機械類材料力學課程教學改革的研究

1、機械類材料力學課程教學改革的研究材料力學嚴密結(jié)合工程實際，實用性廣，是高等工科學校機械類專業(yè)的一門重要專業(yè)根底課，是構(gòu)成專業(yè)課程的根底性支撐平臺課，對學生后續(xù)課程的學習和知識構(gòu)造的完善起著重要作用.通過學習該課程，學生應(yīng)掌握將工程實際構(gòu)件抽象為力學模型的方法;掌握研究桿件內(nèi)力、應(yīng)力和應(yīng)變分布規(guī)律的根本原理和方法等，為后續(xù)相關(guān)課程的學習以及進展構(gòu)件設(shè)計和科學研究打好力學根底.然而，一方面，隨著高等教育的改革與開展，高等教育體制和課程設(shè)置及學時分配都發(fā)生了重大變化，機械類材料力學課被壓縮到60課時.欲在有限的時間內(nèi)到達教學方案的要求，傳統(tǒng)的材料力學教學體系已暴露出許多不合理的地方，需要進展調(diào)整.另

2、一方面，隨著科學技術(shù)的飛速開展，力學的新知識不斷涌現(xiàn)，工程技術(shù)對材料力學的要求也越來越高.為到達培養(yǎng)根底厚、才能強的創(chuàng)新性適用人才的目的，材料力學教學改革刻不容緩.本文結(jié)合西南大學工程技術(shù)學院材料力學課程教學的實際情況，從教學內(nèi)容、方法和手段等方面提出對機械類本科材料力學課程教學改革的幾點考慮.1 教學內(nèi)容和方法的探究1.1 焦點式和模塊式集成化的教學方法傳統(tǒng)的材料力學課程教學內(nèi)容是以4種根本變形為主線，每種根本變形均采用了一樣的推導方式.顯然，這種按根本變形為主線的內(nèi)容體系，盡管分類明晰，但是內(nèi)容重復多，花費學時量大，教學過程缺乏新意，很難引起學生的興趣，學習效果顯而易見.對此，筆者針對現(xiàn)有

3、的材料力學內(nèi)容體系提出焦點式和模塊式集成化的教學方法.針對機械類的學生，教學大綱中安排有相應(yīng)的精工實習以及機械拆裝等實驗課程.這些課程中的實際問題可以為機械類學生學習材料力學提供豐富的素材，例如牛頭刨床中存在典型的拉壓桿構(gòu)件、車床加工中緊固的加工構(gòu)件就是典型的懸臂梁構(gòu)造等.以學生所學實際問題(基于構(gòu)件的4種根本變形)為焦點，分別從問題構(gòu)件的固體力學角度和該材料的力學行為兩個方面進展研究.在固體力學分析中，對構(gòu)件的4種根本變形采用模塊式的教學方法分別從內(nèi)力、應(yīng)力和應(yīng)變3個模塊來進展講述.在內(nèi)力分析模塊中，又以截面法的思想為焦點，然后將其分別應(yīng)用到拉壓、剪切、改變和彎曲各根本問題中，求解相應(yīng)的內(nèi)力

4、等.結(jié)合學生所學的實際問題為焦點的教學形式，可以激發(fā)學生學習材料力學的興趣，加強所學內(nèi)容體系間的聯(lián)絡(luò)，并加深學生對該課程的實際應(yīng)用的認識.此外，模塊式的教學方法可以防止教學內(nèi)容重復而縮短課時量.1.2 自主參與式教學實驗教學是創(chuàng)新性高等教育的重要環(huán)節(jié)，發(fā)揮著理論教學不可替代的作用.目前，材料力學實驗主要有：拉壓實驗、改變實驗和彎曲實驗.但是，該部分教學以往被作為材料力學理論課程的延伸并采用以課程教學別離的形式而進展;教學過程中，學生往往是以觀摩實驗為主，不能親自操作.這種教學形式導致了學生理論學習與理論才能培養(yǎng)的嚴重別離，不利于高素質(zhì)材料力學人才的培養(yǎng).因此，筆者提出采用自主參與式教學方法.比

5、方，在講授拉壓桿的應(yīng)力之前，由學生分組自主參與并親自操作拉伸壓縮實驗，并發(fā)現(xiàn)該桿件在線彈性階段拉伸前后相應(yīng)的變形現(xiàn)象.隨后再回到課堂與教師一起完成應(yīng)力分布的分析和求解，以及相應(yīng)的強度條件的學習.這種教學方法不僅可以調(diào)動學生學習的主動性，還可以讓他們將所學知識與實際應(yīng)用聯(lián)絡(luò)起來，同時培養(yǎng)學生根本的科研素質(zhì).1.3 拓展式教學隨著科學技術(shù)的飛速開展，各種新型材料(例如復合材料、高分子材料等)不斷問世并應(yīng)用于工程實際，實驗設(shè)備日趨完善，實驗技術(shù)程度不斷進步，所有這些進展使得材料力學所涉及的領(lǐng)域更加寬闊，知識更加豐富.但是，現(xiàn)有的教材未能及時引入反映現(xiàn)代科技成果的新材料、新概念、新理論和新方法，致使學

