彭紅兵

摘 要：《材料力學(xué)性能》是材料成型及控制工程專業(yè)本科生的專業(yè)主干課。積極推進(jìn)該課程的教學(xué)改革，對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)具有重要意義。針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)，總結(jié)了目前該課程教學(xué)過程中存在的問題并提出了相應(yīng)的對(duì)策，探討了《材料力學(xué)性能》課程教改實(shí)踐。實(shí)踐表明：深化、優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容，豐富多樣的教學(xué)方法，科學(xué)、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)設(shè)置以及強(qiáng)化過程考核，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力以及創(chuàng)新能力，強(qiáng)化教學(xué)效果，為應(yīng)用型人才培養(yǎng)奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué)性能 課程 教改實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（b）-0222-03

Abstract：Mechanical properties of materials is a major course for undergraduates who major in material forming and control engineering. Promoting teaching reform of this course actively is of great significance to the cultivation of applied talents. According to the major feature， the problems in teaching process were summed. Countermeasures were put forward and the teaching reform practice was also discussed. Practice shows deepened and optimized teaching content， various and abundant teaching methods， scientific and normative experiment settings and strengthening process assessment can improve students' ability of applying knowledge， practical ability and innovation ability； intensifying the teaching results and lay a good foundation for the cultivation of applied talents.

Key Words：Mechanical properties of materials； Curriculum； Teaching reform practice

材料力學(xué)性能是我院材料成型及控制工程專業(yè)本科生的專業(yè)主干課。該課程所涉內(nèi)容抽象、廣泛，其中的一些概念、定理由材料科學(xué)基礎(chǔ)、工程力學(xué)等衍生而來，同時(shí)也是材料失效分析等課程的前導(dǎo)課，工程應(yīng)用背景較強(qiáng)。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低、學(xué)習(xí)效果差，實(shí)際應(yīng)用能力不足。根據(jù)本校培養(yǎng)綜合性應(yīng)用人才的自身定位以及材料專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，筆者從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)置以及考核模式等方面，探討了《材料力學(xué)性能》教學(xué)中，進(jìn)行應(yīng)用型人才培養(yǎng)的具體實(shí)踐。

1 教學(xué)中存在的問題

首先，《材料力學(xué)性能》主要講授材料在外界物理場等刺激下所產(chǎn)生的響應(yīng)行為或表現(xiàn)，主要包括材料在各種載荷（靜載荷、沖擊載荷等）、環(huán)境、時(shí)間等單一或聯(lián)合作用下的力學(xué)行為、性能指標(biāo)及其實(shí)驗(yàn)方法、材料的失效機(jī)理、類型以及影響因素和改善措施。近年來，隨著培養(yǎng)計(jì)劃的修訂，該課程的教學(xué)時(shí)數(shù)由48學(xué)時(shí)下調(diào)至40學(xué)時(shí)，時(shí)數(shù)越來越少。因此，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，教師在課堂上只能對(duì)內(nèi)容作簡要介紹。同時(shí)，由于學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)該課程所需基礎(chǔ)知識(shí)（如金屬學(xué)與熱處理、材料科學(xué)基礎(chǔ)等知識(shí)）掌握不牢且上課不預(yù)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生聽不懂、學(xué)習(xí)興趣較低，教學(xué)效果不理想。即便是基礎(chǔ)好的學(xué)生，也只停留在知識(shí)點(diǎn)的識(shí)記上，還無法對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行較好的應(yīng)用，理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)。

其次，目前的課堂教學(xué)主要還是“滿堂灌式”教學(xué)，學(xué)生依舊是被動(dòng)接受知識(shí)狀態(tài)。而《材料力學(xué)性能》內(nèi)容瑣碎、零散，原理性、抽象性概念較多，公式推導(dǎo)復(fù)雜，講授中要求保證理論系統(tǒng)的完整性，容易導(dǎo)致教師照本宣科，加之PPT翻頁較快，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解不足，進(jìn)而使學(xué)生對(duì)課堂感到枯燥、無趣、乏味，學(xué)習(xí)效果欠佳。如此講授?學(xué)習(xí)方式將導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)體系與結(jié)構(gòu)單一，偏離了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

