潘耀芳　吳懋亮　王化更

摘 要 以工科專業(yè)基礎課——材料力學作為一個實例，分析應用型本科的教學體系、教學方法、教學手段和效果評價，以適應現代大學應用型教學的要求。探索教學內容的合理分配、多媒體課件及分析軟件的運用、參與式教學方法以及合理的考核方法，避免學生重理論輕實踐的弊端，增強學生對理論知識的理解。

關鍵詞 應用型本科 專業(yè)基礎課程 教學體系

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.04.060

Abstract The paper analyzes teaching systems， teaching methods， teaching means and effective evaluation with an specialty example course materials mechanics to adapt to modern application undergraduate education. The paper explores reasonable distribution of teaching contents， application of multimedia and analysis software， participation teaching method and examination types to avoid students pay more attention on theoretical knowledge and less attention on application， and enhance knowledge apprehension through example analysis.

Key words Application Undergraduate； basis specialty course； teaching system

隨著高等教育的普及化和大眾化，高等院校辦學功能呈現多樣化的特點。應用型本科教學注重應用性人才培養(yǎng)，將應用性人才培養(yǎng)的理論研究和實踐有機地結合起來，通過調整學科專業(yè)的培養(yǎng)方案和培養(yǎng)模式，探究高校應用性人才培養(yǎng)的可行性道路，應用型人才培養(yǎng)是眾多地方高校結合自身的條件和定位，深入思考和探索的一個新課題。①

本文以應用型本科教學為目標，以工科類專業(yè)中最基礎的專業(yè)基礎課——材料力學為研究對象，對培養(yǎng)學生工程理念和創(chuàng)想思維進行探索，結合材料力學課程的特點，在教學過程中將基本理論和工程實踐相結合，突破應試教育的慣性思維，在課程教學體系、教學方法、教學手段和學生學習效果評價指標等方面，開展探索性地研究和實踐，培養(yǎng)既掌握理論知識又具備實踐技能和綜合應用等多方面能力的應用型人才。

1 應用型本科的課程教學體系要求

目前高等學校的教育模式大多以培養(yǎng)學術型、研究型人才為主，以系統(tǒng)性、完整性為特征的課程體系與以工作中解決實際問題的能力為主應用型本科培養(yǎng)的課程教學要求存在一定的距離。②因此教學過程中，不僅需要設置具有一定順序和前后銜接的教學內容，更要根據解決實際問題的需要，進行知識的模塊化處理，相對獨立又有內在聯系的安排教學過程。材料力學課程教學中，從知識體系上可以分為基本變形與組合變形，從研究對象可以分為桿件和具有一定形狀的構件，因此教學過程針對工程實踐中的處理方法，首先進行外力分析模塊的教學，通過分析確定構件變形的類型，然后講解內力部分，通過變形特點的分析，進一步計算桿件橫截面間的內力，最后講解應力和變形的計算方法，根據截面的應力類型，選擇強度條件，計算正應力、切應力以及危險點的主應力等。針對與工程實際聯系更為緊密的壓桿穩(wěn)定、動載荷、超靜定等問題，結合實際工程實例和材料力學的基本理論作為專題講解，使學生了解此類實際問題的計算和解決辦法。

因此，在材料力學這類專業(yè)基礎課的教學過程中，教師結合應用型本科的教學要求，建立模塊化教學理念，從一條主線（外力-內力-應力與變形）出發(fā)，將各模塊的知識有機連接，幫助學生不僅掌握理論知識，而且通過專題學習了解工程應用，這樣，有助于使學生加深對專業(yè)基礎課程理論知識的理解，達到對基本知識舉一反三、靈活運用的目的。

2 多媒體課件和分析軟件在應用型教學中的應用

鑒于應用型本科教學的課程特點和教學要求，實現教學形式的多樣化，以直觀、形象的方式表達抽象的概念和變換過程，通過增強教學的交互性，來吸引學生的注意力，激發(fā)學生的學習熱情。③多媒體技術彌補了傳統(tǒng)教學的缺點，提高教學效果。專業(yè)基礎課程課件應用CAD繪圖或工程圖片等方式設計出與教學內容相對應的圖片，在課程學習過程中，通過動畫變化形象地表現抽象概念，如材料力學中的構件形形式，首先CAD軟件構建結構模型，然后利用3DMAX、flash等場景渲染和動畫處理軟件設計出結構變形的三維場景，從而直觀形象地展示了結構的變形過程，既加深學生的理解，也提高了學生的學習興趣。

另外，許多有限元分析軟件（如ANSYS）在工程實踐中應用越來越廣，對解決復雜結構的力學計算問題提供了有效的解決工具。在材料力學等課程的教學過程中引入力學計算工具，將ANSYS數值計算過程和結果與理論計算相對比，使教學中的概念更具體化和形象化。④如彎曲正應力不易理解，可以用有限元方法可做出應力云圖，利用有限元分析結果展示矩形截面梁的純彎曲變形，云圖可以清晰顯示截面的應力狀態(tài)。同時對于復雜結構的力學分析，對比有限元軟件分析結果和力學數值計算結果，使學生了解基本力學方法的計算能力和使用范圍，使學生了解近似計算的局限性。

