張昆鵬 王收軍 郝淑英 馮晶晶

摘要：工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的材料力學(xué)教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，適應(yīng)工程師就業(yè)國(guó)際化的需要。材料力學(xué)是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，針對(duì)現(xiàn)有教學(xué)體系中存在的不足，可以從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式等四個(gè)方面進(jìn)行改革，使該課程的教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生成為國(guó)際化工程師人才，具有自主學(xué)習(xí)、探索創(chuàng)新的優(yōu)秀素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：工程教育專業(yè)認(rèn)證;材料力學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）36-0095-02

一、工程教育專業(yè)認(rèn)證概述

2013年6月，我國(guó)正式成為全球范圍內(nèi)規(guī)模最大、影響力最廣的國(guó)際工程教育互認(rèn)協(xié)議——《華盛頓協(xié)議》的預(yù)備會(huì)員國(guó)。過(guò)去，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，雖然我國(guó)工程教育培養(yǎng)的畢業(yè)生總量遠(yuǎn)超過(guò)其他國(guó)家，但實(shí)踐能力卻處于明顯落后的水平。據(jù)《世界經(jīng)濟(jì)論壇》統(tǒng)計(jì)，美國(guó)81%的工程專業(yè)的本科生畢業(yè)后即能勝任相關(guān)工程實(shí)踐工作，而中國(guó)僅有10%。由此看來(lái)，我國(guó)高等院校的工程教育仍存在重理論、輕實(shí)踐、與工業(yè)需求脫節(jié)等問(wèn)題?！度A盛頓協(xié)議》是世界上最具影響力的國(guó)際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議，其宗旨是通過(guò)雙邊或多邊認(rèn)可工程教育資格及工程師執(zhí)業(yè)資格，促進(jìn)工程師跨國(guó)執(zhí)業(yè)。因此，加入該協(xié)議對(duì)我國(guó)的工程專業(yè)教育標(biāo)準(zhǔn)和工程師職業(yè)能力提出了具體且權(quán)威的要求，為我國(guó)如何建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和培養(yǎng)大量的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才提供了方向，同時(shí)也將對(duì)我國(guó)工科畢業(yè)生就業(yè)國(guó)際化起到重要的推進(jìn)作用。天津理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院正在申請(qǐng)機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)的工程教育認(rèn)證，筆者在此背景下對(duì)機(jī)械類專業(yè)本科生的《材料力學(xué)》課程的教學(xué)改革提出了相關(guān)的闡述。

材料力學(xué)是工程類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過(guò)對(duì)材料力學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握基本的理論與方法，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)，并能應(yīng)用材料力學(xué)理論知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題。例如對(duì)發(fā)生基本變形及組合變形的構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核及截面尺寸設(shè)計(jì)，強(qiáng)度理論的學(xué)習(xí)還可為將來(lái)工程中應(yīng)力應(yīng)變的測(cè)量提供必備的理論基礎(chǔ)，壓桿穩(wěn)定問(wèn)題分析可防止工程中的構(gòu)件發(fā)生失穩(wěn)，等等。結(jié)合工程教育背景，為使我們的工程教育與國(guó)際接軌，滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，《材料力學(xué)》課程的教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式等方面都需要進(jìn)行相應(yīng)地改革。

二、材料力學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀

我校機(jī)械類專業(yè)本科生的材料力學(xué)課程為64學(xué)時(shí)，授課教師按照教學(xué)大綱的要求，將材料力學(xué)的課程體系進(jìn)行濃縮提煉。依據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，材料力學(xué)教學(xué)主要有構(gòu)件的拉伸壓縮、剪切擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲等基本變形和組合變形，其中涉及的理論包括強(qiáng)度、剛度的計(jì)算及校核，對(duì)于壓桿的穩(wěn)定性計(jì)算也受到了一定程度的重視。教學(xué)方法采用PPT和板書(shū)相結(jié)合的方式，重視課堂訓(xùn)練，師生互動(dòng)?？己朔绞揭云綍r(shí)成績(jī)和期末考試綜合評(píng)定?？偟膩?lái)說(shuō)，由于各種各樣的原因，存在課時(shí)不夠、教師授課內(nèi)容基本上局限于書(shū)本上的內(nèi)容和課本上抽象的力學(xué)模型等問(wèn)題;學(xué)生則以考試為重，考前突擊復(fù)習(xí)，結(jié)果使學(xué)生理論與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)的積極性不高，材料力學(xué)基本的理論知識(shí)掌握不牢，缺乏應(yīng)用所學(xué)的材料力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

