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材料力學(xué)論文:淺析《材料力學(xué)》課程的多媒體教學(xué)及其在網(wǎng)上的實(shí)現(xiàn)

論文關(guān)鍵詞:材料力學(xué)　多媒體　網(wǎng)上教學(xué)

論文摘要:文章介紹了我?！恫牧狭W(xué)》課程多媒體教學(xué)開展的情況，討論了多媒體教學(xué)的優(yōu)勢以及在多媒體教學(xué)中存在的問題。證明先進(jìn)的多媒體教學(xué)手段受到了學(xué)生的歡迎，它傳統(tǒng)的教學(xué)方法的補(bǔ)充，更是挑戰(zhàn)，再結(jié)合課程在網(wǎng)上的實(shí)現(xiàn)以及其它教學(xué)環(huán)節(jié)在網(wǎng)上的逐步實(shí)現(xiàn).必將使多媒體教學(xué)方法更趨完善。

一、我?！恫牧狭W(xué)知果程多媒體教學(xué)情況

上海理工大學(xué)力學(xué)教研室自2000 - 2001學(xué)年及時學(xué)期選擇99級機(jī)械?？坪推噷？瓢噙M(jìn)行多媒體教學(xué)的試點(diǎn)，取得經(jīng)驗(yàn)后，在2000一2001學(xué)年第二學(xué)期開始在機(jī)械、動力、城建學(xué)院本科的多學(xué)時(64學(xué)時)《材料力學(xué)》課程中使用多媒體教學(xué)方法。到學(xué)期結(jié)束前，在學(xué)生中就多媒體教學(xué)問題進(jìn)行了調(diào)查，共有339名學(xué)生參加了問卷調(diào)查。在間卷中，關(guān)于學(xué)生對多媒體教學(xué)的歡迎程序，統(tǒng)計(jì)的結(jié)果如下:

由此可見，學(xué)生對多媒體教學(xué)的效果基本滿意對多媒體教學(xué)方法比較歡迎。

二、多媒體教學(xué)的優(yōu)勢及問題

1.優(yōu)勢

(1)使用多媒體的教學(xué)方法，較大的優(yōu)勢在于教學(xué)手段先進(jìn)，教師可以在課堂上使用經(jīng)過精心制作和編輯的文字、圖像、聲音和動畫等，向?qū)W生清楚、生動地展示和講解課程內(nèi)容。由于內(nèi)容能方便地重放和交叉回放，所以對于課程內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)，能反復(fù)地講解，對于前后關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，隨時可以調(diào)出講解，這就極大地方便教師組織講稿，使學(xué)生的學(xué)習(xí)能前后領(lǐng)會貫通。

(2)多媒體教學(xué)的信息量較大，在教學(xué)規(guī)定的學(xué)時內(nèi)，使學(xué)生獲取更多課程知識及相關(guān)的內(nèi)容。

(3)使用多媒體的教學(xué)方法節(jié)省了板書的時間，就可以使教師有時間在課堂上對課程基本概念問題進(jìn)行討論，這對學(xué)生理解和掌握課程基本內(nèi)容和基本知識是很有幫助的。以前，因?yàn)檎n程學(xué)時減少，所以課堂討論和習(xí)題都無法進(jìn)行，教師在課堂上疲于講解課程內(nèi)容，而教學(xué)環(huán)節(jié)中比較重要的習(xí)題課和討論課卻苦于沒有時間而無法進(jìn)行。現(xiàn)在使用多媒體的教學(xué)方法，這個問題就能得到較好的解決。

2.問題

(1)使用多媒體教學(xué)方法是否就能大大加快授課的速度呢?我們通過實(shí)際授課得到的結(jié)論是否定的。這是因?yàn)閷W(xué)生對于知識的掌握有其內(nèi)在的規(guī)律，它需要有一個接受和消化的過程，盲目地提高授課的速度，反而欲速不達(dá)。因此，教師應(yīng)該保持合適的授課速度，利用多媒體的先進(jìn)教學(xué)手段，用大量的資料來佐證課程基本內(nèi)容和重要概念，增加課堂討論和習(xí)題講解來消化和接受課程內(nèi)容。

(2)長期以來，學(xué)生習(xí)慣于傳統(tǒng)的授課方式，即教師在上面授課，而學(xué)生在下面記筆記。而改用多媒體教學(xué)方式，學(xué)生就有一個接受和適應(yīng)的過程。在使用多媒體教學(xué)方法的初始階段，學(xué)生的一個較普遍的反應(yīng)是課堂筆記來不及記。對于這個間題，教師采取的措施是要控制好授課的節(jié)奏和速度，掌握好翻轉(zhuǎn)屏幕的時間，有意識地讓學(xué)生有一定的時間來記課堂筆記。同時也孺要向?qū)W生說明改進(jìn)學(xué)習(xí)方法的必要性，使學(xué)生認(rèn)識到對于一種新的教學(xué)手段，自身的學(xué)習(xí)方法應(yīng)作出調(diào)整，在課堂上更應(yīng)該注重于思考和理解。

(3)我們覺得在采用多媒體教學(xué)方法時，其它的相應(yīng)措施也應(yīng)該跟上。在這個學(xué)期中，我們采取的措施是將多媒體教案在學(xué)校的校園網(wǎng)上(該問題在后邊再專題討論)，同時，我們選編了一本《材料力學(xué)習(xí)題選解》發(fā)給學(xué)生，幫助學(xué)生正確地解答材料力學(xué)課程習(xí)題。這些措施受到了學(xué)生們的歡迎。

(4)多媒體教學(xué)是在多媒體教室中進(jìn)行，它的教學(xué)環(huán)境與傳統(tǒng)教室不同。這就對多媒體教室提出了較高的要求。首先，教學(xué)內(nèi)容是通過投影儀投放到顯示屏幕上，這就要求投影儀必須要有較高的分辯率和亮度，尤其是在較大的教室中，如果投影儀的分辯率和凳度不夠，則坐在教室靠后的學(xué)生就難以看清屏幕上的內(nèi)容，極易產(chǎn)生視覺疲勞。其次多媒體教室的音響效果也很重要，要保障聲音清晰，過大的回聲會懂學(xué)生注意力不能集中，也容易疲勞。除此之外，多媒體教室使用的計(jì)算機(jī)，包括硬件和軟件應(yīng)經(jīng)常維護(hù)，使之處于使用狀態(tài)。如果在講課過程中出現(xiàn)死機(jī)之類的問題，則會使教室的教學(xué)氣氛

破壞，教學(xué)效果大打折扣。從對多媒體教室硬件設(shè)備合格程度的調(diào)查中，可以看出學(xué)生也希望多媒體教室的設(shè)備性能進(jìn)一步提高。

三、《材料力學(xué))課程教案在網(wǎng)上的

多媒體的教學(xué)方法是一種全新的教學(xué)手段，與傳統(tǒng)的教學(xué)方法一樣，也需要其它的配套措施相應(yīng)跟上。因此，我們做了一項(xiàng)工作，就是在學(xué)校的校園網(wǎng)上多媒體教學(xué)的教案，它包括了課程的理論教學(xué)內(nèi)容、課堂演示的圖片、講解的例題、問題的討論和習(xí)題的解答。這樣，學(xué)生就可以非常方便地、隨時在學(xué)校的校園網(wǎng)上查到課程的全部教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生不必為在課堂上來不及記筆記而煩惱，在課堂上可以更加集中精力去理解和思考教學(xué)內(nèi)容，在課后也能很容易地在網(wǎng)上進(jìn)行復(fù)習(xí)。所以，在網(wǎng)上課程教案是一項(xiàng)十分重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，我們正努力地進(jìn)行著這項(xiàng)工作，爭取把它做得更加出色和成功。

四、課程的其它教學(xué)環(huán)節(jié)在網(wǎng)上的實(shí)現(xiàn)

在課程的各項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)中，如何結(jié)合使用網(wǎng)絡(luò)是我們所面臨的一個重要課題。就這個間題在學(xué)生中進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果如下:

從調(diào)查的結(jié)果可以看出，學(xué)生對課程的教學(xué)環(huán)節(jié)在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)持支持和歡迎的態(tài)度。利用網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢，在網(wǎng)上復(fù)習(xí)、答疑、考查和考核是可行的。但是要做的工作也是巨大的，這對于教師而言也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。我們需要得到學(xué)校各個方面的支持，更需要得到學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的大力支持。我們堅(jiān)信在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和各個部門的支持下，在教師的努力下，這項(xiàng)教師和學(xué)生所期盼也是有益子教學(xué)的項(xiàng)目是一定可以完成的。

材料力學(xué)論文:淺析《材料力學(xué)》課程的多媒體教學(xué)及其在網(wǎng)上的實(shí)現(xiàn)

論文關(guān)鍵詞:材料力學(xué)　多媒體　網(wǎng)上教學(xué)

論文摘要:文章介紹了我校《材料力學(xué)》課程多媒體教學(xué)開展的情況，討論了多媒體教學(xué)的優(yōu)勢以及在多媒體教學(xué)中存在的問題。證明先進(jìn)的多媒體教學(xué)手段受到了學(xué)生的歡迎，它傳統(tǒng)的教學(xué)方法的補(bǔ)充，更是挑戰(zhàn)，再結(jié)合課程在網(wǎng)上的實(shí)現(xiàn)以及其它教學(xué)環(huán)節(jié)在網(wǎng)上的逐步實(shí)現(xiàn).必將使多媒體教學(xué)方法更趨完善。

一、我?！恫牧狭W(xué)知果程多媒體教學(xué)情況

上海理工大學(xué)力學(xué)教研室自2000 - 2001學(xué)年及時學(xué)期選擇99級機(jī)械專科和汽車?？瓢噙M(jìn)行多媒體教學(xué)的試點(diǎn)，取得經(jīng)驗(yàn)后，在2000一2001學(xué)年第二學(xué)期開始在機(jī)械、動力、城建學(xué)院本科的多學(xué)時(64學(xué)時)《材料力學(xué)》課程中使用多媒體教學(xué)方法。到學(xué)期結(jié)束前，在學(xué)生中就多媒體教學(xué)問題進(jìn)行了調(diào)查，共有339名學(xué)生參加了問卷調(diào)查。在間卷中，關(guān)于學(xué)生對多媒體教學(xué)的歡迎程序，統(tǒng)計(jì)的結(jié)果如下:

由此可見，學(xué)生對多媒體教學(xué)的效果基本滿意對多媒體教學(xué)方法比較歡迎。

二、多媒體教學(xué)的優(yōu)勢及問題

1.優(yōu)勢

(1)使用多媒體的教學(xué)方法，較大的優(yōu)勢在于教學(xué)手段先進(jìn)，教師可以在課堂上使用經(jīng)過精心制作和編輯的文字、圖像、聲音和動畫等，向?qū)W生清楚、生動地展示和講解課程內(nèi)容。由于內(nèi)容能方便地重放和交叉回放，所以對于課程內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)，能反復(fù)地講解，對于前后關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，隨時可以調(diào)出講解，這就極大地方便教師組織講稿，使學(xué)生的學(xué)習(xí)能前后領(lǐng)會貫通。

(2)多媒體教學(xué)的信息量較大，在教學(xué)規(guī)定的學(xué)時內(nèi)，使學(xué)生獲取更多課程知識及相關(guān)的內(nèi)容。

(3)使用多媒體的教學(xué)方法節(jié)省了板書的時間，就可以使教師有時間在課堂上對課程基本概念問題進(jìn)行討論，這對學(xué)生理解和掌握課程基本內(nèi)容和基本知識是很有幫助的。以前，因?yàn)檎n程學(xué)時減少，所以課堂討論和習(xí)題都無法進(jìn)行，教師在課堂上疲于講解課程內(nèi)容，而教學(xué)環(huán)節(jié)中比較重要的習(xí)題課和討論課卻苦于沒有時間而無法進(jìn)行。現(xiàn)在使用多媒體的教學(xué)方法，這個問題就能得到較好的解決。

2.問題

(1)使用多媒體教學(xué)方法是否就能大大加快授課的速度呢?我們通過實(shí)際授課得到的結(jié)論是否定的。這是因?yàn)閷W(xué)生對于知識的掌握有其內(nèi)在的規(guī)律，它需要有一個接受和消化的過程，盲目地提高授課的速度，反而欲速不達(dá)。因此，教師應(yīng)該保持合適的授課速度，利用多媒體的先進(jìn)教學(xué)手段，用大量的資料來佐證課程基本內(nèi)容和重要概念，增加課堂討論和習(xí)題講解來消化和接受課程內(nèi)容。

(2)長期以來，學(xué)生習(xí)慣于傳統(tǒng)的授課方式，即教師在上面授課，而學(xué)生在下面記筆記。而改用多媒體教學(xué)方式，學(xué)生就有一個接受和適應(yīng)的過程。在使用多媒體教學(xué)方法的初始階段，學(xué)生的一個較普遍的反應(yīng)是課堂筆記來不及記。對于這個間題，教師采取的措施是要控制好授課的節(jié)奏和速度，掌握好翻轉(zhuǎn)屏幕的時間，有意識地讓學(xué)生有一定的時間來記課堂筆記。同時也孺要向?qū)W生說明改進(jìn)學(xué)習(xí)方法的必要性，使學(xué)生認(rèn)識到對于一種新的教學(xué)手段，自身的學(xué)習(xí)方法應(yīng)作出調(diào)整，在課堂上更應(yīng)該注重于思考和理解。

(3)我們覺得在采用多媒體教學(xué)方法時，其它的相應(yīng)措施也應(yīng)該跟上。在這個學(xué)期中，我們采取的措施是將多媒體教案在學(xué)校的校園網(wǎng)上(該問題在后邊再專題討論)，同時，我們選編了一本《材料力學(xué)習(xí)題選解》發(fā)給學(xué)生，幫助學(xué)生正確地解答材料力學(xué)課程習(xí)題。這些措施受到了學(xué)生們的歡迎。

(4)多媒體教學(xué)是在多媒體教室中進(jìn)行，它的教學(xué)環(huán)境與傳統(tǒng)教室不同。這就對多媒體教室提出了較高的要求。首先，教學(xué)內(nèi)容是通過投影儀投放到顯示屏幕上，這就要求投影儀必須要有較高的分辯率和亮度，尤其是在較大的教室中，如果投影儀的分辯率和凳度不夠，則坐在教室靠后的學(xué)生就難以看清屏幕上的內(nèi)容，極易產(chǎn)生視覺疲勞。其次多媒體教室的音響效果也很重要，要保障聲音清晰，過大的回聲會懂學(xué)生注意力不能集中，也容易疲勞。除此之外，多媒體教室使用的計(jì)算機(jī)，包括硬件和軟件應(yīng)經(jīng)常維護(hù)，使之處于使用狀態(tài)。如果在講課過程中出現(xiàn)死機(jī)之類的問題，則會使教室的教學(xué)氣氛

破壞，教學(xué)效果大打折扣。從對多媒體教室硬件設(shè)備合格程度的調(diào)查中，可以看出學(xué)生也希望多媒體教室的設(shè)備性能進(jìn)一步提高。

三、《材料力學(xué))課程教案在網(wǎng)上的

多媒體的教學(xué)方法是一種全新的教學(xué)手段，與傳統(tǒng)的教學(xué)方法一樣，也需要其它的配套措施相應(yīng)跟上。因此，我們做了一項(xiàng)工作，就是在學(xué)校的校園網(wǎng)上多媒體教學(xué)的教案，它包括了課程的理論教學(xué)內(nèi)容、課堂演示的圖片、講解的例題、問題的討論和習(xí)題的解答。這樣，學(xué)生就可以非常方便地、隨時在學(xué)校的校園網(wǎng)上查到課程的全部教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生不必為在課堂上來不及記筆記而煩惱，在課堂上可以更加集中精力去理解和思考教學(xué)內(nèi)容，在課后也能很容易地在網(wǎng)上進(jìn)行復(fù)習(xí)。所以，在網(wǎng)上課程教案是一項(xiàng)十分重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，我們正努力地進(jìn)行著這項(xiàng)工作，爭取把它做得更加出色和成功。

四、課程的其它教學(xué)環(huán)節(jié)在網(wǎng)上的實(shí)現(xiàn)

在課程的各項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)中，如何結(jié)合使用網(wǎng)絡(luò)是我們所面臨的一個重要課題。就這個間題在學(xué)生中進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果如下:

從調(diào)查的結(jié)果可以看出，學(xué)生對課程的教學(xué)環(huán)節(jié)在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)持支持和歡迎的態(tài)度。利用網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢，在網(wǎng)上復(fù)習(xí)、答疑、考查和考核是可行的。但是要做的工作也是巨大的，這對于教師而言也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。我們需要得到學(xué)校各個方面的支持，更需要得到學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的大力支持。我們堅(jiān)信在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和各個部門的支持下，在教師的努力下，這項(xiàng)教師和學(xué)生所期盼也是有益子教學(xué)的項(xiàng)目是一定可以完成的。

材料力學(xué)論文:獨(dú)立學(xué)院土木專業(yè)材料力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與探討

收稿日期：2013-01-12

作者簡介：張旭光（1986-），男，重慶大學(xué)城市科技學(xué)院土木工程學(xué)院助教，碩士，主要從事地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)研究，（e-mail）。

摘要：針對獨(dú)立學(xué)院本科培養(yǎng)應(yīng)用型人才的定位要求，總結(jié)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的不足，結(jié)合獨(dú)立學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn)，有針對性地探討改善實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量，提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果的解決方法，探索適合獨(dú)立學(xué)院學(xué)生力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué)；實(shí)驗(yàn)課；教學(xué)方法；獨(dú)立學(xué)院

材料力學(xué)作為土建類學(xué)科的一門技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)直接影響專業(yè)課的學(xué)習(xí)。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是材料力學(xué)課程的重要組成部分，通過實(shí)驗(yàn)課程可以更好地把理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。學(xué)生通過自主動手，現(xiàn)場操作實(shí)驗(yàn)，用所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論值進(jìn)行對比，對公式進(jìn)行驗(yàn)證，了解不同材料的力學(xué)特性，可培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題、處理問題、以及實(shí)踐動手的能力，同時也可加深學(xué)生對材料力學(xué)理論內(nèi)容的理解[1]。

然而，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)在許多院校得不到重視。部分學(xué)生認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)課可有可無，做實(shí)驗(yàn)只是抄抄數(shù)據(jù)，寫寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生對動手做實(shí)驗(yàn)失去興趣，只看不做，或者隨意操作，應(yīng)付了事。長此以往，隨著學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課重視程度的降低，開出的實(shí)驗(yàn)課也難以達(dá)到預(yù)期的目的[2]。如何增強(qiáng)學(xué)生對材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的重視程度，激發(fā)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中開動腦筋、鍛煉分析解決問題和實(shí)際動手的能力，是材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的方向和目的。

一、各類高校材料實(shí)驗(yàn)課程開展現(xiàn)狀

材料力學(xué)課程是土建類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，全國相關(guān)院校相關(guān)專業(yè)普遍開設(shè)該門課程。由于各高校辦學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)和生源的差異，各類院校開設(shè)該課程的具體情況也不盡相同。985、211等重點(diǎn)大學(xué)，整體師資力量雄厚、辦學(xué)歷史悠久，力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案相對成熟。獨(dú)立學(xué)院招收的學(xué)生一般為三本生源，進(jìn)校分?jǐn)?shù)線與一二本學(xué)校生源存在差異，培養(yǎng)目標(biāo)也不盡相同，如果生搬硬套他們成功的經(jīng)驗(yàn)，往往事與愿違，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果，相反還會導(dǎo)致拔苗助長，不符合獨(dú)立學(xué)院的人才培養(yǎng)目標(biāo)。在一些重點(diǎn)大學(xué)，材料力學(xué)由理論課教師和實(shí)驗(yàn)課教師分別教授。雖然這樣可以減輕教師的工作強(qiáng)度，發(fā)揮各自的專長，但是在實(shí)施過程中，往往會出現(xiàn)由于教師之間溝通不暢，導(dǎo)致理論教學(xué)與實(shí)踐有所偏差。

高職高專學(xué)校的人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)面向生產(chǎn)一線的技能型應(yīng)用型人才，由于該類學(xué)校定位側(cè)重于學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)，通常只要求學(xué)生掌握具體的實(shí)驗(yàn)操作方法和技能，與實(shí)驗(yàn)相應(yīng)的理論基礎(chǔ)教學(xué)部分往往被忽略[3]。

獨(dú)立學(xué)院是由普通本科高校（申請者）與社會力量（合作者，包括企業(yè)、事業(yè)單位，社會團(tuán)體或個人和其他有合作能力的機(jī)構(gòu)）合作創(chuàng)辦的進(jìn)行本科層次教育的高等教育機(jī)構(gòu)。由于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，普通一本、二本院校的教學(xué)資源已不能滿足社會需求，為了普及大學(xué)本科教育，提升國民教育水平，提高整體國民素質(zhì)，獨(dú)立院校順應(yīng)時展應(yīng)運(yùn)而生。

獨(dú)立學(xué)院的培養(yǎng)定位介乎于一本、二本院校和高職高專之間。如何根據(jù)自身特點(diǎn)，形成自身的課程體系尤為重要。目前獨(dú)立學(xué)院材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課主要存在如下問題。

高等建筑教育2013年第22卷第5期

張旭光，等獨(dú)立學(xué)院土木專業(yè)材料力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與探討

其一，獨(dú)立學(xué)院主要側(cè)重于培養(yǎng)應(yīng)用型人才，動手能力的培養(yǎng)尤其重要，但又有別于高職高專只重視實(shí)際操作的做法。大多數(shù)獨(dú)立學(xué)院辦學(xué)時間較短，在很多方面沿用母體學(xué)校的教學(xué)模式，教師過分強(qiáng)調(diào)理論闡述，而忽視了在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的動手能力[4]。所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程大多屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，以至于學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證某一定律，然后根據(jù)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)步驟按圖索驥得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，無論最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確與否都不會改變實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性。在這種現(xiàn)實(shí)情況下，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作漸漸沒有了預(yù)期，積極性也隨之降低。

其二，獨(dú)立學(xué)院辦學(xué)時間較短，招生規(guī)模大，部分課程安排不夠仔細(xì)，同24小時內(nèi)有可能連續(xù)做幾門課程的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在短時間內(nèi)難以消化，加之實(shí)驗(yàn)室建設(shè)不夠完善，相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課的配套儀器不齊全，使得大多數(shù)時間學(xué)生只能看，不能動手操作，力學(xué)實(shí)驗(yàn)直接變成演示性實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果。

隨著科技的進(jìn)步以及時代的發(fā)展，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)也應(yīng)該相應(yīng)改善。傳統(tǒng)單一式的教學(xué)方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代教學(xué)的需求，需要對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)創(chuàng)新，探索適合獨(dú)立院校實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的新路。

二、獨(dú)立院校材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的探索

獨(dú)立學(xué)院材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革首先需要改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)手段和方法，應(yīng)該與母體學(xué)校及高職高專有所區(qū)別?；讵?dú)立學(xué)院培養(yǎng)目標(biāo)的定位要求，筆者經(jīng)過實(shí)踐調(diào)查，初步探索了一些行之有效的教學(xué)方法，在實(shí)踐教學(xué)中收到了良好的效果。

（一）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

一般傳統(tǒng)的材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要針對低碳鋼和鑄鐵的拉壓試驗(yàn)，但是對于土木工程專業(yè)，今后工作將面臨的不僅有低碳鋼和鑄鐵這兩種材料，還會接觸大量的非金屬材料，如混凝土、木材、石材等。這些材料的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)對于學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程以及今后從事相關(guān)工作意義重大，因此，筆者建議在材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增加混凝土抗壓實(shí)驗(yàn)，以滿足學(xué)生專業(yè)課程學(xué)習(xí)的需求[5]。

（二）問題式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的實(shí)踐

獨(dú)立學(xué)院的定位要求側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。根據(jù)相關(guān)理論知識，通過學(xué)生自主動手達(dá)到突出實(shí)踐操作、理論與實(shí)踐相結(jié)合的效果。下面以低碳鋼拉伸試驗(yàn)為例闡述如何達(dá)到該效果。

