肖曉春 羅浩

摘 要 為了適應(yīng)社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)人才培養(yǎng)模式的新需要，針對(duì)現(xiàn)有材料力學(xué)課程教學(xué)體系中存在的不足，提出基于變形固體靜力分析方法構(gòu)建新的材料力學(xué)課程體系，為提高材料力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和水平，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的應(yīng)用創(chuàng)新性人才搭建良好的平臺(tái)。

關(guān)鍵詞 材料力學(xué) 教學(xué)體系 變形固體 靜力分析方法

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Teaching Reform and Practice of Materials Mechanics Teaching System

XIAO Xiaochun， LUO Hao

（School of Mechanics and Engineering， Liaoning Technical University， Fuxin， Liaoning 123000）

Abstract In order to adapt to the new requirements of the socialist market economic talent training mode for the deficiencies of the existing system of teaching mechanics of materials， proposes to build a new system based on material deformation solid mechanics course static analysis methods， to improve the quality of teaching material mechanics courses and the level of training to adapt to the needs of society application of innovative talents to build a good platform.

Key words mechanics of materials； teaching system； deformed solid； static analysis methods

0 引言

在以往的工科課程體系培養(yǎng)方案中，材料力學(xué)作為許多工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)時(shí)安排較多，但隨著本科教學(xué)改革的發(fā)展，課程模塊化進(jìn)程加快，大量新的課程增加到教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中，在這種情況下，材料力學(xué)的學(xué)時(shí)安排被縮減，教師對(duì)材料力學(xué)的教材使用通常采用“切割術(shù)”，即對(duì)原有課程框架采取去繁就簡的方式來適應(yīng)課程學(xué)時(shí)減少的變化，但這樣的教學(xué)方式往往會(huì)遺漏材料力學(xué)研究問題的核心思想和重點(diǎn)內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程時(shí)無法掌握所學(xué)專業(yè)必須具備的力學(xué)分析能力和基礎(chǔ)知識(shí)，針對(duì)這一矛盾，筆者提出了基于變形固體靜力分析方法的材料力學(xué)教學(xué)改革，并將其用于課堂教學(xué)實(shí)踐，得到了較好的教學(xué)效果，這種新的教學(xué)嘗試可供同仁們參考。

圖1 重構(gòu)的材料力學(xué)教學(xué)體系

1 材料力學(xué)課程體系和教學(xué)內(nèi)容的不足表現(xiàn)

作為研究材料力學(xué)性能的一門經(jīng)典課程，現(xiàn)行的材料力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容著重于運(yùn)用經(jīng)典的力學(xué)理論對(duì)金屬材料進(jìn)行力學(xué)性能分析，在強(qiáng)調(diào)材料力學(xué)單一學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性的同時(shí)，也存在以下不足，其不足體現(xiàn)為①②③④⑤⑥：（1）教學(xué)體系仍為前蘇聯(lián)的鐵木辛柯體系。該體系是先從基本變形到組合變形，再討論一些專題，其特點(diǎn)是理論講解細(xì)，公式推導(dǎo)多，課堂教學(xué)需要的學(xué)時(shí)多，顯而易見，在新的培養(yǎng)方案中這套教學(xué)體系已顯示出不能適應(yīng)當(dāng)前的教學(xué)發(fā)展。（2）教學(xué)內(nèi)容陳舊。現(xiàn)行的材料力學(xué)是以研究鋼鐵為主體的材料力學(xué)，但對(duì)不斷出現(xiàn)的新材料比如聚合物和復(fù)合材料等力學(xué)性能的研究很少見到，這與現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展相距很遠(yuǎn)，難以激發(fā)學(xué)生的求知欲。（3）材料力學(xué)分析問題的核心思想和研究方法體現(xiàn)不足?，F(xiàn)有的材料力學(xué)課時(shí)安排多為48～64課時(shí)，如果仍采用由特殊到一般的課程體系，即以基本變形先入為主，再進(jìn)行專題討論即組合變形問題和強(qiáng)度理論的課程體系無法充分體現(xiàn)變形固體靜力分析過程的研究方法和核心思想。

