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淺談對(duì)《材料力學(xué)》課程教學(xué)改革的思考論文
《材料力學(xué)》是工科專業(yè)學(xué)生接觸較早的與工程實(shí)踐相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和解決工程實(shí)際問(wèn)題提供力學(xué)理論指導(dǎo)。這門課程主要培養(yǎng)學(xué)生具備工程意識(shí)( 安全和經(jīng)濟(jì)) ，解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力�！恫牧狭W(xué)》雖然是基礎(chǔ)課，但是一門較重要的課程，由于其公式繁多，理論性比較強(qiáng)，學(xué)習(xí)枯燥，這就要求改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)際從教學(xué)方法及考核方式等方面作了探討。
1 教學(xué)方法的改革
1. 1 將生活和工程實(shí)例引入課堂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
材料力學(xué)是為生活和工程實(shí)踐服務(wù)的，若教師在講課過(guò)程中，將生活和工程實(shí)例引入課堂與材料力學(xué)的基本理論聯(lián)系起來(lái)，學(xué)生可以意識(shí)到所學(xué)課程在工程實(shí)際中的重要性。既可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還可以強(qiáng)化學(xué)生理解和記憶。以下列舉了材料力學(xué)在教學(xué)中的一些生活和工程實(shí)例: 在講材料力學(xué)任務(wù)時(shí)引入加拿大魁北克大橋在施工過(guò)程中由于失穩(wěn)突然倒塌的例子，提出穩(wěn)定性要求的重要性[1]; 劈木柴時(shí)，順著木柴紋路劈易斷，沿著橫紋劈木柴不易斷，提出各向異性的概念等。通過(guò)生活和工程實(shí)例的講解，學(xué)生更容易吸收新知識(shí)并提高其解決問(wèn)題的能力。
1. 2 針對(duì)桿件基本變形形式，利用對(duì)比方法，啟發(fā)式講授
桿件變形基本形式有四種軸向拉伸和壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲。研究軸向拉伸和壓縮時(shí)，應(yīng)用截面法先探討梁上某一截面上的內(nèi)力，然后研究軸力圖，考慮單位面積上的受力情況引入應(yīng)力的概念，材料力學(xué)要應(yīng)用到工程實(shí)踐中，考慮到安全性引入許用應(yīng)力的概念。桿件軸向拉伸和壓縮強(qiáng)度計(jì)算可以解決三個(gè)方面的問(wèn)題: 強(qiáng)度校核，確定許可載荷，設(shè)計(jì)桿件截面尺寸。同樣的，按照對(duì)比、啟發(fā)式講授方法，剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲變形也是涉及到內(nèi)力、內(nèi)力圖、應(yīng)力、許用應(yīng)力、強(qiáng)度和剛度計(jì)算方面的問(wèn)題。利用對(duì)比方法，可以把零散的知識(shí)集中起來(lái)，既減少記憶量，又可以加深對(duì)知識(shí)的理解。啟發(fā)式教學(xué)可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生勇于思考和嘗試，并驗(yàn)證自己的想法，會(huì)有成就感，自信心也會(huì)倍增，對(duì)教學(xué)起著積極地作用。
1. 3 圖文并茂，學(xué)生理解記憶
人類大腦接受新知識(shí)需要經(jīng)過(guò)分析、理解、運(yùn)用幾個(gè)過(guò)程。材料力學(xué)教材中有很多文字?jǐn)⑹鲂缘慕Y(jié)論，學(xué)生對(duì)此方面內(nèi)容不容易理解，學(xué)習(xí)比較費(fèi)勁，記憶也不深，教學(xué)效果不理想。此種情況，教師可以將文字性的內(nèi)容轉(zhuǎn)化成圖形，呈現(xiàn)給學(xué)生，然后附上文字說(shuō)明，學(xué)生從直觀的圖形中加深了對(duì)知識(shí)的理解，強(qiáng)化了記憶。例如，用簡(jiǎn)便方法計(jì)算剪力Fs和彎矩M 時(shí)有一個(gè)結(jié)論“左上右下，剪力為正; 左順右逆，彎矩為正”，可以畫(huà)出圖形，讓學(xué)生直觀了解其含義。
1. 4 對(duì)于重點(diǎn)和易混淆的知識(shí)，及時(shí)歸納總結(jié)
平面任意力系平衡方程有三個(gè): ΣFx，ΣFy = 0，ΣM0( F) = 0，這三個(gè)方程是用來(lái)計(jì)算工程實(shí)際中約束反力。其中ΣFx = 0，表示所有各力在x 軸上的投影代數(shù)和等于零，投影水平向右取正值，反之取負(fù)值( 選用標(biāo)準(zhǔn)直角坐標(biāo)系) ; ΣFy= 0 ，表示所有各力在y 軸上的投影代數(shù)和等于零，投影豎直向上取正值，反之取負(fù)值( 選用標(biāo)準(zhǔn)直角坐標(biāo)系) ; ΣM0( F)= 0，表示各力對(duì)平面內(nèi)任意一點(diǎn)的矩的代數(shù)和等于零，力對(duì)某一點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)取矩為正，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)取矩為負(fù)。梁發(fā)生平面彎曲時(shí)，計(jì)算梁的內(nèi)力，需要寫(xiě)出剪力方程Fs = Fs( x) 和彎矩方程M = M( x) 。利用簡(jiǎn)易方法寫(xiě)剪力方程和彎矩方程，先選定梁的一個(gè)橫截面，該橫截面上等于該截面一側(cè)所有外力在該截面延伸面上投影的代數(shù)和，外力對(duì)該截面上形心取矩順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，投影取正值，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)投影取負(fù)值。很多同學(xué)在學(xué)習(xí)剪力方程之后，會(huì)將ΣFs = Fs( x) 中力投影正負(fù)和中力對(duì)某一點(diǎn)取矩正負(fù)搞混淆，在ΣM0( F) = 0 中規(guī)定力取矩順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)則力投影為正，而在ΣM0( F) = 0 中規(guī)定力取矩逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)則力矩為正，兩個(gè)方程中都是利用力取矩順時(shí)針還是逆時(shí)針判斷去正值還是負(fù)值，但判斷標(biāo)準(zhǔn)正好相反，需要?dú)w納總結(jié)加強(qiáng)記憶。
