兰州理工大学技术工程学院 甘肃省兰州市 730050
摘要：材料力学”课程是为工科类大学生开设的一门重要的专业基础课，与工程实际联系紧密。随着教学实践的不断深入，培养过程中重理论学习，轻工程实践等一系列问题阻碍了学生工程实践能力的提升。结合“卓越工程师”计划的基本要求，“材料力学”课程教学改革提出了几项改进措施，为全面增强学生分析和解决工程实际问题能力进行了探索。
关键词：土木卓越工程师；材料力学；教学改革
前言
材料力学课程的主要任务是使学生掌握结构或构件的强度、刚度和稳定性等问题，在土木工程专业基础课程体系中占有十分重要的地位。材料力学课程是培养学生的理论分析与实验研究相结合的解决实际工程中力学问题的能力，对于培养学生的工程设计与创新的能力，具有重大的作用。作为“土木卓越工程师”培养计划的专业基础课程，材料力学如何为“土木卓越工程师” 的培养目标服务是本文讨论的主要问题。
1、“材料力学” 课程教学现状分析
1.1.教学内容过于传统
“材料力学”是研究材料的力学性能的一门经典课程，在本科教学过程中侧重于运用经典的力学理论对金属材料进行力学性能的分析。在教学过程中通常以四种基本变形形式拉压→剪切→扭转→弯曲的路线进行讲解，并且每种变形都按照外力分析→内力分析→变形分析→应力分析→强度分析的思路进行，这种重复循环的内容体系，不仅花费的学时量大，而且从第二种基本变形开始教学过程缺少新意，很难激发学生的学习兴趣。同时课程内容也存在很多不足之处，例如：与后续课程严重脱节；由于过分强调理论知识和解题技巧的训练，故忽视了实际问题抽象为力学模型的过程，使得课程内容和工程实际严重脱节，故如何使传统的“材料力学”课程与现代科学技术的发展相适应，如何选择授课内容，是本课程教学内容改革和创新的方向。
1.2.教学方法和教学手段落后
传统的“材料力学”教学模式以课堂板书教学为主，教师满堂灌，由于本课程公式推导相对较多，所以一堂课下来经常要用掉五、六块甚至七、八块黑板，粉笔灰到处乱飞，严重影响了教师和学生的身心健康。同时有许多章节的内容需要通过作图才能解释，这样教师在黑板上画图就占用了大量的时间，学生感到枯燥无聊，不仅影响了教学效率同时使学生丧失了学习本门课程的兴趣，严重制约了学生个性的发展，不利于学生综合素质的提高。教师在教学过程中更重视理论推导，忽视工程实际的应用。这样的教学模式只能使学生被动学习，不能有效地调动学生学习的积极性，在授课课时不断被压缩而课堂信息有增无减的大环境下，教学方法和手段的改革就显得尤为突出和重要了。
1.3.考核方式单一
大多数院校的考核方式是期末考试，一考定论，这种方式太过功利化，太看重结果而忽视了学习的过程，忽视了学生能力的培养，容易造成学生考前突击、死记硬背的懒惰思想，甚至为了及格不惜冒风险出现考试作弊的现象。考试的内容多是一些繁琐的计算，许多问题与后续课程和工程实际的联系并不十分紧密，以至于使学生们觉得“材料力学”课程的用途不大，从而失去了学习的兴趣。所以这样的考核方式不利于学生把时间和精力用在对知识的理解和运用上，更不可能培养出卓越的工程师。
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2、培养学生解决实际工程力学问题能力的教学改革
2.1建筑结构特性与材料力学理论相结合
在建造建筑物时，工程师需要考虑各种梁、柱和板等构件的受力性能和所采用材料的承载能力的问题；在既有建筑物的损伤评估及加固设计时，需要鉴定建筑结构材料的强度、结构的稳定性和刚度；建筑结构加固设计依据建筑材料的延性和塑性特点提出加固设计方案，材料力学提供了理论基础。近些年来，国内高层及超高层建筑发展迅速，随着建筑物高度的增加，在水平风荷载或地震荷载作用下建筑物的侧向位移增大，然而过大的侧向位移导致高层及超高层建筑物的墙体和装饰面材料产生裂缝或者破坏。因此，高层及超高层建筑物抗侧移刚度的设计至关重要。该问题从材料学角度考虑，可解释为高层及超高层建筑物设计时，需要同时考虑整体建筑结构的强度和结构的抗拉刚度，使得高层及超高层建筑物在水平荷载作用下的侧向位移控制在设计限度以内。对于多层民用住宅建筑时常采用钢筋混凝土框架结构，该屋顶的梁结构是矩形截面，屋顶梁两端与柱铰接连接，屋顶梁上表面受均布荷载作用，可以将屋顶梁简化成材料力学中梁的弯曲内力和弯曲变形问题进行分析。