再次，在以往的教學(xué)過程中，《材料力學(xué)性能》所開設(shè)實(shí)驗(yàn)之間是相互獨(dú)立的，各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)所選用的試樣以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等都是固定不變的，如金屬的單向靜拉伸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料均由實(shí)驗(yàn)老師統(tǒng)一提供，實(shí)驗(yàn)結(jié)果簡單，同時(shí)主要以老師操作，學(xué)生觀摩為主。這導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生往往敷衍了事，只記得試樣在受力過程中被拉伸至斷裂這一現(xiàn)象，而對(duì)實(shí)驗(yàn)整個(gè)過程的注意事項(xiàng)視而不見，比如實(shí)驗(yàn)對(duì)試樣、溫度、應(yīng)變速率的要求，各種實(shí)驗(yàn)條件選擇不當(dāng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響等，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。這也導(dǎo)致學(xué)生的動(dòng)手能力、應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力嚴(yán)重不足。

最后，在以往的課程考評(píng)時(shí)，學(xué)生的最終成績主要是期末的理論考試成績。這導(dǎo)致很多學(xué)生投機(jī)取巧，平時(shí)不認(rèn)真聽講，期末考試前搞臨時(shí)突擊，勉強(qiáng)及格，以求蒙混過關(guān)。如此考核方式將導(dǎo)致學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備不足，基礎(chǔ)不牢，更談不上對(duì)知識(shí)的運(yùn)用，背離應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 《材料力學(xué)性能》課程的教學(xué)實(shí)踐

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

《材料力學(xué)性能》內(nèi)容抽象，涵蓋范圍廣，課時(shí)少，很難做到系統(tǒng)深入地把教材所有內(nèi)容都為學(xué)生講解。同時(shí)，在教學(xué)過程中，若只注重理論知識(shí)傳授，而忽視對(duì)知識(shí)運(yùn)用能力的培養(yǎng)，將達(dá)不到應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的。因此，必須深化教學(xué)內(nèi)容建設(shè)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，以激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為此，筆者在教學(xué)過程，以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，結(jié)合該課程特色，簡化、精煉教學(xué)內(nèi)容，因材施教[1-2]。結(jié)合當(dāng)下學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、水平，適當(dāng)弱化學(xué)生難以理解以及與專業(yè)不太相關(guān)的內(nèi)容。如我院該課程只涉及金屬材料，所以授課過程中對(duì)陶瓷材料、高分子材料以及復(fù)合材料的力學(xué)性能予以弱化，而對(duì)金屬材料在各種環(huán)境下的性能則進(jìn)行強(qiáng)化講解。endprint

另外，增加了一些有趣且實(shí)用的教學(xué)內(nèi)容，即適當(dāng)增加了與各章節(jié)相關(guān)的工程案例、前沿知識(shí)等內(nèi)容。比如，講到金屬斷裂內(nèi)容時(shí)，引入了實(shí)際生產(chǎn)、生活中各種斷裂案例，包括建筑、橋梁用鋼、曲軸、連桿等斷裂，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)、理解各種斷口，并從材料學(xué)角度結(jié)合服役條件，分析材料失效的原因、機(jī)理以及改善措施。又如，塑性變形一節(jié)，金屬材料的強(qiáng)度可通過細(xì)化晶粒得以提高。然而，通過前沿知識(shí)的引入可知，并非所有金屬都滿足這一規(guī)律，當(dāng)晶粒尺寸低于某臨界晶粒尺寸（通常為10～30nm）時(shí)，某些金屬的強(qiáng)度會(huì)偏離Hall-Petch關(guān)系，強(qiáng)度不再升高甚至?xí)陆?，并?duì)其的原因和改善措施進(jìn)行相應(yīng)講解，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。通過以上教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)和優(yōu)化，不但能夠鞏固所學(xué)知識(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力，達(dá)到應(yīng)用型人才培養(yǎng)目的。

2.2 豐富課堂教學(xué)

多采用討論式等互動(dòng)性較強(qiáng)的教學(xué)方法[3]，合理利用多媒體并結(jié)合板書，使課堂教學(xué)生動(dòng)、有趣，改變學(xué)生被動(dòng)接受狀態(tài)。杜絕一課到底、照本宣科，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、學(xué)習(xí)興趣。本課程收集了大量的圖片、flash等資源，如強(qiáng)度、硬度、彈性、延性、抗拉強(qiáng)度、延展性、韌性等動(dòng)圖，使原本枯燥、抽象的概念變得生動(dòng)形象；而通過對(duì)拉伸、壓縮、彎曲、剪切、沖擊、疲勞等實(shí)驗(yàn)過程flash的播放，也使得實(shí)驗(yàn)的操作流程講解變得生動(dòng)有趣，加深了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶。然而多媒體播放速度較快，很多學(xué)生難以跟上節(jié)奏，因此，在必要的時(shí)候，仍需與板書相結(jié)合，輔助提升教學(xué)效果。