基于上述現(xiàn)狀和存在的三種不足，筆者嘗試以變形固體靜力分析三條主線為線索重構(gòu)材料力學(xué)課程體系，并在課堂實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)著重強(qiáng)調(diào)材料力學(xué)研究問題的思路來解決現(xiàn)有的學(xué)時(shí)有限，學(xué)生無法深入掌握材料力學(xué)基礎(chǔ)理論和基本研究方法的矛盾，教學(xué)實(shí)踐證明，這樣的課程體系改革和實(shí)踐能夠滿足學(xué)生的需要，并取得了較好的教學(xué)效果。

2 基于變形固體靜力分析的材料力學(xué)教學(xué)體系改革

為了在有限的教學(xué)課時(shí)中，充分體系材料力學(xué)分析問題研究問題的核心思想和方法，將以變形固體靜力分析的三條主線為線索重構(gòu)材料力學(xué)教學(xué)體系，教學(xué)體系見圖1，這樣的教學(xué)體系有利于培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)分析和解決工程實(shí)際問題的能力。

圖1給出的教學(xué)體系著重突出了變形桿件靜力分析方法研究問題的具體思路，由變形固體的平衡關(guān)系研究來解決桿件內(nèi)部截面上的內(nèi)力分析問題，劃分為內(nèi)力分析模塊，重點(diǎn)講解基于截面法和設(shè)正法的內(nèi)力計(jì)算和內(nèi)力分布規(guī)律問題，由變形固體的應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系，給出材料力學(xué)研究桿件的本構(gòu)關(guān)系，結(jié)合應(yīng)力公式的推導(dǎo)給出基本變形情況下桿件的強(qiáng)度條件，將點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)、強(qiáng)度理論及組合變形的強(qiáng)度設(shè)計(jì)問題作為研究專題，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠很好地掌握材料力學(xué)課程的核心內(nèi)容，最后將變形公式和剛度條件及靜不定問題作為專題內(nèi)容深入講解實(shí)際工程中的桿件變形問題，最后將壓桿穩(wěn)定問題作為專題探討環(huán)節(jié)獨(dú)立講解。重構(gòu)的課程體系能夠很好地反映材料力學(xué)研究桿件變形的基本思路，使得學(xué)生能夠在較少的學(xué)時(shí)內(nèi)對(duì)材料力學(xué)課程進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，在課程深入的過程中，學(xué)生掌握了材料力學(xué)分析問題的方法，具備了自學(xué)材料力學(xué)相關(guān)內(nèi)容的能力。

3 材料力學(xué)的教學(xué)改革實(shí)踐

將本課程體系應(yīng)用到我校安全、煤層氣等專業(yè)的材料力學(xué)教學(xué)實(shí)踐中得到了良好的效果，對(duì)近兩年所講授的材料力學(xué)班級(jí)進(jìn)行考試結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2所示。

課程體系改革后，工程力學(xué)課程不及格率控制在30 % 以下；課程體系改革后，課程優(yōu)良率提高較大，分析兩年考試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，最低優(yōu)良率為16.3 %，最高可達(dá)31.04 %，特別是11春季學(xué)期后，優(yōu)良率在22.04 %～29.12 %之間；課程體系改革后，小班級(jí)上課成績提高更加明顯，由此可知，對(duì)于90人左右的班級(jí)上課，該授課體系更加合適。

使用更新后的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容在我校工科學(xué)生中進(jìn)行試點(diǎn)，在保證課堂教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)大課堂教學(xué)信息的條件下，適應(yīng)了我校教學(xué)學(xué)時(shí)的縮減。教學(xué)實(shí)踐表明，教學(xué)內(nèi)容新穎，理論分析與工程結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密，更有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

注釋

① Ferdiand P. Beer. MECHANICS OF MATERIALS[M] . NewYork： McGraw-Hill，2001.

② 皮連生.學(xué)與教的心理[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，1997.

③ 宓洽群.大學(xué)教學(xué)原理[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1989.

④ 范欽珊.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2001.

⑤ 黃毅.以《材料力學(xué)》（I， II）為基礎(chǔ)， 構(gòu)建材料力學(xué)立體化教材體系[J].力學(xué)與實(shí)踐，2005.6（27）：81-82.

⑥ 張浩.學(xué)分制下的考試制度分析[J].大學(xué)教育科學(xué)，2006（2）：42-43.