啟發(fā)式教學(xué)在材料力學(xué)性能課程中的應(yīng)用研究

1、啟發(fā)式教學(xué)在材料力學(xué)性能課程中的應(yīng)用研究摘 要：材料力學(xué)性能是為高等院校材料類專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。學(xué)好此課程，能夠提高學(xué)生評(píng)價(jià)、 改善材料的性能及進(jìn)行合理選材等方面的能力。應(yīng)用啟發(fā)式教學(xué)，可有效提高課堂學(xué)習(xí)效率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣, 對(duì)學(xué)好本課程具有顯著的效果。關(guān)鍵詞：啟發(fā)式教學(xué)；材料力學(xué)性能；教學(xué)方法材料力學(xué)性能是為高等院校材料科學(xué)與工程類 各專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課12，其教 學(xué)內(nèi)容主要包括不同加載條件下材料變形和斷裂的 基本規(guī)律、力學(xué)性能指標(biāo)及材料受內(nèi)外因素影響時(shí) 的變化規(guī)律。本課程有其自身的特點(diǎn)，采取合適的 教學(xué)方法有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué) 質(zhì)量。一材料力

2、學(xué)性能課程的特點(diǎn)（-）開設(shè)專業(yè)多材料科學(xué)與工程類各專業(yè)，包括金屬材料、無 機(jī)非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料、材料成型 及控制工程和焊接技術(shù)及工程等專業(yè)都開設(shè)了材料 力學(xué)性能課程。在教材的選取和授課內(nèi)容的制定上 雖以金屬材料為主，但也需兼顧無機(jī)非金屬材料、 高分子材料和復(fù)合材料等不同專業(yè)的共性。（二）理論深度較高本課程教材以各類材料為主要研究對(duì)象，以靜 載、動(dòng)載和接觸載荷及高溫、腐蝕環(huán)境下材料的力 學(xué)響應(yīng)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)介紹材料的強(qiáng)度、塑性和韌性 指標(biāo)的物理本質(zhì)、測(cè)試方法和力學(xué)判據(jù)，以及各種 內(nèi)在因素和外在條件對(duì)材料力學(xué)性能的影響與機(jī)理。 為解釋這些規(guī)律或機(jī)理，常常要借助于示意圖和公 式，其中示意

3、圖中比較典型的有晶界示意圖、位錯(cuò) 運(yùn)動(dòng)示意圖、載荷分布及變化示意圖、裂紋形成過 程示意圖、斷口形貌示意圖等。公式中主要有胡克 定律、霍爾-派奇（Hall-Petch ）公式、Hollomon公式、 理論斷裂強(qiáng)度和實(shí)際斷裂強(qiáng)度公式、應(yīng)力場強(qiáng)度因 子計(jì)算公式等12（三）注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)我校開設(shè)的材料力學(xué)性能課程包含三個(gè)實(shí)驗(yàn), 分別是碳鋼的沖擊實(shí)驗(yàn)、不同熱處理狀態(tài)鋁合金的 拉伸實(shí)驗(yàn)以及不同拉伸速率下鋁合金的拉伸實(shí)驗(yàn)。 具體實(shí)驗(yàn)材料（狀態(tài)）和實(shí)驗(yàn)參數(shù)均由學(xué)生討論后 選取，通過設(shè)計(jì)和參與實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)的知 識(shí)有了更深的理解，并學(xué)會(huì)用知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象, 還可以提局動(dòng)手能力，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的