三、面向工程認(rèn)證的材料力學(xué)教學(xué)改革

（一）教學(xué)理念的改革

工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念是以學(xué)生為中心，通過(guò)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，使學(xué)生具有專業(yè)基本知識(shí)、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力、工程職業(yè)道德、創(chuàng)新意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感等基本能力和素質(zhì)。因此，面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的《材料力學(xué)》教學(xué)理念應(yīng)當(dāng)有所轉(zhuǎn)變。教師教學(xué)過(guò)程中，不僅要傳授學(xué)生材料力學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，更應(yīng)注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。通過(guò)對(duì)基本知識(shí)的掌握，從實(shí)際工程問(wèn)題中抽象、簡(jiǎn)化力學(xué)模型，采用材料力學(xué)理論和方法能夠解決實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)問(wèn)題。以此為目的，積極培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、敢于探索和創(chuàng)造性的能力。這也對(duì)教師的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、知識(shí)結(jié)構(gòu)和實(shí)踐能力提出了新的要求。

（二）教學(xué)內(nèi)容的改革

材料力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容過(guò)去一直按照教材結(jié)構(gòu)，講授拉伸壓縮、剪切擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲、組合變形、應(yīng)力強(qiáng)度理論和壓桿穩(wěn)定理論等內(nèi)容。在實(shí)際授課過(guò)程中，往往由于課時(shí)、學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等原因，造成基礎(chǔ)知識(shí)講解詳細(xì)，而與工程實(shí)際相關(guān)的組合變形、強(qiáng)度理論等內(nèi)容過(guò)于簡(jiǎn)單。按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)充分體現(xiàn)與工程實(shí)踐、工業(yè)發(fā)展相結(jié)合，針對(duì)目前許多工業(yè)領(lǐng)域復(fù)合材料、智能材料的廣泛應(yīng)用，在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)適當(dāng)增加相關(guān)的基本知識(shí)，使學(xué)生能夠了解材料力學(xué)的知識(shí)體系，不同的假設(shè)和不同的理論，在解決實(shí)際工程問(wèn)題時(shí)能夠加以探索，通過(guò)自主學(xué)習(xí)掌握解決不同材料的力學(xué)性能分析;建立教師之間的交流平臺(tái)，分享教師所作的工程項(xiàng)目并將其作為工程背景融入材料力學(xué)的課堂教學(xué)，作為將材料力學(xué)知識(shí)用于解決工程實(shí)際問(wèn)題的案例，并對(duì)問(wèn)題的處理過(guò)程進(jìn)行分析講解，培養(yǎng)學(xué)生解決工程問(wèn)題的能力。

（三）教學(xué)方法的改革

學(xué)習(xí)材料力學(xué)的目的是為學(xué)生的專業(yè)課學(xué)習(xí)以及解決相關(guān)工程實(shí)際問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題的結(jié)合是課程教學(xué)改革的關(guān)鍵。特別地，工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的材料力學(xué)教學(xué)應(yīng)適應(yīng)培養(yǎng)國(guó)際工程師人才的需要，更應(yīng)對(duì)材料力學(xué)教學(xué)方法做出改革。

1.多媒體教學(xué)、板書(shū)、計(jì)算機(jī)仿真相結(jié)合。多媒體授課是當(dāng)前主要的教學(xué)手段，使學(xué)生能夠更加形象生動(dòng)地掌握材料力學(xué)知識(shí)是多媒體教學(xué)是否成功的關(guān)鍵，這就要求在課件制作上要兼顧文字、圖像及動(dòng)畫(huà)的契合。為了提高教學(xué)效果，應(yīng)花費(fèi)相當(dāng)?shù)木χ谱鞑⒉粩嗤晟?。公式推?dǎo)、習(xí)題講解和關(guān)鍵詞等應(yīng)結(jié)合板書(shū)，以便增加學(xué)生的理解，跟進(jìn)教學(xué)思路，從而提高教學(xué)質(zhì)量。計(jì)算機(jī)仿真是目前解決工程實(shí)際問(wèn)題的重要方法，引入計(jì)算機(jī)仿真的圖形結(jié)果，例如應(yīng)力分布云圖等，可以給學(xué)生直觀的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的興趣;同時(shí)可將現(xiàn)在成熟的仿真軟件用于材料力學(xué)中構(gòu)件的應(yīng)力和變形分析，讓學(xué)生自主開(kāi)發(fā)相應(yīng)的程序，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行應(yīng)力和變形分析，使學(xué)生畢業(yè)后能盡快地適應(yīng)工作。