低碳鋼拉伸試驗(yàn)是傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，是通過測定低碳鋼的屈服極限、強(qiáng)度極限、延伸率和面積收縮率等各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線圖，通過曲線圖了解材料在受拉時力與變形的關(guān)系（如圖1）。在材料力學(xué)課程中，對低碳鋼的力學(xué)性能作了詳盡的講解，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前就了解低碳鋼在受拉時其變形要經(jīng)歷彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和頸縮階段等4個階段，實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生更為直觀地看到低碳鋼拉伸時的這種力學(xué)性質(zhì)。因此，實(shí)驗(yàn)往往以觀看實(shí)驗(yàn)結(jié)果為主。為此，設(shè)計(jì)了問題式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，以期在這一實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力和動手能力。 圖1低碳鋼應(yīng)力應(yīng)變曲線

在實(shí)驗(yàn)課開始初，首先布置課前預(yù)習(xí)作業(yè)：“思考低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖且?yàn)證哪些力學(xué)特性，通過觀察哪些參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，并將它們一一列舉。”接著，讓學(xué)生詳細(xì)閱讀理論內(nèi)容，自己分析總結(jié)，然后分組提問。由于學(xué)生對理論內(nèi)容已經(jīng)非常熟悉，因此及時問題很容易回答。對于后一個問題，正確的答案是通過對屈服極限、強(qiáng)度極限、延伸率和面積收縮率等指標(biāo)進(jìn)行測定，繪制相應(yīng)曲線來觀察其中的關(guān)系。而學(xué)生的回答通常不夠，漏掉某個指標(biāo)參數(shù)。這些問題反映出學(xué)生對理論知識不夠熟悉或者理解不夠深入，針對此要著重加以講解。以上兩個問題在材料力學(xué)教材中都有詳細(xì)的介紹，通過課前提問的方式，既可以進(jìn)一步熟悉理論知識，有針對性地答疑，又避免了面面俱到的講解，節(jié)約了時間[6]。

接下來，進(jìn)一步追加提問：“在實(shí)驗(yàn)過程中怎么獲取這4個指標(biāo)參數(shù)？”并讓學(xué)生分組討論。此問題是對此實(shí)驗(yàn)原理的進(jìn)一步升華。如果學(xué)生通過思考，分組討論，最終能夠很好地回答出該問題，那么此次實(shí)驗(yàn)就達(dá)到了應(yīng)有的效果。

為了讓學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)儀器的操作方法和相關(guān)注意事項(xiàng)，教師首先應(yīng)親自演示實(shí)驗(yàn)操作過程，讓學(xué)生知道通過實(shí)驗(yàn)操作獲取相應(yīng)指標(biāo)，以便學(xué)生在自己動手操作時可以有重點(diǎn)的、有目的地進(jìn)行觀察[7]。

首先，開動電源，打開液壓式萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)。在夾具上安裝試件，同時明確告知學(xué)生：“當(dāng)液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)的上下夾具夾好鋼筋后，禁止開動上下升降按鈕”，并讓學(xué)生思考原因。該問題直觀性很強(qiáng)，只要認(rèn)真觀察都能回答。學(xué)生通常都是圍繞“對儀器或者是試件有損壞”等進(jìn)行回答。然后給出正確答案：由于萬能試驗(yàn)機(jī)的夾具在夾緊鋼筋后，按上下升降按鈕會使得夾具瞬間損壞，甚至由于鋼筋的突然斷裂導(dǎo)致不可預(yù)知的危險(xiǎn)，所以禁止開動上下升降按鈕。

接下來開啟送油閥。在送油的過程中，提示送油速度的快慢對所加荷載的影響，然后讓學(xué)生著重注意軟件上圖像在4個階段的變化情況。在彈性階段，可以提問：“為什么曲線呈線性？”由于教材中已經(jīng)作出相應(yīng)解答：“此階段試件所受拉力在彈性范圍之內(nèi)，所以形變基本成線性；如果去掉外力，則試件會恢復(fù)到原來長度?！苯^大多數(shù)學(xué)生能馬上回答出答案。此問題可以加深對彈性階段圖像的認(rèn)知。在屈服階段，可以讓學(xué)生思考“曲線為什么呈上下波動狀態(tài)”。經(jīng)討論后給出正確答案：荷載相同的情況下，由于試件突然變長，使桿端出現(xiàn)了微

位移，導(dǎo)致圖像出現(xiàn)微小波動。這樣大大加深學(xué)生對曲線形狀的理解。同時要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注此階段圖上應(yīng)變值明顯增加的位置，讓學(xué)生回憶此點(diǎn)是什么點(diǎn)。有學(xué)生回答：“屈服點(diǎn)”。然后接著問：“屈服點(diǎn)有什么作用？”學(xué)生開始回憶理論知識，想到屈服點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力就是屈服極限，進(jìn)而解決了及時個參數(shù)指標(biāo)“屈服極限”如何獲得的問題。在強(qiáng)化階段，重點(diǎn)觀察曲線的轉(zhuǎn)折位置，以同樣方法讓學(xué)生找到“強(qiáng)度極限值”。當(dāng)進(jìn)入頸縮階段后，立刻讓學(xué)生觀察鋼筋的變化，此時，會看到鋼筋慢慢變細(xì)，最終被拉斷。

在實(shí)驗(yàn)操作過程中，通過提問、思考、回答的方式已經(jīng)解決了如何觀察“屈服極限”“強(qiáng)度極限”兩個參數(shù)指標(biāo)。接下來重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生如何獲取剩余兩個參數(shù)指標(biāo)。首先提問：試件延伸率的定義是什么？學(xué)生回答：延伸率是試件斷裂的長度和原長度的百分比。追加提問：根據(jù)這一定義怎么獲取數(shù)據(jù)？學(xué)生思考：由于原試件標(biāo)距已知，只要獲取斷后試件標(biāo)距即可。此時只需提醒游標(biāo)卡尺的用法以及斷后試件標(biāo)距的測量方法。面積收縮率也可用同樣方法獲得。這樣通過有針對地提出問題、重點(diǎn)觀察實(shí)驗(yàn)、引導(dǎo)思考方向、學(xué)生自主回答四個步驟，既可輕松獲取了4個參數(shù)指標(biāo)，又達(dá)到了教學(xué)相長、相互促進(jìn)的目的。之后，還可以繼續(xù)提問：“低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)為靜力實(shí)驗(yàn)，必須要保障所加荷載均勻，那么用什么方法可以達(dá)到均勻的效果？”這個問題剛開始看來似乎沒有頭緒，但實(shí)際并不難回答，在演示過程中已經(jīng)給了相應(yīng)提示，部分學(xué)生通過回憶可以想到“送油的速度影響荷載的大小”。那么，稍加思考便可以進(jìn)一步得到：“只要送油速度均勻，荷載便可以均勻增加?！蓖ㄟ^這些方法既讓學(xué)生牢記了實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)，又加深了對實(shí)驗(yàn)理內(nèi)容的理解。

接下來讓學(xué)生自由分組自行實(shí)驗(yàn)，由于之前的演示實(shí)驗(yàn)已經(jīng)把相關(guān)問題及注意事項(xiàng)用問答的方式解決，學(xué)生印象十分深刻，因此，在自己動手操作實(shí)驗(yàn)時就相對容易。分組實(shí)驗(yàn)后，接著讓學(xué)生根據(jù)所測數(shù)據(jù)，繪制相應(yīng)曲線圖。此時發(fā)現(xiàn)，每一組所繪制的圖像與理論圖像都存在差異。可以讓學(xué)生思考：“為什么有差異？”并作為課后思考題，在下節(jié)理論課前給予正確答案。學(xué)生經(jīng)過思考，大多圍繞儀器操作誤差（送油的速度）和所測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差等方面進(jìn)行回答。除了這些原因之外，重點(diǎn)提示材料本身的質(zhì)量問題，使得最終答案更為。通過這些方法既可以延續(xù)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)的熱情，又避免了實(shí)驗(yàn)課學(xué)生盲目、隨意的情況發(fā)生。

三、結(jié)語

問題式教學(xué)主要是針對獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生特點(diǎn)探索出的一條行之有效的方案，它不同于一二本大學(xué)教師單邊講授、學(xué)生單邊實(shí)驗(yàn)的方式，也不同于高職高專只注重動手，而忽視理論教學(xué)的模式。通過提出問題——思考問題——回答問題的方法，不僅增進(jìn)了教師與學(xué)生之間的互動，同時也鍛煉學(xué)生的動手能力和思考能力，大大改善了獨(dú)立院校材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

材料力學(xué)論文:淺析通過教學(xué)改革提高材料力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量

作者：吳云鵬 孫立紅 劉寶良

論文關(guān)鍵詞:材料力學(xué)；講授式；啟發(fā)式；教學(xué)質(zhì)量；創(chuàng)新能力

論文摘要:材料力學(xué)是工科院校的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，起著承上啟下的作用。為達(dá)到提高教學(xué)效果的目的，合理運(yùn)用多種教學(xué)手段是極為重要的。對于不同的教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)采取不同的教學(xué)手段。本文通過對材料力學(xué)教學(xué)改革的幾點(diǎn)討論和實(shí)踐來探討提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)需要的人才。

材料力學(xué)是工科院校的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，起著承上啟下的作用，不論在土木建筑、機(jī)械工程還是礦業(yè)工程等專業(yè)領(lǐng)域中都有著重要的應(yīng)用。材料力學(xué)是學(xué)生最早接觸的與工程實(shí)際密切聯(lián)系的技術(shù)基礎(chǔ)課之一（一般在大二下學(xué)期開課），其課程內(nèi)容本身對各專業(yè)的后續(xù)課程（包括其他專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)課）有直接的影響；此外，這門課程的另外一個目的是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力、創(chuàng)造學(xué)習(xí)的能力，這對于學(xué)生今后的學(xué)習(xí)、工作更為重要。隨著教學(xué)改革的不斷深入以及課程學(xué)時逐漸減少這一客觀現(xiàn)實(shí)，有必要改進(jìn)教學(xué)方法，以達(dá)到教學(xué)基本要求。針對材料力學(xué)課程的特點(diǎn)及學(xué)生的情況，我們探索進(jìn)行了材料力學(xué)的教學(xué)改革的方法和實(shí)踐。

一、加強(qiáng)工程意識的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

我們在課程中刪減了一部分與大學(xué)物理重復(fù)的內(nèi)容，引入復(fù)合材料力學(xué)、彈塑性力學(xué)等近代力學(xué)知識（在以往講授梁的彎曲變形問題時，主要以鋼、鑄鐵為材料的矩形截面梁、工字形截面梁等為例。我們在改革實(shí)踐中引入了復(fù)合材料力學(xué)的部分內(nèi)容；在介紹“構(gòu)件的交變應(yīng)力”這一章中引入了“疲勞與斷裂”——斷裂力學(xué)的部分內(nèi)容等一些現(xiàn)代科技成果），通過傳統(tǒng)授課內(nèi)容的修訂，刪減部分陳舊的、與其他課程重復(fù)較多的內(nèi)容，極大地減輕了學(xué)生的負(fù)擔(dān)；增加了一些力學(xué)學(xué)科的現(xiàn)代科技成果介紹（包括各專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中現(xiàn)代力學(xué)的應(yīng)用），調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)課程的興趣與學(xué)習(xí)積極性。

二、采用多樣化教學(xué)手段提高材料力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量

各種教學(xué)手段,既有其優(yōu)越的一面，也有其不可避免的弊端。而發(fā)揮其長處,彌補(bǔ)其不足，實(shí)現(xiàn)各種方法的互補(bǔ)性，是選擇教學(xué)手段的依據(jù)。在教學(xué)實(shí)踐中我們采用了多種教學(xué)手段，改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法，用最適當(dāng)?shù)姆绞绞箤W(xué)生以極大熱情學(xué)好材料力學(xué)知識，提高分析問題、研究問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神及創(chuàng)造能力。提高了材料力學(xué)課程的授課效果及教學(xué)質(zhì)量。 

（一）采用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，研究問題的興趣

“壞的教師講授真理，好的教師教學(xué)生發(fā)現(xiàn)真理。”采用啟發(fā)式教學(xué)，在講課過程中為學(xué)生創(chuàng)造積極思維的必要條件，教師講課時不必什么都要講，什么都要細(xì)，可以在一些適當(dāng)內(nèi)容上為學(xué)生留下思維空間，由學(xué)生自己得出結(jié)論，甚至是一些重要結(jié)論。如在畫剪力、彎矩圖時，導(dǎo)出彎矩、剪力和分布載荷的微分關(guān)系，這部分內(nèi)容正適合于學(xué)生剛學(xué)過高等代數(shù)的相關(guān)知識，可以讓學(xué)生做嘗試性推導(dǎo)，獨(dú)立得出結(jié)論。像這種簡單的理論推導(dǎo)交給學(xué)生自己去做，不僅極大地調(diào)動了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，而且使學(xué)生積極思考，并培養(yǎng)了他們研究問題的能力。傳統(tǒng)的材料力學(xué)的習(xí)題講解中注重步驟的規(guī)范，推導(dǎo)的縝密，不易調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因而我們在講解習(xí)題的過程中，除了給出必要的提示外，盡量讓學(xué)生自己給出解題思路。且注重解題方法的多樣性，比如：在解靜不定問題時，可以采用變形比較法、摩爾積分法及應(yīng)用正則方程法等，讓學(xué)生自己總結(jié)各種方法的優(yōu)劣及各種不同類型題的最適用的解題方法。

（二）采用形象化教學(xué)方式，提高學(xué)生理解能力

材料力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)、概念較抽象的課程，有一些概念一時還不易理解。所以我們把多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)納入教學(xué)計(jì)劃。多媒體可以克服傳統(tǒng)教學(xué)方法

的許多弊端，以一種全新的面貌向?qū)W生傳輸知識。它把文字、聲音和視頻圖像有機(jī)地結(jié)合在一起，動靜結(jié)合，有聲有色，可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)的積極性，使學(xué)習(xí)變得更加有趣，可以吸引學(xué)生的注意力和啟發(fā)學(xué)生的想象力。如材力的變形公式都是建立在一定的變形假設(shè)基礎(chǔ)上的，以往講授這部分內(nèi)容時，連寫帶畫，又由表及里的推導(dǎo)，費(fèi)了很大力氣，浪費(fèi)了很多課時，學(xué)生還不一定理解，通過多媒體演示，既形象生動、調(diào)動了課堂的學(xué)習(xí)氣氛，又使學(xué)生可以一目了然地看到內(nèi)部的變形情況，很容易就總結(jié)出了變形規(guī)律。

通過一些小教具演示和實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生基本概念，比如：在介紹截面幾何性質(zhì)對構(gòu)件強(qiáng)度和剛度的影響，我們采用學(xué)生常用的直尺，在相同的載荷下，通過平放與豎放相互比較的方法使學(xué)生直觀地了解到不同截面的幾何性質(zhì)對構(gòu)件強(qiáng)度的影響；在壓桿穩(wěn)定中，選用截面形狀、材料、面積相同，長度不同的軟試件（如塑料管、塑料尺等），讓學(xué)生自己做試驗(yàn)來體會不同長度壓桿的臨界力的不同等。實(shí)踐證明，這樣做不僅可以避免單純語言文字?jǐn)⑹龅娜秉c(diǎn)，還能增加學(xué)生對實(shí)際問題的認(rèn)識能力。

（三）引入專題介紹，提高學(xué)生的實(shí)踐認(rèn)識能力

為了使學(xué)生掌握所學(xué)理論知識在工程實(shí)際中的具體應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生分析、研究、解決問題的能力，在教學(xué)過程中適當(dāng)引入了專題介紹。如彩虹橋倒塌原因分析，上海楊浦大橋橋面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析，典型工程實(shí)例（由于疲勞強(qiáng)度原因引起的破壞現(xiàn)象分析等）專題。此種方式深受學(xué)生的歡迎，學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)的熱情得到了極大地提高，分析、研究問題的能力也得到一定提高。

（四）分析討論式訓(xùn)練和文獻(xiàn)報(bào)告式訓(xùn)練，啟發(fā)學(xué)生思維

課堂討論是啟發(fā)學(xué)生思維的一種有效形式。在討論過程中，結(jié)合具體的問題進(jìn)行理論復(fù)習(xí)、方法的應(yīng)用、補(bǔ)充知識、分析結(jié)果。這對學(xué)生思維能力的提高有很大的幫助。在授課過程中，我們在班級中成立了若干個課堂討論學(xué)習(xí)小組，由教師為學(xué)生指定學(xué)習(xí)討論內(nèi)容，學(xué)生在課下準(zhǔn)備出教案，經(jīng)教師指正后在課堂上由學(xué)生主講、教師輔助引導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式。例如：在能量方法這一章中，對于前幾節(jié)比較簡單的理論推導(dǎo)；彎曲應(yīng)力中截面幾何性質(zhì)對構(gòu)件強(qiáng)度的影響等方面的內(nèi)容就采用了學(xué)生講解的方式。通過此種方式使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、學(xué)習(xí)積極性、綜合能力等各方面均得到了大幅度的提高，使學(xué)生學(xué)會了怎樣去思考問題和發(fā)現(xiàn)問題。學(xué)生撰寫的科技報(bào)告質(zhì)量也逐次提高。

為了配合以上改革措施，我們在素質(zhì)考核方面也進(jìn)行了相應(yīng)的改革，在平時進(jìn)行階段性測試、資格考試和水平考試相結(jié)合，并參考布置學(xué)生撰寫的科技報(bào)告和小論文及在參加力學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中取得的成績等來綜合衡量學(xué)生的綜合素質(zhì)、對本門課的掌握情況及給出成績。自實(shí)施了以上方法后，學(xué)生們在上課時積極參與討論問題，爭相發(fā)表意見、提出問題，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、學(xué)習(xí)積極性、綜合能力等各方面均得到了大幅度的提高。由此證明了力學(xué)課程初步改革的成效。

材料力學(xué)論文:多晶體新型材料力學(xué)性能分析與研究

多晶體新型材料力學(xué)性能分析與研究

1 材料的結(jié)構(gòu)

材料的結(jié)構(gòu)是指材料的組成單元之間互相排斥、互相吸引的作用達(dá)到平衡時的空間分布。從宏觀到微觀有三個不同的層次，分別是宏觀組織結(jié)構(gòu)、顯微組織結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)。其中，宏觀組織結(jié)構(gòu)是指用肉眼或者使用放大鏡觀察到晶粒、相的集合狀態(tài)。顯微組織結(jié)構(gòu)也可稱為亞微觀結(jié)構(gòu)，它是利用電子顯微鏡或者光學(xué)顯微鏡觀察到材料內(nèi)部的微區(qū)結(jié)構(gòu)或者晶粒、相的集合狀態(tài)。微觀結(jié)構(gòu)是比顯微組織結(jié)構(gòu)更細(xì)的一層結(jié)構(gòu)，它本文由論文聯(lián)盟//收集整理包括分子結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)、分子的排列結(jié)構(gòu)以及原子的排列結(jié)構(gòu)。通常情況下，金屬材料也被看做是由晶體的聚集體組成的。例如，合金可以看做是母相金屬原子的晶體和加入的合金晶體等聚集形成的聚集體；純金屬被看做是微細(xì)晶粒的聚集體。晶粒晶界上的結(jié)合其實(shí)是機(jī)械組合，展開來講就是當(dāng)金屬由高溫熔體凝固析晶時，彼此嚙合牢固的在一起。晶粒之前的接觸面積越大，結(jié)合力也就越大。晶粒內(nèi)部的結(jié)合力要大于晶粒間的結(jié)合力。軟銅、鋼、鋁、金可以承受較大的變形和塑形是因?yàn)樵诎l(fā)生滑移變形時，原子間的相互位置依次錯開，并形成新的鍵，原子之間的鍵很難斷開。

2 材料的力學(xué)性能理論

2.1 材料受牽伸時的力學(xué)性能

塑形材料是指在外力作用下，產(chǎn)生巨大變形但不易被破壞的材料。屈服強(qiáng)度是指金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的屈服極限，也是指抵抗微量塑形變形的應(yīng)力。脆性材料是指在外力作用下，產(chǎn)生極小的變形，如陶瓷、灰口鑄鐵等，不存在縮頸現(xiàn)象和屈服階段。

2.2 材料受壓縮時的力學(xué)性能

壓縮試驗(yàn)是用來測定材料受壓時的力學(xué)性能。在金屬壓縮試驗(yàn)時，大多采用短粗圓柱形試樣，細(xì)長試樣在壓縮時極易失穩(wěn)。相同的是，在屈服以前，拉伸曲線和壓縮曲線基本相同。不同的是，低碳鋼試樣在壓力逐漸增大的情況下，越來越扁。

2.3 材料的力學(xué)性能分析

剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性是評價(jià)一種材料和結(jié)構(gòu)

力學(xué)性能的三大要素[3]。剛度是指材料抵抗變形的能力，具體體現(xiàn)在變形分析上。強(qiáng)度是指材料抵抗破壞的能力，具體體現(xiàn)在應(yīng)力分析中。斷裂和疲勞也是強(qiáng)度問題的一部分，斷裂在宏觀中是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)中裂紋的擴(kuò)展，結(jié)構(gòu)中的較大應(yīng)力大于結(jié)構(gòu)材料的破壞極限引起斷裂。在微觀中是由于分子之間或者是原子之間的鍵斷開引起的。疲勞問題主要出現(xiàn)在塑形較高的材料中。對于強(qiáng)度更進(jìn)一步的分析是彈塑性極限分析。穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)抵抗外來擾動的能力，尤其是板、梁、殼在壓縮荷載下的穩(wěn)定性問題。穩(wěn)定性問題是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析中非常重要的一個問題，可以從不同的理論分析穩(wěn)定性問題，一方面是振動分析，結(jié)構(gòu)的模態(tài)、動力相應(yīng)和固有頻率，對結(jié)構(gòu)固有頻率進(jìn)行分析目的是為了避免結(jié)構(gòu)的固有頻率和外力頻率接近引起的共振破壞。彈性穩(wěn)定性理論還有初始后屈曲理論、非線性大撓度理論和前屈曲一致理論等。薄殼穩(wěn)定性有塑性穩(wěn)定性理論和彈性穩(wěn)定性理論等。

3 多晶體新型材料力學(xué)性能分析

工程中的金屬材料很大一部分是多晶體材料，由于各晶粒是通過晶界聯(lián)結(jié)在一起，各晶粒的空間取向是不相同的，因此也就決定了多晶體材料塑性變形的特點(diǎn)。各晶粒塑性變形時的不均勻性和不同時性，當(dāng)多晶體試樣受到外力作用時，雖然大部分晶粒還處于彈性變形范圍之中，個別取向有利的晶粒中和試樣的宏觀切應(yīng)力方向一致的滑移系統(tǒng)中首先達(dá)到了滑移要求的臨界條件，因此塑形變形從這些晶粒開始。隨著應(yīng)力的逐漸增大，參加塑形變形的晶粒逐漸增多。由于這種原因，多晶體材料的塑形變形不會發(fā)生在不同晶粒中。受此影響，塑性變形和連續(xù)屈服材料的應(yīng)力之間沒有明顯的界限。

同時，在同一個晶粒內(nèi)的不同區(qū)域的變形量是不同的。因?yàn)樵谝粋€晶粒的塑形變形會受到相鄰不同位向晶粒的限制，加之各晶粒的位向差異，此限制在變形晶粒的不同區(qū)域中是不同的。變形的不均勻性，不僅體現(xiàn)在同一晶粒內(nèi)部，而且也反映在試樣的不同區(qū)域和各晶粒之間。例如多相合金，變形首先發(fā)生在軟相上，組織越不均勻，各相性差異越大，變形的不均勻性越嚴(yán)重，變形的不同時性越明顯。物體內(nèi)任一點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)可用切應(yīng)變分量和正應(yīng)變分量表示，由于各晶粒塑性變形的不均勻性和不同時性，為了維持試樣的變形連續(xù)性和整體性，滑移必須在更多的滑移系統(tǒng)上配合地進(jìn)行，各晶粒必須相互協(xié)調(diào)。

