【摘要】材料力學(xué)是農(nóng)業(yè)院校工科專業(yè)的一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。由于在教學(xué)中存在著一些問題和材料力學(xué)本身理論性較強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)困難，使得教師教學(xué)難度加大。針對(duì)以上實(shí)際問題，根據(jù)近些年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)過(guò)程中對(duì)教學(xué)方法和內(nèi)容進(jìn)行了的歸納與探索，采用了主線式教學(xué)、工程實(shí)例教學(xué)和互動(dòng)式教學(xué)，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，取得了良好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】材料力學(xué)；教學(xué)方法；主線式教學(xué)；工程實(shí)例教學(xué)；互動(dòng)式教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G424.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）10-0046-02

一、材料力學(xué)課程的基本概況

《材料力學(xué)》是力學(xué)課程中的重要組成部分，也是農(nóng)業(yè)院校工科專業(yè)中一門必不可少的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)好這門課程對(duì)工科類各專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)具有重要的意義[1-4]。目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)高等院校中的工科專業(yè)，都開設(shè)《材料力學(xué)》課程，并且作為一門必修課課程。近些年以來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)高等教育的改革與發(fā)展的深入，高等教育課程設(shè)置和學(xué)時(shí)分配都發(fā)生了很大的變化，《材料力學(xué)》課程也在其中。制度和學(xué)時(shí)的改變，這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中要不斷地探索新的教學(xué)方法，及時(shí)總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，既能適應(yīng)教學(xué)改革的需要，又能保質(zhì)保量地完成教學(xué)任務(wù)。

二、材料力學(xué)教學(xué)中存在的問題

目前，材料力學(xué)教學(xué)中存在一些問題，具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（一）學(xué)時(shí)減少

近些年來(lái)，隨著我國(guó)高校教學(xué)體制和教學(xué)模式的改革，教學(xué)學(xué)時(shí)發(fā)生了大幅度地壓縮。據(jù)調(diào)查，我國(guó)農(nóng)業(yè)院校工科專業(yè)的《材料力學(xué)》學(xué)時(shí)逐漸被壓縮、減少：在上個(gè)世紀(jì)八十年代，材料力學(xué)教學(xué)學(xué)時(shí)一般均在90學(xué)時(shí)或100學(xué)時(shí)以上；到上個(gè)世紀(jì)九十年代，材料力學(xué)教學(xué)學(xué)時(shí)為70多學(xué)時(shí)或80多學(xué)時(shí)左右；到二十一世紀(jì)以后，材料力學(xué)學(xué)時(shí)基本在60學(xué)時(shí)左右，如果扣除實(shí)驗(yàn)課所占學(xué)時(shí)，實(shí)際教學(xué)學(xué)時(shí)只有50多學(xué)時(shí)，與此相對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容變化卻不大，因此課堂教學(xué)的形勢(shì)十分嚴(yán)峻。

（二）教學(xué)方法落后

傳統(tǒng)的教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)老師在教學(xué)中的決定作用，最本質(zhì)的特點(diǎn)是以灌輸為主，貫穿到整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，每次課程都是老師講，學(xué)生聽，完全是“填鴨式”的教育形式。在整個(gè)的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生沒有多少選擇和發(fā)揮的余地，學(xué)生總是處于被動(dòng)的地位，限制了學(xué)生的主動(dòng)性，難于發(fā)揮學(xué)生的積極作用，也不利于學(xué)生能力的發(fā)展。

（三）教材陳舊，內(nèi)容繁雜

在教學(xué)過(guò)程中，經(jīng)常有學(xué)生反映材料力學(xué)內(nèi)容復(fù)雜，難點(diǎn)較多，理論內(nèi)容抽象且難以理解，找不到學(xué)習(xí)的要領(lǐng)和重點(diǎn)，材料力學(xué)的公式推導(dǎo)過(guò)程比較繁瑣，內(nèi)容較難掌握，容易產(chǎn)生畏懼心理，從而失去信心。這些問題如果解決不好，必將會(huì)影響到教與學(xué)的效果。

