張君華

摘要：本文根據(jù)近幾年來(lái)上課的實(shí)踐及我校學(xué)生的實(shí)際情況，就提高材料力學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量談自己的體會(huì)，希望對(duì)相關(guān)的其他課程起到借鑒作用，對(duì)于我校培養(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(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）40-0164-02

一、引言

針對(duì)我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，胡海巖院士指出我國(guó)的高等工程教育體系應(yīng)該是多層次的，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(kāi)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。我校北京信息科技大學(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(shí)、較強(qiáng)的動(dòng)手能力以及利用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)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(lèi)專(zhuān)業(yè)共13個(gè)教學(xué)班，材料力學(xué)是他們非常重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。通過(guò)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(wèn)題的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)，了解穩(wěn)定性的概念，對(duì)工程構(gòu)件強(qiáng)度、變形和剛度問(wèn)題具有基本的計(jì)算能力，通過(guò)揭示知識(shí)發(fā)生的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)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(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)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(wèn)題。課堂教學(xué)活動(dòng)應(yīng)該是師生互動(dòng)和共同發(fā)展的過(guò)程，而不應(yīng)該是教師機(jī)械的向?qū)W生進(jìn)行單向的信息傳遞。筆者就提高材料力學(xué)課堂質(zhì)量總結(jié)以下幾點(diǎn)，也希望對(duì)其他課程能起到借鑒作用。

二、講好緒論第一課，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

每門(mén)課程第一次課都要講緒論，主要講解本課程的任務(wù)、主要內(nèi)容和研究方法等，即回答好為什么學(xué)、學(xué)什么、如何學(xué)的問(wèn)題。講好第一課會(huì)讓學(xué)生對(duì)課程產(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，使對(duì)材料力學(xué)一無(wú)所知的學(xué)生在頭腦中形成一個(gè)對(duì)于這門(mén)課的清晰輪廓。我校材料力學(xué)在大二下學(xué)期開(kāi)設(shè)，前一學(xué)期剛學(xué)完理論力學(xué)，舉如下例子：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(wèn)題，利用理論力學(xué)知識(shí)可以計(jì)算支座反力以及塔吊不翻倒所需要的配重等。如果起重機(jī)吊起的重物太重就會(huì)存在安全問(wèn)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，如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的尺寸及所用材料類(lèi)型，比如鋼絲繩用多粗的，每個(gè)桿用多大尺寸的，選取什么材料，桿用實(shí)心的還是空心的，哪個(gè)好，等等，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。有些同學(xué)在學(xué)習(xí)理論力學(xué)時(shí)比較吃力，感到枯燥，我們就要告訴學(xué)生材料力學(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，并講清楚材料力學(xué)與理論力學(xué)之間的關(guān)系。

材料力學(xué)緒論需要講清楚一些基本概念，比如強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等，學(xué)生還沒(méi)學(xué)這門(mén)課，對(duì)于這些概念不好理解，每個(gè)概念講的時(shí)候要舉實(shí)例?？梢粤信e一些古代建筑比如萬(wàn)里長(zhǎng)城、古代的宮殿等，經(jīng)歷幾百年甚至上千年還完好無(wú)損，而且有很多還特別漂亮，說(shuō)明它們足夠的強(qiáng)度，順便也激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情；以及現(xiàn)代的摩天大樓，好多都是既高又美觀(guān)，這些都是與材料力學(xué)密不可分的，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。通過(guò)緒論的學(xué)習(xí)使學(xué)生對(duì)于材料力學(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(ài)上材料力學(xué)，為教學(xué)的順利開(kāi)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，這樣在講課過(guò)程中，身邊的例子、工程的例子才能夠信手拈來(lái)；作為案例跟學(xué)生一起分析工程事故，探討事故發(fā)生的力學(xué)原因。這樣就可以活躍課堂氣氛，提升課堂教學(xué)效果，提高了學(xué)生的積極主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠從更深層次上理解課上所講的知識(shí)，進(jìn)而利用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題。

