机 械 专 业 本 应 选 用 第 一 种 教 学 方 法 ， 然 其 教 学 节 奏 虽 慢 ， 乏 新 鲜 知 识 汇 入 ， 这 种 方 法 在 教 学 缺 但 内 容 中 给 出每 种 受 力 方 式 对 应 一 类 典 型 工 程 构 件 ， 助 于 学 生 对 实 际 工 件 受 力 与 建 有 模 的 认 识 ， 培 养 应 用 型技 术 人 才 非 常 适 对 宜。 根据 诚 毅 院 学 生 的具 体情 况 ， 需 要 对 还 材 料 力 学 的 教 学 内容 进 行 变 革 。 材料 力学课程 本身 涉及 的内容多 ， 方 法杂 ， 统性不强 ， 须对内容进行取 舍。 系 必 近 年 来 ， 用 力 学 有 了很 多新 的 分 支 学 科 ， 应 有 必要 把 这 些 知 识 有 选 择 地 充 实到 材料 力 学 课 程 中 ， 样 使 得 材 料 力 学 课 程 内容 更 这 丰 富 ， 对 于 力学 基 础 课 程 缺 乏 的 机 械 专 这 业 学 生 来 说 ， 掌握 更 多的 基 础 知 识 ， 将 能 为 来 的 实 际 工 作 打 下 更 好 的 基 础 。 程 基 本 课 内容 包 括 ： 、 的 变 形 与应 力 分 析 ； 构 杆 粱 结 的 组 合 变 形 和 静 不 定 问 题 ； 力 ～应 变 关 应 系 ； 度理 论 与 强 度 、 强 刚度 校 合 ； 杆稳 定 ； 压 本 文 结 合 集 美 大 学 诚 毅 学 院 机 械 专 业 动 载 荷 。 讲 专 题 内容 包 括 ： 周疲 劳 和 随 选 低 生 源 与 培 养 目标 的 特 殊 性 ， 材 料 力 学 课 机 疲 劳 ； 裂 力学 初 步 ； 应 力 ； 性 变 形 对 断 热 塑 程 的教学改革作一些有益 的探讨。 概念 ； 力学 实验 测 试 技 术 等 。 些 专 题 内 容 这 对 拓 宽 学 生 视 野 ， 加 学 习 兴 趣 有 很 大 帮 增 助 ， 为学 生 学 习后 续 课 程 ， 机 械 设 计 与 也 如 １改进教学观念 集 美 大 学 诚 毅 学 院 机 械 专 业 新 生 入 学 成 绩 绝 对 水 平 并 不 低 ， 到 了本 科 教 育 的 达 基 本 要 求 ， 相 对 于 本 二 机 械 专 业 学 生 来 但 说 还 有 一 定 差 距 ， 习 能 力 和 学 习 习 惯 上 学 有 较 大 差 距 。 料 力 学 作 为 机 械 专 业 的 专 材 业 基 础 课 ， 础 性 强 ， 容 广 泛 ， 系 统 性 基 内 但 较差 ， 究对象从杆 、 到结构体 ， 究 内 研 粱 研 容 从 静 载 荷 的 内 力 、 力 到 动 力 载 荷 的 疲 应 劳 、 击等 ， 学 者 一 般 难 以 理 解 和 接 受 。 冲 初 因 此 针 对 学 生 特 点 和 培 养 目标 ， 求 教 师 要 在 教 学 过 程 中改 变 传 统 的 教 学 观 念 ， 重 注 学 生 素 质 与能 力 的 培 养 ， 培 养 学 生 的 学 把 习 能 力 与 以 后 工 作 能 力 作 为首 要 目标 ， 而 并 不 片 面 强 调 知 识 的 灌 输 。 视 工 程 系 统 重 性 与 综 合 性 教 育 ， 养 目标 定 位 于 技 能 型 培 到 工 程 型 的 研 究 人 才 ， 量 减 少 学 术 性 教 尽 学 。 重 共 性 教 育 ， 有 意 识 地 进 行 学 生 个 注 并 性 发展 教 学 ， 养 多 样 化 人 才 。 了 新 的 教 培 有 学思 想 和 教 学 观 念 ， 能 在 教 学 内 容 ， 才 教学 方法 等 方 面 不 断 改 进 ， 养 基 础 扎 实 ， 培 实践 能 力 强 ， 质 高 的 综 合 型 、 用 型 技 术 人 素 应 原理 ， 械特种加 工 ， 限元设计 与分析 ， 机 有