綜上所述，同時開動滑移系統(tǒng)是多晶體內(nèi)任一晶粒實(shí)現(xiàn)任一變形的必要條件。通過研究發(fā)現(xiàn)，晶體塑性變形是一個非常復(fù)雜的過程。最初的晶體轉(zhuǎn)動或者滑移系統(tǒng)受阻后，沒有啟動的滑移系統(tǒng)上的切應(yīng)力升高，當(dāng)達(dá)到臨界切應(yīng)力時，進(jìn)入滑移狀態(tài)。由此，一個晶粒中就啟動了幾個滑移系統(tǒng)，從而形成了多系滑移的局面。多系滑移產(chǎn)生的結(jié)果是滑移系的相互切割和交叉，這就是拉伸試樣表面出現(xiàn)的滑移帶交叉的現(xiàn)象。其實(shí)，在塑性變形中，也可能出現(xiàn)孿生機(jī)制?；葡到y(tǒng)足夠多時，變形 的協(xié)調(diào)性可以得到充足保障，以適應(yīng)宏觀變形的要求。由此可以得出，滑移系統(tǒng)越多越有利于變形協(xié)調(diào)，任意變形的要求也更容易適應(yīng)，材料的塑形越好。在工程的實(shí)際應(yīng)用中，形變強(qiáng)化得到了廣泛應(yīng)用，作為金屬材料的最重要的性質(zhì)之一，變形強(qiáng)化使金屬零件具備了抵抗偶然超載的能力，保障了工程安全。

材料力學(xué)論文:淺談材料力學(xué)設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

[摘要]本文介紹了材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)及引入設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,對培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,培養(yǎng)創(chuàng)新能力極為重要。

[關(guān)鍵詞]材料力學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 綜合實(shí)驗(yàn)

《材料力學(xué)》課程在土木工程專業(yè)中是一門重要的基礎(chǔ)專業(yè)課,相對于其它專業(yè)課來說知識比較抽象,其理論性較強(qiáng),其基本理論知識是往后課程學(xué)習(xí)和以后工程設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐中最基本的理論根據(jù)之一,涉及眾多工程領(lǐng)域。學(xué)生通過學(xué)習(xí),了解和掌握材料力學(xué)研究方法,能運(yùn)用材料力學(xué)理論和計(jì)算方法去分析、計(jì)算解決實(shí)際工作中遇到的一些工程問題。實(shí)際教學(xué)中,由于本門課程具有理論性強(qiáng)、概念知識多、內(nèi)容抽象、邏輯嚴(yán)密等特點(diǎn),使教與學(xué)都頗具困難,因此,需要教學(xué)老師在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索研究,提高教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)方法。材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能使學(xué)生學(xué)到的抽象理論知識與實(shí)際情況結(jié)合起來,有助于建立完整的材料力學(xué)知識體系,另外實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于學(xué)生自學(xué)學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),在教學(xué)改革中應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。

一、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)狀

1.實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容陳舊、單一

一般來說,材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目少且較為單一,主要有是對鑄鐵和低碳鋼兩種金屬材料進(jìn)行簡單的材料力學(xué)性能測試,包括拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎矩等主應(yīng)力的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),內(nèi)容形式固定,與工程實(shí)際情況聯(lián)系不強(qiáng)。在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生都是按指定標(biāo)準(zhǔn)化程序?qū)嶒?yàn)操作,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)上也沒有預(yù)留多少讓學(xué)生有自主創(chuàng)造的空間,這樣不但影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,還扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造思維。

2.實(shí)驗(yàn)條件不充足

隨著高校擴(kuò)招政策實(shí)施,在校學(xué)生數(shù)量不斷增多,導(dǎo)致現(xiàn)有的儀器設(shè)備臺套數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有學(xué)生人數(shù)的使用需求,而學(xué)校短期內(nèi)又無法投入大量的人力物力不斷擴(kuò)張實(shí)驗(yàn)室面積、實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量。這樣,迫于現(xiàn)狀許多院校作出無奈選擇,以前學(xué)生三兩人一組做實(shí)驗(yàn),現(xiàn)在要五六人一組做實(shí)驗(yàn)。這樣形成了實(shí)驗(yàn)過程中個別人操作,多數(shù)學(xué)生觀摩和記錄的現(xiàn)象,這樣就導(dǎo)致了許多學(xué)生抄襲以及對實(shí)驗(yàn)敷衍的心理。

二、材料力學(xué)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

1.引入綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

結(jié)合經(jīng)典材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上,調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,為學(xué)生提供寬松、開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,讓學(xué)生根據(jù)自己的意愿和能力靈活開展實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中,老師不設(shè)定具體實(shí)驗(yàn)方法方式。開展實(shí)驗(yàn)前,學(xué)生幾個人自由組成以實(shí)驗(yàn)小組,分工合作,要閱讀實(shí)驗(yàn)大綱要求、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒘私鈱?shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件、自主查閱資料等,然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,跟老師討論實(shí)施實(shí)驗(yàn)可行方案,獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn),完成實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告或?qū)嶒?yàn)小論文。

綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)要求老師始終以輔助的角色從旁指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn),在確定大致的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、提供相應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和保障學(xué)生實(shí)驗(yàn)安全的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性。實(shí)驗(yàn)對象不限于單一的金屬材料,學(xué)生可根據(jù)自己的興趣設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)的工具也不限于實(shí)驗(yàn)室里的儀器設(shè)備,學(xué)生充分發(fā)揮所長,可以自主設(shè)計(jì)簡易儀器設(shè)備,可以采用計(jì)算機(jī)編程、數(shù)值模擬試驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)的時間也不限于正常上課時間,一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以在幾天至兩個星期內(nèi)完成,讓學(xué)生有充分時間調(diào)研、討論和實(shí)驗(yàn),同時也可以達(dá)到分流學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室資源的效果。

比如,學(xué)生要測量某種材料的力學(xué)性能,在完成資料調(diào)研和設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)計(jì)劃書后,給老師檢查,經(jīng)過討論交流,確定方案可行。然后老師就組織學(xué)生講解和教會學(xué)生各種儀器設(shè)備的實(shí)驗(yàn)原理、操作方法和注意事項(xiàng),學(xué)習(xí)電子萬能試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、材料力學(xué)試驗(yàn)臺、各種傳感器、百分表等儀器設(shè)備的使用,掌握應(yīng)變儀的操作、電阻應(yīng)變片的粘貼方法,了解電測法基本原理等,在學(xué)生熟悉整個過程后就可以開始獨(dú)立自主開始實(shí)驗(yàn)了。實(shí)驗(yàn)完成后按照要求編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告或小論文。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,老師不再是主要的角色,學(xué)生自己掌握了實(shí)驗(yàn)過程中的主動性,自己動手、自己動腦、自己發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。學(xué)生可以現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用,及時掌握鞏固所學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

2.加大開放實(shí)驗(yàn)、開放基金課題項(xiàng)目與課程實(shí)驗(yàn)結(jié)合的程度

開放性實(shí)驗(yàn)室包括時間的開放、資源的開放、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開放、管理方式的開放,學(xué)生可利用課余時間來實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn),有利于學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng),能充分利用實(shí)驗(yàn)室資源。開放性實(shí)驗(yàn)室的開放程度應(yīng)結(jié)合院校自身?xiàng)l件,以學(xué)生為本,立足于培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力、和實(shí)際操作能力的,充分利用實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源。我校為促進(jìn)開放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè),培養(yǎng)高素質(zhì)人才,設(shè)立了多種開放基金,鼓勵本科生進(jìn)行課外科研活動,比如:“實(shí)驗(yàn)室室開放基金項(xiàng)目”,“創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”,其面向全校教學(xué)、科研實(shí)驗(yàn)室,基金項(xiàng)目支持各實(shí)驗(yàn)室提供的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)課題和學(xué)生自擬的實(shí)驗(yàn)課題,項(xiàng)目內(nèi)容要有一定的新意,對培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力要有推動作用。由于學(xué)校對實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的大力支持,使得學(xué)院在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)在操作上變得可以更加靈活。學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排、結(jié)合自己的興趣來實(shí)驗(yàn)室開展自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還可以向?qū)W校實(shí)驗(yàn)室開放基金管理處申請立項(xiàng),獲得經(jīng)費(fèi)支持。學(xué)生也可以參與教師的科研實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的思想,提高自身能力和素質(zhì)。這些制度和政策,極大的推動我校創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制的建設(shè)。

三、總結(jié)

在教學(xué)中院校應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的,為學(xué)生實(shí)驗(yàn)搭建一個良好的服務(wù)平臺,讓學(xué)生在這個平臺上充分發(fā)揮自主能動性和創(chuàng)造性思維,讓學(xué)生通過材料力學(xué)的自主實(shí)驗(yàn),為專業(yè)基礎(chǔ)課打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),有利于學(xué)生實(shí)踐能力提高,培養(yǎng)了獨(dú)立思考能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

材料力學(xué)論文:本科院校材料力學(xué)土木工程論文

一、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動性

相比材料力學(xué)課程的枯燥而言，理論力學(xué)可以說是土木工程專業(yè)力學(xué)系統(tǒng)相對簡單的課程，是入門課程，而且它和大學(xué)以前學(xué)過的物理、數(shù)學(xué)結(jié)合得較緊密，學(xué)生學(xué)習(xí)起來會感到輕松一些。而材料力學(xué)則將學(xué)生帶入一個全新的世界，這個世界如果能讓學(xué)生感到精彩，他們就會學(xué)得不亦樂乎;若這個世界讓學(xué)生覺得乏味，他們就會自暴自棄。因此如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們主動去學(xué)習(xí)就顯得非常重要。一般土木工程專業(yè)的學(xué)生在大一已學(xué)過土木工程概論，但在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)生仍對土木工程專業(yè)的內(nèi)涵比較模糊，對材料力學(xué)在土木工程力學(xué)“家族”中的地位也不甚明了。因此，在教學(xué)過程中對緒論這部分內(nèi)容必須給予重視。然而一些教師不注重緒論的講解，僅作一些簡單的介紹，甚至一筆帶過直入正題;學(xué)生則更是不重視。筆者認(rèn)為這種態(tài)度是不正確的，將嚴(yán)重影響該課程的后續(xù)學(xué)習(xí)。筆者在緒論部分的教學(xué)中，除了介紹課程的基本信息、目的要求、主要內(nèi)容外，還特別向?qū)W生介紹了課程知識的應(yīng)用前景和學(xué)習(xí)方法。應(yīng)用前景包括該課程與后續(xù)結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等課程的關(guān)系，該課程知識在建筑結(jié)構(gòu)、混凝土設(shè)計(jì)等專業(yè)課程，以及土木工程二級學(xué)科中的應(yīng)用情況等。學(xué)習(xí)方法包括如弄清基本概念———思考、觀察、讀書、實(shí)驗(yàn)，注重知識獲取過程———公式推導(dǎo)，認(rèn)真完成作業(yè)———理解、體會、舉一反三等。向?qū)W生推薦一些經(jīng)典書籍和學(xué)習(xí)網(wǎng)站，供其課外閱讀所用。

二、優(yōu)化課程，推進(jìn)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革

當(dāng)今時代的發(fā)展，要求高層次工程技術(shù)人員必須具備堅(jiān)實(shí)的力學(xué)理論基礎(chǔ)。材料力學(xué)是力學(xué)理論體系的重要環(huán)節(jié)，在幫助學(xué)生明確工程概念、解決實(shí)際問題方面，發(fā)揮著夯實(shí)基礎(chǔ)和啟蒙引導(dǎo)的作用。隨著高等教育的改革和發(fā)展，教育體制和課程設(shè)置以及學(xué)時分配都發(fā)生了重大變化，教學(xué)中往往出現(xiàn)教學(xué)課時不斷被壓縮、教學(xué)方法單調(diào)陳舊、實(shí)驗(yàn)課程不受重視、實(shí)踐教學(xué)機(jī)會較少等問題。要解決這些問題，教學(xué)改革顯得刻不容緩。

(一)整合教學(xué)內(nèi)容，力求主次分明

材料力學(xué)課程內(nèi)容涉及范圍較廣，有固體力學(xué)、材料學(xué)、電磁學(xué)等諸多學(xué)科，因此，教學(xué)內(nèi)容必須主次分明，要抓住課程主線和重點(diǎn)，同時也要緊密聯(lián)系土木工程專業(yè)，做到有的放矢，使學(xué)生在有限的時間里學(xué)到最需要的知識。傳統(tǒng)材料力學(xué)教材的內(nèi)容體系一般為“拉壓→扭轉(zhuǎn)→彎曲→組合變形”，其規(guī)律是由簡到繁、由易到難，這種教學(xué)次序較為經(jīng)典，但也存在教學(xué)起點(diǎn)低、內(nèi)容重復(fù)多、課時量大等缺點(diǎn)。因此在教學(xué)過程中，首先應(yīng)立足于土木的房建結(jié)構(gòu)，對其各個部位進(jìn)行受力分析，引導(dǎo)學(xué)生將這些構(gòu)件簡化為力學(xué)模型，然后再思考這些模型的共性，對其應(yīng)力、應(yīng)變情況進(jìn)行集中分析比較。比如框架結(jié)構(gòu)的柱，除了受壓以外，還受什么作用?設(shè)計(jì)柱的時候，長細(xì)比對其有什么影響?柱的截面形狀到底選哪一種才好?又比如陽臺和雨棚，除了彎曲之外，還受什么作用?如何去改善它們的受力狀態(tài)?在教學(xué)過程中遵循歸納—演繹的模式，始終抓住“外力—內(nèi)力—應(yīng)力—變形”的主線，以“內(nèi)力圖—應(yīng)力狀態(tài)—強(qiáng)度理論”為具體內(nèi)容，強(qiáng)化知識的貫通與滲透，引導(dǎo)學(xué)生從本質(zhì)上理解各種基本變形的內(nèi)在聯(lián)系。在具體的教學(xué)內(nèi)容上，重點(diǎn)學(xué)習(xí)拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲和組合變形，而對超靜定、壓桿穩(wěn)定等問題可作適當(dāng)?shù)暮喕?。還可結(jié)合教師的科研成果，對相關(guān)知識進(jìn)行適當(dāng)拓展和延伸。

(二)教學(xué)方法與手段多樣化，力求教學(xué)模式的創(chuàng)新

1．教學(xué)方法的創(chuàng)新

傳統(tǒng)的講授法教學(xué)存在較多缺陷，比如單一的注入式難以實(shí)現(xiàn)教學(xué)互動等，因此，課程教學(xué)方法應(yīng)整體轉(zhuǎn)型，根據(jù)課程內(nèi)容由單一方法轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N教學(xué)方法的靈活組合。如由教師提出話題，與學(xué)生進(jìn)行課題討論。這種討論并不只限于“答案”的討論，而是從“問題”提出“新問題”的討論，引導(dǎo)學(xué)生由灌輸過渡到質(zhì)疑理解，經(jīng)歷求解過程，給予學(xué)生更多獨(dú)立思考的機(jī)會。筆者在課堂教學(xué)過程中，常常采用問題法、討論法、練習(xí)法等教學(xué)方法，注重引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生的思維。特別是在引入一些重要概念的時候，先闡述概念的產(chǎn)生背景，提供一個恰當(dāng)?shù)陌咐?，由學(xué)生提出問題，并思考解決方法;在此過程中教師參與學(xué)生話題的討論;對概念進(jìn)行實(shí)踐運(yùn)用，挑選典型練習(xí)，從模仿性練習(xí)到創(chuàng)造性練習(xí)。鼓勵學(xué)生抓住本質(zhì)溯本求源，“打破沙鍋問到底”，而不是依葫蘆畫瓢。重視學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，可安排學(xué)生以宿舍為單位形成學(xué)習(xí)小組，自行閱讀相關(guān)參考書。對一些課后題和教材的某些章節(jié)，可由各小組代表分別為全班學(xué)生講解，教師僅進(jìn)行總結(jié)評價(jià)，比較各種解題方法和講解模式，引導(dǎo)學(xué)生找出方式。此外，鼓勵學(xué)生課外多閱讀相關(guān)書籍資料，推薦學(xué)生觀看愛課程網(wǎng)中南京航空航天大學(xué)鄧宗白教師主講的材料力學(xué)漫談;閱讀劉鴻文的《材料力學(xué)》，徐芝綸的《彈性力學(xué)》;利用校內(nèi)網(wǎng)下載《力學(xué)與實(shí)踐》雜志的有關(guān)材料力學(xué)論文等。另外，學(xué)院還為學(xué)生專門安排每周一次2學(xué)時的答疑課，一般是教師和學(xué)生一對一式。利用這些機(jī)會，教師可以充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、內(nèi)心想法等，增進(jìn)師生間的了解，為課堂教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。

2．教學(xué)手段的創(chuàng)新

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是多媒體的出現(xiàn)，教學(xué)手段更加現(xiàn)代化。課件制作質(zhì)量直接影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。可在課件中穿插大量的圖片和視頻，增加有關(guān)材料力學(xué)領(lǐng)域科學(xué)家的生平、事跡與工程案例。比如在講解壓桿穩(wěn)定這部分內(nèi)容時，以塔吊為例，可向?qū)W生提問:塔吊為什么要采用附著這一措施?附著應(yīng)該設(shè)在什么位置?又如播放冷兵器時代的影視視頻時，可提問:如果青銅兵器和鋼鐵兵器碰在一起結(jié)果會如何?如何提高兵器的戰(zhàn)斗能力?在解答這些問題的過程中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系理論公式去思考。由于這些技術(shù)和內(nèi)容與課程要求聯(lián)系緊密，使得該課件不僅不是教材的翻版，而更像是一本講故事的書，增加了課堂教學(xué)的趣味性。除多媒體之外，課堂教學(xué)還應(yīng)充分利用各種簡單的小道具。比如用幾個砝碼和三合板片就能演示梁的彎曲、截面的幾何性質(zhì)、壓桿穩(wěn)定等。此外，為了貼近生活，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對知識的理解，還可設(shè)計(jì)許多通俗易懂的小實(shí)驗(yàn)，粉筆、書本、教室的各種建筑材料等都可以拿來作為材料力學(xué)課程的教學(xué)實(shí)例進(jìn)行講解。

(三)重視實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，力求學(xué)以致用

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為材料力學(xué)課程的一個重要組成部分，對提高學(xué)生實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力具有重要意義。但由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量和實(shí)驗(yàn)課時的限制，材料力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)只開展了純彎曲梁正應(yīng)力、電測法測定材料彈性模量E和泊松比μ實(shí)驗(yàn)、懸臂梁靜應(yīng)變?nèi)齻€實(shí)驗(yàn)。而且由于是分組實(shí)驗(yàn)，個別學(xué)生往往濫竽充數(shù)，抄襲別人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)付了事。為了解決這一問題，一方面開放實(shí)驗(yàn)室，給學(xué)生留有充足的實(shí)驗(yàn)時間，同時也充分發(fā)揮設(shè)備資源的作用;另一方面在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中添加實(shí)驗(yàn)小結(jié)一項(xiàng)，要求每個學(xué)生寫出不少于200字的總結(jié)，內(nèi)容可以是對實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識、誤差的分析或其他相關(guān)感想等，嚴(yán)禁出現(xiàn)雷同，促使每個學(xué)生都真正參與實(shí)驗(yàn)，并有所收獲。如有學(xué)生在實(shí)驗(yàn)總結(jié)中這樣寫到:“實(shí)驗(yàn)雖看似簡單，但眼高手低，在將理論轉(zhuǎn)化為操作的過程中，有很多細(xì)節(jié)需要考慮，以此類推，使我認(rèn)識到了理論知識與實(shí)踐工程之間的差異?！贝送猓€要求每位學(xué)生在期末完成一篇材料力學(xué)課程小論文。內(nèi)容可以涉及教材任何一部分的知識，但須與土木工程專業(yè)相關(guān)的實(shí)際工程相聯(lián)系。這就促使學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合，按照調(diào)研→分析→理論→應(yīng)用的思路，將實(shí)踐與理論有機(jī)聯(lián)系起來，做到學(xué)以致用。

三、綜合評價(jià)，改進(jìn)傳統(tǒng)的考核機(jī)制

考核評估是保障教學(xué)質(zhì)量的重要手段之一，傳統(tǒng)的僅憑期末考試或期末考試加實(shí)驗(yàn)成績的評價(jià)機(jī)制不盡合理。因此，改進(jìn)傳統(tǒng)的課程考核機(jī)制是非常必要的。鑒于實(shí)驗(yàn)的重要性，目前聊城大學(xué)建工學(xué)院已將材料力學(xué)和土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)獨(dú)立為一門課程，共計(jì)1個學(xué)分。不計(jì)實(shí)驗(yàn)成績，材料力學(xué)課程考核成績中平時表現(xiàn)占總成績的10%，期中考試占20%，期末小論文占10%，期末考試占60%。這樣既考查了學(xué)生平時學(xué)習(xí)的情況，也考查了學(xué)生最終掌握知識的程度，比較合理。四、結(jié)語目前普通本科院校的材料力學(xué)課程教學(xué)仍存在較多的問題，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平和實(shí)訓(xùn)條件也有待提高。在這種情況下，推進(jìn)教學(xué)改革并不容易。材料力學(xué)課程作為一門土木工程專業(yè)重要的專業(yè)課，其教學(xué)改革值得關(guān)注。教學(xué)中應(yīng)創(chuàng)新教學(xué)方法和模式，堅(jiān)持“以學(xué)生為本”，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，努力提高教學(xué)質(zhì)量，為社會發(fā)展培養(yǎng)的專業(yè)人才。

作者：倪振強(qiáng) 單位：聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院

材料力學(xué)論文:材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革論文

一、改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，注重創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)

1.綜合性實(shí)驗(yàn)（彎扭組合實(shí)驗(yàn)、等強(qiáng)度梁實(shí)驗(yàn)、壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)等）

此類實(shí)驗(yàn)可以強(qiáng)化學(xué)員對理論知識的理解和應(yīng)用，并了解、掌握電測法實(shí)驗(yàn)的工作原理及各種電橋的組橋方式和使用方法。借助于多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合工程實(shí)際，讓學(xué)員更生動具體的了解電測應(yīng)力的測試方法和手段，加深學(xué)員對力學(xué)實(shí)驗(yàn)的正確認(rèn)識。

2.創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)（桁架應(yīng)力綜合分析實(shí)驗(yàn)、疊梁實(shí)驗(yàn)、復(fù)合梁實(shí)驗(yàn)等）

以現(xiàn)場工程實(shí)際情況為背景，模擬現(xiàn)場實(shí)際問題，讓學(xué)員展開探索、開動腦筋。學(xué)員可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣和能力設(shè)計(jì)不同深度的實(shí)驗(yàn)，并親自動手完成各種實(shí)驗(yàn)。例如，根據(jù)學(xué)校操場主席臺的桁架結(jié)構(gòu)，做出相應(yīng)的桁架模型。學(xué)員可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，模擬、設(shè)計(jì)現(xiàn)場各種工況。先進(jìn)行理論計(jì)算，再進(jìn)行ANSYS的仿真計(jì)算，進(jìn)行試驗(yàn)測試并采集數(shù)據(jù)，把理論數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)并分析數(shù)據(jù)出現(xiàn)異同的原因，結(jié)合所學(xué)知識開動腦筋解決問題。學(xué)員在實(shí)驗(yàn)過程中可以鍛煉發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，掌握了電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)和測試原理以及更多地了解了電橋電路在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和方法，加強(qiáng)自主能力培養(yǎng)

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研究，采用多樣化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法應(yīng)體現(xiàn)三個方面的轉(zhuǎn)移：

1.從單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及開放式實(shí)驗(yàn)

如果說演示性實(shí)驗(yàn)是理論知識的形象化和感性認(rèn)識的增加，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是知識向能力的初步轉(zhuǎn)化，那么綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則是對學(xué)員知識、能力、素質(zhì)的檢驗(yàn)和提高，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)“出彩”的地方。這樣才能把學(xué)員吸引到實(shí)驗(yàn)室中來，充分發(fā)揮他們的聰明才智，真正在實(shí)踐中得到鍛煉，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)搞活，把所學(xué)的知識用活，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)具備不斷發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動力，從而加強(qiáng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。開放實(shí)驗(yàn)室是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一次升華，它不僅延長開放時間，更包括內(nèi)容、手段、思想等的開放；不能孤立地看待實(shí)驗(yàn)，應(yīng)注意開放實(shí)驗(yàn)與科技創(chuàng)新相結(jié)合，與科研活動相結(jié)合。