三、教學(xué)方法的改進(jìn)

如何在較少的學(xué)時(shí)中，把材料力學(xué)課程的精華傳授給學(xué)生，使學(xué)生能夠充分理解和掌握，并有一定的自學(xué)能力，就達(dá)到了教學(xué)的理想效果。經(jīng)過(guò)近些年的教學(xué)實(shí)踐，針對(duì)材料力學(xué)課程的內(nèi)容和特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)與歸納，在教學(xué)方法上進(jìn)行了研究，探索出了主線式教學(xué)、工程實(shí)例教學(xué)和互動(dòng)式教學(xué)模式，經(jīng)過(guò)對(duì)幾屆學(xué)生的實(shí)踐，教學(xué)效果良好。

（一）主線式教學(xué)

1.基本變形的主線

《材料力學(xué)》中的四個(gè)基本變形：軸向拉伸與壓縮、扭轉(zhuǎn)、剪切和彎曲，在這四個(gè)基本變形中都存在這樣一條主線：變形—外力—內(nèi)力—應(yīng)力—強(qiáng)度—變形—?jiǎng)偠取?/p>

2.基本變形的特點(diǎn)

對(duì)于基本變形，首先要掌握其受力特點(diǎn)，根據(jù)受力特點(diǎn)來(lái)判斷構(gòu)件發(fā)生何種變形，這對(duì)以后學(xué)習(xí)組合變形尤為重要。如：軸向拉壓的受力特點(diǎn)是所有外力（或合力）都與構(gòu)件的軸線相重合，而扭轉(zhuǎn)的受力特點(diǎn)所有外力都與構(gòu)件的軸線異面垂直，關(guān)鍵掌握是重合與垂直；軸向拉壓的變形特點(diǎn)是任意兩個(gè)平面沿軸線發(fā)生了相對(duì)平移，而扭轉(zhuǎn)的變形特點(diǎn)任意兩個(gè)平面垂直于軸線發(fā)生了相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)鍵掌握是平移與轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.基本變形的內(nèi)力

內(nèi)力是基本變形最為重要的內(nèi)容，具有承上啟下的作用：桿件所受到的外力可以利用理論力學(xué)的知識(shí)來(lái)求解，接下來(lái)的內(nèi)力就是材料力學(xué)的主要內(nèi)容了，內(nèi)力會(huì)求解了，那么后面的應(yīng)力和變形也就好解決了。內(nèi)力所涉及的主要內(nèi)容如表1所示。

4.應(yīng)力和變形

將應(yīng)力和變形的公式一一列出以后，如表2，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多的相同或相似之處。應(yīng)力公式和強(qiáng)度條件中，分子都是內(nèi)力，分母都是與截面幾何性質(zhì)有關(guān)的物理量。強(qiáng)度條件和剛度條件都是所求的最大值小于等于許用值。

5.小結(jié)

以上歸納了主線中的主要內(nèi)容，其實(shí)還有很多的內(nèi)容可以進(jìn)行歸納總結(jié)，如：最大應(yīng)力=最大內(nèi)力/截面幾何性質(zhì)的物理量，變形量=內(nèi)力×桿件長(zhǎng)度/剛度等等，只要認(rèn)真總結(jié)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)規(guī)律，便于學(xué)習(xí)和記憶。對(duì)于講授每個(gè)基本變形時(shí)，都可以用生活中身邊的實(shí)例來(lái)引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，如軸向拉伸與壓縮、扭轉(zhuǎn)、剪切和彎曲分別為拔河、開車方向盤下的軸、剪刀和教學(xué)樓內(nèi)的橫梁，從生活中的實(shí)例再抽象到材料力學(xué)中的模型，便于學(xué)生理解和掌握。