应用型本科材料力学教学改革探究

２ 归 纳 课 程 研 究 思 路
４ 多媒 体 课 件 的 应 用 作为一门专业基础课 ， 传统 的教学模式是板书加简单模型演 示 这 样 ， 课 教 师 的 板 书 要 占较 大 部 分 的 时 间 ， 型 演 示 呆 板 ， 任 模 不 生 动 。 所 以 笔 者 将 教 学 内 容 全 部 制 成 Ｐｗ ｒｏ ｔ 件 。 直 观 ｏ ｅＰ ｉ 课 ｎ 演示了力学在机械工程 中的应用 、 学在土木工程 中的应用 、 力 材 料 力学绪论 、 桁架 、 拉伸实验 、 压杆稳定实验 、 应力实验等 。特别 是 利用 多媒体技术 图文并茂和综合处理功能 ， 可将一些力学实验 过 程 的演 示 实 验 适 时 播 出 ， 以加 深 学 生 对 知 识 的 理 解 。 帮 助 学 生 理解掌握教学 中的难点 ， 比在课堂上单靠语言去说明实验的结论 效果好 ， 动画的效果 和作用是其它教学手段无法实现的。近几年
的教学 工作中全部采用 了多媒体教学 ， 从学生反 映的情况 来看 ，
效 果 较 好 ， 遍 体 会 到 学 到 的知 识 更 全 面 。 普
５ 考试 方 法 改 革
Hale Waihona Puke 目前 我 校 《 料 力 学 》 程 的教 学 学 时 为 ５ 学 时 左 右 ， 时 材 课 ６ 同 还 有 ６ 时 的 实验 教学 。 教 学 中 存 在 的 主 要 问 题 是 ： 学 有些 概 念 比 较 抽 象 ， 上 学 生对 工 程 实 际 知 之 甚 少 ， 使 学 生 比较 难 理 解 ， 加 致 故 学 生 的学 习 积 极 性 受 到 影 响 。 而在 我 国 高校 中 ， 料 力 学 的 教 学 材 采 用 刘 鸿 文 主 编 的 教 材 较 多 ， 校 也 采 用 此 类 教 材 ， 材 中 ， 学 我 教 教 顺 序 一 般 为 “ 力 求 解 一 内力 分 析 一 应 力 分 析 （ 度 问 题 ） 外 强 一 应变分析 （ 刚度问题 ） ”等。这是一个很重要 的教学思路， 在本课 程 的教 学 中要 始 终 贯 彻 。 因 为对 于 所有 的 工 程 构 件 ， 是 一 个 最 这 基本 的分析过程 。理解 了这一思路 ， 对于整个课程 的学 习可起 到 事半功倍的效果 ， 也能激发学生 的学 习兴趣 。 《 材料力学 》 里提 到的小 变形也是 贯穿全课程的一个关键思 路 。静力学中， 所有的研究对象都是 刚体， 没有考虑变形 。而变形 则是《 材料力 学》 重点研究 的内容 ， 这一点 学生刚开 始很难适 应 ， 可 以通 过举 例加深 对这 一概 念的理 解， 别强 调对小 变形 的理 特 解。在求解梁 的弯曲变形时， 用叠加法进行计算， 让学生接受小变 形 的概 念 并 在 以后 的相 关 问 题 处 理 时 能 更 灵 活 运 用 。 ３ 加 强 实 验 环 节 《 材料力学》 是一门理论与实践结合非常 紧密 的课程 ， 所以实 验 环节 的教 学 异 常 重 要 ， 过 实 验 一 方 面 可 以促 进 学 生 对 理 论 知 通 识 的理 解 和 掌 握 ， 一 方 面 又 使 学 生 能 自 己动 手 ， 养 了学 生 思 考 另 培 问 题 以 及 自主 设 计 实 验 方 案 的 能 力 。 ６ 时 的实 验 教 学 过 程 中 ， 学 结合本 校的实际情况对实 验课 做 了一些改进 。集 中安排 三次演 示 实验 ， 只要求部分学 生动手操 作， 生演示轴 向拉压和三 点 向学 弯 曲等基本变形 的受力及 变形规律 ， 以及材料在静载下 的力学性 能， 其它的实验 内容 ｆ 横截面轴 的扭转 实验 、 如 四点 弯曲实验 、 悬 臂梁变 形测量 、 组合变 形的设计 和应力应 变分析等， 求学生 自 要 由组 合 成 小 组 ， 自主 设 计 实验 方 案 ， 分 利 用 开 放 实 验 室， 课 后 充 在 时 间 内 完 成 ， 师 利 用 课 余 时 间 对 完 成 实 验 的 同 学 进 行 总 结 点 教 评 ， 一步激发学生的学习兴趣， 深对所学知识的理解。 进 加