2.從講授實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟轉(zhuǎn)變到傳授實(shí)驗(yàn)思想和實(shí)驗(yàn)方法

在教學(xué)方法上應(yīng)從灌輸式轉(zhuǎn)向啟發(fā)式，倡導(dǎo)以學(xué)員為主體的教學(xué)理念，改變以往以教員為中心的教學(xué)模式。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教員主要講授實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)方案的選擇、實(shí)驗(yàn)步驟的確定都由學(xué)員完成，這樣學(xué)員可以自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、自行設(shè)計(jì)、自主操作、自由發(fā)揮，極大地提高了他們的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維能力。

3.從理想化的教學(xué)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變到真實(shí)環(huán)境的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)虛

擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)物實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合在校園網(wǎng)上建立了材料力學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，其建立改變了傳統(tǒng)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式。以前采用集中授課方法講授新理論、新知識，現(xiàn)在學(xué)員通過在網(wǎng)上登錄材料力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室就可以完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí)；以前總是為繁瑣的實(shí)驗(yàn)課預(yù)約而煩惱，現(xiàn)在學(xué)員通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)約實(shí)驗(yàn)，極大地提高了預(yù)約效率。學(xué)員可以在自主選擇的時間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，再由教員進(jìn)行必要的指導(dǎo)、講評和批復(fù)。

三、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評價(jià)體系，體現(xiàn)科學(xué)公正性

在實(shí)驗(yàn)考核方面，過去評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這樣的考核存在很大的弊端。對材料力學(xué)的考核方式做了一些大膽的嘗試：

1.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課可獨(dú)立設(shè)課，單獨(dú)考核

由于材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)沒有獨(dú)立設(shè)課，而是作為材料力學(xué)課程的一部分，導(dǎo)致部分學(xué)員不重視實(shí)驗(yàn)課。為了約束不重視實(shí)驗(yàn)課的學(xué)員，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再流于形式，必須足夠重視實(shí)驗(yàn)課程。

2.改變過去以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為實(shí)驗(yàn)考核的標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)行出勤率、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及實(shí)驗(yàn)理論考試相結(jié)合的綜合性考核方法。對于實(shí)驗(yàn)考核成績的記入，考試成績（包括筆試和實(shí)際操作測試）占總成績的60%，平時成績（主要是出勤率、預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告）占總成績的40%。這樣的實(shí)驗(yàn)考核可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的全過程監(jiān)控。真正體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)成績的真實(shí)性和公正性，充分反映學(xué)員的綜合能力和創(chuàng)新能力，并同時具有可比性和可操作性。

3.針對不同類型的實(shí)驗(yàn)提出不同的考核標(biāo)準(zhǔn)

目前材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要有三大類型：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和開放性實(shí)驗(yàn)。因此根據(jù)課程特點(diǎn)，以及檢驗(yàn)學(xué)員的實(shí)踐動手能力、綜合設(shè)計(jì)、創(chuàng)新開發(fā)能力的需要，針對不同類型的實(shí)驗(yàn)提出了不同的考核標(biāo)準(zhǔn)。

4.在加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程考核的同時，還須加強(qiáng)學(xué)員實(shí)踐能力的階段性考核

針對具體專業(yè)學(xué)員的學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以在其四年學(xué)習(xí)過程中設(shè)置兩到三次實(shí)踐技能考核，分別考核學(xué)員的基本動手能力、綜合實(shí)踐能力與創(chuàng)新開發(fā)能力。動手能力考核可以采用實(shí)驗(yàn)操作的形式；綜合實(shí)踐能力考核可以采用抽考具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的形式；創(chuàng)新開發(fā)能力考核可以采用綜合創(chuàng)新類實(shí)踐活動來實(shí)現(xiàn)。要求學(xué)員大學(xué)四年期間必須進(jìn)行一次綜合創(chuàng)新類活動，如全國性的設(shè)計(jì)類競賽、科技創(chuàng)新活動等。總之，這些考核的目的是為了學(xué)員在實(shí)踐類課程教學(xué)環(huán)節(jié)中有明確的目的和任務(wù)，促使學(xué)員從實(shí)踐到理論、從感性到理性的轉(zhuǎn)變，提高實(shí)踐課的層次和實(shí)際效果，培養(yǎng)學(xué)員的力學(xué)素質(zhì)、工程素質(zhì)以及創(chuàng)新精神。

四、結(jié)束語

通過對材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，提高了學(xué)員的動手能力，激發(fā)了學(xué)員做實(shí)驗(yàn)的興趣，增強(qiáng)了學(xué)員的創(chuàng)新能力，受到了學(xué)員的歡迎。深化材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，注重工程素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新人才，是時代賦予高校教員的歷史責(zé)任。應(yīng)該積極轉(zhuǎn)變觀念，從實(shí)驗(yàn)管理體系、教學(xué)方法和手段、課程體系和內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評價(jià)等方面不斷探索、實(shí)踐，為社會培養(yǎng)具有創(chuàng)新實(shí)踐能力的棟梁之才。

作者：楊創(chuàng)戰(zhàn) 劉杰 張攀博 單位：第二炮兵工程大學(xué)理學(xué)院基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心

材料力學(xué)論文:土木工程專業(yè)材料力學(xué)教學(xué)改革

摘要：為提高土木工程專業(yè)材料力學(xué)的教學(xué)效果，針對教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題，在教師隊(duì)伍專業(yè)性，教學(xué)內(nèi)容時效性、拓展性，教學(xué)手段結(jié)合性、細(xì)節(jié)性，教學(xué)方法靈活性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次性，課程考核多樣性六個方面作出了有益的探索和嘗試。實(shí)踐表明:這些教改措施增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動力、動手能力、解決實(shí)際問題的能力，有利于土木工程專業(yè)材料力學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高。

關(guān)鍵詞：土木工程；材料力學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；課程考核

引言

材料力學(xué)是固體力學(xué)中最早發(fā)展起來的一個分支。一般認(rèn)為，1638年，意大利著名數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、理學(xué)家伽利略出版的名著《關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》標(biāo)志著材料力學(xué)的開端。書中，首次提出了材料的力學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)度的計(jì)算方法。對于土木工程專業(yè)來說，材料力學(xué)是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。其以解決材料的強(qiáng)度問題、剛度問題、穩(wěn)定性問題為總綱，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。

一、現(xiàn)狀及存在的問題

目前，國內(nèi)各高校土木工程專業(yè)多選用張如三、孫訓(xùn)方、劉鴻文主編的《材料力學(xué)》作為指定教材，或者選用在這三本《材料力學(xué)》基礎(chǔ)上重新編寫的教材。采用的課堂教學(xué)方法基本都是從簡單的拉伸（壓縮）、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲四種基本變形開始，然后歸納到一般的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析與強(qiáng)度理論、組合變形以及壓桿穩(wěn)定問題。在講授完課堂相關(guān)理論知識后，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行軸向拉伸、壓縮以及平面彎曲等實(shí)驗(yàn)。總體上，土木工程專業(yè)的材料力學(xué)教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)比較穩(wěn)定，課堂學(xué)時一般在60~74個之間，實(shí)驗(yàn)學(xué)時一般在4~8個學(xué)時之間，學(xué)分在3.2~4.0分之間。針對材料力學(xué)的教改問題，很多同行進(jìn)行了研究，也取得了一定的成果。但結(jié)合我們前些年的教學(xué)實(shí)踐，也發(fā)現(xiàn)了一系列的問題，具體如下：

1.教師隊(duì)伍缺乏專業(yè)性。材料力學(xué)是土木工程專業(yè)、機(jī)械類專業(yè)、信息類專業(yè)等很多工科專業(yè)都開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，因此很多學(xué)校（包括作者所在學(xué)校前些年）均統(tǒng)一安排基礎(chǔ)學(xué)部的力學(xué)教師來講授材料力學(xué)。從學(xué)校層面講，這樣安排節(jié)省了教學(xué)資源，便于統(tǒng)一管理。但弊端是基礎(chǔ)學(xué)部的教師對土木工程專業(yè)缺乏深入的了解，不能將材料力學(xué)中的相關(guān)理論和實(shí)際土木工程相結(jié)合，這就導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)到的知識僅限于書本上，不知究竟學(xué)到了什么，很難提升學(xué)習(xí)興趣。

2.材料力學(xué)理論性較強(qiáng)，概念多，公式多，計(jì)算多，內(nèi)容多，學(xué)生接受困難。材料力學(xué)章節(jié)多，內(nèi)容多，各章之間連續(xù)性相對不強(qiáng)。本身理論性、抽象性又較強(qiáng)，很多概念，如應(yīng)力、應(yīng)變等，學(xué)生及時次接觸，若采用傳統(tǒng)的講授式教學(xué)，不輔以必要的手段，在有限學(xué)時內(nèi)，很難理解其本質(zhì)，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

3.教材的發(fā)展相對落后于規(guī)范。目前，我國土木行業(yè)的規(guī)范體系中，如鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范等，除疲勞計(jì)算外，均基于近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定等校核，而材料力學(xué)中仍主要采用容許應(yīng)力法，若按照教材講解，學(xué)生所學(xué)知識與當(dāng)前工程實(shí)踐、新理論相差甚遠(yuǎn)，會誤導(dǎo)學(xué)生。

4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)流于形式、學(xué)生不重視。材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)基本是在課堂教學(xué)講授完相關(guān)理論之后進(jìn)行，相關(guān)實(shí)驗(yàn)基本為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，有些甚至僅由教師給學(xué)生演示一遍，學(xué)生僅需觀看不需要自己動手驗(yàn)證，學(xué)生上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告就算是完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)淪為一種“形式主義”教學(xué)，不僅提高不了學(xué)生的興趣，有時甚至被學(xué)生認(rèn)為是耽誤了有限的課堂教學(xué)時間。

二、材料力學(xué)教學(xué)改革建議

針對材料力學(xué)教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)過實(shí)踐，作者提出了一些針對性的建議，具體為：

1.教師隊(duì)伍注重專業(yè)性建設(shè)。充分意識到教師在教學(xué)過程中的主導(dǎo)及組織作用，選擇具有較高學(xué)術(shù)水平、豐富工程背景的土木工程專業(yè)教師講授材料力學(xué)課程，這樣教師可以實(shí)時地把材料力學(xué)教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐結(jié)合起來，比如材料力學(xué)中梁構(gòu)件的支座可分為可動鉸、固定鉸、固定端支座，但我們工程中的主梁一般支承于柱上，次梁一般支承于主梁上，那工程中實(shí)際中的梁對應(yīng)的支座又是那種呢？對于鋼筋混凝土梁構(gòu)件來說，當(dāng)梁端部承受負(fù)彎矩，上部混凝土受拉開裂，如梁上部不配置縱向受拉鋼筋，即可允許梁端發(fā)生轉(zhuǎn)動，進(jìn)而釋放掉負(fù)彎矩，這樣一般就可認(rèn)為是固定鉸；反之，若梁端上部配置了足夠多的縱向受拉鋼筋，那計(jì)算時就可以簡化為固定端。通過專業(yè)老師的講授，使學(xué)生切實(shí)體會到材料力學(xué)和工程實(shí)踐的密切關(guān)系，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。

2.教學(xué)內(nèi)容注重時效性、拓展性建設(shè)。在對教學(xué)內(nèi)容不做較大修改的前提下，教學(xué)時注重時效性，與現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范作比較，如軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算公式，材料力學(xué)中基于容許應(yīng)力法的表述為公式（1）、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中基于近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的表述為公式（2）。NAn≤[σ]（1）NAn≤f（2）式中，N為構(gòu)件受到的軸拉力；An為構(gòu)件的凈截面面積；[σ]為許用應(yīng)力，Q235鋼材一般取150~170MPa之間；f為鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，Q235鋼材一般取215MPa（板件厚度小于12mm）。從表面上看，公式（1）和公式（2）的區(qū)別僅為[σ]和f。但實(shí)際上公式（1）基于容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法，要求結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)荷載下產(chǎn)生應(yīng)力不得超過材料的容許應(yīng)力[σ]（容許應(yīng)力[σ]由材料的極限應(yīng)力除以一個大于1的安全系數(shù)得到），因此可知，式（1）中的N是由標(biāo)準(zhǔn)荷載產(chǎn)生的軸拉力。近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)公式（2）是用荷載或荷載效應(yīng)、材料性能和幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值附以各種分項(xiàng)系數(shù)，對于不同重要性的結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，即式（2）中的N是由荷載設(shè)計(jì)值（荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)）產(chǎn)生的軸拉力，f是由材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以抗力分項(xiàng)系數(shù)得到。除注重教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)行規(guī)范相結(jié)合外，教學(xué)過程中我們也強(qiáng)調(diào)力學(xué)知識的拓展性，即材料力學(xué)中的相關(guān)知識不僅在土木工程中應(yīng)用，在生活中也有大量應(yīng)用，諸如食品包裝袋上預(yù)留一個小豁口、如何吃火腿腸、冬天水管為什么會被冰脹裂、撐桿跳運(yùn)動員使用的撐桿的變化（由木桿、竹竿、金屬桿等逐漸過渡到現(xiàn)在用的玻璃纖維桿）、香蕉球的力學(xué)原理、彈簧秤的力學(xué)原理等等，通過這些生活中的具體問題，使缺少工程實(shí)踐的學(xué)生從生活案例中理解材料力學(xué)概念，讓學(xué)生意識到材料力學(xué)就在我們身邊，并逐步引導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)材料力學(xué)在生活中的應(yīng)用，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.教學(xué)手段注重結(jié)合性、細(xì)節(jié)性建設(shè)。本文著重介紹的是作者采用多媒體課件教學(xué)時，認(rèn)為應(yīng)該注意的一些細(xì)節(jié)性問題。（1）多媒體課件形聲、動畫兼?zhèn)?，對于抽象的?yīng)力、應(yīng)變、變形過程等更容易展示出來，學(xué)生也容易理解，但制作課件時要注意排版、字體大小、顏色等，好多圖片少漢字，能用動畫表述不用文字描述。排版不宜過于花哨，否則會喧賓奪主，學(xué)生會把過多的注意力放在課件上，而不是教學(xué)內(nèi)容上。（2）多媒體課件內(nèi)容選擇上，輻射面要廣，不僅包含教材上的知識，尚應(yīng)涵蓋教材沒有涉及到的知識。但除重點(diǎn)內(nèi)容外，一般不必過于詳細(xì)，否則學(xué)生會認(rèn)為“課件”就是材料力學(xué)，降低他們主動學(xué)習(xí)的積極性。細(xì)節(jié)決定成敗，一個好的多媒體課件可以讓學(xué)生在愉悅中掌握知識，優(yōu)化課堂教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。

4.教學(xué)方法上注重靈活性建設(shè)。為改善傳統(tǒng)的教師講、學(xué)生聽這種學(xué)生“被動學(xué)習(xí)”的教學(xué)方法，將“啟發(fā)式學(xué)習(xí)”“學(xué)生自主學(xué)習(xí)”與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，增強(qiáng)了教與學(xué)的互動，使學(xué)生參與到教學(xué)活動中來，而不是被動地接受?！皢l(fā)式學(xué)習(xí)”的核心是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，結(jié)合材料力學(xué)每章節(jié)課程內(nèi)容，教師在導(dǎo)課時都結(jié)合具體的工程案例或相關(guān)科研成果，首先讓學(xué)生知道要學(xué)什么，相關(guān)的問題在哪？帶著問題去學(xué)習(xí)，學(xué)完相關(guān)內(nèi)容后，師生共同對問題進(jìn)行歸納總結(jié)，加深學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。比如在講解壓桿穩(wěn)定問題時，教師首先提出問題：僅長度不同的鋼柱，其余均相同，哪個承載力會高一些呢？學(xué)生從生活常識的角度一般能知道短柱一般承載力會高一些，但不知道原因在哪兒。在講解完壓桿穩(wěn)定問題后，學(xué)生就知道原因所在了?！皩W(xué)生自主學(xué)習(xí)”就是給學(xué)生站上講臺并充當(dāng)教師角色的機(jī)會。材料力學(xué)課程安排中一般會有2~4個學(xué)時的機(jī)動課時，我們利用這幾個學(xué)時的時間，讓學(xué)生站上講臺，規(guī)定每個學(xué)生授課時間一般在8分鐘左右，從授課章節(jié)、多媒體課件制作、素材收集等等全部由學(xué)生自主完成，在“學(xué)生教師”授課的過程中，教師充當(dāng)學(xué)生，由教師進(jìn)行點(diǎn)評。以前，教學(xué)過程中，我們一般把這幾個學(xué)時安排成答疑，效果并不理想?；诖?，我們把答疑全部改為課下進(jìn)行，不占用課堂時間，把節(jié)約下來的課時用來給學(xué)生展示，這樣提高了他們學(xué)習(xí)的主觀能動性和在眾人面前表達(dá)自己的能力，也讓他們體會到了教師工作的辛苦。

5.實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重層次性建設(shè)。針對之前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端，我們作了如下改進(jìn)：（1）除實(shí)驗(yàn)室專門配備的教師外，要求材料力學(xué)授課教師全程參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。（2）將實(shí)驗(yàn)分層，及時層次為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，包括拉伸、壓縮、平面彎曲實(shí)驗(yàn)。第二層次為綜合性實(shí)驗(yàn)，可以由學(xué)生自擬題目或結(jié)合教師個人科研項(xiàng)目確定。（3）基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，授課教師首先把與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的多媒體課件等相關(guān)素材提供給學(xué)生。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，由實(shí)驗(yàn)室教師對授課教師事先提供給學(xué)生的素材（多媒體課件等）進(jìn)行詳細(xì)講解，并預(yù)留下一些問題。因?qū)W生課下已經(jīng)做好了預(yù)習(xí)，這樣有效地節(jié)省了準(zhǔn)備時間。為提高學(xué)生的動手能力，實(shí)驗(yàn)按每2~3人一組進(jìn)行分組，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時，學(xué)生除需對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析外，尚需對實(shí)驗(yàn)室教師預(yù)留的問題進(jìn)行解答。對實(shí)驗(yàn)過程中不懂的問題，也可以在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上提出，由實(shí)驗(yàn)室教師匯總交給授課教師，由授課教師統(tǒng)一解答。同時，實(shí)驗(yàn)報(bào)告上必須注明小組每個人的分工。（4）綜合性實(shí)驗(yàn)為選做性實(shí)驗(yàn)，可以是真實(shí)的物理性實(shí)驗(yàn)也可以是數(shù)值性實(shí)驗(yàn)，主要是針對學(xué)有余力的同學(xué)開展的。截至作者發(fā)稿前，學(xué)生自擬了軸向壓桿穩(wěn)定承載力的測定、焊接構(gòu)件殘余應(yīng)力測量等多個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；參與到教師的科研項(xiàng)目中的實(shí)驗(yàn)就更多了，諸如一些實(shí)際檢測類的工程項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)室的科研試驗(yàn)項(xiàng)目等。6.課程考核注重多樣性建設(shè)。課程考核過程中，摒棄了平時成績+實(shí)驗(yàn)課程成績+期末考試成績加權(quán)計(jì)算總成績、期末考試閉卷的傳統(tǒng)作法。相關(guān)改進(jìn)如下：（1）針對材料力學(xué)公式多、概念多的實(shí)際情況，考試時允許學(xué)生自備半張A4紙，半張A4紙單面（另一面空白）可以撰寫自己認(rèn)為重要的公式、概念等等，但只能自用不可互相傳閱，考試結(jié)束時該半張A4紙寫上姓名隨同試卷上交。（2）減小主觀性成績在總成績中所占比重，平時成績主要依靠作業(yè)質(zhì)量、出勤率等來確定，但僅占總成績的10%；實(shí)驗(yàn)課程成績分為A（，對應(yīng)90分及以上）、B（良好，對應(yīng)80~90分）、C（中等，對應(yīng)70~80分）、D（及格，對應(yīng)60~70分）、E（不及格，對應(yīng)60以下）五個等級，若實(shí)驗(yàn)成績等級為E，則采用一票否決制，總成績不合格；若等級為C或D，實(shí)驗(yàn)課程成績占總成績的30%；若等級為A或B，實(shí)驗(yàn)課程成績占總成績的20%?？傮w上，實(shí)驗(yàn)成績越低，在總成績中所占比重越大，就會導(dǎo)致總成績越低，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

三、結(jié)束語

經(jīng)過幾輪的教學(xué)實(shí)踐改革，針對我校土木工程專業(yè)材料力學(xué)的教學(xué)改革取得了初步成效，學(xué)生對材料力學(xué)的理解逐漸由一門抽象、難懂的“力學(xué)課”轉(zhuǎn)變?yōu)橥聊竟こ虒I(yè)的一門“專業(yè)基礎(chǔ)課”，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動力、動手能力、解決實(shí)際問題的能力大幅提高，學(xué)習(xí)過程中的參與感逐漸增強(qiáng)。但我們也意識到，材料力學(xué)教改工作是一項(xiàng)長期工程，需要我們順應(yīng)形勢，進(jìn)一步地探索和實(shí)踐。

材料力學(xué)論文:土木工程專業(yè)材料力學(xué)改革研究

【摘要】結(jié)合土木工程專業(yè)材料力學(xué)課程教學(xué)中存在的問題，從工程師的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，把CDIO教學(xué)理念引入到材料力學(xué)教學(xué)體系中，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和方法、考核評價(jià)等方面提出來了有效的教學(xué)改革措施，建立了基于CDIO理念的材料力學(xué)教學(xué)模式。該教學(xué)模式對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐和創(chuàng)新能力有積極意義，是解決目前土木工程專業(yè)在力學(xué)教學(xué)中遇到問題的一個很好的借鑒途徑。

【關(guān)鍵詞】CDIO教育理念；材料力學(xué)；教學(xué)改革；課程考核體系

0引言

材料力學(xué)是土木工程專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，是研究各類工程結(jié)構(gòu)中普遍存在的受力和變形現(xiàn)象的學(xué)科，著重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、分析能力和解決實(shí)際問題能力。一直以來，我國大學(xué)中所講授的力學(xué)課程內(nèi)容大多由前蘇聯(lián)引進(jìn)的內(nèi)容，內(nèi)容陳舊、枯燥、抽象、重理論輕實(shí)踐。教學(xué)方法多采用灌輸式教學(xué)，造成課堂氣氛死板，有時甚至枯燥無味，大大降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。這些問題不但加劇了學(xué)生的學(xué)習(xí)惰性，也影響到其它課程的學(xué)習(xí)狀況。針對以上問題，如何為實(shí)際工程提供合格的力學(xué)人才；如何在材料力學(xué)教學(xué)中充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性；在目前有限的課時下，如何對舊有材料力學(xué)課程體系進(jìn)行合并、篩選等工作已經(jīng)成為教學(xué)改革工作不可回避的事實(shí)。CDIO工程教育理念提倡在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實(shí)踐，這為該問題的解決提供了一種思路。

1CDIO工程教育模式

CDIO模式以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO模式強(qiáng)調(diào)與社會大環(huán)境相協(xié)調(diào)的綜合的創(chuàng)新能力，同時更關(guān)注工程實(shí)踐，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，因此CDIO工程教育模式是提高大學(xué)生的創(chuàng)新和動手能力、推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及加強(qiáng)學(xué)生參與交流與合作能力的有效途徑。

2基于CDIO模式的材料力學(xué)教學(xué)大綱設(shè)計(jì)

CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個層面,大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。材料力學(xué)課程既包括專業(yè)知識學(xué)習(xí)，又強(qiáng)調(diào)應(yīng)用能力的提升，根據(jù)這一教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)的教學(xué)大綱如表1所示。

3改革方案設(shè)計(jì)