4、提局 和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。二啟發(fā)式教學(xué)的根源與內(nèi)涵教學(xué)方法是完成教學(xué)任務(wù)的有效手段，是教學(xué) 過程中的重要組成部分，對(duì)教學(xué)過程的有效實(shí)施及 教學(xué)效果的保障十分重要，是高校學(xué)校教師進(jìn)行教 學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容。啟發(fā)式教學(xué)是目前應(yīng)用比較廣 泛的教學(xué)方法，它區(qū)別于傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)或注入 式教學(xué)。3（一）啟發(fā)式教學(xué)的根源目前，啟發(fā)式教學(xué)對(duì)教師而言已經(jīng)耳熟能詳，它 在我國和西方有著相似的歷史來源。在我國，“啟發(fā)” 一詞源于論語述而，孔子曰：“不憤不啟，不俳 不發(fā)。舉一隅不以三隅反，則不復(fù)也”?！皯崱焙汀百健?是學(xué)生的兩種心里狀態(tài)，“憤”是指心里求通而未通， “俳”是指心里想說什么又不知道該怎么說?！皢ⅰ笔情_啟意

5、，“發(fā)”是答其辭。4整句話是 說“不到學(xué)生努力思考而想不明白的時(shí)候不要去開 導(dǎo)他，不到學(xué)生想說什么而不能表達(dá)出來的程度不 要去啟發(fā)他。如果老師說出了四方形的一個(gè)角，而 學(xué)生不能說出其它的三個(gè)角，就不要再接著啟發(fā)了”，由此可見我國古代對(duì)啟發(fā)式教學(xué)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)十分透 徹。在西方，最早使用啟發(fā)式教學(xué)的是蘇格拉底， 他創(chuàng)立了名為“產(chǎn)婆術(shù)”的教學(xué)方法。該方法倡導(dǎo) 老師要像助產(chǎn)婆幫助產(chǎn)婦把胎兒從肚子里生出來那 樣去幫助學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考。由此可見，上述兩位 思想家的教學(xué)方法都是強(qiáng)調(diào)正確的答案不是老師灌 輸給學(xué)生的，而是學(xué)生自己思考得來的。（二）啟發(fā)式教學(xué)的內(nèi)涵由上可知，啟發(fā)式教學(xué)是以學(xué)生為教學(xué)的主體， 教師利

6、用具有啟發(fā)性的教學(xué)方式刺激學(xué)生的思維， 調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立 思考，從而達(dá)到啟迪學(xué)生思維、發(fā)展學(xué)生智力、提 高學(xué)生分析問題和解決問題能力的目的。5三啟發(fā)式教學(xué)在材料力學(xué)性能課程中的應(yīng)用啟發(fā)式教學(xué)的核心是鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考的能力， 而對(duì)于不同的課程、不同的專業(yè)有不同的規(guī)律。教 師應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的方法開展教學(xué)活動(dòng)。 通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，筆者認(rèn)為，要在材料力學(xué)性能課程 教學(xué)中運(yùn)用好啟發(fā)式教學(xué)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。 （-）教師要做好充分的課前準(zhǔn)備課前準(zhǔn)備是啟發(fā)式教學(xué)在課堂中獲得充分運(yùn)用 的基礎(chǔ)部分，也是必要環(huán)節(jié)。首先，教師要鉆研教 學(xué)內(nèi)容，材料力學(xué)性能課程中既包含較深的理論知

7、識(shí)，又含有大量的工程應(yīng)用知識(shí)。教師要根據(jù)材料 的應(yīng)用環(huán)境闡述其所受載荷的特點(diǎn)、性能指標(biāo)、檢 測(cè)方法及影響因素等。其次，教師要對(duì)學(xué)生的知識(shí) 體系了如指掌，了解學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備與本課程的重 疊部分，做到有的放矢，提高效率。例如，學(xué)生前 期所學(xué)材料力學(xué)課程已經(jīng)對(duì)材料靜拉伸應(yīng)力- 應(yīng)變曲線進(jìn)行了較為系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，那么在本課程授 課時(shí)可將此部分內(nèi)容做簡要介紹，把授課重點(diǎn)放在 曲線內(nèi)在含義及工程應(yīng)用的思考上。最后，教師應(yīng) 對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)，要對(duì)哪些內(nèi)容以講授為主， 哪些內(nèi)容以啟發(fā)和討論為主做到心中有數(shù)，這樣才 能事半功倍。（二）課堂上要充分的發(fā)揮教學(xué)民主教學(xué)民主是一種民主的教風(fēng)和學(xué)風(fēng)，它表現(xiàn)為 教學(xué)活動(dòng)中的