2.啟發(fā)性教學(xué)與互動(dòng)性教學(xué)相結(jié)合。通過(guò)引入生活中常見(jiàn)的力學(xué)現(xiàn)象，或通過(guò)參觀實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)結(jié)構(gòu)，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高了感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的探索精神。課堂教學(xué)中，除了知識(shí)的講授外，活躍課堂氣氛，增加師生間的交流，能夠有效的集中學(xué)生的注意力，營(yíng)造一個(gè)嚴(yán)肅且活潑的課堂學(xué)習(xí)氛圍。將啟發(fā)性教學(xué)與互動(dòng)性教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，對(duì)于提高學(xué)生的工程師素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)、探索、創(chuàng)新的能力有著至關(guān)重要的作用。

（四）考核方式的改革

目前材料力學(xué)課程的考核方式多采用平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試相結(jié)合的方式，其中平時(shí)成績(jī)多參照課堂出勤和課后作業(yè)的完成情況。這樣的考核方式在某種程度上促進(jìn)了部分學(xué)生上課、學(xué)習(xí)的積極性，但仍有學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)時(shí)表現(xiàn)松懈。特別是在期末考試前借助于考前突擊，對(duì)某些基本公式生搬硬套，通過(guò)對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的死記硬背來(lái)應(yīng)對(duì)考試，造成學(xué)生對(duì)材料力學(xué)課程的知識(shí)體系、基礎(chǔ)概念和基本理論掌握不足，更無(wú)法應(yīng)用材料力學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題。面向工程教育專業(yè)認(rèn)證下的材料力學(xué)課程需要對(duì)考核方式進(jìn)行改革，考核重點(diǎn)應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。對(duì)于平時(shí)成績(jī)的考核而言，課后作業(yè)可以在部分練習(xí)題的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加具有工程背景的實(shí)際問(wèn)題，從學(xué)生解決問(wèn)題的思路、實(shí)際問(wèn)題的抽象、力學(xué)模型的建立及基礎(chǔ)知識(shí)的運(yùn)用來(lái)考察學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。每個(gè)學(xué)期可以設(shè)計(jì)兩次左右的大作業(yè)，將學(xué)生分組后考察作業(yè)完成情況。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)更加注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比等，除去基本的拉伸壓縮、扭轉(zhuǎn)和彎曲變形實(shí)驗(yàn)，可以考慮結(jié)合任課教師的專業(yè)背景與科研項(xiàng)目，增加學(xué)生在實(shí)際工程中通過(guò)實(shí)驗(yàn)解決部分問(wèn)題的能力。在期末考試環(huán)節(jié)中，按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的實(shí)際要求，試題更應(yīng)側(cè)重于對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的考核，需增加一些利用材料力學(xué)理論和方法解決實(shí)際問(wèn)題的綜合性試題。

四、結(jié)語(yǔ)

材料力學(xué)是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。新形勢(shì)下，面向工程教育專業(yè)背景的材料力學(xué)教學(xué)改革更應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)。為提高學(xué)生的工程素養(yǎng)，解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，在材料力學(xué)教學(xué)中做出適當(dāng)改革。筆者在教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面進(jìn)行了相關(guān)的闡述。通過(guò)材料力學(xué)課程的教學(xué)改革，不但有利于提高教學(xué)質(zhì)量，強(qiáng)化教學(xué)效果，最終的目的是培養(yǎng)學(xué)生成為國(guó)際化的工程師人才，使學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)、探索創(chuàng)新的優(yōu)秀素質(zhì)。

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