羅艷　袁萍　祁傳琦　陳雙喜　康小鵬

摘 要：《材料力學(xué)》作為高校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生本科必修的一門理論基礎(chǔ)課程，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展背景下，將“線上學(xué)習(xí)”與“線下學(xué)習(xí)”相融合是一項(xiàng)重要措施?；诖?，本文作者提出的新型教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢(shì)資源的有效結(jié)合，充分利用在授課前、授課中以及課后學(xué)習(xí)時(shí)間促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+” 材料力學(xué) 教學(xué)改革

1 序言

“互聯(lián)網(wǎng)+”的出現(xiàn)極大地改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的技術(shù)短板，帶來(lái)了更加多樣化和快捷的教學(xué)方式[1，2]。對(duì)于高校學(xué)生和教師而言，“互聯(lián)網(wǎng)+”在學(xué)習(xí)、電子資源管理與利用以及教學(xué)和科研方面帶來(lái)了極大的便利與幫助[3，4]。為了應(yīng)對(duì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)新時(shí)代、新社會(huì)形勢(shì)任務(wù)下我國(guó)對(duì)高素質(zhì)人才提出的迫切需求，國(guó)家推動(dòng)新工科建設(shè)[5，6]。為了切實(shí)提升高等工科人才培養(yǎng)工作的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力，優(yōu)化高等教育結(jié)構(gòu)，“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃在高等工科人才發(fā)展的主要培養(yǎng)環(huán)節(jié)中顯得越來(lái)越重要。

本課程組成員立足“互聯(lián)網(wǎng)+”背景，開(kāi)展混合教學(xué)實(shí)踐，對(duì)《材料力學(xué)》課程教學(xué)模式展開(kāi)改革?！恫牧狭W(xué)》課程是車輛工程專業(yè)的必修基礎(chǔ)課。本課程理論體系嚴(yán)謹(jǐn)，結(jié)合理論與實(shí)踐方法對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和解決；該課程的理論與計(jì)算已廣泛應(yīng)用于大型水利工程、大跨度橋梁、機(jī)械工程、鐵路與機(jī)車、船舶、兵器等近代工業(yè)。

本課程的課程目標(biāo)為：1.掌握材料力學(xué)的分析和研究方法，了解材料力學(xué)的基本概念和理論；了解常用材料的基本力學(xué)性能，初步了解實(shí)驗(yàn)方法；使學(xué)生能夠正確分析直桿在一般載荷作用下的變形形式，并能較熟練地分析桿件的內(nèi)力，繪制相應(yīng)的內(nèi)力圖。2. 培養(yǎng)學(xué)生將實(shí)際工程問(wèn)題抽象為力學(xué)模型的能力，初步將桿件等零部件簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)單計(jì)算圖的能力；掌握分析桿件的應(yīng)力、變形的計(jì)算方法，對(duì)四大基本變形和組合變形構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算；能計(jì)算簡(jiǎn)單壓桿的臨界載荷和臨界應(yīng)力，并進(jìn)行穩(wěn)定性校核。

2 存在的問(wèn)題與解決方案

《材料力學(xué)》課程的內(nèi)容體系較復(fù)雜，涉及力學(xué)的較多理論和概念，該課程要求理論與實(shí)踐相結(jié)合，知識(shí)點(diǎn)繁雜。學(xué)生通常難以厘清主線，掌握主要內(nèi)容。教師在授課過(guò)程中，往往采用傳統(tǒng)的板書式教學(xué)方式，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生課堂參與度低，難以在課堂上獲得較好的教學(xué)效果。

針對(duì)《材料力學(xué)》課程授課中存在的一些問(wèn)題，本課程組針對(duì)部分知識(shí)點(diǎn)采用混合式教學(xué)法，首先通過(guò)引入工程實(shí)例，將力學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際工程問(wèn)題有機(jī)結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)理論知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。此外，結(jié)合雨課堂、微課等教學(xué)資源，做到課前小測(cè)驗(yàn)、課后知識(shí)回顧，教師爭(zhēng)取在課前掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而有針對(duì)性的開(kāi)展教學(xué)工作，提高課堂時(shí)間的利用率和課堂教學(xué)質(zhì)量。

3 新型教改實(shí)施過(guò)程

3.1 新型教改實(shí)施思路

《材料力學(xué)》課程體系如圖1所示，由圖中顯然可見(jiàn)，課程知識(shí)點(diǎn)較多，涉及面廣。該課程主要研究材料均勻、連續(xù)、各向同性的等直桿發(fā)生軸向拉伸與壓縮、剪切擠壓、扭轉(zhuǎn)、平面彎曲、組合變形的強(qiáng)度與剛度問(wèn)題，以及點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的強(qiáng)度理論、細(xì)長(zhǎng)壓桿的穩(wěn)定性等問(wèn)題。同時(shí)通過(guò)6學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生初步的實(shí)驗(yàn)分析能力?？梢?jiàn)，該課程不僅要求授課老師有深厚的理論基礎(chǔ)，還需要有大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。教學(xué)時(shí)，不僅能將理論講活，還能培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手技能、分析能力和解決問(wèn)題的能力。在傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，大多根據(jù)課本的內(nèi)容一一講解，易于形成“照本宣科”的現(xiàn)象，無(wú)法展示出《材料力學(xué)》課程知識(shí)的完整性和系統(tǒng)性，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中較難厘清課程主干，對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)理解不夠透徹，學(xué)習(xí)熱情不足，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，最終導(dǎo)致無(wú)法培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的創(chuàng)新人才。而混合式教學(xué)結(jié)合了傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)和在線教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，教師不僅在教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮引導(dǎo)、啟發(fā)和監(jiān)督的主體作用，而且充分體現(xiàn)了學(xué)生作為學(xué)習(xí)過(guò)程主體的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。