6、生的知識構(gòu)造不能迅速適應(yīng)現(xiàn)代工程建立的需要.然而，面對材料力學課時縮減的現(xiàn)狀，假設(shè)在教材中增加新的內(nèi)容亦不可能.以新形勢下培養(yǎng)根底厚、才能強的創(chuàng)新性人才為目的，筆者提出拓展式教學的方法，建議：教學過程中對原有的教學內(nèi)容進展合理的加工整合以縮短課時量(如采用焦點式和模塊式集成化的教學方法);而對現(xiàn)代的新興材料，我們可以采用少量的課時來舉辦有關(guān)的專題講座，比方，可以邀請該領(lǐng)域的專家來給學生做一些材料力學前沿研究的有關(guān)報告.此舉不但可以加強學生掌握材料力學的根底知識，還可以開闊他們的眼界并激發(fā)他們的創(chuàng)新意識.2 教學手段的改進2.1 黑板與多媒體相配合隨著計算機的普及，CAI已成為材料力學教學中重要

7、的教學手段.在教學中，通過制作多媒體課件用以豐富教學內(nèi)容，使艱深的知識形象、生動、詳細起來，是進步學生學習興趣、進步教學質(zhì)量的必要措施.然而，采用多媒體課件教學的效果也并非完美.多媒體課件顯示快，學生很難在課件播放之后對所學知識建立起印象.因此，筆者建議在材料力學的教學中采用黑板與多媒體相結(jié)合的教學方法.在材料力學教學過程中，將每節(jié)課所講解的章節(jié)和相應(yīng)的知識點采用板書的形式呈如今黑板上，而相應(yīng)的工程實例和動畫那么采用多媒體的方式呈現(xiàn)給學生;對于教材中重要公式的推導過程可在黑板上和學生一起推導，而有關(guān)知識點應(yīng)用方面的講解那么可采用多媒體的形式進展.這樣每節(jié)課下來，通過板書和多媒體結(jié)合的課程教學方

8、式可以使學生對知識點的掌握更加結(jié)實且不失興趣，教學效果更好.2.2 理論與數(shù)值分析相配合材料力學的分析方法是建立在實驗根底上的假定、簡化計算，其根底概念較為抽象、理論性強，學生在學習過程中很難對其有深化理解.借助現(xiàn)有的力學分析軟件，例如ABAQUS，ANSYS等，對相關(guān)模型進展數(shù)值模擬，可以加深學生對構(gòu)件力學分析的理解.這種教學手段不僅有助于學生理解還可以開闊他們的眼界，同時激發(fā)學生進一步求知的欲望.3 教學考核制度的反思現(xiàn)行的力學課程考試不僅是與現(xiàn)行教學內(nèi)容和課程體系相匹配的教學手段，而且也是方案經(jīng)濟體制下應(yīng)試教育的產(chǎn)物.目前機械類材料力學課程考核主要依靠期末考試成績，為了確保低淘汰率，考核

9、的內(nèi)容離不開書本和教師講授的內(nèi)容，甚至每年考試的題型、重點幾乎不變，這種考核制度使得不少學生平時不用功，僅僅依靠考前一兩周的時間來突擊應(yīng)考以蒙混過關(guān).顯然，現(xiàn)行的考核體制與新形勢下創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)目的相悖.以培養(yǎng)創(chuàng)新性材料力學人才為目的，筆者認為有必要對傳統(tǒng)的材料力學考核制度進展改革，采取綜合評定的考核制度.該考核制度主要包括兩個方面：一方面用于反映學生根底知識掌握才能的，包括期末成績、平時成績以及實驗成績，占總成績的70%;另一方面用于反映學生學以致用及創(chuàng)新才能，占總成績的30%.針對第2個方面，筆者認為可以組織材料力學競賽或根據(jù)機械專業(yè)的背景出一些相應(yīng)的課程設(shè)計題目，從側(cè)面來測試學生對材料

10、力學知識的掌握和應(yīng)用才能.這種考核方式不僅可以反映學生對材料力學課程根本知識的掌握，還可以培養(yǎng)學生學以致用解決實際問題的才能，并激發(fā)他們的創(chuàng)新力.理論說明，材料力學課程教學內(nèi)容、教學方法和手段等方面的新嘗試，不僅重視學生根底知識的掌握、促進學生自主參與主動學習并擴展了學生對該領(lǐng)域新知識的認識，而且特別注重理論知識與實際工程應(yīng)用的結(jié)合，并激發(fā)學生的創(chuàng)新才能.教學理論過程中學生學習興趣濃重，教學效果明顯.4 結(jié)語材料力學是高等學校工科機械專業(yè)的一門重要的專業(yè)根底課.在現(xiàn)今教育體制和高新技術(shù)飛速開展的形式下，材料力學教學面臨著宏大挑戰(zhàn)，其教學改革勢在必行.以培養(yǎng)新形勢下厚根底、才能強的創(chuàng)新性人才為目的，本文從教學內(nèi)容、教學方法和教學手段等