机械类实验教学改革探索


供 良好 的实验 环境 。
２ 机 械 类 实 验 室 的 开 放 和 实 验 教 学 改 革 的
Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｍ ｅ ｈａ ｉａ ； ｌｂ ｒｔ ｒ ｒ ｆｒ ； ｏ ｅ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ｃ ｎｃ ｌ ａ ｏ ａｏｙ； ｅｏ ｍ ｐ ｎｉｇ
１ 引 言 机械 类实 验教学 是培养 机械类专 业学 生理论 联 系实际 ，增强 实践 能力 ，具 有从事本 专业 实 际工 作 和研究 工作 的初 步能 力 的重要 教学环 节 。应 围绕 培
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｒｅ ｅ ｔ ， ｗ ｔ ｈ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｓ ｄ ｎ ｓａ ｄ ｉ ｒｖ ｎ ｘ ｅ ｍｅ ｔｌｆｃｌ ｉｓ ｈ ｒ ｉ ａ ｘ ｒ ｎ ａ ｅ ｃ ｉｇ ｍｏ ｅ ａ ｃ ｎｌ ｙ ｉ ｔ ｅ ｉｃ ｅ ｓ ｎ ｔ ｅ ｔ ｎ ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ａ ｉ ｔ ，ｔ ｅ ｏ ｇ ｎ ｅ ｐ ｉ ｈ ｕ ｉ ｉｅ ｉ ｌ ｅ ｍｅ ｔ ｔａ ｈ ｎ ｄ ｌ ｎ ｌ ｃ ｎ ｔｍｅ ｔ ｈ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｆｍｏ ｅ ｎ ｈ ｇ ｄ ｃ ｔ ｎ Ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ｅ ｐｏ ａｉ ｎ ｏ ｅ ｒｆｒ ａ ｄ ｏ ｅ ｉｇ ｉ ｃ ａ ｉ ａ ｅ ｐ ｒ ｎａ ｏ ｅ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓｏ ｄ ｒ ｉ ｈ ｅ ｕ ａｉ ． ｈ ｔｏ ｎ ｘ ｌｒ ｔ ｆｔ ｅｏｍ ｎ ｐ ｎ ｎ ｎ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｔ ｏ ｏ ｈ ｉ ｌ ｔａ ｈｎ ａ ｅ ａ ａｙ ｅ ｉ ｔ ｉ ｅ ｃ ｉ ｇ ｒ ｎ ｚ ｄ ｎ ｈ ｓ ａ ｅ ． ｙ ｒｃ ｉｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｆｒ ， ｓｕ ｅ ｔ ｈ ｖ ａ ｅ ｕ ｔ ｔ ａ ｄ ｌ ｏ ａｏ ｙ ｔ ｄ ｔｅ ｌ ｐ ｐ ｒ Ｂ ｐ ａ ｔ ｎ ｈ ｅｏ ｃ ｍ ｔｄ ｎ ｓ ａ ｅ ｄ ｑ ａｅ ｉ ｍｅ ｎ ａ ｒ ｔｒ ｏ ｏ ｈ ｂ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ Ｔ ｅ ｅｏ ｅ，ｓｕ ｅ ｔ Ｃ ｍｐ ｏ ｅｔ ｅｒｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｋｌ ｄ ａ ｉ ｔ ｎ ｐ ａ ｔ ｉ ｇｔ ｅ ｒ ｙｔ ｅｆ ｌ ｕ ｅｏ ｘｓｉｇ ｍｅ ｈ ｎ ｘｅ ｉ ｎ ． ｈ ｒ ｆｒ ｔ ｄ ｎｓ ａ ｉ ｒ ｖ ｈ ｉ ｘ ｉ ｎ ｅ ｍｅ ｔｌ ｉ ｓａ ｂｌ ｙ ｉ ｒ ｃｉ ｎ ｏ ｙｂ ｈ ｌ ｓ ｆ ｉ ｔ ｃ ａ — ｓ ｌｎ ｉ ｃ ｈ ｕ ｅ ｎ ｉａ ａ ｏ ａｏ ｘ ｅｉ ｎ ａ ａ ｉ ｔ． ｃ ｌ ｒ ｔｒ ｅ ｐ ｒ ｌ ｂ ｙ ｍｅ ｔ ｆｃｌ ｙ ｌ ｉ