《材料力學(xué)》課程混合教學(xué)思路如圖2所示。采用“線上學(xué)習(xí)”和“線下學(xué)習(xí)”相結(jié)合的教學(xué)方式，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”教育背景下的《材料力學(xué)》課程教學(xué)新模式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢(shì)的有效結(jié)合，充分利用課前、課中以及課后時(shí)間促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)。

在課前，教師通過(guò)學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)資源，學(xué)生通過(guò)在線教學(xué)資源進(jìn)行自主預(yù)習(xí)，并在學(xué)生學(xué)習(xí)小組群中發(fā)起知識(shí)點(diǎn)預(yù)討論，討論時(shí)，在充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的前提下，教師給予一定的引導(dǎo)和指導(dǎo)。在課中，教師在線下教室面對(duì)面授課。課堂上，教師通過(guò)知識(shí)點(diǎn)介紹設(shè)計(jì)，對(duì)重難點(diǎn)進(jìn)行分析，并有針對(duì)性地答疑探討，從而鼓勵(lì)學(xué)生參與課堂相關(guān)活動(dòng)，幫助學(xué)生理解重難點(diǎn)知識(shí)。此外，通過(guò)雨課堂等線上工具，設(shè)置一定量的課堂知識(shí)點(diǎn)測(cè)試題，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與討論和深入分析的積極性，鞏固當(dāng)前課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容。課后，教師通過(guò)線上學(xué)習(xí)平臺(tái)布置作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生在完成作業(yè)后，將進(jìn)行自我評(píng)估與相互評(píng)估，在此過(guò)程教師通過(guò)平臺(tái)與學(xué)生進(jìn)行在線答疑。以此，形成基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的《材料力學(xué)》課程“混合式教學(xué)方式”，改進(jìn)了教學(xué)課堂，強(qiáng)化了學(xué)生的理論與實(shí)踐相結(jié)合的培養(yǎng)。

3.2 新型教改實(shí)施心得

該課程在實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)中，充分利用課堂學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了固定時(shí)間內(nèi)的有效學(xué)習(xí)。

在課前，學(xué)生主要通過(guò)線上資源進(jìn)行知識(shí)預(yù)習(xí)，該過(guò)程可采用MOOC或者小視頻等方式調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和興趣。以第一章第4節(jié)（材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能）和第5節(jié)（材料壓縮時(shí)的力學(xué)性能）為例，在授課前，將在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上傳微視頻如，“低碳鋼拉桿滑移線”、“低碳鋼壓縮實(shí)驗(yàn)”、“拉伸破壞”、“鑄鐵拉斷”以及“鑄鐵壓縮實(shí)驗(yàn)”等，通過(guò)這些微視頻學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)碚撝R(shí)有直觀的認(rèn)識(shí)，且能促進(jìn)學(xué)生將課堂理論知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。

在線下授課過(guò)程中，以第一章第4節(jié)（材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能）和第5節(jié)（材料壓縮時(shí)的力學(xué)性能）為例，教師充分利用課堂時(shí)間，采用課程導(dǎo)入、課程講授，歸納總結(jié)、課后練習(xí)的教學(xué)方法。通過(guò)引入不同材料在常溫、靜載、拉壓時(shí)的力學(xué)性能比較，引導(dǎo)學(xué)生思考到底何為材料的力學(xué)性能。課程知識(shí)講授時(shí)，采用“提問(wèn)、啟發(fā)、分析”等方法，引導(dǎo)學(xué)生思考如何評(píng)判材料的力學(xué)性能，力學(xué)性能指標(biāo)有哪些，這些指標(biāo)怎樣獲得。在最后總結(jié)歸納階段，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的邏輯關(guān)系形成知識(shí)鏈條，幫助學(xué)生梳理課堂主要知識(shí)點(diǎn)，構(gòu)建知識(shí)體系。

4 實(shí)踐教學(xué)成果

通過(guò)本次課程教學(xué)模式改革，學(xué)生能夠較好的完成學(xué)習(xí)任務(wù)，并且學(xué)習(xí)效果有所提高。根據(jù)某班級(jí)學(xué)生成績(jī)?yōu)槔瑢?duì)各指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如下：