8、教與學(xué)是平等的，教師與學(xué)生要相互 尊重、相互配合、相互信任，共同完成教學(xué)任務(wù)。6 在課堂上，要營造公平、和諧融洽的對(duì)話環(huán)境，不 給學(xué)生任何壓力。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，尊重學(xué)生的自主學(xué) 習(xí)和思考的能力，允許學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)材料的種 類或狀態(tài)，自主涉及實(shí)驗(yàn)參數(shù)。例如，在學(xué)生做不 同拉伸速率下鋁合金的拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師給出設(shè)備 所允許的拉伸速率的范圍，具體數(shù)值的選擇由學(xué)生 自己來決定，只要其能將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋 即可。這樣即滿足了學(xué)生探究未知的好奇心理，又 能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。（三）要善于引入案例啟發(fā)討論案例教學(xué)是一種結(jié)合現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)實(shí)例，通過各種 信息、理論知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和觀點(diǎn)的碰撞來達(dá)到啟示理 論和啟迪

9、思維的先進(jìn)教學(xué)方法。平時(shí)，教師善于收 集生活和生產(chǎn)中的與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的案例，并分析 和研究這些案例，以便在教學(xué)過程中適時(shí)引入鮮活 的案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，喚起學(xué)生的求知欲。 比如在每次講授一種新的載荷時(shí)都可以給出相應(yīng)案 例進(jìn)行啟示，例如在介紹沖擊載荷的時(shí)候，可以引 入1912年泰坦尼克號(hào)觸礁沉船的案例；在介紹疲勞 載荷的時(shí)候，可以引入1956年的英國兩架“彗星” 式噴氣客機(jī)接連在海上爆炸的案例。（四）要遵循循序漸進(jìn)的原則本校是在學(xué)生的大三上學(xué)期開設(shè)材料力學(xué)性能 課程，學(xué)生所學(xué)專業(yè)課較少，知識(shí)體系不完善。同 時(shí)學(xué)生對(duì)每一門課程知識(shí)的掌握也都是從簡到難， 從感性到理性，從具體到抽象的過程。這就

10、要求教 師在運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)的過程中，問題的設(shè)置要符合 學(xué)生認(rèn)知能力的發(fā)展要求，不可跳躍太大，否則容 易造成“啟而不發(fā)”。（五）要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)材料力學(xué)性能課程的教學(xué)目的使是學(xué)生掌握材 料力學(xué)性能的基本原理、評(píng)價(jià)材料力學(xué)性能的指標(biāo) 及其分析測(cè)試方法，為研制新材料、評(píng)價(jià)材料、制 定改善材料性能的工藝及有效的使用材料奠定專業(yè) 技術(shù)基礎(chǔ)。然而實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問題多變，產(chǎn)生 的原因也比較復(fù)雜，這時(shí)單純的理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 夠的，學(xué)生必須要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析判斷，給 出解決方案。這就要求教師在授課過程中注重學(xué)生 思維能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。例如：測(cè)試具有細(xì)小 彌散相的材料的硬度時(shí)，采用那種硬度測(cè)試方法比 較合適？首先，教師要引導(dǎo)學(xué)生了解不同硬度測(cè)試 技術(shù)的原理和特點(diǎn)，學(xué)生通過對(duì)被測(cè)的組織進(jìn)行分 析和討論，進(jìn)而給出答案。解題過程成為學(xué)生在學(xué) 校期間進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際、鍛煉思維能力和創(chuàng)新意 識(shí)的一個(gè)重要途徑。四結(jié)論啟發(fā)式教學(xué)是在教師的引導(dǎo)下，通過恰當(dāng)合理 的問題設(shè)計(jì)，引發(fā)