張君華

摘要：本文根據(jù)近幾年來上課的實(shí)踐以及我校學(xué)生的實(shí)際情況，就提高材料力學(xué)的課堂教學(xué)質(zhì)量談?wù)勛约旱捏w會(huì)，希望對相關(guān)其他課程起到借鑒作用，對我校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：課堂教學(xué)；材料力學(xué)；高素質(zhì)人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）39-0150-02

一、引言

針對我國工業(yè)化進(jìn)程的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，胡海巖院士指出，我國的高等工程教育體系應(yīng)該是多層次的[1]，第一層次就是應(yīng)用型工程師，即以應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)為主的研制開發(fā)產(chǎn)品的工程師，并指出目前多數(shù)大學(xué)的主要任務(wù)是培養(yǎng)應(yīng)用型工程師。北京信息科技大學(xué)的定位是以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才為主，而高素質(zhì)的應(yīng)用型人才需要有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識、較強(qiáng)的動(dòng)手能力以及利用所學(xué)知識解決工程實(shí)際問題的能力。材料力學(xué)課程在培養(yǎng)工科學(xué)生上述能力方面起到非常重要的作用。目前我校機(jī)械類專業(yè)共有13個(gè)教學(xué)班，材料力學(xué)是一門非常重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度問題的基本概念、基礎(chǔ)知識，了解穩(wěn)定性的概念，對工程構(gòu)件強(qiáng)度、變形和剛度問題具有基本的計(jì)算能力，通過揭示知識發(fā)生的過程，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，以理論分析為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。課堂教學(xué)是現(xiàn)在甚至以后較長一段時(shí)間內(nèi)我國高等教育的主要途徑，因此，提高材料力學(xué)課程課堂教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要，如何提高課堂教學(xué)質(zhì)量是擺在所有高校教師面前的現(xiàn)實(shí)問題。課堂教學(xué)活動(dòng)應(yīng)是師生互動(dòng)和共同發(fā)展的過程，而不應(yīng)是教師機(jī)械地向?qū)W生進(jìn)行單向的信息傳遞[2]。筆者就提高材料力學(xué)課堂質(zhì)量總結(jié)以下幾點(diǎn)對策，希望對其他課程能起到借鑒作用。

二、講好緒論第一課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

每門課程第一次上課時(shí)都要講緒論，主要講解本課程的任務(wù)和主要內(nèi)容、研究方法等，即回答為什么學(xué)、學(xué)什么、如何學(xué)的問題。講好第一課會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性，從對材料力學(xué)一無所知到在頭腦中形成一個(gè)對這門課的清晰輪廓。我校材料力學(xué)在大二下學(xué)期開始開設(shè)，前一學(xué)期剛學(xué)完理論力學(xué)，可舉如下的例子：上學(xué)期理論力學(xué)期末考試題恰巧有一道計(jì)算塔式起重機(jī)不會(huì)翻倒的條件及配重多少的問題，利用理論力學(xué)的知識可以計(jì)算支座反力，以及塔吊不翻倒需要的配重等。如果起重機(jī)吊起的重物太重就會(huì)存在安全問題，比如鋼絲繩斷掉、桿被壓彎等，材料力學(xué)就是解決在保證安全和經(jīng)濟(jì)的情況下設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的尺寸及所用材料類型，如鋼絲繩的繩粗、各桿尺寸、選取材料、桿是實(shí)心還是空心等，以及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)如何保證既要安全又要合理用材。有些學(xué)生在學(xué)習(xí)理論力學(xué)時(shí)比較吃力，感到枯燥，我們就要告訴他們材料力學(xué)比理論力學(xué)生動(dòng)得多，更貼近工程實(shí)際，激起他們的學(xué)習(xí)興趣，講清材料力學(xué)與理論力學(xué)之間的關(guān)系。

材料力學(xué)緒論需要講清一些基本概念，比如強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等，由于學(xué)生還沒學(xué)這門課，對這些概念不好理解，每個(gè)概念講的時(shí)候要舉實(shí)例，可以列舉一些古代建筑如萬里長城、古代宮殿等，經(jīng)歷幾百年甚至上千年還完好無損，而且還特別漂亮，說明它們有足夠的強(qiáng)度，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情。此外，還可以談及現(xiàn)代摩天大樓，既高又美觀，這都與材料力學(xué)密不可分，可以激發(fā)學(xué)生的求知欲望。通過緒論的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對材料力學(xué)的內(nèi)容及研究方法形成大體框架。緒論講好，會(huì)使學(xué)生愛上材料力學(xué)，為教學(xué)的順利開展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、多舉實(shí)例，使教學(xué)內(nèi)容更生動(dòng)