2.2提炼实际工程中材料力学简化模型的思维方式培养
“土木卓越工程师” 的培养核心在于针对实际工程问题提炼出简单、抽象的力学模型，以便采用所学的材料力学基础理论对实际工程问题进行分析研究。用建筑工程专业术语描述和计算，并提出材料强度理论和计算方法。为了培养学生提炼实际工程中建立简化力学模型的目标，笔者采取理论联系实际的方法，将实际工程案例改造成材料力学的研究问题。课上以算例的形式，通过教师讲授与学生课堂小组自 由组合讨论相结合的形式完成算例计算。预留与本算例相近的实际工程算例作为课下作业，让学生结合课堂学习的成果，课下小组讨论，查阅规范等相关资料完成课后作业，并且在下节课上教师给予评判和讲解。
2.3教学内容与考试方式的改革
教师在教学过程中，要及时有效地加入一些日常生活和工程实际中遇到的现象和问题，例如将塔吊的断裂、斜拉桥钢索的断裂、房屋横梁的弯曲、千斤顶的变形等问题引入课堂讨论，从而引出强度、刚度和稳定性的概念，用以提高学生解决工程实际问题的力学素养。“材料力学”是一门理论性较强的课程有些内容比较抽象，所以应当给学生布置适量的作业，加深对所学知识的理解，但是在布置作业时，要适当减少作业的计算量，多布置一些思考题、推导题和证明题，提倡学生们就某一问题展开讨论，最终以书面报告的形式作为平时成绩，这样有利于学生对教学内容的深刻理解。在保持本课程理论体系完整的前提下，删除一些难度较大、推导繁琐且在工程实际中应用不多的内容，教学中应以工程实际为背景，工程技术为主线，突出问题的共性和差异。同时组织教研室教师积极进行立体化教材建设，根据课堂教学的特点，开发了学生易于接受的多媒体课堂教学软件，编写了《材料力学课后练习题参考答案》和《材料力学考研辅导资料汇编》等多种课程辅导材料。在课程考核方面，采用分章节内容让学生完成小论文的方式（学习体会、所学知识的具体应用、发现的新问题和想法等）作为学生的平时成绩，以增加学生的学习兴趣。同时借助西方发达国家高等院校中关于工程教育研究的成果，将合作学习的方法引入课堂教学，使学生摆脱我国目前高中教育中形成的竞争式、应试式学习方法的阴影，增加学生的合作意识和集体观念，为学生今后在工作中的全面发展奠定基础。同时还可以增加一些综合素质的考核，例如考虑讨论课的成绩；就某一工程实际问题利用所学知识撰写一篇小论文，并将论文成绩计入最终的考试成绩；实验课操作的成绩等，考核的最终目的在于培养学生分析和解决工程实际问题的方法和能力。
结束语
课程教学改革是一项长期而又十分艰巨的工作，需要通过社会各方面的不懈努力和不断完善才能取得良好的效果。在“卓越工程师”培养计划要求下的“材料力学”课程教学改革，要以培养学生的工程实践能力和创造能力为目标，丰富教学方法和手段，改革教学内容和考试方式，在教学过程中融知识传授、能力培养和创新教育为一体，这样才能为各行业培养出一大批优秀的工程技术人才。
参考文献
[1]陆静.基于卓越工程师教育培养计划的材料力学教学改革探讨[J].西部大开发（中旬刊），2012，（1）
[2]吴坤铭，毕守一.基于应用型人才培养的材料力学教学改革探讨[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2012，12（1）：83-85.
论文作者:胡亚东
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年16期
论文发表时间:2019/11/6
标签：材料力学论文; 工程论文; 课程论文; 学生论文; 教学改革论文; 建筑物论文; 工程师论文; 《建筑学研究前沿》2019年16期论文;