3.1教學(xué)內(nèi)容的改革

對于傳統(tǒng)教學(xué)中的基本概念、原理和方法，我們在教學(xué)中應(yīng)該重視，可為了拓寬學(xué)生的視野和運(yùn)用力學(xué)知識建模的能力，我們又應(yīng)該對教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的理論、新的學(xué)科、新的計(jì)算工具和計(jì)算方法、新的試驗(yàn)方法不斷涌現(xiàn)，在教學(xué)內(nèi)容中適當(dāng)增加這方面的介紹和練習(xí)，可以拓寬和增強(qiáng)學(xué)生系統(tǒng)解決實(shí)際工程的能力。此外，學(xué)生普遍對繁瑣的理論推導(dǎo)缺乏熱情，因此有必要在教學(xué)中加入實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)或模型演示環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與實(shí)踐的結(jié)合，從而提高學(xué)生對力學(xué)課程的興趣。

3.2教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

如何調(diào)動學(xué)生的主動思考，如何加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力，如何實(shí)現(xiàn)“在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實(shí)踐”？顯然單純的課堂教學(xué)很難實(shí)現(xiàn)這些目的。首先，材料力學(xué)應(yīng)把課堂教學(xué)與案例教學(xué)或現(xiàn)場教學(xué)結(jié)合起來，并配合一定形式的課堂討論。這樣學(xué)生就能比較生動地、直觀地去學(xué)習(xí)基本理論，并且可以明確學(xué)習(xí)的目的性。例如：彎曲問題可以在施工現(xiàn)場結(jié)合梁的配筋布設(shè)講解；組合變形可以在實(shí)驗(yàn)室用模具演示教學(xué)等等。另一方面，CDIO教育理念重視個人能力及技能的同時，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作與交流，因此可以在教學(xué)過程中開展分組專項(xiàng)研討。專項(xiàng)研討任務(wù)以小組為單位，每組3~5人，讓學(xué)生到施工現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)研，結(jié)合工程實(shí)際確定材料力學(xué)研討主題，然后針對工程實(shí)際問題建立力學(xué)模型，通過小組探討解決工程問題，從而鍛煉學(xué)生收集信息、主動獲取新的知識、解決問題和創(chuàng)新的能力。再一方面，還可以在教學(xué)過程中開展自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，推動學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。在教學(xué)手段上也應(yīng)結(jié)合新技術(shù)、新方法的發(fā)展，在傳統(tǒng)的板書基礎(chǔ)上，融入PPT、Flash動畫、仿真數(shù)值模擬等教學(xué)手段。一方面加強(qiáng)學(xué)生對傳統(tǒng)力學(xué)知識的理解，另一方面，新的教學(xué)手段可以豐富教學(xué)內(nèi)容，貼近工程實(shí)踐，拓寬學(xué)生的視野。例如：PPT相對于板書，可以發(fā)揮信息量大的優(yōu)點(diǎn)，讓學(xué)生在有間內(nèi)完成更多的課上練習(xí)；Flash動畫可以在課堂上展現(xiàn)一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或者工程實(shí)際現(xiàn)象，這有助于學(xué)生對抽象力學(xué)概念的理解等等。

4課程評價(jià)體系改革

課程的考核評價(jià)體系和考核方法主導(dǎo)著學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和方向，其改革必須匹配材料力學(xué)課程的CDIO教學(xué)大綱，起到引導(dǎo)學(xué)生有意識開展專業(yè)能力鍛煉的目的。材料力學(xué)課程成績包括三部分：書面理論考試、匯報(bào)答辯、實(shí)驗(yàn)報(bào)告，權(quán)重為0.4、0.4、0.2。書面理論考試主要以基本概念、基本理論、基本技能為主。匯報(bào)答辯要求學(xué)生對小組研討專項(xiàng)做成PPT，圖文并茂的在講臺上向老師和同學(xué)做報(bào)告，并回答老師和同學(xué)對改組項(xiàng)目提出的問題，考核重點(diǎn)在：調(diào)研的充分性、CDIO綜合能力的展現(xiàn)性、技術(shù)和理論的結(jié)合度、團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力等方面。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要體現(xiàn)自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的選題調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、實(shí)物開發(fā)和交流評比等環(huán)節(jié)。

5結(jié)束語

基于CDIO的材料力學(xué)教學(xué)模式著手改革課程體系和教學(xué)模式、創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)手段、調(diào)整教學(xué)考核體系，從而調(diào)動學(xué)生的主動思考動力、培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流能力、加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力，讓學(xué)生“在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實(shí)踐”。

材料力學(xué)論文:工程材料力學(xué)性能教育革新

一、“工程材料力學(xué)性能”課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

1“.工程材料力學(xué)性能”課程特點(diǎn)材料的力學(xué)性能是指材料在外加載荷作用下或外加載荷與環(huán)境因素共同作用下所表現(xiàn)出來的力學(xué)行為與機(jī)理，是各類材料在實(shí)際應(yīng)用中必須涉及的共性問題。[1]“工程材料力學(xué)性能”課程最早是“金屬材料力學(xué)性能”，后來改名為“材料力學(xué)性能”，現(xiàn)在部分教材又改名為“工程材料力學(xué)性能”，是許多工程類本科生重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)效果好壞對學(xué)生能否打下一個良好的專業(yè)基礎(chǔ)起著重要的作用。該課程內(nèi)容涉及面廣、工程應(yīng)用背景強(qiáng)，在材料科學(xué)與工程、土木工程、機(jī)械工程等專業(yè)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。本課程的學(xué)習(xí)，對提高工程類專業(yè)學(xué)生整體素質(zhì)及工程實(shí)踐能力起著至關(guān)重要的作用，使得學(xué)生能夠從各種機(jī)器零件或構(gòu)件在常溫、高溫以及腐蝕環(huán)境的服役條件下的失效現(xiàn)象出發(fā)，了解失效現(xiàn)象的機(jī)理，從而為他們畢業(yè)后從事材料的檢測和性能評定、材料的正確選用和安全應(yīng)用，以及對機(jī)械零件的失效分析等工作奠定良好的基礎(chǔ)，為企業(yè)乃至國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供有力的后備軍。

2“.工程材料力學(xué)性能”課程教學(xué)現(xiàn)狀安徽工業(yè)大學(xué)（以下簡稱“我?！保┎牧蠈W(xué)院共分金屬材料工程、材料成型及控制、無機(jī)非金屬材料、材料物理四個本科專業(yè)，目前，四個專業(yè)使用的《工程材料力學(xué)性能》是合肥工業(yè)大學(xué)主編的同一本教材，該教材的內(nèi)容包含金屬材料的力學(xué)性能和新型材料的力學(xué)性能兩大部分，側(cè)重點(diǎn)是金屬材料的力學(xué)性能部分，主要包含“高分子材料的力學(xué)性能”、“陶瓷材料的力學(xué)性能”和“復(fù)合材料的力學(xué)性能”三章的內(nèi)容。[2]金屬材料力學(xué)性能的研究時間較長，主要的原理、定律和結(jié)論已比較成熟，新型材料力學(xué)性能的內(nèi)容相對較少，它的研究主要借鑒于金屬材料力學(xué)性能的研究經(jīng)驗(yàn)和方法。本教材比較適合金屬材料工程、材料成型及控制兩個專業(yè)的學(xué)生，對其他專業(yè)的學(xué)生則顯得內(nèi)容相對較少，不太適合。而且，本課程的內(nèi)容多、涉及面廣，課程學(xué)時有限，書中許多抽象的內(nèi)容很難通過語言的表述來講清楚，在課堂上教師生硬的照本宣科會使學(xué)生感到枯燥乏味，課堂的氣氛很難被充分地調(diào)動起來，教學(xué)效果不佳。針對目前的教學(xué)現(xiàn)狀，如果不對課程的教學(xué)進(jìn)行改革，授課教師很難在有限的學(xué)時內(nèi)保質(zhì)保量地完成本課程的教學(xué)任務(wù)。筆者在“工程材料力學(xué)性能”課程的教學(xué)實(shí)踐中體會到：授課教師需要根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)來組織教學(xué)內(nèi)容，才能在規(guī)定的學(xué)時內(nèi)完成課程的教學(xué)任務(wù)。根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)來組織教學(xué)內(nèi)容，使得學(xué)生學(xué)習(xí)和教師授課的側(cè)重點(diǎn)都突出，學(xué)生能在有限的學(xué)時內(nèi)提煉出與專業(yè)學(xué)習(xí)有密切聯(lián)系的知識，加以掌握和應(yīng)用。[3]本課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)的理論知識分析材料實(shí)際的使用情況，對材料的失效現(xiàn)象的機(jī)理進(jìn)行分析。

二、依據(jù)材料物理專業(yè)特點(diǎn)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

在“工程材料力學(xué)性能”課程教學(xué)實(shí)踐中，筆者結(jié)合材料物理專業(yè)特點(diǎn)，在保障課程基本內(nèi)容和結(jié)構(gòu)的前提下，對整本教材進(jìn)行整合，提煉出一般了解和必須掌握的內(nèi)容，使學(xué)生能在規(guī)定的學(xué)時內(nèi)有效地掌握最基本的教學(xué)內(nèi)容。[3]近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，材料的種類越來越多，新型材料應(yīng)用日新月異，納米材料、薄膜材料和微機(jī)電材料快速發(fā)展，材料的特征尺寸越來越小，傳統(tǒng)的材料力學(xué)性能測試手段已無法實(shí)施，微區(qū)材料的力學(xué)性能測試手段應(yīng)運(yùn)而生。新材料力學(xué)性能測試的標(biāo)準(zhǔn)不斷頒布，已有材料的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)需與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌而不斷修改，迫切需要材料力學(xué)性能的教學(xué)與生產(chǎn)力發(fā)展水平一致。鑒于以上幾個方面內(nèi)容，該課程講授內(nèi)容主要從以下四個部分來展開：及時部分（及時至第四章）闡述材料在一次加載條件下的形變和斷裂過程，所測定的力學(xué)性能指標(biāo)用于評價(jià)零件在服役過程中抗過載失效的能力或安全性；第二部分（第五至第八章）論述疲勞、蠕變、磨損和環(huán)境效應(yīng)四種常見的與時間相關(guān)的失效形式，材料對這四種形式失效的抗力將決定零件的壽命；第三部分（第九至第十一章）（納米材料/復(fù)合納米材料）依據(jù)材料物理專業(yè)的特點(diǎn)，重點(diǎn)講解納米材料的力學(xué)性能，這其中包括納米金屬材料的力學(xué)性能、納米非金屬材料的力學(xué)性能、碳納米材料的力學(xué)性能、納米復(fù)合材料的力學(xué)性能等；第四部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入國家標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)。

三、優(yōu)化教學(xué)方法與手段，鍛煉學(xué)生能力

任何教學(xué)過程的開展都離不開一定的方式或方法。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以教師講授為主，學(xué)生處于被動的接受地位。教學(xué)方法的優(yōu)化倡導(dǎo)以學(xué)生為主，強(qiáng)調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，培養(yǎng)他們自己查閱資料，自己釋疑，自己總結(jié)，最終具備自我學(xué)習(xí)的能力。[4]在這個過程中，教師要充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，充分調(diào)動學(xué)生的積極主動性。下面以“納米材料的力學(xué)性能”為例來說明教學(xué)方法的優(yōu)化，筆者采用“三步式”教學(xué)方法，取得了良好的教學(xué)效果。及時步：教師指導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查閱“納米發(fā)動機(jī)”的相關(guān)資料，并就“納米發(fā)動機(jī)”的提出、原理及當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀寫一篇綜述性報(bào)告，在下一堂課讓學(xué)生講解；第二步：根據(jù)自己的備課內(nèi)容及結(jié)合自身的科研經(jīng)歷，進(jìn)一步給學(xué)生講解“納米發(fā)動機(jī)”相關(guān)材料的制備方法及工藝技術(shù)特點(diǎn)；第三步：學(xué)生根據(jù)教師授課內(nèi)容和自己查閱的相關(guān)資料，完善自己的綜述報(bào)告?！叭绞健苯虒W(xué)法組織實(shí)施教學(xué)，不但可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的積極性，使學(xué)生掌握的知識更加牢固，而且有利于拓展學(xué)生的視野，培養(yǎng)了學(xué)生的科研興趣，進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生自我獲取知識的能力。教學(xué)手段是指教師用以運(yùn)載知識、傳遞教學(xué)信息的物質(zhì)媒體或物質(zhì)條件，是現(xiàn)代的教師進(jìn)行教學(xué)活動必不可少的輔助用具。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的普及，學(xué)校和教師越來越關(guān)注用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。[4]“工程材料力學(xué)性能”課程特點(diǎn)是內(nèi)容多、知識點(diǎn)零散、概念定義多，書中許多抽象的內(nèi)容很難通過語言的表述來講清楚，理解起來相對困難。教師在教學(xué)過程中運(yùn)用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段，自己動手制作多媒體課件，針對專業(yè)特點(diǎn)選擇教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法；另外，通過演示一些動畫圖片和視頻，使得原來抽象的、枯燥的知識形象化，使學(xué)生易于理解和掌握，同時還增大了教學(xué)信息量，在有限的學(xué)時內(nèi)給學(xué)生盡可能多地傳達(dá)了信息量。

四、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

工科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論聯(lián)系實(shí)際的重要環(huán)節(jié)，與課程體系、學(xué)科結(jié)構(gòu)和教學(xué)改革等有著密切的關(guān)系，對培養(yǎng)大學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新思維，以及動手能力和分析解決問題能力具有十分重要的意義。我?！肮こ滩牧狭W(xué)性能”課程基本實(shí)驗(yàn)包括碳鋼靜拉伸，不同成分、熱處理工藝對鋼材力學(xué)性能的影響，金屬的沖擊韌性，金屬的硬度，金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌性KIC的測定五個實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)比較適合金屬材料、材料加工專業(yè)的學(xué)生，對于材料物理專業(yè)的學(xué)生來說，難以感受本專業(yè)特點(diǎn)。[2]因此，結(jié)合不同的專業(yè)特點(diǎn)，將“工程材料力學(xué)性能”課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋多個專業(yè)，分為必修、選修兩部分。優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不但可以增強(qiáng)學(xué)生的動手能力，還可以使不同專業(yè)的學(xué)生加深對自身專業(yè)的理解。比如，針對材料物理專業(yè)的本科生，可以開設(shè)納米材料力學(xué)性能測試綜合選修實(shí)驗(yàn)課。筆者結(jié)合自身的科研內(nèi)容，制備一系列的納米線及納米薄膜材料，同時，材料科學(xué)與工程學(xué)院新引進(jìn)的AgilentG200納米壓痕儀，可用來測量納米材料的硬度、模量、應(yīng)力—應(yīng)變曲線等傳統(tǒng)力學(xué)儀器不能測量的納米材料的力學(xué)性能。該試驗(yàn)的開設(shè)，既使學(xué)生鞏固了前期所修的“工程材料力學(xué)性能”課程，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力，又拓寬了學(xué)生的視野，對納米材料的力學(xué)性能有了更深層次的理解，為其后續(xù)的工作和科研奠定了良好的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)方法大都有國家標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師除了傳授最基本的操作方法外，還指導(dǎo)學(xué)生如何查找相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行閱讀，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、實(shí)施相關(guān)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)操作真正做到有據(jù)可依，以期培養(yǎng)學(xué)生的工程規(guī)范意識。另外，針對教材標(biāo)準(zhǔn)滯后實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，還介紹目前國內(nèi)外近期標(biāo)準(zhǔn)，以其讓學(xué)生了解近期的測試標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)信息，同時還使學(xué)生對相關(guān)測試技術(shù)的發(fā)展有完整的認(rèn)識，這對于他們將來的事業(yè)發(fā)展是非常有利的。[5]

五、優(yōu)化考核方法，評價(jià)學(xué)生素質(zhì)

傳統(tǒng)的一張?jiān)嚲矶ńK身的考試形式早已不能滿足現(xiàn)代素質(zhì)教育、創(chuàng)新教育的需要。對此，老師采取了綜合考核方法，從終結(jié)性教學(xué)評價(jià)模式向形成性教學(xué)評價(jià)方式轉(zhuǎn)變。[6]綜合考核方法中除了學(xué)生的期末筆試成績外，還包括課堂提問、課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)成績、小論文等多種評價(jià)手段。新的考核方式既鍛煉了學(xué)生自主創(chuàng)新、知識綜合運(yùn)用的能力，又培養(yǎng)了學(xué)生查閱分析信息資料、收集分析數(shù)據(jù)和撰寫科技論文的能力。此外，為了提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力，卷面考試有必要增加一些主觀題。比如筆者在出考卷時，增加了一道綜合應(yīng)用題，內(nèi)容是結(jié)合具體技術(shù)和方法，論述材料磨損的控制和防磨措施，從而要求學(xué)生將材料磨損的相關(guān)知識融會貫通，靈活運(yùn)用。通過考核方式的改革，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性都大大提高。上述幾個方面的改革探索，使學(xué)生能有效地掌握本門課程的知識，為后續(xù)課程和科研工作奠定良好的理論基礎(chǔ)，同時為大學(xué)畢業(yè)生在將來實(shí)際工程中正確地選擇和使用材料、改進(jìn)材料性能以及分析材料失效行為等問題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

材料力學(xué)論文:樹脂基復(fù)合材料力學(xué)性能及模型研究

摘要：為了對樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行深入研究，通過試驗(yàn)對比方式，將試驗(yàn)材料設(shè)置在不同的溫度環(huán)境中，對其進(jìn)行拉伸及面內(nèi)切變性能，在此基礎(chǔ)上對材料模量做出了細(xì)化研究，而后根據(jù)強(qiáng)度變化指標(biāo)確定了有針對性的力學(xué)模型，從而對不同溫度環(huán)境下的影響指標(biāo)進(jìn)行綜合衡量。通過對試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行分析可以得出這樣的結(jié)果：在溫度環(huán)境不同的情況下，復(fù)合材料的力學(xué)性能會隨之發(fā)生改變，并呈現(xiàn)一定的規(guī)律特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：溫度環(huán)境下；樹脂基復(fù)合材料；力學(xué)性能；模型

從當(dāng)前形勢來看，國外對于樹脂基復(fù)合材料的環(huán)境因素研究已經(jīng)小有成效，但是我國由于受到相應(yīng)因素的限制，使得該項(xiàng)內(nèi)容的研究正處于起步階段，這就在一定程度上限制了材料發(fā)展與拓展性應(yīng)用。

1實(shí)驗(yàn)

為了對復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行綜合研究，本文選擇了雙馬來酰亞胺樹脂基復(fù)合材料層合板作為試驗(yàn)主體，它的主要應(yīng)用材料就是樹脂基復(fù)合材料，在經(jīng)過施工技術(shù)的高效配合后，促使其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，形成固體形狀，為了便于會將材料與試件連接在一起，可以將材料粘接在試件上，使用的粘接劑則應(yīng)當(dāng)來源于材料本身。在這一過程中還需要將試驗(yàn)件的層數(shù)做出合理設(shè)置，使其達(dá)到常規(guī)應(yīng)用指標(biāo)，與此同時還需要對鋪層順序進(jìn)行合理劃分，對其尺寸及規(guī)格進(jìn)行科學(xué)選擇，在實(shí)驗(yàn)中所應(yīng)用的部件都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行加載檢驗(yàn)，尤其是高溫爐等設(shè)備的選擇更應(yīng)當(dāng)與需求方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，進(jìn)行適應(yīng)性選擇，在這一過程中還需要對溫控誤差進(jìn)行精準(zhǔn)控制。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，由于是對材料的力學(xué)性能及模型進(jìn)行研究，分析處于不同溫度環(huán)境下的材料性能，因此推進(jìn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的首要條件就是通過對力的控制，將溫度上升至預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中，而后需要確保該溫度能夠在相應(yīng)時間點(diǎn)上保持恒溫狀態(tài)，這樣就能為后期靜態(tài)拉伸程序的進(jìn)行提供基礎(chǔ)保障，通過利用位移控制形式，根據(jù)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)逐步推進(jìn)流程項(xiàng)目，在這一過程中需要對溫度環(huán)境的差異性進(jìn)行綜合考量，只有針對不同溫度環(huán)境，才能做出科學(xué)對比，力學(xué)性能測試才能更加具有研究價(jià)值，與此同時，靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)以相關(guān)規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，不能盲目開展，應(yīng)用儀器的適應(yīng)性及精準(zhǔn)度更需要進(jìn)行綜合衡量。

2結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)中給出了不同溫度、不同試驗(yàn)類型的典型試驗(yàn)件應(yīng)力－應(yīng)變曲線．從實(shí)驗(yàn)中可以看出，從室溫到200℃內(nèi)，材料的縱向拉伸應(yīng)力－應(yīng)變曲線呈直線，而橫向拉伸與面內(nèi)切變試件的應(yīng)力－應(yīng)變曲線存在明顯的非線性特征，這主要是由于縱向是纖維控制破壞，而橫向及面內(nèi)切變方向是樹脂基體控制破壞。在此溫度范圍內(nèi)，纖維的性能基本不受影響，但溫度使得樹脂的性能下降，導(dǎo)致樹脂基體傳力能力下降，因此應(yīng)力－應(yīng)變曲線出現(xiàn)明顯的非線性特征。在實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，不同溫度、不同載荷類型下試件（原型）的模量與強(qiáng)度試驗(yàn)值都存在一定差異。通過細(xì)化研究可以看出，隨著溫度升高，縱向拉伸模量、強(qiáng)度存在微小波動，平均模量較大變幅為2.82%，強(qiáng)度為1.41%。對于橫向拉伸與面內(nèi)切變軸向模量均隨溫度的升高而顯著下降。在160℃時，材料的橫向拉伸平均模量相對于室溫下降了49.21%，強(qiáng)度下降了38.49%，面內(nèi)切變模量下降了70.34%，強(qiáng)度下降了44.85%；在200℃時，橫向平均模量、強(qiáng)度繼續(xù)下降了25.13%和0.41%，面內(nèi)切變模量與強(qiáng)度同樣又下降了38.30%和15.95%。

3復(fù)合材料性能隨溫度變化理論預(yù)測模型的建立與討論

3.1預(yù)測數(shù)學(xué)模型Ⅰ：單參數(shù)函數(shù)模型。一個單參數(shù)對數(shù)函數(shù)模型來來預(yù)測不同溫度下復(fù)合材料的力學(xué)性能，本文就不對公式進(jìn)行舉例了，只有一個擬合參數(shù)k。針對不同溫度、不同載荷工況試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合方法分別為Levenberg-Marquardt通用全局優(yōu)化法的組合法和遺傳算法。單參數(shù)模型采用對數(shù)形式，當(dāng)擬合參數(shù)k（擬合參數(shù)）大于0時，隨著溫度升高，材料性能單調(diào)上升；當(dāng)k小于0時，材料性能單調(diào)下降；當(dāng)k等于0時材料材料性能不變，同時由于模型僅有1個參數(shù)，如果數(shù)據(jù)變化不大或數(shù)據(jù)比較接近，得到的預(yù)測結(jié)果基本上呈直線，通過縱向拉伸結(jié)果圖進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，黑色線受到20℃和160℃點(diǎn)的影響，曲線基本為直線，使得200℃擬合結(jié)果存在一定的誤差．另外，因公式采用對數(shù)的形式，在數(shù)學(xué)上本身就存在限制，即溫度不能超過材料玻璃轉(zhuǎn)化溫度，當(dāng)縱向拉伸試驗(yàn)溫度在260℃時，本文材料的縱向拉伸性能的保持率仍然很高，因此模型存在本質(zhì)性不足。綜上，此公式不能用來描述材料性能存在非單調(diào)變化的問題，也無法對溫度超過材料玻璃轉(zhuǎn)化溫度后的性能進(jìn)行描述。

