趙軍 趙青

摘要：隨著相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的調(diào)整，材料力學(xué)課程的教學(xué)時(shí)數(shù)有所減少，但對(duì)材料力學(xué)后續(xù)課程的要求沒有降低。此外，社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才和復(fù)合型工程創(chuàng)新人才的需求也對(duì)材料力學(xué)教學(xué)提出了新的更高的要求。在培養(yǎng)目標(biāo)調(diào)整的環(huán)境下，如數(shù)值計(jì)算的有限元模擬商業(yè)軟件和應(yīng)用程序的不斷改進(jìn)，材料力學(xué)教學(xué)也應(yīng)該不再?gòu)?qiáng)調(diào)復(fù)雜的計(jì)算過程和計(jì)算方法，培養(yǎng)學(xué)生的基本概念、方法和問題的強(qiáng)有力的工程實(shí)踐，根據(jù)力學(xué)建模功能，是當(dāng)前材料力學(xué)教學(xué)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問題。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué);力學(xué)建模;教學(xué)效果

調(diào)整培養(yǎng)目標(biāo)和時(shí)間減少的現(xiàn)實(shí)，從材料力學(xué)課程的特點(diǎn)，在課堂教學(xué)訓(xùn)練，在整個(gè)生產(chǎn)過程中力學(xué)建模和分析機(jī)械建模能力培養(yǎng)的綜合評(píng)價(jià)等幾個(gè)方面，加強(qiáng)學(xué)生力學(xué)建模材料力學(xué)教學(xué)能力訓(xùn)練進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐。結(jié)果表明，這些方法提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量具有較高的參考價(jià)值。

一、注重課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的全程訓(xùn)練

當(dāng)前的大學(xué)生實(shí)踐認(rèn)知環(huán)節(jié)缺乏，對(duì)所計(jì)算問題的工程背景普遍不了解，而相對(duì)歐美材料力學(xué)教材中大量使用工程實(shí)際圖片和制作精美的三維圖片，國(guó)內(nèi)教材在內(nèi)容描述、例題和習(xí)題中只對(duì)工程問題進(jìn)行語言描述和繪出平面線圖，學(xué)生在理解內(nèi)容和做作業(yè)時(shí)無法和工程問題相聯(lián)系，嚴(yán)重的最終會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，降低教學(xué)效果，針對(duì)材料力學(xué)教學(xué)中缺乏力學(xué)建模能力訓(xùn)練這種現(xiàn)實(shí)情況，在課堂教學(xué)過程中從以下幾點(diǎn)上加強(qiáng)對(duì)學(xué)生力學(xué)建模能力的培養(yǎng)。第1，充分利用多媒體教學(xué)手段的優(yōu)點(diǎn)，在課程開始時(shí)做到因材施教，針對(duì)相關(guān)專業(yè)播放“材料力學(xué)在XXXX中的應(yīng)用”視頻材料，使學(xué)生感受到強(qiáng)烈的視覺沖擊效果，對(duì)材料力學(xué)在相關(guān)專業(yè)中的應(yīng)用有了全局的了解。第2，在基本變形、組合變形的受力與變形特點(diǎn)學(xué)習(xí)時(shí)，給出大量工程圖片，并且針對(duì)典型問題進(jìn)行如何從工程實(shí)際提煉力學(xué)模型的訓(xùn)練，包括支座約束的簡(jiǎn)化、幾何尺寸和截面形狀的大致確定、材料選擇、許用應(yīng)力確定、載荷分析。另外對(duì)典型例題也給出合適的工程圖片，使學(xué)生了解教材中平面線圖的由來。第3，在相關(guān)章節(jié)布置力學(xué)建模的作業(yè)，要求學(xué)生對(duì)工程問題畫出受力簡(jiǎn)圖，以培養(yǎng)學(xué)生的自主力學(xué)建模和定性分析的能力。第4，在工程問題選擇上，教師要盡量結(jié)合當(dāng)時(shí)的重大事件：例如冰雪災(zāi)害的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響、奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館結(jié)構(gòu)分析、動(dòng)車追尾事故的動(dòng)載荷初步分析、神舟系列發(fā)射中的強(qiáng)度剛度問題等。