教師，尤其是青年教師一定要注意平時(shí)多積累，能夠在講課過程中對身邊例子、工程例子信手拈來，跟學(xué)生一起分析工程事故，探討事故發(fā)生的力學(xué)原因，這可以活躍課堂氣氛，提高課堂教學(xué)效果，提高學(xué)生積極主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣，使他們能夠從更深層次理解課上所講知識，利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。

比如，在講壓桿穩(wěn)定時(shí)的穩(wěn)定及平衡的概念比較抽象，以學(xué)生手中拿的鉛筆[4]為例，如果拿根細(xì)線將鉛筆尖系住吊起，鉛筆會(huì)保持平衡，因?yàn)榧?xì)線對鉛筆的拉力和鉛筆自身的重力是一對平衡力。如果想讓筆尖向下立在水平桌面上，鉛筆的受力仍然平衡，但卻很難辦到，這是為什么呢？學(xué)生的思維被激起，并給出各種回答，邊分析答案邊引出穩(wěn)定的平衡與不穩(wěn)定的平衡概念。筆尖向下不能直立是因?yàn)橛形⑿〉臄_動(dòng)存在，如空氣流動(dòng)、桌面微小振動(dòng)等，使鉛筆直立的位置有微小偏移。一旦偏移，重力作用線偏離支撐點(diǎn)，重力對支撐點(diǎn)的力矩使鉛筆倒下，這種情況下的擾動(dòng)被擴(kuò)大，平衡狀態(tài)被破壞，即為不穩(wěn)定平衡。細(xì)線吊起的鉛筆也存在空氣流動(dòng)、細(xì)線抖動(dòng)等擾動(dòng)，重力作用線也會(huì)偏離鉛筆的捆綁點(diǎn)，而重力對捆綁點(diǎn)的力矩使鉛筆回到直立狀態(tài)，這種情況下的擾動(dòng)沒有擴(kuò)大，平衡狀態(tài)沒有被破壞，屬于穩(wěn)定平衡。同時(shí)，理解“擾動(dòng)”這個(gè)詞會(huì)為后續(xù)學(xué)習(xí)壓桿穩(wěn)定打好基礎(chǔ)。此外，還可以分析雜技演員頂碗的例子，引起學(xué)生的濃厚興趣，簡單介紹穩(wěn)定控制（鎮(zhèn)定）的問題，并與自己的研究課題相聯(lián)系。

四、靈活運(yùn)用各種教學(xué)方法，一切為提高課堂教學(xué)質(zhì)量服務(wù)

在整個(gè)教學(xué)過程中，靈活運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)[5]等，盡可能地激發(fā)學(xué)生思維，啟發(fā)他們自己思考，引出本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容；啟發(fā)他們主動(dòng)利用所學(xué)知識，解釋力學(xué)現(xiàn)象，分析工程問題，解決實(shí)際問題。

比如，講扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力公式推導(dǎo)時(shí)，以前的情況是一見到推導(dǎo)公式，半數(shù)學(xué)生低頭不聽，效果很不理想。這次，可以采用啟發(fā)式和研究式的教學(xué)方法，激起學(xué)生的求知欲，效果會(huì)很好。對照軸向拉壓變形，從直觀的表面變形實(shí)驗(yàn)出發(fā)，通過一系列的設(shè)問，啟發(fā)學(xué)生猜測出扭轉(zhuǎn)變形的相應(yīng)結(jié)果，如應(yīng)力計(jì)算公式是內(nèi)力除以截面尺寸元素形成的，邊討論邊引出正確結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生從縱向和橫向兩方面觀察變形，得出扭變形的變化量和不變量，引導(dǎo)學(xué)生從這些變形結(jié)果推測出平面假設(shè)、應(yīng)力方向、應(yīng)力分布等。利用表面變形實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，加上簡單推導(dǎo)得到的變形幾何關(guān)系：γ■=ρdφ/dx，得到應(yīng)力的計(jì)算公式。而變形與力連接的橋梁就是剪切胡克定律，即物理關(guān)系，這便把應(yīng)力引進(jìn)來。應(yīng)力在截面上的合成結(jié)果便是內(nèi)力扭矩，自然引入靜力學(xué)關(guān)系，最終得到應(yīng)力計(jì)算公式。采用多媒體與板書相結(jié)合的形式，將推導(dǎo)主線寫在黑板上，這樣使學(xué)生更深刻地理解通過變形幾何關(guān)系、物理關(guān)系和靜力學(xué)關(guān)系三種關(guān)系推得應(yīng)力計(jì)算公式。