3.2預(yù)測模型Ⅱ：雙參數(shù)函數(shù)模型。雙參數(shù)冪函數(shù)模型采用冪函數(shù)的形式，在擬合參數(shù)增加時，溫度對性能的影響越?。划?dāng)n＝1時，材料性能隨溫度線性變化；當(dāng)0＜n＜1時，隨著n的增加，溫度的變化對材料性能的影響越不敏感；當(dāng)n＝0時，材料性能不隨溫度的變化而變化；當(dāng)n＜0時，隨著溫度的升高，材料性能下降．另外，相對于單參數(shù)模型Ⅰ，由于引入了2個擬合參數(shù)，使得在不同n下，tr也可以對函數(shù)趨勢進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，可以實(shí)現(xiàn)對存在波動的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合（這一點(diǎn)可以從相關(guān)圖例中看到，采用模型Ⅱ擬合出的曲線走勢發(fā)生一定的變化，更接近于不同溫度下試驗(yàn)數(shù)據(jù)的均值點(diǎn)）。雖然模型Ⅱ基本可以滿足工程要求，但由于函數(shù)采用冪函數(shù)形式，函數(shù)本身要求當(dāng)指數(shù)n為0時，tr≠t，否則會出現(xiàn)失真情況。除此之外，還有改進(jìn)預(yù)測模型Ⅲ，本文就不多做介紹了。

3.3種模型擬合結(jié)果分析及驗(yàn)證。通過對不同溫度、載荷類型下的曲線擬合結(jié)果進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)：采用LM法得到的擬合系數(shù)與采用GA法得到的擬合系數(shù)值基本一致，說明擬合方法具有全局性，且從擬合結(jié)果曲線來看，模型Ⅱ、模型Ⅲ擬合結(jié)果要優(yōu)于模型Ⅰ。對于縱向拉伸模量，模型Ⅲ的殘差平方和（Ess）最小（約3.081），模型Ⅰ與模型Ⅱ的Ess值接近；對于縱向拉伸強(qiáng)度，3種模型的擬合結(jié)果均存在一定的誤差（803.046～1034.777），這主要原因是在不同溫度下，材料均值存在一定的波動，在小范圍內(nèi)擬合公式的斜率不會在小范圍內(nèi)突然變化，因而產(chǎn)生了誤差。但從實(shí)際測試結(jié)果來看，擬合曲線仍然很好的穿過數(shù)據(jù)點(diǎn)之間，且均出現(xiàn)在室溫200℃基本保持水平，而當(dāng)溫度超過玻璃轉(zhuǎn)化溫度后（260℃）顯著下降的規(guī)律；對于橫向拉伸，模型Ⅲ擬合效果，且均基本穿過數(shù)據(jù)點(diǎn)；對于面內(nèi)切變，模型Ⅱ、模型Ⅲ同樣擬合結(jié)果比較好，但從Ess結(jié)果來看，模型Ⅲ的結(jié)果要優(yōu)于模型Ⅲ。對于縱向模量及強(qiáng)度而言，采用3種模型擬合得到的曲線基本與試驗(yàn)結(jié)果重合；但對于橫向模量，模型Ⅱ及模型Ⅲ擬合效果較好；對于橫向強(qiáng)度，模型Ⅲ擬合效果好；對于面內(nèi)切變性能，采用模型Ⅱ及模型Ⅲ擬合效果均較好。

材料力學(xué)論文:機(jī)械專業(yè)材料力學(xué)課程教學(xué)改革探討

摘要:材料力學(xué)課程是機(jī)械專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，隨著高校人才培養(yǎng)模式的改變，材料力學(xué)教學(xué)改革勢在必行。本文結(jié)合材料力學(xué)教學(xué)實(shí)際情況和個人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從改變教學(xué)理念、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和改進(jìn)教學(xué)方法3方面，進(jìn)行了可行性研究，提出了相應(yīng)實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞:教學(xué)改革;同伴教學(xué)法;知識拓展;情感投入

1教學(xué)改革的必要性

材料力學(xué)課程是機(jī)械專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，對后續(xù)課程學(xué)習(xí)和未來職業(yè)發(fā)展都相當(dāng)重要。傳統(tǒng)的材料力學(xué)是內(nèi)容豐富、邏輯嚴(yán)密和結(jié)構(gòu)完善的封閉體系，隨著高校人才培養(yǎng)模式的重大改變，教學(xué)改革勢在必行。目前機(jī)械類本科專業(yè)材料力學(xué)課程課時數(shù)量有限，授課內(nèi)容偏多。這些都是影響教學(xué)質(zhì)量和授課效果的不利因素，如何提高教學(xué)效率，保質(zhì)保量地完成授課目標(biāo)，是任課教師都應(yīng)該重視的問題。

2改變教學(xué)理念

2.1采用同伴教學(xué)實(shí)現(xiàn)課堂互動

同伴教學(xué)法是由哈佛大學(xué)應(yīng)用物理系主任埃里克?馬祖爾教授首先提出并推廣應(yīng)用的創(chuàng)新教學(xué)模式，通過引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)過程變傳統(tǒng)單一的講授為基于概念剖析的自主學(xué)習(xí)和合作探究，實(shí)現(xiàn)學(xué)生互動和師生互動。材料力學(xué)學(xué)時緊，概念多公式多計(jì)算量大，單純的課堂講述易降低學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致學(xué)生對知識點(diǎn)理解不準(zhǔn)記憶不深。當(dāng)前學(xué)生大多是1990年后出生，追求獨(dú)立個性，耐性差惰性大，對相對枯燥的教學(xué)內(nèi)容和講授方法易產(chǎn)生逆反心理。采用同伴教學(xué)法實(shí)現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)，能夠有效應(yīng)對上述問題［1］。同伴教學(xué)法要求教師事先制定難度適宜的預(yù)習(xí)提綱以及基礎(chǔ)測試題和提高題，學(xué)生參考提綱進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，通過閱讀教材和查詢參考資料，自行消化容易理解的知識點(diǎn)。課堂上學(xué)生在教師指導(dǎo)下討論重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過個人發(fā)言闡述自己的觀點(diǎn)，通過相互討論傾聽別人的理解，由教師進(jìn)行總結(jié)講解，力求做到真正學(xué)懂并能掌握運(yùn)用?；谕榻虒W(xué)法的課堂教學(xué)能真正實(shí)現(xiàn)互動，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與意識，培養(yǎng)出有自主創(chuàng)新意識和良好自學(xué)能力的學(xué)生。

2.2注重知識拓展激發(fā)學(xué)生興趣

材料力學(xué)內(nèi)容豐富涉及面廣，基礎(chǔ)厚口徑寬。課堂教學(xué)中如果只注重課程本身，分析問題常會停留在較窄范圍和較淺層面上。適當(dāng)?shù)闹R拓展有時僅需三言兩語，更寬和更深的知識就展現(xiàn)在學(xué)生面前，引發(fā)學(xué)生的深入思考和討論。向后續(xù)課程方向、向工程實(shí)際方向和向交叉學(xué)科方向的知識拓展都能夠極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使課堂教學(xué)變得引人入勝。螺紋受力分析是機(jī)械設(shè)計(jì)課程中的內(nèi)容，其公式推導(dǎo)屬于材料力學(xué)中雙向應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論范疇。材料力學(xué)中無明確提及，機(jī)械設(shè)計(jì)中直接引用，學(xué)生學(xué)到此處時?？?。針對此種情況，材料力學(xué)教師在講授這部分內(nèi)容時只需增加和螺紋連接相關(guān)的例題，費(fèi)時不多效果明顯，讓學(xué)生切實(shí)感受到本課程在后續(xù)課程中的應(yīng)用性。和材料力學(xué)相關(guān)的工程實(shí)例不勝枚舉，適當(dāng)聯(lián)系對活躍課堂氣氛幫助很大。如講授應(yīng)力集中時可以聯(lián)系1954年英國海外航空公司彗星號大型噴氣式客機(jī)失事事件，對飛機(jī)殘骸打撈分析發(fā)現(xiàn)，失事原因是由于氣密艙窗口處直徑僅為3.175mm的鉚釘孔邊緣微小裂紋發(fā)展所致。力學(xué)公式多涉及發(fā)展史，講述胡克定理時，可以討論牛頓和胡克之間的爭論，讓學(xué)生了解力學(xué)發(fā)展離不開科學(xué)家的爭辯和討論。這些有助于激發(fā)學(xué)生就力學(xué)問題開展?fàn)幷摰臒崆?。授課時頗受學(xué)生歡迎。

2.3強(qiáng)調(diào)情感投入引起學(xué)生共鳴

興趣是好的老師，感興趣就能學(xué)會，癡迷就能學(xué)好，情感能夠左右學(xué)習(xí)結(jié)果是顯而易見的［2］。按照美國教育心理學(xué)家布魯斯的分類體系，情感領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)分為接受或注意、反應(yīng)、評價(jià)或價(jià)值化、組織和價(jià)值體系的個性化5個層次。針對材料力學(xué)的基本特點(diǎn)和我校學(xué)生的實(shí)際情況，教師可以從前3個層次對學(xué)生進(jìn)行課程情感的培養(yǎng)。學(xué)生對新課程通常有想知道這門課究竟講什么有什么用的基本心理，在首次上課時教師就明確闡述課程內(nèi)容，聯(lián)系后續(xù)課程和工程實(shí)例，讓學(xué)生先入為主地了解到課程的重要性。學(xué)生接受之后會做出相應(yīng)響應(yīng)提出疑問，教師引導(dǎo)學(xué)生逐步找到答案，對具有代表性的問題鼓勵學(xué)生做歸納總結(jié)，讓學(xué)生認(rèn)識到材料力學(xué)好不難。在課程內(nèi)容學(xué)習(xí)到一定階段之后，引導(dǎo)學(xué)生將所掌握的材料力學(xué)規(guī)律和準(zhǔn)則應(yīng)用到生活或工程中，使學(xué)生形成利用材料力學(xué)原理評價(jià)工程性能的相應(yīng)價(jià)值化觀念，潛移默化中將材料力學(xué)融入到學(xué)生的情感評價(jià)系統(tǒng)中去。

3優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

材料力學(xué)課程基礎(chǔ)部分包括4大基本變形、應(yīng)力分析與強(qiáng)度理論、組合變形和壓桿穩(wěn)定，授課內(nèi)容不宜做較大改動。結(jié)合我校應(yīng)用性大學(xué)特點(diǎn)，講授中應(yīng)把握重點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，減少理論推導(dǎo)，添加實(shí)踐應(yīng)用，培養(yǎng)出具有較強(qiáng)實(shí)用能力和動手能力的學(xué)生。如在講述扭轉(zhuǎn)的平面假設(shè)時，不需要從微觀單元體分析應(yīng)變應(yīng)力的分布情況，只需要通過實(shí)驗(yàn)或軟件讓學(xué)生認(rèn)識到應(yīng)變應(yīng)力均是轉(zhuǎn)動半徑的線性函數(shù)，即可簡單快速地推導(dǎo)出應(yīng)力計(jì)算公式。這種直觀清晰的講授方法節(jié)約時間，不需要太深數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，學(xué)生易接受，課堂效果好。對于部分學(xué)有余力和想要考研深造以后從事研究性工作的學(xué)生，可以在第6學(xué)期開設(shè)材料力學(xué)課程提高部分專業(yè)限選課，進(jìn)行理論加深，補(bǔ)充交變載荷、動載荷、靜不定結(jié)構(gòu)和能量方法，做到因材施教，較大限度地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

4改進(jìn)教學(xué)方法

4.1利用試驗(yàn)裝置進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的重要組成部分，我校機(jī)械專業(yè)材料力學(xué)目前開設(shè)4個實(shí)驗(yàn):低碳鋼和鑄鐵的拉伸和壓縮試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、低碳鋼彈性系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)，純彎曲梁的正應(yīng)力測定實(shí)驗(yàn)。這4個實(shí)驗(yàn)均屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏創(chuàng)新性，學(xué)生收獲不大。部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備精度不高，有些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不合理，難以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模虒W(xué)輔助作用有限。近年我院和清華大學(xué)合作研制成立了實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，其中光學(xué)數(shù)字散斑技術(shù)(DSCM)在平面應(yīng)力應(yīng)變檢測方面具有全場、實(shí)時、非接觸的特點(diǎn)，檢測精度和速度方面均處于國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)豐富水平，可以滿足材料力學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的檢測要求，利用先進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新是目前實(shí)驗(yàn)室已研究待結(jié)項(xiàng)的河南省教育廳項(xiàng)目?，F(xiàn)在初步能夠進(jìn)行的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)包括:材料均勻性、連續(xù)性、各向同性實(shí)驗(yàn)，圓孔板、缺口試樣的應(yīng)力集中拉伸實(shí)驗(yàn)，梁的彎曲實(shí)驗(yàn)等。通過現(xiàn)場試驗(yàn)讓學(xué)生對構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變等力學(xué)指標(biāo)一目了然，使學(xué)生真實(shí)感受到外部荷載對物體的作用效果，教師在授課過程中可以達(dá)到事半功倍的效果。

4.2借助相關(guān)軟件培養(yǎng)綜合能力

隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，CAE軟件作為輔助教學(xué)手段已被廣泛應(yīng)用。材料力學(xué)以桿件為主要研究對象，桿件的基本變形和組合變形都可以用ANSYS仿真軟件進(jìn)行建模計(jì)算，以云圖的形式給出應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律和數(shù)值結(jié)果，直觀生動地展現(xiàn)在學(xué)生面前［3］?，F(xiàn)有大部分通用仿真軟件用戶界面友好，入門簡單，有興趣的學(xué)生可以自學(xué)。利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是目前機(jī)械行業(yè)的發(fā)展趨勢，通用軟件建模和分析思路類似，學(xué)生有一定基礎(chǔ)后，在工作中可以學(xué)習(xí)和掌握其他相關(guān)軟件。

4.3依托網(wǎng)絡(luò)平臺提高教學(xué)質(zhì)量

網(wǎng)上教學(xué)突破了傳統(tǒng)教學(xué)在時間和空間上的限制，運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享，師生溝通快捷方便，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了高質(zhì)量的服務(wù)。我校網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺搭建于2010年，使用初期師生的積極性較高，但只有校園IP地址能登陸極大地限制了平臺的使用。材料力學(xué)例圖和公式較多，平臺輸入功能不強(qiáng)，電子版作業(yè)提交缺乏區(qū)分度，部分學(xué)生以復(fù)制粘貼手法應(yīng)付，這些不足之處都極大降低了平臺的資源使用率和活動參與率。將課堂講授和網(wǎng)絡(luò)互動有機(jī)結(jié)合起來，才能更好地完成材料力學(xué)的教學(xué)工作。

5結(jié)語

教學(xué)改革的具體有效實(shí)施需要相關(guān)部門的支持和任課教師的相互配合，從試點(diǎn)班級逐步擴(kuò)大，探索更加有利于學(xué)生成長和成才的教學(xué)改革方法。從機(jī)械專業(yè)現(xiàn)狀分析，材料力學(xué)教學(xué)改革從工程師班開始推行是比較合適的。

材料力學(xué)論文:PE基木塑復(fù)合材料力學(xué)性能分析

摘要:簡述了木塑復(fù)合材料具有的優(yōu)點(diǎn)，通過試驗(yàn)分析，研究了該復(fù)合材料的力學(xué)性能，根據(jù)測試，指出木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能較為穩(wěn)定，性較高，但該材料強(qiáng)度和剛度較低，難以單獨(dú)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中。

關(guān)鍵詞:木塑復(fù)合材料，力學(xué)性能，破壞特性，試驗(yàn)分析

木塑復(fù)合材料以木屑、竹屑、稻殼、麥秸等木纖維為主要骨料，在高溫狀態(tài)下與聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等［1］熱塑性高分子材料相互滲入，經(jīng)注塑或擠塑成型的一種新型復(fù)合材料，其英文縮寫為WPC。木塑復(fù)合材料的起源可以追溯到20世紀(jì)初期，1907年LeoHBend博士利用熱固性酚醛樹脂與木粉復(fù)合成了一種新材料，所制得的纖維板應(yīng)用為房屋等建筑材料［2］。但是由于木粉和塑料的相容性較差，直到最近幾十年，有關(guān)方面的研究才有所突破，木塑復(fù)合材料得以迅速發(fā)展。木塑復(fù)合材料集木材和塑料的優(yōu)點(diǎn)于一身，不僅有像天然木材的雅致外觀，而且克服了其不足，具有耐腐蝕、防潮、防霉、防蟲蛀、尺寸穩(wěn)定性高、不開裂、不翹曲、耐火、耐高溫等優(yōu)點(diǎn);同時又比純塑料硬度高，有類似木材的加工性，可進(jìn)行切割、粘結(jié)，用釘子或螺栓固定連接，可涂漆等優(yōu)點(diǎn)。此外，木塑復(fù)合材料可以充分利用廢舊塑料和木材下腳料等廢棄材料，提高廢棄木材、塑料的回收利用率，是一種綠色、低碳、環(huán)保、可持續(xù)的新型建材，符合綠色建筑、可持續(xù)發(fā)展理念。正因其制作工藝簡單，造價(jià)低廉，同時具備塑料木材二者的優(yōu)點(diǎn)，綜合性能優(yōu)良［3］，近十幾年來受到了國內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛研究。木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能會隨著木粉、塑料基含量以及外加偶聯(lián)劑等不同產(chǎn)生較大差異。本試驗(yàn)旨在研究其材料力學(xué)性能，根據(jù)測試所得的試驗(yàn)結(jié)果，對比Tamrakar等［4］、Alvarez-Valencia等［5］、李思遠(yuǎn)［6］、馮嘉［7］、徐朝陽等［8］得出的結(jié)論以及國內(nèi)楊木速生材的力學(xué)性能，探討木塑復(fù)合材料應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的可能性。

1材料力學(xué)性能試驗(yàn)

1．1試驗(yàn)試件

本試驗(yàn)所測試的試件均由蘇州洲聯(lián)材料科技有限公司提供。試件原料包括稻殼、秸稈、棕櫚纖維等植物纖維，與PE基經(jīng)改性復(fù)合而成。試件尺寸選取參考GB/T1040—2006［9］塑料拉伸性能試驗(yàn)方法和GB/T29418—2012［10］塑木復(fù)合材料產(chǎn)品物理力學(xué)性能測試兩本規(guī)范，具體規(guī)格見表1。

1．2設(shè)備儀器

1)電子萬能試驗(yàn)機(jī)，WDW-50E;2)微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)，WAW-600-G;3)靜態(tài)應(yīng)變測試儀，DH3816N。

1．3試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)所用試驗(yàn)方法參考了美國材料測試協(xié)會(ASTM)D7032—10a［11］，D7031—11［12］，D4761—13［13］以及中國國家規(guī)范GB/T1040—2006［9］，GB/T29418—2012［10］等國內(nèi)外規(guī)范材料。根據(jù)所查閱的國內(nèi)外規(guī)范材料，所有規(guī)范均推薦木塑復(fù)合材料試驗(yàn)加載速率均以每分鐘1%(±10%)的變形為宜;各規(guī)范所規(guī)定的試件尺寸要求也基本相同，軸壓試件的長度與其截面最小尺寸宜在3倍～4．5倍之間，彎曲試件跨度與厚度應(yīng)滿足L=(16h+50)mm±2mm;國內(nèi)與國外的規(guī)范僅在實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備及彎曲試驗(yàn)加載點(diǎn)布置上存在細(xì)微區(qū)別。綜合考慮，本試驗(yàn)最終以國內(nèi)規(guī)范為準(zhǔn)。軸向拉伸強(qiáng)度及彈性模量測量按GB/T1040—2006［9］進(jìn)行，軸向壓縮強(qiáng)度及彈性模量測量按GB/T29418—2012［10］進(jìn)行，彎曲強(qiáng)度及彈性模量測量按GB/T29418—2012［10］進(jìn)行。根據(jù)GB/T29418—2012［10］要求，試驗(yàn)前，所有的試件放入溫度為(23±2)℃、相對濕度為50%±10%的恒溫室中72h，保持木塑材料質(zhì)量和內(nèi)部濕度平衡。試驗(yàn)加載速率均為每分鐘1%的變形，彎曲試驗(yàn)按照1/3點(diǎn)加載，四點(diǎn)彎曲方式。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2．1破壞形態(tài)軸向

拉伸試驗(yàn)過程中，構(gòu)件沒有明顯伸長。試驗(yàn)力達(dá)到較大值前，試驗(yàn)力—位移曲線幾乎呈線性增長;破壞前，試件表面并未出現(xiàn)微裂縫。荷載達(dá)到較大值時，試件突然發(fā)生脆性斷裂，斷裂聲清脆響亮。試件被拉斷后，試驗(yàn)力瞬間下降，受拉承載力降為0，一裂就壞，屬于脆性破壞。受拉破壞試驗(yàn)力—位移曲線見圖1。試件斷裂面呈不規(guī)則的鋸齒狀，破壞面基本垂直于試件表面。其中個別試件斷裂面在某些區(qū)域出現(xiàn)明顯的凹進(jìn)、凸出，這是由于這些區(qū)域邊緣擠壓相對不密實(shí)造成，斷裂面易向薄弱部位發(fā)展。相對于軸向拉伸破壞和受彎破壞，軸向壓縮試驗(yàn)中，試件塑性變形明顯。從開始加載到試件最終受壓破壞，試件的軸向變形值很大，壓縮量明顯。試驗(yàn)力小于30kN時，試驗(yàn)力—位移近似呈線性增長;超過30kN時，試驗(yàn)力—位移曲線開始出現(xiàn)非線性增長，試驗(yàn)力增長速率逐漸小于位移增長速率;試驗(yàn)力接近較大試驗(yàn)力時，試件承載力不再提高，軸向變形進(jìn)一步加大，材料表現(xiàn)出較好的延性。此時，若控制加壓設(shè)備以固定的位移變化速率加載，荷載將逐漸下滑;變形到達(dá)臨界值后，試件表面向四周鼓出，不再平整，并在試件側(cè)表面中間部位出現(xiàn)縱向裂縫，試件承載力急劇下降;最終，試件出現(xiàn)豎向貫通裂縫，試件端部被壓潰，試件喪失承載力，發(fā)生受壓破壞，屬于延性破壞。受壓破壞試驗(yàn)力—位移曲線見圖2。彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)加載過程中，試件跨中部位下?lián)喜⒉幻黠@。試驗(yàn)力小于500N時，試驗(yàn)力—位移近似呈線性增長;大于500N時，試驗(yàn)力的增長速率逐漸慢于位移增長速率，試驗(yàn)力—位移曲線開始出現(xiàn)非線性增長。試件即將破壞時，跨中撓度值不大，試件底面也并未出現(xiàn)微裂縫。荷載達(dá)到較大值時，試件突然發(fā)生脆性斷裂，斷裂聲清脆響亮。試件受彎破壞后，試驗(yàn)力瞬間下降，受彎承載力降為0，屬于脆性破壞。試件的斷裂面與受拉破壞的斷裂面相似。受彎破壞時，下部受拉區(qū)先于受壓區(qū)達(dá)到極限拉應(yīng)變發(fā)生破壞。由于木塑材料是由粒狀木質(zhì)纖維材料與塑料基復(fù)合熱熔擠出成型，其內(nèi)部沒有纖維聯(lián)結(jié)作用，一旦出現(xiàn)裂縫，便迅速發(fā)展，發(fā)生一裂就斷的脆性破壞。受彎破壞時，受壓區(qū)壓應(yīng)變遠(yuǎn)小于材料極限壓應(yīng)變。受彎破壞試驗(yàn)力—位移曲線見圖3。

2．2試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)共測得木塑復(fù)合材料的軸拉、軸壓、彎曲強(qiáng)度值及相應(yīng)彈性模量值各一組，其中每組共5個試件。具體試驗(yàn)結(jié)果見圖4～圖9。

