有關(guān)材料力學(xué)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐的論文
材料力學(xué)是機(jī)械類專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生今后從事專業(yè)知識(shí)的工作有極大的作用。材料力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量提高始終是高等院校所重視的，長期以來同行進(jìn)行了大量的教學(xué)實(shí)踐及改革，效果顯著。學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)，存在一系列的問題，例如，學(xué)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(xué)的基本知識(shí)，但是運(yùn)用材料力學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)造性解決問題的能力仍然顯得不足。為此，我們結(jié)合多年的材料力學(xué)教學(xué)實(shí)踐提出材料力學(xué)的教學(xué)改革方案措施。作為引玉之磚，供同行參考。
1教學(xué)過程注重知識(shí)的產(chǎn)生原理及過程
在人類長期的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中，人們進(jìn)行了大量的科學(xué)試驗(yàn)及歸納，總結(jié)出比較系統(tǒng)的材料力學(xué)知識(shí)，形成教科書上的基本知識(shí)。
材料力學(xué)教學(xué)教師在授課的過程中應(yīng)該從知識(shí)產(chǎn)生的詳細(xì)過程開始給學(xué)生進(jìn)行深入細(xì)致的剖析。課堂教學(xué)中對(duì)力學(xué)的基本概念產(chǎn)生的歷史背景及淵源，當(dāng)初科學(xué)家是如何提出所面臨的材料力學(xué)問題及解決該問題過程，對(duì)材料力學(xué)的性質(zhì)是如何研究的，要對(duì)學(xué)生進(jìn)行詳細(xì)的說明和解釋�？茖W(xué)家經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析總結(jié)出的經(jīng)典力學(xué)理論，最后又應(yīng)用經(jīng)典材料力學(xué)理論到實(shí)踐過程中。這樣學(xué)生在掌握一個(gè)材料力學(xué)基本概念的時(shí)候，對(duì)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(yīng)用等都能夠有更加深入的認(rèn)識(shí)。學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)的知識(shí)就能夠真正變成活的知識(shí)并且形象生動(dòng)有趣，這樣不但提高了學(xué)生理解力學(xué)基本概念和運(yùn)用材料力學(xué)知識(shí)的能力，也在學(xué)習(xí)材料力學(xué)基本概念的時(shí)候真正感覺到了樂趣，體會(huì)到先輩們的優(yōu)秀的思維品質(zhì)，能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)材料力學(xué)知識(shí)的深入思考。書本上以前看起來枯燥乏味的知識(shí)就能變成為活的知識(shí)。進(jìn)而真正內(nèi)化到學(xué)生的頭腦，對(duì)知識(shí)的理解程度就能夠更加深刻。
在介紹知識(shí)產(chǎn)生的過程中，學(xué)生無形中也對(duì)先輩們追求真理的科學(xué)精神非常欽佩，對(duì)進(jìn)行書本上來之不易的材料力學(xué)知識(shí)產(chǎn)生敬畏感。還能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的追求。
在課堂教學(xué)中多加引用一些古代前輩們運(yùn)用材料力學(xué)知識(shí)創(chuàng)造出的優(yōu)秀成果，能激發(fā)學(xué)生的愛國主義熱情。尤其結(jié)合中國的古代先賢們?cè)跈C(jī)械工程中的優(yōu)秀成果介紹，例如:秦始皇時(shí)期的銅車馬存在的力學(xué)知識(shí)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(shí)中國人發(fā)明的弩等材料力學(xué)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(jī)械工程先進(jìn)成就等提高學(xué)生對(duì)我國古代機(jī)械的認(rèn)識(shí)，也進(jìn)一步使學(xué)生增強(qiáng)民族自信心和自豪感。
2提高學(xué)生的動(dòng)手能力、力學(xué)實(shí)際應(yīng)用及科研能力