比如在講壓桿穩(wěn)定時(shí)，穩(wěn)定及平衡的概念比較抽象，以學(xué)生手中拿的鉛筆為例，如果拿根細(xì)線(xiàn)將鉛筆尖系住吊起，鉛筆會(huì)保持平衡，因?yàn)榧?xì)線(xiàn)對(duì)鉛筆的拉力和鉛筆自身的重力是一對(duì)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，但是卻很難辦到，這是為什么呢？同學(xué)們的思維被激起，給出各種回答，邊分析同學(xué)的答案邊引出穩(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，比如空氣流動(dòng)、桌面微小振動(dòng)等，使得鉛筆直立的位置有微小偏移，一旦偏移，重力作用線(xiàn)偏離支撐點(diǎn)，重力對(duì)支撐點(diǎn)的力矩使得鉛筆倒下，這種情況擾動(dòng)被擴(kuò)大，使平衡狀態(tài)被破壞，這就是不穩(wěn)定的平衡；細(xì)線(xiàn)吊起的鉛筆也存在空氣流動(dòng)、細(xì)線(xiàn)抖動(dòng)等擾動(dòng)，重力作用線(xiàn)也要偏離鉛筆的捆綁點(diǎn)，而重力對(duì)捆綁點(diǎn)的力矩使鉛筆回到直立狀態(tài)，這種情況擾動(dòng)沒(méi)有擴(kuò)大，平衡狀態(tài)沒(méi)有被破壞，屬于穩(wěn)定的平衡。同時(shí)理解了“擾動(dòng)”這個(gè)詞也為后面學(xué)習(xí)壓桿穩(wěn)定打好基礎(chǔ)。還可以分析雜技演員頂碗的例子引起同學(xué)們濃厚的興趣，通過(guò)此例子簡(jiǎn)單介紹穩(wěn)定控制（鎮(zhèn)定）問(wèn)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(guò)程中，靈活運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)等各種方法，盡可能的激發(fā)學(xué)生思維，啟發(fā)他們自己思考出一些結(jié)論，引出本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容；啟發(fā)他們主動(dòng)利用所學(xué)知識(shí)，解釋力學(xué)現(xiàn)象，分析工程問(wèn)題，解決實(shí)際問(wèn)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(jiàn)到推導(dǎo)公式，半數(shù)同學(xué)低頭不聽(tīng)，效果很不理想。這次我們采用啟發(fā)式和研究式教學(xué)方法，激起了同學(xué)們的求知欲，效果良好。對(duì)照軸向拉壓變形，從直觀(guān)的表面變形實(shí)驗(yàn)出發(fā)，通過(guò)一系列設(shè)問(wèn)，啟發(fā)學(xué)生猜測(cè)出扭轉(zhuǎn)變形相應(yīng)的結(jié)果，比如應(yīng)力計(jì)算公式是內(nèi)力除以截面尺寸元素組合，然后邊討論邊引出正確的結(jié)果。引導(dǎo)學(xué)生從縱向和橫向兩方面觀(guān)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(cè)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(jiǎn)單推導(dǎo)得到變形幾何關(guān)系：γρ=ρdφ/dx，我們目標(biāo)是得到應(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，這樣便把應(yīng)力引進(jìn)來(lái)，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(shū)相結(jié)合的形式，將推導(dǎo)主線(xiàn)寫(xiě)在黑板上，這樣使學(xué)生更深刻地理解通過(guò)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

教師養(yǎng)成寫(xiě)教案的習(xí)慣。寫(xiě)教案相當(dāng)于彩排，任何精彩的表演節(jié)目，正式表演前都要彩排好多次，上課就相當(dāng)于是正式演出，教師要注重積累，才能表演得精彩，才能更好地應(yīng)對(duì)正式演出過(guò)程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況。認(rèn)真?zhèn)湔n，不要忽略任何一個(gè)細(xì)節(jié)，寫(xiě)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)，不斷地豐富教案。以學(xué)生為本，寫(xiě)教案前了解清楚學(xué)生的基礎(chǔ)，包括先修的課程、課程學(xué)習(xí)的程度等；后續(xù)要學(xué)的課程及學(xué)生的專(zhuān)業(yè)方向，來(lái)調(diào)整本課程的切入點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)，這樣才能做到有的放矢，才能使學(xué)生順利接受所學(xué)知識(shí)，而且為后續(xù)課程做好服務(wù)。寫(xiě)教案不是抄課本，而是以教學(xué)內(nèi)容為框架，所用教學(xué)方法和實(shí)際例子為填充，不斷地改進(jìn)、不斷地積累。教學(xué)有法但無(wú)定法，只有不斷地改進(jìn)教學(xué)方法才能把知識(shí)講活，才能切實(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，能使學(xué)生對(duì)于所學(xué)知識(shí)理解更加深刻，能提高學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析工程問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)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(guò)程中身邊的例子隨手拈來(lái)，運(yùn)用自如，使我們的課堂更加生動(dòng)。

教師幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)中養(yǎng)成好習(xí)慣。教師對(duì)學(xué)生要嚴(yán)格要求，多數(shù)學(xué)生能理解老師嚴(yán)格要求對(duì)自己是好事情。現(xiàn)在的學(xué)生具有思想活躍、動(dòng)手能力強(qiáng)、崇尚自由等特點(diǎn)，作為教師，要以這些特性為根本，引領(lǐng)他們走向正確的方向。規(guī)范學(xué)生作業(yè)，任何事情都有規(guī)矩，無(wú)規(guī)矩不成方圓。作業(yè)要嚴(yán)格按照例題規(guī)范去寫(xiě)，嚴(yán)格書(shū)寫(xiě)格式和解題步驟，這種規(guī)范能讓人一看就覺(jué)得你的解決問(wèn)題的思路和所用方法都非常清楚。教師認(rèn)真及時(shí)地批改、發(fā)現(xiàn)作業(yè)的問(wèn)題，作為案例在課堂上及時(shí)糾正。作業(yè)做得規(guī)范認(rèn)真的典型和不合格的典型都拍下來(lái)（匿名），放到課件中給大家看，順便指出作業(yè)的問(wèn)題，同學(xué)們定會(huì)向好的學(xué)習(xí)，努力改進(jìn)自己。只有經(jīng)過(guò)這樣嚴(yán)格的訓(xùn)練，學(xué)生才會(huì)思路清晰、計(jì)算準(zhǔn)確、書(shū)寫(xiě)工整，從而提高其綜合素質(zhì)。

六、結(jié)語(yǔ)

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，為提高學(xué)生的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣，為使我們的課堂更生動(dòng)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量不斷積累、不斷努力。多與同行尤其是老教師交流，多聽(tīng)他們的課，向他們學(xué)習(xí)教學(xué)方法，積累更多的實(shí)例，不斷豐富自己的知識(shí)，不斷提高我們的教學(xué)專(zhuān)業(yè)能力，為我校、為我們社會(huì)培養(yǎng)更多的高素質(zhì)創(chuàng)新型應(yīng)用人才。

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