2．3結(jié)果分析

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，得到材料軸向拉伸、壓縮、彎曲強(qiáng)度及相應(yīng)彈性模量的平均值，詳見表2。此外，表2中還列出了國內(nèi)外研究學(xué)者測得的木塑材料力學(xué)性能結(jié)果以及國內(nèi)楊木速生材的力學(xué)性能測試結(jié)果。由表2可知，本次試驗(yàn)測得木塑材料的抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度平均值均大于20MPa，且各強(qiáng)度值較為相近。其中，試件抗壓強(qiáng)度相對較大，為25．88MPa。此外，抗壓強(qiáng)度值的離散率也是三類強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果中低的，變異系數(shù)僅為2．00%，材料抗壓性能較穩(wěn)定。拉伸和彎曲強(qiáng)度相對較小、離散率較大。本試驗(yàn)測得各種荷載作用下的彈性模量差異較大。其中，拉伸彈性模量相對較大，為4．63GPa。此外，拉伸彈性模量離散率也為三類彈性模量試驗(yàn)結(jié)果中低，變異系數(shù)僅為1．93%。相對于拉伸彈性模量值，材料的壓縮模量值較低，僅為1．51GPa，且其數(shù)據(jù)離散率也較大，變異系數(shù)高達(dá)11．28%。由試驗(yàn)結(jié)果可得，木塑復(fù)合材料為各向異性材料。實(shí)際測得其壓縮模量較低，材料在承受軸向壓力時，變形較大，試驗(yàn)現(xiàn)象與測試結(jié)果相吻合。此外，材料拉伸彈性模量較大，拉伸強(qiáng)度較低，材料的極限拉應(yīng)變較低，其值遠(yuǎn)小于極限壓應(yīng)變。故材料在受彎破壞時，受拉區(qū)首先達(dá)到極限拉應(yīng)變而破壞，此時受壓區(qū)還處于彈性變形范圍內(nèi)，壓應(yīng)變遠(yuǎn)小于極限壓應(yīng)變。實(shí)際測得的彎曲強(qiáng)度與拉伸強(qiáng)度十分接近，正驗(yàn)證了這一點(diǎn)。對比國內(nèi)外學(xué)者得到的相似試驗(yàn)結(jié)果，由于試驗(yàn)所用木塑材料、試驗(yàn)方法不同，試驗(yàn)結(jié)果存在較大差異。木塑材料組成以及外加劑添加不同對材料力學(xué)性能造成較大影響。各試驗(yàn)在測量拉伸強(qiáng)度其彈性模量時，試驗(yàn)方法基本相同，由于操作簡單，測試結(jié)果的差異主要受材料本身影響。對比發(fā)現(xiàn)，木塑材料拉伸強(qiáng)度較大為20．3MPa，與國內(nèi)應(yīng)用較為普遍的楊木速生材的拉伸強(qiáng)度存在較大差距，但是木塑材料變異系數(shù)遠(yuǎn)低于速生材，材料性能相對穩(wěn)定。相對于拉伸強(qiáng)度，木塑材料的壓縮強(qiáng)度達(dá)到了速生材壓縮強(qiáng)度的63%，變異系數(shù)更是遠(yuǎn)低于速生材。在彎曲強(qiáng)度以及彎曲模量的測量中，各試驗(yàn)所得結(jié)果相差較大，除試件材料本身差異外，加載方式的不同以及試件跨高比不同均對結(jié)果產(chǎn)生較大影響。表2中木塑復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度較大為40．1MPa，達(dá)到速生材的68%，彎曲彈性模量較大為3．6GPa，為速生材的67%，兩者的變異系數(shù)均小于速生材。盡管木塑材料的力學(xué)性能有了很大改進(jìn)，但受其界面相容性影響，相對于其他結(jié)構(gòu)材料，其強(qiáng)度較低;此外，由于木塑材料本身存在粘彈性，在長期使用過程中會產(chǎn)生較大的蠕變。因此，木塑材料很難單獨(dú)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)，成為梁、柱等承重構(gòu)件。雖然近年來在界面改進(jìn)劑的研究中有重大突破，但是Raj等［15］和Lu等［16］研究表明，單獨(dú)改善塑料和木材的界面相容性對木塑復(fù)合材料強(qiáng)度的提高十分有限，難以產(chǎn)生根本性變化。為顯著提高木塑構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度，改善其力學(xué)性能，使其能應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)，目前較為常用的方法有兩種，一是在木塑型材內(nèi)部復(fù)合鋁合金材料，在生產(chǎn)制作的過程中與木塑共同擠出，鋁合金材料能夠有效提高其強(qiáng)度和剛度;另一種辦法是在木塑板材外包裹FRP材料，研究表明在木塑板材外包裹FRP材料后，其拉伸強(qiáng)度較高提高3倍，拉伸模量較高提高2倍［4］。

3結(jié)語

1)材料受拉和受彎破壞均為明顯的脆性破壞。受壓破壞則表現(xiàn)出延性破壞的特征。2)材料拉伸模量高，拉伸強(qiáng)度低，受拉破壞時，極限拉應(yīng)變很小;材料壓縮模量高，壓縮強(qiáng)度相對較大，極限壓應(yīng)變相對較大。3)材料受彎破壞本質(zhì)上是受拉區(qū)的拉伸破壞，其強(qiáng)度與材料抗拉強(qiáng)度相近。4)試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)離散率不大，材料性能較為穩(wěn)定，但是由于其強(qiáng)度和剛度均較低，不建議單獨(dú)用作建筑結(jié)構(gòu)，可復(fù)合其他材料，改善其力學(xué)性能。

材料力學(xué)論文:激發(fā)劑對水泥基材料力學(xué)性能的影響

摘要:以強(qiáng)度作為評價(jià)指標(biāo)，選取硫酸鈉、氯化鈣、二水石膏三種激發(fā)劑進(jìn)行了試驗(yàn)，分析了不同激發(fā)劑及其摻量對水泥基材料力學(xué)性能的影響，并得到了摻入激發(fā)劑水泥基材料的強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律，結(jié)果表明:氯化鈣的后期激發(fā)效果好。

關(guān)鍵詞:激發(fā)劑，水泥基材料，抗壓強(qiáng)度

中圖分類號:TU502 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

0引言

生產(chǎn)1t水泥熟料，將向大氣排放1t二氧化碳，嚴(yán)重污染了大氣環(huán)境。隨著人類對環(huán)境保護(hù)愈加重視，建材工業(yè)也提出了發(fā)展生態(tài)型、綠色環(huán)保材料的目標(biāo)。如何減少水泥基材料中的水泥用量，同時又能達(dá)到材料的使用強(qiáng)度要求，已成為建筑材料研究中的一個熱點(diǎn)問題［1］。目前，粉煤灰作為一種工業(yè)廢渣，在建筑材料方面得到了較為廣泛的應(yīng)用［2］。粉煤灰活性激發(fā)較為有效的方法主要有3種:1)物理活化，在機(jī)械粉磨破壞作用下，粉煤灰的玻璃體將更加分散，比表面積大幅增加，從而分子熱運(yùn)動加速，促進(jìn)粉煤灰的水化;2)化學(xué)活化，即通過堿(石灰、水玻璃等)、硫酸鹽(CaSO4，Na2SO4等)、氯鹽等化學(xué)激發(fā)劑來激發(fā)粉煤灰的活性;3)熱力激發(fā)方法，熱力激發(fā)是指粉煤灰在蒸汽養(yǎng)護(hù)的水熱條件下，使其硅氧四面體聚合體解聚成單聚體和雙聚體［3，4］。相比其他激發(fā)方式，化學(xué)激發(fā)受場地和工藝條件制約影響小，是較為常用的激發(fā)方式。到目前為止，許多學(xué)者采用不同化學(xué)激發(fā)劑，進(jìn)行了一些水泥砂漿和混凝土的化學(xué)激發(fā)試驗(yàn)，取得了許多成果。藺喜強(qiáng)等認(rèn)為單摻氯化鈣對粉煤灰水泥砂漿的激發(fā)效果優(yōu)于氯化鈉等化學(xué)分析［4］。劉妍等認(rèn)為硫酸鈉對鈦石膏—粉煤灰復(fù)合膠凝材料的激發(fā)效果較好，并根據(jù)其具體試驗(yàn)條件得到了摻量［5］。從許多研究可以看出，對于同種化學(xué)激發(fā)劑的激發(fā)效果存在一些矛盾的結(jié)論。事實(shí)上，化學(xué)激發(fā)的效果和具體試驗(yàn)條件密切相關(guān)，一些文獻(xiàn)中的矛盾應(yīng)歸因于不同的實(shí)驗(yàn)條件［6］。通常，的激發(fā)措施和激發(fā)劑的摻量都要通過試驗(yàn)得到。本文擬通過選取不同激發(fā)劑，替代部分水泥用量，以強(qiáng)度作為評價(jià)指標(biāo)，研究不同化學(xué)激發(fā)劑對水泥基材料力學(xué)性能的影響，為水泥基材料綠色環(huán)?；峁┮欢ǖ脑囼?yàn)依據(jù)。

1原材料與配合比

水泥:寧波市售海螺32．5級復(fù)合硅酸鹽水泥(P．C32．5)，其物理力學(xué)性能指標(biāo)見表1，化學(xué)成分指標(biāo)見表2;粉煤灰為浙江寧波北侖港電廠生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰(FA)，化學(xué)成分指標(biāo)和物理性質(zhì)見表2和表3;水:自來水;砂:普通河砂，細(xì)度模數(shù)為2．7，Ⅱ區(qū)級配合格。激發(fā)劑:硫酸鈉、氯化鈣、二水石膏。試驗(yàn)配合比見表4。為研究不同激發(fā)劑對水泥砂漿性能的影響，挑選出較好效果的激發(fā)劑，選取硫酸鈉、氯化鈣、二水石膏作為激發(fā)劑進(jìn)行了試驗(yàn)。采用標(biāo)準(zhǔn)砂，制作砂漿試件，來研究這幾種激發(fā)劑對不同試塊強(qiáng)度的影響。激發(fā)劑的用量按水泥用量的百分比來進(jìn)行計(jì)算，分別為1%，3%，5%，試驗(yàn)配合比見表4。

2制備與測試方法

按照各配合比和規(guī)范GB/T17671水泥砂漿強(qiáng)度檢驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，制作160mm×40mm×40mm的水泥砂漿試塊，24h后拆模，并移入水池中進(jìn)行室溫下的浸水養(yǎng)護(hù)，到3d，7d，28d時對水泥砂漿試塊抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測試。

3試驗(yàn)結(jié)果與分析

3．1不同激發(fā)劑對抗壓強(qiáng)度的影響

圖1表示了各激發(fā)劑摻量均為1%時，3種激發(fā)劑對砂漿不同養(yǎng)護(hù)齡期時抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律。由圖1看出，摻加3種不同激發(fā)劑的粉煤灰水泥膠砂在3d和7d早期的強(qiáng)度均高于未摻加激發(fā)劑的空白樣，但二水石膏對早期3d的激發(fā)效果不明顯，氯化鈣和硫酸鈉的激發(fā)效果較好，分別提高了20%和16%。在28d時，各激發(fā)劑對強(qiáng)度增長的貢獻(xiàn)較大。氯化鈣的后期激發(fā)效果好，比空白樣高約5．7MPa，二水石膏的后期激發(fā)效果最小，僅比空白樣高3．9MPa。上述3種激發(fā)劑對粉煤灰的激發(fā)作用大小為氯化鈣＞硫酸鈉＞二水石膏。這種現(xiàn)象應(yīng)歸因于粉煤灰的化學(xué)性質(zhì)為弱酸性，主要成分是SiO2，Al2O3，其在堿性環(huán)境中OH－的作用下，粉煤灰顆粒表面的硅氧鍵和鋁氧鍵斷裂形成不飽和鍵，容易與水泥體系中形成的Ca(OH)2反應(yīng)生成水化硅酸鈣C-S-H和水化鋁酸鈣C-A-H等膠凝材料。然而粉煤灰火山灰反應(yīng)所需的Ca(OH)2只有在后期才能較為充分地生成。這就是摻加激發(fā)劑試塊的強(qiáng)度在早齡期略高于空白樣，而水化后期強(qiáng)度比空白樣有了很大的提高的原因。

3．2不同激發(fā)劑摻量對抗壓強(qiáng)度的影響

對不同激發(fā)劑在不同摻量條件下的粉煤灰水泥膠砂強(qiáng)度進(jìn)行了研究，根據(jù)表4的試驗(yàn)配合比成型試件進(jìn)行測試，試驗(yàn)結(jié)果分別見圖2～圖4。圖2表示了二水石膏對粉煤灰水泥膠砂抗壓強(qiáng)度的影響。由圖2中結(jié)果可知，在本論文研究的二水石膏0%～5%范圍內(nèi)，3d齡期時，各種二水石膏摻量的水泥膠砂試塊抗壓強(qiáng)度差別不大，均略高于基準(zhǔn)空白膠砂，這說明在3d齡期時水泥膠砂的抗壓強(qiáng)度提高不明顯，起不到早期使水泥能夠強(qiáng)度變快的作用。但隨著齡期增加，摻二水石膏的膠砂強(qiáng)度增長較快，在28d時，摻1%二水石膏的水泥膠砂比基準(zhǔn)膠砂強(qiáng)度提高22%。圖3表示了硫酸鈉對粉煤灰水泥膠砂抗壓強(qiáng)度的影響。由圖3可知，在本文研究的硫酸鈉0%～5%范圍內(nèi)，3d齡期時，各種硫酸鈉摻量的水泥膠砂試塊抗壓強(qiáng)度差別不大，均略高于基準(zhǔn)空白膠砂，但可看出，隨著硫酸鈉摻量增大到5%，抗壓強(qiáng)度相比1%和3%摻量時更低。隨著齡期增加，摻硫酸鈉的粉煤灰水泥膠砂強(qiáng)度增長較快，在28d時，摻1%硫酸鈉的水泥膠砂比基準(zhǔn)膠砂強(qiáng)度提高27%。圖4表示了氯化鈣對粉煤灰水泥膠砂抗壓強(qiáng)度的影響。由圖4可知，在本文研究的氯化鈣0%～5%范圍內(nèi)，3d齡期時，相比前述的硫酸鈉和二水石膏，各種氯化鈣摻量的水泥膠砂試塊抗壓強(qiáng)度較高，可見氯化鈣的早期激發(fā)效果更好;但亦可看出，隨著氯化鈣摻量增大到5%，28d抗壓強(qiáng)度相比1%和3%摻量時更低，對于氯化鈣而言，摻量不宜過高;隨著齡期增加，摻氯化鈣的粉煤灰水泥膠砂強(qiáng)度增長較快，在28d時，摻1%硫酸鈉的水泥膠砂比基準(zhǔn)膠砂強(qiáng)度提高32%。本文采用的激發(fā)劑對粉煤灰水泥膠砂的激發(fā)機(jī)理主要有以下幾個方面，試驗(yàn)中所用激發(fā)劑主要成分為硅酸鹽和硫酸鹽，二水石膏的主要成分為二水硫酸鈣，含有較多的鈣離子，因此激發(fā)劑中的硫酸根離子在鈣離子的作用下，可以與溶解在液相石膏中的氧化鋁發(fā)生水化反應(yīng)生成鈣礬石(AFt)，與此同時，和水泥水化機(jī)理一樣，激發(fā)劑中所含有的硅酸鹽水化后也能夠形成C-S-H凝膠，這些水化生成的鈣礬石和C-S-H凝膠可以填充粉煤灰水泥砂漿中的孔隙和空隙，降低其孔隙率，使水泥砂漿更加致密，從而強(qiáng)度更高。從圖2～圖4的結(jié)果可以看出，各種激發(fā)劑的摻量存在極限，在給定的實(shí)驗(yàn)條件下有一個摻量。這要?dú)w因于激發(fā)劑本身的組成與性質(zhì)，其主要成分是鹽，如果摻量過高，在粉煤灰水泥膠砂水化后期，激發(fā)劑會在試樣表面以薄層結(jié)晶的形態(tài)析出，即激發(fā)劑中的硫酸鹽成分會引起泛霜現(xiàn)象［7］。

3．3摻激發(fā)劑對粉煤灰水泥膠砂經(jīng)濟(jì)性的影響

根據(jù)本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在摻1%膠凝材料總量的激發(fā)劑時，以粉煤灰等量取代20%水泥配制的粉煤灰水泥砂漿，其力學(xué)性能(抗壓強(qiáng)度)高于不摻激發(fā)劑的空白組試件22%～30%，明顯優(yōu)于空白組的抗壓強(qiáng)度。相比水泥的價(jià)格，粉煤灰是工業(yè)廢渣，非常廉價(jià)，本文采用的氯化鈣激發(fā)劑的摻量很小，僅為1%。所以，選擇合適的激發(fā)劑種類，摻加適量的激發(fā)劑，可以節(jié)約水泥20%，既能滿足其力學(xué)性能要求，又是環(huán)保節(jié)能的綠色建材，且降低了建材的成本。

4結(jié)語

1)摻有激發(fā)劑的粉煤灰水泥膠砂早期強(qiáng)度均高于空白樣，相比氯化鈣，硫酸鈉和二水石膏激發(fā)劑對粉煤灰早期活性的激發(fā)作用不明顯;在水化28d時，各激發(fā)劑單摻對粉煤灰的激發(fā)作用大小為氯化鈣＞硫酸鈉＞二水石膏。2)各種激發(fā)劑在不同摻量的情況下，硫酸鈉與二水石膏對粉煤灰的激發(fā)效果隨著其摻量的增加而減弱，在1%摻量時;氯化鈣對粉煤灰的激發(fā)效果在其摻量為1%和3%時均較好，在5%摻量時反而抗壓強(qiáng)度下降。3)氯化鈣激發(fā)劑對粉煤灰活性的激發(fā)效果好。這表明選擇合適的激發(fā)劑種類，摻加適量的激發(fā)劑，可以節(jié)約水泥20%，既能滿足其力學(xué)性能要求，又是環(huán)保節(jié)能的綠色建材，且降低了建材的成本。

材料力學(xué)論文:材料力學(xué)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新的思考

【摘 要】材料力學(xué)課程是高等教育中的重要課程，只有在日常教學(xué)中加強(qiáng)對其的改革和創(chuàng)新，才能更好地培養(yǎng)更多適應(yīng)時展需要的人才。文章正是基于此，從材料力學(xué)課程改革與創(chuàng)新的必要性入手，提出了幾點(diǎn)針對性措施，希望能夠更好地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升。

【關(guān)鍵詞】材料力學(xué)課程 教學(xué)改革 創(chuàng)新 思考

近年來，很多院校注重對材料力學(xué)課程教學(xué)的改革與創(chuàng)新，但是實(shí)際上并沒有達(dá)到預(yù)期的效果。究其根源，主要是形式化太嚴(yán)重，口頭上提倡的改革與創(chuàng)新在實(shí)踐中并沒有得到有效的體現(xiàn)，所以不得不引起我們的思考。

一、必要性思考

在很多院校中，工科專業(yè)是一門十分重要的專業(yè)，而材料力學(xué)課程又是整個工科專業(yè)中最為重要而又基礎(chǔ)性的課程。學(xué)生通過學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程，不僅能掌握基本力學(xué)知識，還能提升實(shí)踐能力，將實(shí)際的問題轉(zhuǎn)化成簡單的力學(xué)模型，不僅能促進(jìn)學(xué)生工程概念的養(yǎng)成，而且還能促進(jìn)學(xué)生解決實(shí)際問題能力的提升。很多學(xué)校在近年來已經(jīng)注重對材料力學(xué)課程的開設(shè)，并在逐步改革和創(chuàng)新，而其中所暴露出來的問題不得不引起我們的思考，例如教學(xué)內(nèi)容臃腫、學(xué)生難以掌握其重難點(diǎn)、教師在教學(xué)過程中缺乏靈活性和學(xué)生學(xué)習(xí)成績較差等問題。所以我們不得不反思如何才能確保教學(xué)改革和創(chuàng)新的成效，尤其是為了適應(yīng)新時代背景下的實(shí)際需要，加強(qiáng)對教學(xué)的改革和創(chuàng)新顯得尤為必要[1]。

二、具體的思考

（一）教學(xué)內(nèi)容方面的思考

在材料力學(xué)課程的教學(xué)改革與創(chuàng)新中，教學(xué)內(nèi)容是改革和創(chuàng)新的主要內(nèi)容，也是決定改革與創(chuàng)新成敗的關(guān)鍵所在。尤其是在現(xiàn)代科技快速發(fā)展的今天，迫切需要加強(qiáng)材料力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的改革與創(chuàng)新。這就需要教師緊密結(jié)合當(dāng)代學(xué)生的層次與特點(diǎn)，在確保教學(xué)質(zhì)量的前提下，針對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪減和壓縮，并盡可能地引進(jìn)新的材料力學(xué)知識。在整個教學(xué)過程中，要注重學(xué)生創(chuàng)新精神的養(yǎng)成和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。教師在組織教學(xué)內(nèi)容時，應(yīng)從傳統(tǒng)的體系框架中解脫出來，切實(shí)強(qiáng)化新課改理念的滲透，注重對有關(guān)材料力學(xué)問題研究思路與方法的傳授，不斷提高學(xué)生在工程問題方面的素質(zhì)與能力。所以，在教學(xué)過程中應(yīng)注重新概念理論、方法理念的引入，促進(jìn)學(xué)生思維能力的提高和創(chuàng)新意識的養(yǎng)成。具體來說，以往在進(jìn)行材料力學(xué)課程教學(xué)時，主要是對基本變形進(jìn)行較為完整的介紹，例如拉伸與壓縮、剪切與扭轉(zhuǎn)、彎曲等均屬于基本變形，主要是對其內(nèi)力和應(yīng)力、變形和強(qiáng)度以及剛度等方面的計(jì)算，具有按部就班的特點(diǎn)，學(xué)生往往進(jìn)行灌輸性學(xué)習(xí)。在教學(xué)內(nèi)容改革和創(chuàng)新的過程中，教師應(yīng)緊密結(jié)合課程特點(diǎn)，將彎曲作為核心講授內(nèi)容，并對扭、拉、壓、剪等進(jìn)行分析，在分析彎曲的基礎(chǔ)上，對內(nèi)力、應(yīng)力以及邊等計(jì)算的方法進(jìn)行講授，從而從傳統(tǒng)的教學(xué)體系中擺脫出來，不僅能強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能促進(jìn)材料力學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提升。而在教學(xué)有關(guān)扭、拉、壓、剪的內(nèi)容時，教師則應(yīng)進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教學(xué)過程對公式的形成過程進(jìn)行推導(dǎo)，從傳統(tǒng)的灌輸性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)移到自主學(xué)習(xí)上來，這對于促進(jìn)教學(xué)成效的提升具有不可或缺的作用[2]。

（二）教學(xué)方式方法的思考

在注重教學(xué)內(nèi)容改革與創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，還應(yīng)切實(shí)注重教學(xué)方式方法的改革與創(chuàng)新。具體來說，主要是做好以下幾個方面的工作。

一是在教學(xué)方法方面。為了更好地促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)與能力的提升，教師必須緊密結(jié)合學(xué)生的層次與特點(diǎn)，針對性地進(jìn)行課程設(shè)置，并在這一環(huán)節(jié)中進(jìn)行教學(xué)方式的創(chuàng)新。因?yàn)楹芏鄬W(xué)生的理解和接受能力有限，所以有時難免會難以掌握教師所教學(xué)的內(nèi)容，尤其是在做作業(yè)時，學(xué)生往往不會舉一反三。因此，教師應(yīng)針對性地進(jìn)行教學(xué)方法的改革。教師在例題講解過程中應(yīng)注重對問題思路的分析，通過推理的方式，將整個解題過程分成分析題意和解答兩個環(huán)節(jié)，并對學(xué)生提出的問題進(jìn)行改進(jìn)和完善，將學(xué)生所需掌握的內(nèi)容與題目緊密結(jié)合起來，這樣才能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，采取分層教學(xué)就是一種不可忽視的選擇。

二是在教學(xué)手段方面。主要是加強(qiáng)以多媒體技術(shù)為代表的現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用，因?yàn)槠淠苁菇虒W(xué)過程變得生動活潑，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是就當(dāng)前來看，多媒體往往被濫用，而且很多多媒體課件編制的質(zhì)量較差。因此，教師必須提升多媒體課件的制作水平，并在教學(xué)中注重多媒體技術(shù)運(yùn)用的實(shí)效性和適應(yīng)性，促進(jìn)教學(xué)手段的改進(jìn)和創(chuàng)新。

三是在教學(xué)形式方面。主要是注重現(xiàn)有課程體系的分析和研究，以其為創(chuàng)新前提，且在此過程中創(chuàng)新教學(xué)方法，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，緊密結(jié)合學(xué)生的需求開展教學(xué)工作，促進(jìn)學(xué)生分析問題、解決問題能力的提升。例如在課程教學(xué)實(shí)踐方面，教師可以設(shè)置趣味材料力學(xué)課程，通過創(chuàng)新教學(xué)形式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而促進(jìn)學(xué)生工程素質(zhì)水平的提升。對于學(xué)生的能力，應(yīng)科學(xué)地評價(jià)，并通過教學(xué)實(shí)踐對教學(xué)改革進(jìn)行不斷的深化和完善，才能更好地將理論與實(shí)踐進(jìn)行有效的結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提升的同時提高教學(xué)質(zhì)量[3]。