五、注重積累，規(guī)范行為，養(yǎng)成好習(xí)慣

教師要養(yǎng)成寫教案的習(xí)慣。寫教案相當(dāng)于彩排，任何精彩的表演節(jié)目在正式表演前都要彩排好多次，上課就相當(dāng)于正式演出，教師要注重積累，才能表演得精彩，才能更好地應(yīng)對正式演出過程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況。教師要認(rèn)真?zhèn)湔n，不要忽略任何一個(gè)細(xì)節(jié)，寫一本屬于自己的教案，并在教學(xué)實(shí)踐中不斷地積累、改進(jìn)、豐富教案。以學(xué)生為本，寫教案前清楚了解學(xué)生的基礎(chǔ)，包括先修的課程、課程學(xué)習(xí)程度等，基于后續(xù)要學(xué)的課程及學(xué)生的專業(yè)方向，調(diào)整本課程的切入點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)，做到有的放矢，使學(xué)生順利接受所學(xué)知識，為后續(xù)課程做好服務(wù)。寫教案不是抄課本，而是以教學(xué)內(nèi)容為框架，教學(xué)方法和實(shí)際例子為填充，不斷改進(jìn)和積累。教學(xué)有法但無定法，只有不斷地改進(jìn)教學(xué)方法，才能把知識講活，切實(shí)提高課堂教學(xué)質(zhì)量。大量的實(shí)例能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生對所學(xué)知識理解得更加深刻，提高利用所學(xué)知識分析工程問題、解決實(shí)際問題的能力。教師在教案中不斷地積累實(shí)例，才能做到在講課過程中將身邊的例子隨手拈來、運(yùn)用自如，使課堂更加生動(dòng)。

教師幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)中養(yǎng)成好習(xí)慣。教師要嚴(yán)格要求學(xué)生，現(xiàn)在的學(xué)生具有非?；钴S、動(dòng)手能力強(qiáng)、崇尚自由等特點(diǎn)，作為教師，要引領(lǐng)他們走正確的方向，才會(huì)取得很大進(jìn)步。規(guī)范學(xué)生作業(yè)。任何事情都有規(guī)矩，無規(guī)矩不成方圓。作業(yè)要嚴(yán)格按照例題規(guī)范來寫，注意書寫格式和解題步驟。這種規(guī)范是讓人一看就知道我們的解決問題的思路和所用方法非常清楚，因此必須嚴(yán)格按要求完成作業(yè)。教師要認(rèn)真、及時(shí)地批改，及時(shí)發(fā)現(xiàn)作業(yè)問題，作為案例在課堂上及時(shí)糾正。對作業(yè)做得規(guī)范認(rèn)真的典型和差的典型，教師要拍下來（匿名），放到課件中給大家看，順便指出作業(yè)的問題，讓學(xué)生努力改進(jìn)自己。只有經(jīng)過嚴(yán)格的訓(xùn)練，學(xué)生才會(huì)思路清晰、計(jì)算準(zhǔn)確、書寫工整，提高綜合素質(zhì)。

六、結(jié)論

總之，作為教師，要抓住每個(gè)細(xì)節(jié)，課前做好充分準(zhǔn)備，認(rèn)真設(shè)計(jì)每一堂課，課后認(rèn)真反思，以求日后再改進(jìn)，靈活運(yùn)用各種教學(xué)方法，以學(xué)生為本，提高學(xué)生的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣，使課堂更生動(dòng)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。此外，教師要多與同行尤其是老教師交流，多聽他們的課，學(xué)習(xí)教學(xué)方法，積累更多實(shí)例，不斷豐富自己的知識，提高自身教學(xué)專業(yè)能力，為我校、為社會(huì)培養(yǎng)更多的高素質(zhì)創(chuàng)新型應(yīng)用人才。

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