基于能力培养的材料力学教学改革

内力 一 应 力一 变形 一 校 核 ” 主 线 ， “ 面 法 计 算 内力 ， 为 以 截 变形 特 点及计算 ， 强度 刚度 条 件 的建 立 及 应 用 ” 具 体 内 容 。 按 照该 研 为
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
善 、严 密的理论体系 ，同时也有与工程 实际紧密联系的分析问
题 、 决 问题 的方 法 和手 段 。学 院 工 程力 学 课 程 组 为确 保 材 料 力 解
思 维 空 间 ， 制 了学 生 的创 造 和 想 象 能 力 ， 利 于学 生 的 发 展 。 抑 不 同 时 ， 体 系 也 未 能 及 时 引入 反 映 现 代 科 技 成 果 的新 材 料 、 概 该 新 念 、 理 论 和 新 方 法 ， 使 学 生 的 知 识结 构不 能适 应 现 代 工 程 问 新 致
题 的需 要 。
充教学 内容也是各大高校研 究生入学考试 的常考 ， 必考 内容 ， 有
利 于 学 生 进 一 步 升 学 深 造 ；减少 了不 必 要 的 重 复 ，节 省 教学 学
时 ， 于组织课堂教学 ， 便 提高教学质量 。
２ 教 学 方 法和 手 段 改 革
为 了更好地 培养学生 的创新精 神和分 析问题 的综合 能力 ， 在材料力学教学过程 中采用了丰富的教学方法和手段 ，提高了
山西 科技
Ｓ Ａ Ｘ ＣＥ Ｃ Ｎ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｈ Ｎ Ｉ ＩＮ ＥＡ ＤＴ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｓ
２１ ０ ０年
第２卷 ５
第５ 期
● 科 教 论 坛
基 于 能 力 培 养 的 材 料 力 学 教 学 改 革
王开 宝， 丽霞， 向 东， 孙 王 杨 克
（ 华大学 机械工 程学 院 ， 北 吉林 吉林 ，３ ０ １ １２ ２ ）

基于材料力学的实验教学研究

基于材料力学的实验教学研究【摘要】材料力学是工科院校一门重要的技术基础课程，它不仅是后继课、专业课的基础，而且还具有很强的工程应用性，是工科学生最先与工程实际接触的桥梁。

材料力学实验教学是抓教学质量工程的重要环节之一，实验课教学改革势在必行，本文对材料力学实验教学的现状进行了分析，从实验教学方法和内容以及教学手段等方面进行探索。

【关键词】材料力学；实验教学；教学改革；教学模式1. 序言材料力学是工科院校的一门重要的技术基础课，是工程应用性很强的课程，而材料力学实验又是该课程的重要组成部分。

材料力学实验是材料力学理论形式和发展的基础，是检验理论正确程度和解决工程强度问题的依据，因此本课程在培养学生良好的科学素质、工程能力及创新能力方面都具有其它课程不可替代的作用。

如何在材料力学实验过程中调动起学生的主观能动性，提高教学质量，培养出符合社会需要的创新人才，是我们必须研究和解决的首要任务。

所以，要求我们扎实地抓好实验教学这一重要环节，针对目前已经过时和不合理的实验教学方式进行改革。

2. 传统材料力学实验存在的问题2.1 实验内容和模式不合理。

（1）从实验教学模式来看，现有的实验教学大多附属于理论教学，是理论教学的辅助和补充，在教学计划中没有独立的教学地位，限制了实验教学的发展，实验教学环节相对滞后，从而造成实验课的分配不均衡。

验证性实验多而设计性、创新性的实验少；由老师提前准备好的实验多，由学生自己动手设计的实验少；简单重复的实验多，而结合实际的实验少。

也造成了学生重理论学习轻实验的思想，使学生在实验过程中简单应付、马虎了事，以至于无法将所学的理论知识和实际有机地结合起来，不能在本来就少的实践中去发现问题和解决问题，无法进一步对自己的动手能力和创新意识进行培养，导致他们的动手能力较差，创新意识不够，使得他们在今后的工作中面临很大的压力。