1. 5 運(yùn)用多種教學(xué)手段，提高教學(xué)效果
材料力學(xué)是一門理論性很強(qiáng)的課程，有很多公式需要推導(dǎo)，如單純采用多媒體教學(xué)，教師講課速度會(huì)加快，學(xué)生對(duì)公式推導(dǎo)過(guò)程還沒(méi)理解清楚，任課教師已經(jīng)開(kāi)始講解下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，容易造成學(xué)生與教師之間的脫節(jié); 材料力學(xué)課程內(nèi)容多，而課時(shí)少，若只按照傳統(tǒng)的應(yīng)用黑板講授知識(shí)，在寫(xiě)板書(shū)、繪圖方面會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間，很難在規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)講完教學(xué)大綱要求的內(nèi)容; 材料力學(xué)是一門比較枯燥的學(xué)科，加上教學(xué)手段單一化，使學(xué)生產(chǎn)生視覺(jué)疲勞，容易感到累，導(dǎo)致學(xué)生上課注意力不集中。面對(duì)以上情況，就需要任課教師集思廣益，探索多種教學(xué)手段，板書(shū)設(shè)計(jì)與多媒體有機(jī)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用到課堂中，可以自制教學(xué)模型，活躍課堂氣氛。板書(shū)設(shè)計(jì)與多媒體結(jié)合并不是說(shuō)每堂課都要二者并用，要根據(jù)授課內(nèi)容特點(diǎn)決定。此外，注重讓學(xué)生到黑板上做練習(xí)，既有利于學(xué)生注意力集中，又有利于學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己掌握知識(shí)的情況，便于查漏補(bǔ)缺。讓學(xué)生在輕松的氛圍中學(xué)習(xí)，教學(xué)效果可事半功倍。
1. 6 課堂上組織學(xué)生做練習(xí)、討論
目前材料力學(xué)課時(shí)較少，內(nèi)容偏多，導(dǎo)致教師上課一直在講課，學(xué)生只能在課后做練習(xí)[3]。大學(xué)教育和高中教育很大的一個(gè)不同點(diǎn)是，在大學(xué)，教師與學(xué)生見(jiàn)面主要是在上課時(shí)間，課后很少有給學(xué)生答疑的機(jī)會(huì)。筆者認(rèn)為教師應(yīng)該在課堂上留出一些時(shí)間讓學(xué)生看書(shū)或做練習(xí)，這樣學(xué)生既可以向老師請(qǐng)教問(wèn)題也可以學(xué)生之間互相討論，教師可以將學(xué)生提出的共性問(wèn)題集中講解。如此循序漸進(jìn)，學(xué)生也會(huì)養(yǎng)成習(xí)慣，不會(huì)就問(wèn)或是討論，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，反過(guò)來(lái)，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情也會(huì)促進(jìn)教師上課的激情。
2 考核方式的改革
傳統(tǒng)的考核方式是平時(shí)成績(jī)占30%，期末閉卷考試成績(jī)占70%，基本上期末考試成績(jī)決定了學(xué)生是否可以達(dá)到及格線。為了保證及格率，教師出題只能圍繞教材，這就造成了一部分學(xué)生平時(shí)上課不認(rèn)真，學(xué)習(xí)不積極主動(dòng)，有的甚至?xí)缯n，考前僅突擊一周考試也可及格，考試過(guò)后都忘了學(xué)過(guò)什么內(nèi)容。這樣的結(jié)果是應(yīng)試教育的產(chǎn)物，不能體現(xiàn)高校素質(zhì)教育的目的。為了改變這種狀況，充分培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性，迫切需要對(duì)考核方式進(jìn)行改革。期末考試成績(jī)所占百分比可適當(dāng)降低，增加學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中創(chuàng)造性能力的考核，期末考試試卷應(yīng)加大思考、能力提升題的題量，減少結(jié)論性，直接套用公式的題型，培養(yǎng)學(xué)生活學(xué)活用知識(shí)的能力。
3 結(jié)語(yǔ)
《材料力學(xué)》是與工程實(shí)踐密切相關(guān)的課程，在工程實(shí)踐中材料的選擇要求既安全又經(jīng)濟(jì)，稍有疏忽就可導(dǎo)致工程中的安全隱患，這就培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度。對(duì)于本課程講授方法要從灌輸式教育轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)式教育，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)新性和活學(xué)活用知識(shí)的能力，更好的達(dá)到高等教育的目的。
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