（二）實(shí)例教學(xué)法

在《材料力學(xué)》教學(xué)中，有許多與之有關(guān)的趣話和事例。在講完基本理論后，適時(shí)聯(lián)系這些生動(dòng)貼切的生活和工程實(shí)例，可以激發(fā)學(xué)生對(duì)所學(xué)基本理論的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果。以下簡(jiǎn)要列舉四個(gè)教材中沒有提到的生活和工程實(shí)例。

實(shí)例1體檢時(shí)抽血化驗(yàn)，雖然只有5ml血液，但能夠代表全身血液的性狀（均勻性假設(shè)）。

實(shí)例2劈柴時(shí)，順紋劈易斷，橫紋劈不易斷（各向異性）。

實(shí)例3現(xiàn)在許多食品都用塑料袋包裝，在這些塑料袋的封口做成鋸齒狀，或在其邊上會(huì)有一個(gè)很小的三角形缺口，在缺口和鋸齒狀處撕塑料袋時(shí)，由于應(yīng)力集中產(chǎn)生很大的應(yīng)力，因此稍一用力就可以把塑料袋撕開。否則要打開塑料袋，則多半要借助于剪刀了（應(yīng)力集中）。

實(shí)例4世界上著名“泰坦尼克”海難，最近，美國(guó)的一個(gè)專家小組又有了新的發(fā)現(xiàn)：在船殼受到冰山擠壓時(shí)，殼體鋼板間的鉚釘承受了極大的剪切應(yīng)力，船上鉚釘?shù)牟牧狭W(xué)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)是在室溫下做的，而這些鉚釘由于內(nèi)在質(zhì)量的原因，它在零度以下的破壞應(yīng)力要遠(yuǎn)低于室溫下的破壞應(yīng)力.因此，鉚釘承受的高剪切應(yīng)力造成船體裂縫，最后沉入大西洋底（剪切和擠壓）。

（三）互動(dòng)式教學(xué)

在教學(xué)中，對(duì)于每一個(gè)基本變形都涉及了大量的內(nèi)力計(jì)算和內(nèi)力圖繪制，可以采用互動(dòng)式教學(xué)。在課上，可以在黑板上出一些典型的習(xí)題，讓學(xué)生來(lái)黑板上做題，做完后再讓其他同學(xué)考慮是否正確，如有錯(cuò)誤指出錯(cuò)在哪里，加深學(xué)生的記憶和理解，最后由老師點(diǎn)評(píng)，指出同學(xué)容易出錯(cuò)的共性問題，這樣會(huì)使學(xué)生受益匪淺。

課上授課的結(jié)束并不意味著互動(dòng)教學(xué)的結(jié)束，課后的教學(xué)安排是對(duì)上一次課的總結(jié)和延續(xù)，也是對(duì)下一次課的提高與發(fā)展。通過(guò)作業(yè)進(jìn)行互動(dòng)是最常用的方式，利用網(wǎng)絡(luò)可以設(shè)立公共信箱，是進(jìn)行知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和精神交流的重要陣地。因此留給學(xué)生自己的聯(lián)系電話、電子信箱、QQ號(hào)，便于課后交流，進(jìn)一步加深彼此的了解，既促進(jìn)知識(shí)的理解，又加強(qiáng)師生感情的交流，讓學(xué)習(xí)變成輕松愉快的事。

四、結(jié)束語(yǔ)

《材料力學(xué)》是一門邏輯性較強(qiáng)的課課程，需要學(xué)生理解的知識(shí)很多。采用主線式教學(xué)、工程實(shí)例教學(xué)和互動(dòng)式教學(xué)能收到事半功倍的效果。這些方法的運(yùn)用可以在啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想，提高創(chuàng)造、創(chuàng)新能力等方面效果顯著，可圓滿完成教學(xué)大綱的要求。

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作者簡(jiǎn)介：張玉清（1974-），男，內(nèi)蒙古，沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，講師，工學(xué)博士，從事巖土工程和無(wú)損檢測(cè)方向研究。通訊地址：沈陽(yáng)市東陵路120號(hào)沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院。endprint