（2）从实验教学内容来看，多是包办式的教学方式，以老师演示为主，学生只是记录数据，然后填写固定的实验报告。

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机械类材料力学课程教学改革的研究
材料力学紧密结合工程实际，实用性广，是高等工科学校机械类专业的一门重要专业基
础课，是构成专业课程的基础性支撑平台课，对学生后续课程的学习和知识结构的完善起着
重要作用.通过学习该课程，学生应掌握将工程实际构件抽象为力学模型的方法;掌握研究杆
件内力、应力和应变分布规律的基本原理和方法等，为后续相关课程的学习以及进行构件设
计和科学研究打好力学基础.

然而，一方面，随着高等教育的改革与发展，高等教育体制和课程设置及学时分配都发
生了重大变化，机械类材料力学课被压缩到60课时.欲在有限的时间内达到教学计划的要求，
传统的材料力学教学体系已暴露出许多不合理的地方，需要进行调整.另一方面，随着科学技
术的飞速发展，力学的新知识不断涌现，工程技术对材料力学的要求也越来越高.为达到培养
基础厚、能力强的创新性适用人才的目标，材料力学教学改革刻不容缓.

本文结合西南大学工程技术学院材料力学课程教学的实际情况，从教学内容、方法和手
段等方面提出对机械类本科材料力学课程教学改革的几点思考.

1 教学内容和方法的探索
1.1 焦点式和模块式集成化的教学方法
传统的材料力学课程教学内容是以4种基本变形为主线，每种基本变形均采用了相同的
推导方式.显然，这种按基本变形为主线的内容体系，尽管分类清晰，但是内容重复多，花费
学时量大，教学过程缺乏新意，很难引起学生的兴趣，学习效果显而易见.对此，笔者针对现
有的材料力学内容体系提出焦点式和模块式集成化的教学方法.

针对机械类的学生，教学大纲中安排有相应的精工实习以及机械拆装等实验课程.这些
课程中的实际问题可以为机械类学生学习材料力学提供丰富的素材，例如牛头刨床中存在典
型的拉压杆构件、车床加工中紧固的加工构件就是典型的悬臂梁结构等.以学生所学实际问
题(基于构件的4种基本变形)为焦点，分别从问题构件的固体力学角度和该材料的力学行为
两个方面进行研究.在固体力学分析中，对构件的4种基本变形采用模块式的教学方法分别
从内力、应力和应变3个模块来进行讲述.在内力分析模块中，又以截面法的思想为焦点，然
后将其分别应用到拉压、剪切、扭转和弯曲各基本问题中，求解相应的内力等.结合学生所学
的实际问题为焦点的教学模式，可以激发学生学习材料力学的兴趣，加强所学内容体系间的
联系，并加深学生对该课程的实际应用的认识.此外，模块式的教学方法可以避免教学内容重
复而缩短课时量.

1.2 自主参与式教学
实验教学是创新性高等教育的重要环节，发挥着理论教学不可替代的作用.目前，材料力
学实验主要有：拉压实验、扭转实验和弯曲实验.但是，该部分教学以往被作为材料力学理论
课程的延伸并采用以课程教学分离的形式而进行;教学过程中，学生往往是以观摩实验为主，
不能亲自操作.这种教学模式导致了学生理论学习与实践能力培养的严重分离，不利于高素
质材料力学人才的培养.因此，笔者提出采用自主参与式教学方法.比如，在讲授拉压杆的应
力之前，由学生分组自主参与并亲自操作拉伸压缩实验，并发现该杆件在线弹性阶段拉伸前
后相应的变形现象.随后再回到课堂与老师一起完成应力分布的分析和求解，以及相应的强
度条件的学习.这种教学方法不仅可以调动学生学习的主动性，还可以让他们将所学知识与
实际应用联系起来，同时培养学生基本的科研素质.

1.3 拓展式教学
随着科学技术的飞速发展，各种新型材料(例如复合材料、高分子材料等)不断问世并应
用于工程实际，实验设备日趋完善，实验技术水平不断提高，所有这些进展使得材料力学所
涉及的领域更加宽阔，知识更加丰富.但是，现有的教材未能及时引入反映现代科技成果的新
材料、新概念、新理论和新方法，致使学生的知识结构不能迅速适应现代工程建设的需要.然
而，面对材料力学课时缩减的现状，若在教材中增加新的内容亦不可能.