另外，課堂教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)提出一些啟發(fā)性與質(zhì)疑性問題，如金屬的強(qiáng)度和塑性是否可以兼得等，引入研討環(huán)節(jié)，讓學(xué)生從被動(dòng)接受向主動(dòng)思考、積極參與教學(xué)活動(dòng)轉(zhuǎn)變，不但可以保證課堂的教學(xué)質(zhì)量，還能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力。同時(shí)，也可讓學(xué)生課后查閱文獻(xiàn)，授課過程中，根據(jù)引入的工程案例或科研案例，讓學(xué)生分組討論，然后小組內(nèi)推薦一名學(xué)生講解，其他學(xué)生提問，老師作最后點(diǎn)評(píng)，引導(dǎo)學(xué)生在遇到具體問題時(shí)，如何分析、解決問題，讓學(xué)生意識(shí)到所學(xué)知識(shí)并非毫無用武之地。

2.3 科學(xué)設(shè)置實(shí)驗(yàn)、規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作

結(jié)合專業(yè)特色以及同時(shí)開課的材料近代分析方法實(shí)驗(yàn)、金屬學(xué)原理實(shí)驗(yàn)等，促使《材料力學(xué)性能》課程的課內(nèi)試驗(yàn)向綜合化、應(yīng)用化方向發(fā)展。即以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，讓學(xué)生掌握試樣制備、儀器操作、數(shù)據(jù)處理等能力。而實(shí)驗(yàn)所用材料以及結(jié)果等可自由改變，特別是已參與學(xué)生科研，本科生創(chuàng)新等項(xiàng)目的學(xué)生，項(xiàng)目中需要做拉伸、彎曲、疲勞等各種性能實(shí)驗(yàn)，此時(shí)試樣可用自己制備的材料，讓學(xué)生親身體驗(yàn)科研實(shí)踐，提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題以及解決問題的能力。這樣可以杜絕學(xué)生相互抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告、敷衍了事現(xiàn)象。

另外，為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、可信，需規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，如測定布氏硬度時(shí)，要保證材料相同而厚薄不同的試樣，所測硬度值相同，或者對(duì)軟硬不同的材料，所測硬度具有可比性，必須保證F/D2為常數(shù)，且為保證所測硬度值有效，壓痕深度應(yīng)小于試樣厚度的1/8等，同時(shí)，不同材料的保持時(shí)間的選擇也不盡相同。

2.4 強(qiáng)化過程考核

傳統(tǒng)的考核方式主要是以期末考試為主，并以期末考試成績作為學(xué)生的最終成績[4]。因此，很多學(xué)生靠死記硬背，臨時(shí)突擊來加以應(yīng)付。這樣嚴(yán)重偏離了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。因此，為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，必須注重整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的考核，保證學(xué)生能夠積極參與整個(gè)教學(xué)活動(dòng)，重視過程學(xué)習(xí)。同時(shí)，在期末試卷的設(shè)計(jì)上，要增加應(yīng)用型主觀題量，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，自由發(fā)揮。這樣才能較好的反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和應(yīng)用能力。

筆者根據(jù)數(shù)年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，最終成績的評(píng)定由平時(shí)考核（25%）、實(shí)驗(yàn)考核（15%）和期末考試（60%）三部分組成，其中平時(shí)考核包括到課情況（5%）、自主學(xué)習(xí)情況（5%）、課后作業(yè)（5%）、課堂研討（10%）；實(shí)驗(yàn)則根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)實(shí)施與效果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等情況進(jìn)行綜合考核。實(shí)驗(yàn)考核不合格不得參加期末考試。另外，在考核過程中，應(yīng)注意學(xué)生的個(gè)體差異，可以適當(dāng)制定個(gè)性化的評(píng)定方式，并適時(shí)進(jìn)行評(píng)定。

3 結(jié)語

《材料力學(xué)性能》是材料成型及控制工程專業(yè)的必修課，筆者認(rèn)真總結(jié)和思考了該課程教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，通過在教學(xué)內(nèi)容整合優(yōu)化、豐富教學(xué)方法、科學(xué)設(shè)置實(shí)驗(yàn)并規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作以及強(qiáng)化過程考核等方面的實(shí)踐和創(chuàng)新，提升了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力以及實(shí)踐動(dòng)手能力，取得了良好的教學(xué)效果。在今后的教學(xué)活動(dòng)中，仍需不斷總結(jié)和調(diào)整，真正提高該課程的教學(xué)效果和學(xué)生的實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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[4] 孫小華，余海洲，黃才華，等.“工程材料力學(xué)性能”課程教學(xué)改革探索[J].中國電力教育，2013（10）：86-87.endprint