4.1 學(xué)生成績(jī)分布情況分析

由圖3可見(jiàn)，學(xué)生總評(píng)成績(jī)較為理想，平均分?jǐn)?shù)為76分。由學(xué)生期末成績(jī)可見(jiàn)，學(xué)生卷面成績(jī)分布區(qū)間較均勻，表明班級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)情況近梯度分布。

4.2 課程學(xué)習(xí)問(wèn)卷調(diào)查情況分析

1.學(xué)生對(duì)課程的興趣和態(tài)度：調(diào)查結(jié)果顯示，80%的學(xué)生能夠清楚的認(rèn)識(shí)本課程的重要性，并且認(rèn)為本門課程對(duì)于搭建專業(yè)課基礎(chǔ)以及未來(lái)就業(yè)是必不可少的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。另外，近90%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)成績(jī)與授課老師的授課風(fēng)格和方式及班級(jí)學(xué)習(xí)風(fēng)氣戚戚相關(guān)，因此，非常有必要在提升教師教學(xué)水平的同時(shí)，抓好班級(jí)學(xué)風(fēng)建設(shè)，為學(xué)生學(xué)習(xí)營(yíng)造良好的氛圍。

2.學(xué)生對(duì)自我學(xué)習(xí)能力及狀況評(píng)價(jià)：對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，65%的學(xué)生主要以在課堂聽(tīng)老師講授知識(shí)為主，并能夠主動(dòng)的參與到課堂問(wèn)答環(huán)節(jié)中；30%的學(xué)生能夠在課堂上做到邊聽(tīng)、邊想和邊記；有近10%的學(xué)生在課堂上容易走神、開(kāi)小差。45%學(xué)生表示，課堂學(xué)習(xí)或者課后復(fù)習(xí)遇到困難時(shí)，他們傾向于在網(wǎng)絡(luò)上查找相關(guān)資料解決問(wèn)題。因此，教師在課堂授課以及課后，應(yīng)該更多的關(guān)注學(xué)生對(duì)于新知識(shí)的領(lǐng)悟能力和掌握程度，以便及時(shí)為學(xué)生提供學(xué)習(xí)上的指導(dǎo)。同時(shí)，大部分學(xué)生反饋，本門課中，涉及到“組合變形”的內(nèi)容時(shí)，在解析各變形機(jī)制以及組合效應(yīng)時(shí)，較易于將不同的變形類型混淆，因此在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)著重針對(duì)該章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行講解。

3.學(xué)生對(duì)教師教學(xué)的評(píng)價(jià)：93.3%的學(xué)生認(rèn)為教師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)時(shí)上下課。91.1%的學(xué)生認(rèn)為教師工作熱情高、責(zé)任心強(qiáng)、教學(xué)組織精心。91.1%的學(xué)生認(rèn)為教師教學(xué)內(nèi)容充實(shí)、課堂學(xué)習(xí)信息量大，且教師在教學(xué)過(guò)程中注重教學(xué)內(nèi)容更新。同時(shí)84.7%學(xué)生認(rèn)為教師教學(xué)方法運(yùn)用合理，能有效利用各種教學(xué)輔助手段特別是現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行授課。

4.學(xué)生對(duì)自我能力提升的評(píng)價(jià)：80%的學(xué)生表示通過(guò)本門課程的學(xué)習(xí)，能夠根據(jù)構(gòu)件的服役情況清晰的解析出該構(gòu)件的受力特征，并能夠根據(jù)受力特征計(jì)算出變形情況，從而預(yù)判該構(gòu)件服役安全性，進(jìn)而在設(shè)計(jì)及應(yīng)用的過(guò)程中及時(shí)采取相關(guān)措施，避免失效現(xiàn)象發(fā)生。

5 總結(jié)

本課程旨在建立“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的《材料力學(xué)》課程教學(xué)新模式，采用“線上自主學(xué)習(xí)”與“線下課堂學(xué)習(xí)”想結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢(shì)的有效結(jié)合，充分利用課前、課中以及課后時(shí)間促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)。

基金項(xiàng)目：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（202102046083）

成都大學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目（cdjgb2022228）。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃群慧，賀俊.未來(lái)30年中國(guó)工業(yè)化進(jìn)程與產(chǎn)業(yè)變革的重大趨勢(shì)[J]. 學(xué)習(xí)與探索， 2019（8）：102-110.

[2]王竹立.“互聯(lián)網(wǎng)+教育”意味著什么[J]. 今日教育，2015，450：1.

[3]蔡新新. “互聯(lián)網(wǎng)+”教育價(jià)值取向綱要[J]. 考試周刊，2015 （60）： 160.

[4]李勇，張玉新，齊新華，等. “互聯(lián)網(wǎng)+”與《工程材料》微課建設(shè)實(shí)踐[J]. 教育現(xiàn)代化，2019，（71）：163-165.

[5]鐘登華. 新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動(dòng)[J]. 高等工程教育研究，2017 （3）： 1-6.

[6]張波，蔣紅. 新工科背景下基于“互聯(lián)網(wǎng)+科研”的材料力學(xué)課程教學(xué)改革[J]. 西部素質(zhì)教育，2021，7（23）： 132-133.