以新形势下培养基础厚、能力强的创新性人才为目的，笔者提出拓展式教学的方法，建
议：教学过程中对原有的教学内容进行合理的加工整合以缩短课时量(如采用焦点式和模块
式集成化的教学方法);而对现代的新兴材料，我们可以采用少量的课时来举办有关的专题讲
座，比如，可以邀请该领域的专家来给学生做一些材料力学前沿研究的有关报告.此举不但可
以加强学生掌握材料力学的基础知识，还可以开阔他们的眼界并激发他们的创新意识.

2 教学手段的改进
2.1 黑板与多媒体相配合
随着计算机的普及，CAI已成为材料力学教学中重要的教学手段.在教学中，通过制作多
媒体课件用以丰富教学内容，使艰深的知识形象、生动、具体起来，是提高学生学习兴趣、
提高教学质量的必要措施.然而，采用多媒体课件教学的效果也并非完美.多媒体课件显示快，
学生很难在课件播放之后对所学知识建立起印象.因此，笔者建议在材料力学的教学中采用
黑板与多媒体相结合的教学方法.在材料力学教学过程中，将每节课所讲解的章节和相应的
知识点采用板书的形式呈现在黑板上，而相应的工程实例和动画则采用多媒体的方式呈现给
学生;对于教材中重要公式的推导过程可在黑板上和学生一起推导，而有关知识点应用方面
的讲解则可采用多媒体的形式进行.这样每节课下来，通过板书和多媒体结合的课程教学方
式可以使学生对知识点的掌握更加牢固且不失兴趣，教学效果更好.

2.2 理论与数值分析相配合
材料力学的分析方法是建立在实验基础上的假定、简化计算，其基础概念较为抽象、理
论性强，学生在学习过程中很难对其有深刻理解.借助现有的力学分析软件，例如ABAQUS，
ANSYS等，对相关模型进行数值模拟，可以加深学生对构件力学分析的理解.这种教学手段不
仅有助于学生理解还可以开阔他们的眼界，同时激发学生进一步求知的欲望.

3 教学考核制度的反思
现行的力学课程考试不仅是与现行教学内容和课程体系相匹配的教学手段，而且也是计
划经济体制下应试教育的产物.目前机械类材料力学课程考核主要依靠期末考试成绩，为了
确保低淘汰率，考核的内容离不开书本和教师讲授的内容，甚至每年考试的题型、重点几乎
不变，这种考核制度使得不少学生平时不用功，仅仅依靠考前一两周的时间来突击应考以蒙
混过关.显然，现行的考核体制与新形势下创新性人才的培养目标相悖.

以培养创新性材料力学人才为目的，笔者认为有必要对传统的材料力学考核制度进行改
革，采取综合评定的考核制度.该考核制度主要包括两个方面：一方面用于反映学生基础知识
掌握能力的，包括期末成绩、平时成绩以及实验成绩，占总成绩的70%;另一方面用于反映学
生学以致用及创新能力，占总成绩的30%.针对第2个方面，笔者认为可以组织材料力学竞赛
或根据机械专业的背景出一些相应的课程设计题目，从侧面来测试学生对材料力学知识的掌
握和应用能力.这种考核方式不仅可以反映学生对材料力学课程基本知识的掌握，还可以培
养学生学以致用解决实际问题的能力，并激发他们的创新力.

实践表明，材料力学课程教学内容、教学方法和手段等方面的新尝试，不仅重视学生基
础知识的掌握、促进学生自主参与主动学习并扩展了学生对该领域新知识的认识，而且特别
注重理论知识与实际工程应用的结合，并激发学生的创新能力.教学实践过程中学生学习兴
趣浓厚，教学效果明显.

4 结语
材料力学是高等学校工科机械专业的一门重要的专业基础课.在现今教育体制和高新技
术飞速发展的形式下，材料力学教学面临着巨大挑战，其教学改革势在必行.以培养新形势下
厚基础、能力强的创新性人才为目标，本文从教学内容、教学方法和教学手段等方面分析了
材料力学教学中所存在的问题，并提出了笔者对本科机械专业材料力学教学改革的几点尝试.
通过在教学中应用，教学反应效果良好.

面对不断变化的形势，材料力学教学也要不断摸索应对策略，最终达到培养厚基础、高
素质力学人才的目的.