二、力學(xué)建模與分析報(bào)告的綜合訓(xùn)練

為了培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，在課程開始時(shí)就把學(xué)生分成若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，每個(gè)小組需要合作完成多項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，其中力學(xué)建模與分析報(bào)告是重點(diǎn)內(nèi)容，在課程開始時(shí)就以《力學(xué)建模與分析報(bào)告指導(dǎo)建議書》的形式布置下去，它包括以下內(nèi)容：工程問題描述和解釋（包括工程和生活實(shí)際的照片或圖片）;簡(jiǎn)化得到力學(xué)計(jì)算簡(jiǎn)圖，建立力學(xué)模型;具體分析計(jì)算;本組的創(chuàng)新點(diǎn)說明;對(duì)本組在建模過程中表現(xiàn)的自我評(píng)價(jià);小組成員在報(bào)告形成過程中的貢獻(xiàn)等，力學(xué)建模與分析報(bào)告有點(diǎn)類似于以前材料力學(xué)教學(xué)改革中的“大作業(yè)”，但這里有兩點(diǎn)不同之處：更強(qiáng)調(diào)從工程和生活實(shí)際中自主選擇并提煉力學(xué)模型;需要以小組的形式合作完成，最后提交PPT報(bào)告。分析以往幾屆學(xué)生提交的報(bào)告，內(nèi)容覆蓋的知識(shí)面較全面，涉及的工程領(lǐng)域較多，例如管子臺(tái)虎鉗強(qiáng)度分析、街道信號(hào)燈桿的強(qiáng)度剛度分析、樓房雨棚的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、指甲刀的強(qiáng)度校核、提水絞車軸的彎扭組合分析、艦載戰(zhàn)斗機(jī)彈射起落架強(qiáng)度和穩(wěn)定性分析等。報(bào)告的陳述和評(píng)價(jià)由學(xué)生來完成，目前采用以下方式。每個(gè)組推選本組最善于表達(dá)的一個(gè)同學(xué)上講臺(tái)使用多媒體PPT講解匯報(bào)，時(shí)間為8min，另外每個(gè)組安排一位同學(xué)作為評(píng)委，主要從下面幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)：選題的綜合性和難易程度（20分）、力學(xué)模型建立是否準(zhǔn)確（30分）、分析計(jì)算是否正確（30分）、PPT制作和講解（20分）。同時(shí)安排學(xué)生使用DV對(duì)每個(gè)組的匯報(bào)進(jìn)行全程攝像和拍照，影像資料可提供給每個(gè)組學(xué)生留作紀(jì)念，最后把各組的評(píng)分表交回教師作為最終成績(jī)的一部分。

三、力學(xué)建模能力的考核評(píng)價(jià)

教學(xué)改革與創(chuàng)新活動(dòng)必須具有一個(gè)約束機(jī)制或者較為公平的考核評(píng)價(jià)方法，這樣才能保證絕大多數(shù)學(xué)生參與其中并且受益.力學(xué)建模能力的考核評(píng)價(jià)主要從兩個(gè)方面入手。第1，在期末考試試題中設(shè)計(jì)一個(gè)力學(xué)建模分析的考題，通常給出工程圖片，要求學(xué)生對(duì)工程結(jié)構(gòu)建立力學(xué)建模，并寫出強(qiáng)度、剛度分析的主要思路，在強(qiáng)調(diào)定量計(jì)算的同時(shí)，注重定性分析能力的培養(yǎng)。第2，把力學(xué)建模與分析報(bào)告每個(gè)組的平均分值作為本組每一個(gè)學(xué)生的平均得分，占平時(shí)成績(jī)的1/3。

四、教學(xué)效果

培養(yǎng)學(xué)生力學(xué)建模能力的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，通過學(xué)生的全過程參與提高材料力學(xué)教學(xué)效果.經(jīng)過近幾年的教學(xué)實(shí)踐和調(diào)查反饋，可以認(rèn)為較好地達(dá)到了預(yù)期效果。第1：到課率比較令人滿意.到課率可以在一定程度上反映學(xué)生對(duì)課程的興趣.利用學(xué)生在課上做隨堂小測(cè)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，進(jìn)行過兩次到課人數(shù)統(tǒng)計(jì)，分別為92%和95%。第2：期末成績(jī)相比較其他班級(jí)比較突出教改班的卷面成績(jī)優(yōu)秀率、良好率明顯高于非教改班，卷面不及格率教改班明顯低于非教改班。這也從一個(gè)側(cè)面很好地反映出，力學(xué)建模能力培養(yǎng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高起到積極正面的作用。第3，學(xué)生反映較好.每一學(xué)期期末復(fù)習(xí)階段都要求各組提交“材料力學(xué)問題與建議反饋”，從中可知學(xué)生對(duì)加強(qiáng)力學(xué)建模能力是非常認(rèn)可的，有的意見如下：“老師的教學(xué)方法，方式很好，能讓學(xué)生投入到其中，也是我們做人的榜樣”、“這種方法很好，讓我感覺材料力學(xué)不是很吃力，效果很好。”另外在同學(xué)走上講臺(tái)進(jìn)行力學(xué)建模匯報(bào)時(shí)，學(xué)生都給以熱烈的掌聲，這也反映學(xué)生對(duì)力學(xué)建?；顒?dòng)的認(rèn)可程度，如果嚴(yán)格地評(píng)價(jià)這些力學(xué)建模分析報(bào)告，有的還不完善，甚至個(gè)別還有理論方法方面的錯(cuò)誤，但是在這里不能苛求這些剛結(jié)束材料力學(xué)課程學(xué)習(xí)的學(xué)生，而是強(qiáng)調(diào)應(yīng)用材料力學(xué)知識(shí)分析工程實(shí)際問題的意識(shí)和能力，以及學(xué)生們?cè)趫F(tuán)結(jié)完成報(bào)告過程中的心靈碰撞所產(chǎn)生的火花。

總之，教師作為實(shí)施教學(xué)創(chuàng)新的主導(dǎo)，要不斷更新教學(xué)理念，不僅要有豐富的知識(shí)結(jié)構(gòu)和較高的學(xué)術(shù)水平，還要具有較高的力學(xué)建模的能力和敏銳性，不斷為材料力學(xué)教學(xué)提供更多力學(xué)建模案例，這樣才能在力學(xué)建模分析時(shí)深入淺出，做到潤(rùn)物細(xì)無聲，真正形成學(xué)生力學(xué)建模能力培養(yǎng)的源頭活水。

參考文獻(xiàn)：

[1]張秀英，淺談材料力學(xué)教學(xué)中加強(qiáng)力學(xué)建模能力的探索與實(shí)踐.2017.

[2]劉青云，探討材料力學(xué)教學(xué)中加強(qiáng)力學(xué)建模能力的探索與實(shí)踐.2018.