材料力學(xué)知識(shí)是在人們長期的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來的理論，理論必然又指導(dǎo)于實(shí)踐。對(duì)于機(jī)械專業(yè)的學(xué)生來說，明確機(jī)器的工作原理及構(gòu)造，對(duì)學(xué)生深刻理解材料力學(xué)知識(shí)在機(jī)械工程中的應(yīng)用有極其重要的作用。機(jī)械零部件設(shè)計(jì)及制造很多都是符合材料力學(xué)基本原理的，通過引導(dǎo)學(xué)生在課堂上及課下觀察常用的機(jī)械產(chǎn)品及構(gòu)造，分析材料力學(xué)的基本原理，學(xué)生對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)能夠更加深刻，也提高了學(xué)習(xí)材料力學(xué)興趣和學(xué)習(xí)質(zhì)量。
在教學(xué)過程中，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用學(xué)過的材料力學(xué)原理自己動(dòng)手制作相關(guān)參數(shù)測量的科研儀器。讓學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)理論知識(shí)的同時(shí)，針對(duì)課本上的力學(xué)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(jìn)行相關(guān)的力學(xué)參數(shù)測量，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合自己的興趣課下開發(fā)基本力學(xué)參數(shù)測試儀器。經(jīng)過這樣的鍛煉和實(shí)踐，學(xué)生普遍對(duì)力學(xué)知識(shí)的應(yīng)有有個(gè)更加形象和直觀的認(rèn)識(shí)，在實(shí)踐中也真切體會(huì)到學(xué)習(xí)材料力學(xué)的價(jià)值，并能夠把自己所學(xué)的理論應(yīng)用到力學(xué)應(yīng)用實(shí)踐中去。結(jié)合海南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院老師的海南特色課題研究，學(xué)生自行設(shè)計(jì)制作了木薯秸稈力學(xué)測試儀器、香蕉秸稈切割力學(xué)測試儀器及橡膠果脫殼機(jī)械測試儀器等。通過學(xué)生自己親手做試驗(yàn)，完成海南相關(guān)農(nóng)作物等力學(xué)測試參數(shù)的測量課題，其中比較優(yōu)秀的學(xué)生經(jīng)過該過程的訓(xùn)練，進(jìn)一步對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析和整理，個(gè)別學(xué)生已在期刊上發(fā)表了科研論文。這些措施表明，學(xué)生對(duì)材料力學(xué)的理解和認(rèn)識(shí)就能更加深刻，力學(xué)學(xué)習(xí)的效果得到明顯的提高，學(xué)生反映說材料力學(xué)課程知識(shí)確實(shí)是活生生的，能夠真正內(nèi)化成學(xué)生的基本素質(zhì)，提高了自己的創(chuàng)造性。
3材料力學(xué)教學(xué)中采用研究式教學(xué)，發(fā)揮師生討論的學(xué)習(xí)模式
學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是學(xué)習(xí)材料力學(xué)的動(dòng)力，如果學(xué)生對(duì)材料力學(xué)的知識(shí)發(fā)生濃厚的興趣，那么教學(xué)效果自然就更好，所以在授課的過程中，教師有意識(shí)地引用科研課題，尤其是國內(nèi)外針對(duì)材料力學(xué)應(yīng)用方面的課題研究案例，針對(duì)各個(gè)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(xué)生進(jìn)行全面的呈現(xiàn)和介紹，把學(xué)生引入到材料力學(xué)的科研的情景之中，學(xué)生就以一個(gè)研究者角色進(jìn)行思維模式的切換，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)積極的思考，針對(duì)課題中面臨的問題和采用的方法，讓學(xué)生提出自己的見解并和學(xué)生共同分析所采用方法和方案的優(yōu)劣，這樣學(xué)生對(duì)整個(gè)課題研究過程和研究思路就有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。
結(jié)合材料力學(xué)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(gè)章節(jié)都進(jìn)行了科研課題案例的引入，結(jié)合本校實(shí)際，搜集和整理關(guān)于農(nóng)業(yè)機(jī)械等實(shí)際科研過程中的科研案例進(jìn)行深入的剖析，這樣增加了學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)知識(shí)的積極性，學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)過程中啟發(fā)很大。同時(shí)也極大地提高了學(xué)習(xí)興趣，對(duì)國內(nèi)外關(guān)于材料力學(xué)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(xué)生利用自己的課余時(shí)間對(duì)感興趣的題目查資料，找器材，做設(shè)計(jì)及研制等方式，進(jìn)一步深入研究，這些效果都比較明顯，提高了學(xué)生對(duì)材料力學(xué)的課程的學(xué)習(xí)熱情。