3 參與式教學方法的應用探索

本科教學中，參與式教學法是以學生為中心，教學過程中設定明確的教學目標，在民主、寬容的課堂環(huán)境中采用合作式或協作式的方法進行教學，這樣使得學生可以積極主動地、具有創(chuàng)造性地介入教學活動，加強教師與學生之間的信息交流和反饋，使教師可以因材施教，根據學生學習情況實時調整教學方法和教學方式，同時可以使學生在溝通和交流過程中，領會和掌握所學的知識，并在討論中將理論和實踐結合起來。⑤為了使學生參與到教學活動中，一方面在課堂教學上，通過具體實例使學生深入了解知識的應用，另一方面，通過讓學生自主設計實驗的方法，提高學生的實踐能力。參與式教學強調團隊合作，團隊成員之間既有分工，又要相互合作、互相監(jiān)督，因此課堂上學生可以在輕松的氣氛中學習專業(yè)知識。⑥

參與式教學法的載體為研究項目，學生以學習團隊為基本單位，相互分工合作，每個同學以不同的角度參與項目研討。根據材料力學課程的特點，構建一個使學生利用材料力學基礎理論解決實際設計中的問題，如對設計的減速器中的關鍵部分進行簡化，分解為一個個單獨的力學問題。⑦其中軸的設計可以進行彎扭合成的強度計算，鍵的設計可以近似為剪切變形問題，螺栓的選擇可以簡化為拉伸與壓縮變形問題等，通過不同零部件的設計計算，加深學生對工程實踐和材料力學問題之間聯系的理解，提升學生學習的興趣。計算完成后，需要進一步進行討論和點評。課堂討論和設計質疑是參與式教學的重要形式，質疑過程使學生進行獨立思考和反思理論知識，從不同的角度理解和分析基礎理論問題。通過討論可以梳理設計過程和理論在實踐中的應用，同時自由討論和質疑要求學生全面和深刻地理解課堂理論和設計的全部過程，對學生的學習起到了督促作用。

在實驗教學過程中，采用開放式的實驗教學模式，實驗之前，通知學生實驗的目的和內容，并通過參觀實驗設備讓學生了解實驗室現有的條件，然后讓學生根據對課本內容的理解，分組進行實驗設計。如進行材料的拉伸試驗，可以為學生提供不同材料的樣件，讓學生獨立包括進行實驗儀器的選擇、實驗現象和數據的分析等，在這一過程中，不僅能夠使學生了解實驗的過程，而且能夠了解儀器的操作規(guī)范，并通過不同組之間的數據對比，了解材料、尺寸等因素對零件拉伸變形的影響。

4 合理的作業(yè)和考核

材料力學理論多，適量的作業(yè)和點評是檢驗學生學習水平和改正學生的錯誤認識的必要手段。由于材料力學是一門比較成熟的理論課，多數作業(yè)可以通過網絡獲得答案，作業(yè)的抄襲現象比較嚴重，學生不能獨立、按時完成作業(yè)現象比較普遍。因此在材料力學的作業(yè)布置方面，一是體現作業(yè)內容和數量多樣化，根據教學內容和學生的掌握程度安排一些思考題和討論題，這樣，既能夠提高學生的學習積極性和主動性，同時根據學生的學習水平和要求，確定不同的作業(yè)難度和作業(yè)數量，多層次化作業(yè)要求既可以讓基礎較差的學生獨立完成作業(yè)，逐步掌握材料力學的基本知識，也可以進一步激發(fā)水平較好學生的學習興趣。⑧

目前常用的“平時成績+期末考試”的考核形式，重視理論知識的記憶、輕視實踐能力的考核，這種考核形式忽視學生創(chuàng)新能力、實踐能力的培養(yǎng)，無法適應應用型人才的培養(yǎng)要求。⑨材料力學的考核盡量減少記憶性內容，加強對學生的分析、理解、判斷、表達等的考核；同時將課堂評價與考試相結合，注重對學習過程的監(jiān)督與引導，改革現有課程考試的做法，學生平時學習的考核可以采用作業(yè)、課堂提問、出勤、實驗等方式，通過運用多種考評方式可以較全面地了解被考評者應具備的知識、技能、素質，能更好地發(fā)揮考試的作用。

5 結語

材料力學作為工科專業(yè)的一門重要基礎課，根據課程特點和學生的學習情況，設計材料力學的教學方法，具有重要的意義。

在教學體系上由基礎的桿類零件的拉壓、彎曲、扭轉變形出發(fā)，逐漸建立強度理論的應用和復雜情況下材料力學的分析方法等基本理論。多媒體課件作為一種有效的教學輔助手段，通過文字、圖片、動畫多種元素的綜合應用，避免了枯燥的理論講解。教學過程中適當介紹Ansys等軟件在力學分析方面的應用，不僅使得教學概念更具體化和形象化，而且可以拓展學生的眼界。參與式教學方式促進學生對知識的理解和應用，合理的作業(yè)和考核方法有利于學生的學習積極性的提高，提高學生的學習效果。

注釋

① 管天球.地方高校本科應用型人才培養(yǎng)模式研究與實踐[J].中國高等教育，2008（15/16）：69-70

② 汪祿應.應用型本科教育人才培養(yǎng)目標與課程體系建設[J].大學教育科學.2005（2）：42-44.

③ 徐春.多媒體在工程應用型教學中的利弊透視[J].黑龍江高教研究，2007（5）：152-153.

④ 葉勇.談ANSYS與《材料力學》課程教學的有機結合[J].科技情報開發(fā)與經濟，2005.15（20）：216-218.

⑤ 婁祖安.參與式教學法的涵義及特征[J].科技信息，2009（25）：405，423.

⑥ 姬紅旭.應用型本科基于學習團隊的項目參與式教學研究[J].職業(yè)技術，2014（10）：76.

⑦⑧林朝斌.項目教學法在材料力學課程教學中的應用研究[J].中國教育技術裝備，2014（2）：75-76.

⑨ 李念良，李望國.基于應用型人才培養(yǎng)的高校課程考核改革探究[J].科教導刊，2013（25）：14-15.