在課堂教學(xué)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(duì)課題的背景知識(shí)做詳細(xì)的說明，在課堂中有意讓學(xué)生提出新的設(shè)想和新的方案。實(shí)際在教學(xué)過程中，有的學(xué)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(xué)生在課下積極畫圖并對(duì)課題深入研究，同時(shí)作為鼓勵(lì)的方式，對(duì)于這些善于動(dòng)手分析思考的學(xué)生，在期末考試中適當(dāng)提高他們的平時(shí)成績，學(xué)生也感到非常滿意。
4重視材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課，增加學(xué)生對(duì)知識(shí)產(chǎn)生的過程深刻理解
材料力學(xué)知識(shí)的獲得是人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐上的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，因此書本上的知識(shí)應(yīng)該能夠讓學(xué)生親自體驗(yàn)，課堂教學(xué)中應(yīng)該創(chuàng)造條件對(duì)材料力學(xué)理論知識(shí)及規(guī)律做出試驗(yàn)驗(yàn)證及總結(jié)。例如，在講到彎曲的基本概念時(shí)，能夠在理論講解之前先進(jìn)行真正的彎曲演示試驗(yàn)，學(xué)生眼見為實(shí)感覺到形象直觀，通過演示試驗(yàn)教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)的觀察和分析，并提出為什么梁加橫向載荷時(shí)，上下邊緣長度不一樣。同時(shí)，可以具體讓一學(xué)生用卡尺測量上下邊緣尺寸，確認(rèn)彎曲之前與彎曲之后尺寸有差異，那么學(xué)生和老師的共同參與該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也真切地體會(huì)出上下邊緣尺寸確有差異，進(jìn)一步引發(fā)學(xué)生思考這背后的原因和機(jī)理。師生共同參與到整個(gè)課程實(shí)驗(yàn)之中，印象深刻，并且能引起學(xué)生極大的興趣，在推理梁橫截面的應(yīng)力公式時(shí)候，仍然再現(xiàn)和還原當(dāng)年科學(xué)家在探索推導(dǎo)該公式的過程，教學(xué)過程中適當(dāng)采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論推導(dǎo)有機(jī)結(jié)合的方式，學(xué)生真正地體會(huì)到科學(xué)研究的過程并積極地思考，并從中領(lǐng)悟到尋找科學(xué)問題答案的基本思維方法，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)問題的方法，對(duì)材料力學(xué)的知識(shí)認(rèn)識(shí)就比被動(dòng)地接受更能理解深刻，自然對(duì)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(yàn)引入課程教學(xué)中能夠極大的提高學(xué)生興趣和他們的創(chuàng)造性，尤其是講完一個(gè)試驗(yàn)過程中，讓學(xué)生進(jìn)一步課下對(duì)試驗(yàn)裝置改進(jìn)或者重新創(chuàng)造性地提出試驗(yàn)驗(yàn)證方法，采用這樣的理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式能夠提高學(xué)生對(duì)材料力學(xué)的濃厚興趣和創(chuàng)造性。提高了學(xué)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(xué)教學(xué)質(zhì)量是培養(yǎng)具有創(chuàng)新性人才的關(guān)鍵，是學(xué)生學(xué)好后繼專業(yè)課程的基礎(chǔ)。以上是我們針對(duì)提高機(jī)械類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程質(zhì)量的一些嘗試，今后還要更進(jìn)一步結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)和實(shí)際情況，結(jié)合個(gè)性化教學(xué)，達(dá)到因材施教，進(jìn)一步深入探索提高材料力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量的方法和措施。
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