三、結(jié)語

綜上所述，材料力學(xué)課程的改革與創(chuàng)新已經(jīng)勢在必行。為了更好地促進(jìn)這一課程教學(xué)成效的提升，教師必須在教學(xué)工作中注重教學(xué)內(nèi)容和方式方法的改革與創(chuàng)新，才能更好地促進(jìn)整個教學(xué)質(zhì)量的提升，從而培養(yǎng)出更多的適應(yīng)時展需要的人才。

材料力學(xué)論文:應(yīng)用型本科材料力學(xué)軸力計(jì)算教學(xué)方法探討

【摘 要】現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展要求當(dāng)代大學(xué)生必須在一定的學(xué)時內(nèi)掌握越來越多的知識，材料力學(xué)作為一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，在課程總課時減少的情況下，壓縮每個知識點(diǎn)講授時間成為系統(tǒng)完成課程教學(xué)的重要途徑。本文對拉壓桿件軸力求解的教學(xué)方法進(jìn)行了探討，將傳統(tǒng)的截面法簡化，直接從桿件受力圖觀察求和計(jì)算軸力。通過在教學(xué)過程中的實(shí)踐應(yīng)用，表明該方法便于學(xué)生理解掌握。

【關(guān)鍵詞】軸力；截面法；直接求和法

1.引言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展要求大學(xué)生掌握的知識越來越廣，各門課程的教學(xué)課時均需要壓縮[1]。材料力學(xué)作為一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，是機(jī)械工程與土木工程以及相關(guān)工科專業(yè)大學(xué)生的必修課程，在基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)與專業(yè)課程學(xué)習(xí)之間起著重要的橋梁作用。對于以應(yīng)用型人才為主要培養(yǎng)目標(biāo)的二本院校學(xué)生，相對基礎(chǔ)比較薄弱，學(xué)習(xí)主動性較差，如何在較短的課時內(nèi)將知識點(diǎn)簡明扼要地向?qū)W生講解，并使其掌握應(yīng)用，是對大學(xué)課程教學(xué)改革的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)[2]。材料力學(xué)中的軸力圖是拉壓變形中重要的教學(xué)內(nèi)容之一，是材料力學(xué)內(nèi)力分析中比較簡單卻重要的基礎(chǔ)知識。軸力求解是正確繪制軸力圖的重點(diǎn)，軸力求解方法的理解掌握也是后序扭轉(zhuǎn)與彎曲變形中內(nèi)力求解方法的基礎(chǔ)。本文針對學(xué)生在學(xué)習(xí)材料力學(xué)軸力求解時容易犯的錯誤，在傳統(tǒng)截面法求解軸力的基礎(chǔ)上，嘗試直接由桿件外力分析圖中觀察計(jì)算軸力，并應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，探索材料力學(xué)教學(xué)改革的具體方法。

2.軸力求解的教學(xué)方法探討

2.1截面法

現(xiàn)有材料力學(xué)教材中，主要以截面法求解軸力，并依此來完成桿件軸力圖的繪制[3][4]。截面法的“截p取p代p平”四字要領(lǐng)，需要將所求軸力的截面假想地截開，取構(gòu)件其中一部分為研究對象，在所取部分的截面上以一個正方向的軸力取代舍棄部分對所取部分的作用，通過所取部分的靜力平衡條件列平衡方程求得截面軸力。

如圖2-1（a）所示，桿件分別在ApBpCpD四個位置分別受到F1 pF2 pF3 pF4四個軸向外力。繪制該桿件的軸力圖需要分別將ABpBCpCD段內(nèi)任意截面1-1截面p2-2截面p3-3截面的軸力求出。根據(jù)截面法，分別截取圖2-1（b）p2-1（c）p2-1（d），并在截面1-1p截面2-2p截面3-3上以內(nèi)力N1 pN2p N3代替舍去部分對所取部分的作用。對

截面法的依據(jù)為物體的平衡條件。物體在靜載荷平衡狀態(tài)，無論是整體還是其中的任意部分，所受力系總是一個平衡力系。當(dāng)取整體為研究對象時，桿件每個截面兩側(cè)的相互作用力為內(nèi)力，而在截面法中取部分為研究對象時，舍棄部分對所取部分的作用由內(nèi)力變?yōu)橥饬Ατ诶瓑簵U件，橫截面內(nèi)力稱為軸力，規(guī)定背離截面的方向?yàn)檎较?。截面法?jì)算軸力時均預(yù)先在所截開的面上加一個正方向的軸力，這樣計(jì)算得到的軸力正負(fù)即為軸力圖的正負(fù)。該方法理論嚴(yán)謹(jǐn)，便于理解軸力圖的實(shí)質(zhì)。

然而，在實(shí)際教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)部分同學(xué)在將舍去部分對所取部分作用以力“代”替時，經(jīng)常會有將所設(shè)軸力方向畫錯的現(xiàn)象，尤其在截面軸力實(shí)際方向很容易判斷得出的情況下，如圖2-1（b），從直觀上可以判斷出截面2-1所受軸力的實(shí)際方向應(yīng)該指向截面，與軸力正方向的規(guī)定相背。很多同學(xué)在畫受力圖時誤將截面1-1的軸力N1按實(shí)際方向畫出（如圖2-2），導(dǎo)致通過平衡方程求得的軸力為正值，以至于最終的軸力圖出錯。

2.2 直接求和法

為了減少學(xué)生在應(yīng)用截面法求解軸力時容易由于給定軸力方向與正方向相反導(dǎo)致軸力求解錯誤的問題，我們可以通過分析構(gòu)件所求截面一側(cè)所受的外力直接求解軸力。

事實(shí)上，通過對（2-1）式-（2-3）式的觀察，可以得出，某截面軸力即為該截面一側(cè)所有外力之代數(shù)和：

其中K為截面一側(cè)所受外力總數(shù)。

按照截面軸力正方向的規(guī)定，將桿件截面一側(cè)所受外力同樣規(guī)定為指向所求截面為正，背離截面為負(fù)。根據(jù)靜力學(xué)平衡原理，可以理解為，對于每一個主動外力，截面均需要對應(yīng)有一個等值反向的力與之平衡，并且主動外力與截面內(nèi)力必然同時指向或同時背離截面。因此，外力代數(shù)和即為截面軸力，依此可以確定軸力大小及方向。

直接由桿件外力和計(jì)算截面軸力，無需將每個求軸力的截面截?cái)?，再畫每個截?cái)嗖糠值氖芰D，使得軸力求解步驟得到了簡化。此外，與截面法相同，無論取截面哪一側(cè)，由直接求和法所得截面軸力結(jié)果均相同，在此不再贅述。

3.教學(xué)效果

2015年在對三個機(jī)械電子工程專業(yè)班級的材料力學(xué)教學(xué)中僅講解了截面法，學(xué)生在作業(yè)中軸力圖出錯率較高，正確率僅為60%。通過調(diào)整教學(xué)方法，同樣對機(jī)械電子工程專業(yè)的學(xué)生，在2016年的教學(xué)中，講解截面法原理的基礎(chǔ)上加入了直接求和法的內(nèi)容，結(jié)果學(xué)生對軸力圖的理解應(yīng)用能力明顯提高，作業(yè)中軸力圖出錯率下降，正確率提高到75%。此外，針對商學(xué)院學(xué)生物理基礎(chǔ)整體薄弱的現(xiàn)狀，對他們主要講授直接求和法求解軸力，在課堂練習(xí)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對軸力圖的掌握程度也明顯得到了提高。

4.結(jié)束語

技術(shù)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)是本科生掌握相關(guān)專業(yè)知識的必要準(zhǔn)備。對于應(yīng)于型本科生，花較少的時間掌握技術(shù)基礎(chǔ)課程的應(yīng)用可以留出更充足的時間學(xué)習(xí)專業(yè)課程。

今后的材料力學(xué)教學(xué)，需要更多地探索總結(jié)如何讓學(xué)生盡可能快地理解掌握應(yīng)用每一個知識點(diǎn)，最終達(dá)到以較少的課時完成盡可能多的知識學(xué)習(xí)。

材料力學(xué)論文:網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下《材料力學(xué)》課程多元混合式教學(xué)模式探析

摘 要：多元智能理論認(rèn)為人類思維和認(rèn)識的方式是多元的，教學(xué)方式應(yīng)隨著教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生群體、教師特性的差異而改變。材料力學(xué)是一門集理論、實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用于一體的課程，單一的教學(xué)模式難以達(dá)到良好的教學(xué)效果。文章提出了基于材料力學(xué)教學(xué)的多元混合式教學(xué)模式，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容將傳統(tǒng)課堂講授、自主學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂、對分課堂、小組探究等多種模式有機(jī)結(jié)合，經(jīng)過兩輪的教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：多元智能理論;材料力學(xué);多元混合式教學(xué)

一、引言

翻轉(zhuǎn)課堂模式[1]無疑是近年來在國內(nèi)外廣泛關(guān)注的新模式，越來越多的教師結(jié)合課程教學(xué)開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐，取得了不少成果。經(jīng)過筆者的教學(xué)實(shí)踐，感覺在操作層面上還存在一些問題。首先，學(xué)生在缺少教師監(jiān)控的環(huán)境下難以保持學(xué)習(xí)的動力。對于學(xué)習(xí)自主性不是太高的地方高校大學(xué)生來說，自主學(xué)習(xí)的動力主要取決于學(xué)習(xí)者自身的內(nèi)因，但來自教師和同學(xué)等方面的外部因素也會起到很大的作用。課前的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)沒有了教師的監(jiān)控，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)動力都會大打折扣。再者，學(xué)生自主學(xué)習(xí)碰到的疑問無法及時得到反饋，學(xué)生累積的疑問會越來越多，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)的熱情和自主性，學(xué)生容易半途而廢，或者敷衍了事，學(xué)習(xí)的知識就變得支離破碎，沒有系統(tǒng)性和條理性。[2]

在此大背景下，混合式學(xué)習(xí)（Blended Learning）的概念應(yīng)運(yùn)而生?；旌鲜綄W(xué)習(xí)是指在學(xué)習(xí)過程中，將面授學(xué)習(xí)（Face-to-FaceLearning，F(xiàn)2F）的優(yōu)勢與在線學(xué)習(xí)（OnlineLearning）的優(yōu)勢相融合，以達(dá)到有效學(xué)習(xí)的一種學(xué)習(xí)模式。目前混合學(xué)習(xí)的基本理念幾乎是公認(rèn)的，即在“適當(dāng)?shù)摹睍r間，將“適當(dāng)?shù)摹睂W(xué)習(xí)技術(shù)與“適當(dāng)?shù)摹睂W(xué)習(xí)風(fēng)格相契合，對“適當(dāng)?shù)摹睂W(xué)習(xí)者傳遞“適當(dāng)?shù)摹蹦芰?，從而取得化的學(xué)習(xí)效果與學(xué)習(xí)方式。[3]混合學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)理念的一種提升，這種提升會使得學(xué)生的認(rèn)知方式發(fā)生改變，教師的教學(xué)模式、教學(xué)策略、角色也都發(fā)生改變。 但混合學(xué)習(xí)模式在操作層面上，給老師和學(xué)生都帶來了挑戰(zhàn)，其挑戰(zhàn)來自混合學(xué)習(xí)理念中的五個“適當(dāng)?shù)摹?，即如何才能做到“適當(dāng)”，這就要求教師要認(rèn)真研究教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生群體狀態(tài)等諸多要素。材料力學(xué)課程是機(jī)械類、土木各專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，[4]課程學(xué)習(xí)的目的是為后續(xù)課程以及未來的工作搭建一個扎實(shí)穩(wěn)固的基礎(chǔ)性支撐平臺。課程內(nèi)容相對龐雜，有以高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)作為基礎(chǔ)的理論知識，也有基于實(shí)驗(yàn)的材料性能知識，更有直接面向工程的應(yīng)用性知識。內(nèi)容中，有的需要學(xué)生理解，有的需要掌握，有的則要會應(yīng)用，還有的需要學(xué)生學(xué)會分析，鍛煉綜合能力。因此，根據(jù)課程中不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)，合理應(yīng)用傳統(tǒng)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、對分課堂等有效教學(xué)方法，形成適合課程特點(diǎn)、適合教師風(fēng)格、適合學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的多元混合教學(xué)模式。本文結(jié)合材料力學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，提出了“教師精講+自主學(xué)習(xí)+對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂+小組協(xié)作探究學(xué)習(xí)”的多元混合式教學(xué)模式，經(jīng)過兩輪的教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的效果。

二、多元智能理論與多元混合式教學(xué)

多元智能理論是由美國哈佛大學(xué)教育研究院的心理發(fā)展學(xué)家霍華德?加德納（HowardGardner）在1983年提出。加德納從研究腦部受創(chuàng)傷的病人發(fā)覺到他們在學(xué)習(xí)能力上的差異，從而提出本理論。他認(rèn)為我們每個人都擁有八種主要智能：語言智能、邏輯―數(shù)理智能、空間智能、運(yùn)動智能、音樂智能、人際交往智能、內(nèi)省智能、自然觀察智能。多元智能理論有助于老師從學(xué)生的智能分布去更加了解自己的學(xué)生，知道學(xué)生之間存在差異，同一個同學(xué)對不同內(nèi)容的接受程度也存在差異，應(yīng)該采取多樣化的更適合他們的教學(xué)方法。[5]

多元智能理論應(yīng)用在課程教學(xué)中，給我們諸多啟發(fā)。一是要改變以往的學(xué)生觀，多元智能理論認(rèn)為幾乎每個人都是聰明的，但聰明的范疇和性質(zhì)呈現(xiàn)出差異。要用賞識和發(fā)現(xiàn)的目光去看待學(xué)生，改變以往用一把尺子衡量學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)，要重新認(rèn)識到每位學(xué)生都是某些方面的天才，只要我們正確引導(dǎo)和挖掘他們，每個學(xué)生都能成才。二是要用多元化的教學(xué)方法，多元智能理論強(qiáng)調(diào)應(yīng)該根據(jù)每個學(xué)生的智能優(yōu)勢和智能弱勢選擇最適合學(xué)生的方法。根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容選擇不同的教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生潛能的開發(fā)，最終促進(jìn)每個學(xué)生都成為的自己。三是教師要改變自己的教學(xué)目標(biāo)，多元智能并不主張將所有人都培養(yǎng)成全才，而是認(rèn)為應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的不同情況來確定每個學(xué)生最適合的發(fā)展道路。通俗來講，多元智能理論不是讓學(xué)生千軍萬馬過獨(dú)木橋，也不是簡單地要求給學(xué)生多架幾座橋，而是主張給每條學(xué)生都鋪一座橋。教育的價(jià)值除了為社會培養(yǎng)有用之才，更在于發(fā)展和解放人本身。

多元混合式教學(xué)模式一定程度地體現(xiàn)了多元智能教育理念，在多元混合教學(xué)環(huán)境中，學(xué)習(xí)者的多元智能可以得到潛移默化的浸潤式的發(fā)展，如果教育者對混合式教學(xué)環(huán)境進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)者多元智能的發(fā)展將更具系統(tǒng)性和成效性。混合式教學(xué)環(huán)境能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者的多元智能發(fā)展創(chuàng)設(shè)適應(yīng)性、觸發(fā)性和誘導(dǎo)性的學(xué)習(xí)氛圍，是誘導(dǎo)、激發(fā)和強(qiáng)化多元智能發(fā)展的強(qiáng)效活動平臺。本文的多元混合式教學(xué)突破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)時間和空間維度的限制，可以幫助學(xué)習(xí)者擴(kuò)大交流對象，通過教學(xué)中對分課堂、小組研討、翻轉(zhuǎn)課堂、問題探究等多種形式的教學(xué)活動安排，能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)情境化的問題空間，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者學(xué)會解決現(xiàn)實(shí)問題，從而建構(gòu)有意義的知識。[6]此外，在多元混合式教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生通過運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)，如多媒體軟件、文字處理軟件、PPT課件制作、數(shù)據(jù)處理工具等，不僅可以極大地提高學(xué)習(xí)效率、節(jié)省學(xué)習(xí)時間，而且可以開拓和體驗(yàn)全新的學(xué)習(xí)方式，感受新型的學(xué)習(xí)文化，更重要的是鍛煉了學(xué)生的表達(dá)、自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作、批判思維等能力。

三、《材料力學(xué)》課程多元混合教學(xué)模式改革

1.教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

課程教學(xué)模式改革總體教學(xué)目標(biāo)基于以下三點(diǎn)：①提升專業(yè)素養(yǎng)，教會學(xué)生力學(xué)概念、力學(xué)基本分析方法、力學(xué)知識體系、工程中的力學(xué)問題、力學(xué)文化與力學(xué)擴(kuò)展。②重視能力培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力、自主學(xué)習(xí)的能力、而優(yōu)雅的書面和口頭表達(dá)能力、批判性思維能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、終身學(xué)習(xí)能力、人生規(guī)劃與幸福生活能力和領(lǐng)導(dǎo)力。③關(guān)注人格養(yǎng)成，引導(dǎo)學(xué)生習(xí)得一種積極樂觀的良好思維習(xí)慣，具有高貴的品格和豐富內(nèi)心世界，真實(shí)、善良、健康、快樂地工作和生活。

2.信息化學(xué)習(xí)環(huán)境創(chuàng)建

只有在豐富的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境下，才能保障課程教學(xué)模式改革的順利實(shí)施。本課程搭建了資源豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺，教學(xué)資源欄目上傳了課程信息化教學(xué)設(shè)計(jì)、按照章節(jié)區(qū)分的教學(xué)課件、按照知識點(diǎn)區(qū)分的教學(xué)課件、電子教案、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課堂拓展等9個二級欄目。教學(xué)活動欄目設(shè)計(jì)了：教學(xué)筆記、課程作業(yè)、答疑討論、研究型教學(xué)、播客單元、在線測試、課程問卷等10個二級欄目。在課程建設(shè)欄目設(shè)計(jì)了：課程教學(xué)研究、課程學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)進(jìn)程、教師教案、學(xué)習(xí)討論區(qū)、研究型學(xué)習(xí)、行程性評價(jià)、翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)指導(dǎo)等13個二級欄目，教學(xué)平臺能夠滿足信息化環(huán)境下教學(xué)模式改革的需求。另外平臺上的教學(xué)郵箱、學(xué)習(xí)筆記、答疑討論、常見問題指導(dǎo)、課程通知等欄目很好地實(shí)現(xiàn)了師生之間、生生之間及時的信息交互，充分營造了交流討論的學(xué)習(xí)氛圍，為教學(xué)模式改革的順利進(jìn)行構(gòu)建了較為理想的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境。

3.材料力學(xué)多元混合教學(xué)模式

基于以上目標(biāo)，設(shè)計(jì)了“教師精講+自主學(xué)習(xí)+對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂+小組協(xié)作探究學(xué)習(xí)”的多元混合式教學(xué)模式。教師精講主要是講透基本概念、基本原理、重點(diǎn)難點(diǎn)、易混淆點(diǎn)。其他內(nèi)容主要是開展自主學(xué)習(xí)、對分課堂、翻轉(zhuǎn)課堂、小組協(xié)作探究等學(xué)習(xí)形式，充分發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位。

（1）學(xué)生自主學(xué)習(xí)

對于理論性不強(qiáng)、文字?jǐn)⑹鲚^多、學(xué)生通過瀏覽網(wǎng)絡(luò)平臺的相關(guān)學(xué)習(xí)資源能夠自主完成學(xué)習(xí)的內(nèi)容（應(yīng)力集中、非圓截面桿扭轉(zhuǎn)、提高彎曲強(qiáng)度措施、提高彎曲剛度措施、提高壓桿穩(wěn)定性措施）安排學(xué)生自學(xué)。

主要環(huán)節(jié)包括：教師提前布置學(xué)習(xí)任務(wù)、在網(wǎng)絡(luò)平臺上學(xué)習(xí)任務(wù)書和學(xué)習(xí)指導(dǎo)書;學(xué)生課下通過查閱文獻(xiàn)、研讀教材、研讀授課課件、觀看老師的微視頻等資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，撰寫學(xué)習(xí)報(bào)告，提交在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上;教師審閱學(xué)習(xí)報(bào)告，就學(xué)生學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)和評價(jià)，及時把發(fā)現(xiàn)的問題通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺反饋給學(xué)生;教師針對大多數(shù)學(xué)生存在的共性問題進(jìn)行課堂反饋和交流;所有的環(huán)節(jié)結(jié)束后，學(xué)生獨(dú)立完成在線測試，以檢測自己的學(xué)習(xí)效果。

（2）對分課堂學(xué)習(xí)

對分課堂是一種有效的“教師講授+學(xué)生討論的合作學(xué)習(xí)模式，[7]該模式以思維訓(xùn)練為導(dǎo)向，逐步引導(dǎo)學(xué)生會學(xué)習(xí)、會表達(dá)、會思考、會提問、會解決問題。注重學(xué)生的課后復(fù)習(xí)，鼓勵督促學(xué)生平時學(xué)習(xí)，把應(yīng)該付出的努力分散到整個學(xué)期。

主要步驟為：①分組：教師預(yù)先根據(jù)學(xué)情分析，開課之前對學(xué)生進(jìn)行隨機(jī)分組，4人一組，并指定一名小組長，將分組情況提前公示在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上，以備學(xué)生隨時查閱。②及時次上課交代好分組情況，并要求小組4人并排坐在一起，預(yù)備進(jìn)入小組討論和小組探究學(xué)習(xí)。③課上：要求學(xué)生認(rèn)真聽講、掌握核心知識。④課下：要求學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、自主閱讀教材、瀏覽課件、溫習(xí)授課內(nèi)容，并獨(dú)立思考、獨(dú)立完成作業(yè)。⑤待作業(yè)完成后，學(xué)生就所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，以及自己對內(nèi)容的掌握程度梳理“亮考幫”，即將自己學(xué)習(xí)的結(jié)果分為三個等級展示出來：較大的收獲、學(xué)懂的、不懂的。⑥小組討論：下一次課上，利用10-15分鐘進(jìn)行4人小組的交流討論，組員之間溫習(xí)課本內(nèi)容、分享學(xué)習(xí)體會或針對自己的“亮考幫”互相解答疑問。在此過程中，組員之間為別人解答、為自己釋疑。討論結(jié)束后各小組要總結(jié)本次討論的精華和解決不了的困惑。⑦教師與學(xué)生之間互動討論：教師隨機(jī)抽查4-5組的小組討論效果，被抽查到的同學(xué)一定要說“我們組的收獲是……”，“我們組遺留的困惑是……”。教師針對共性的疑惑給出解答，同時展示、點(diǎn)評作業(yè)，促進(jìn)學(xué)生的共同進(jìn)步。對分課堂可以讓全班每一位同學(xué)都動口、動腦、彼此交流意見想法。在交流的過程中，訓(xùn)練學(xué)生能夠清楚闡明自己的觀點(diǎn)，并且能被他人正確理解;也能訓(xùn)練學(xué)生學(xué)習(xí)傾聽，理解他人的觀點(diǎn)。

（3）翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)

翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生課前預(yù)習(xí)，在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)自己解決不了的、困惑的、迷茫的問題，課上師生、生生交流討論，解決迷茫點(diǎn)、困惑點(diǎn)。

本課程設(shè)計(jì)的主要步驟為：①學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：對分課堂的4人小組合并形成翻轉(zhuǎn)課堂6-8人學(xué)習(xí)小組。評價(jià)組由班長2人+學(xué)習(xí)委員2人+課代表2人組成，評價(jià)組提前制定翻轉(zhuǎn)課堂表現(xiàn)的評分標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)教師審閱并給出指導(dǎo)意見;評價(jià)組再進(jìn)行修改，最終形成對講課組和提問組都有所考評的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。②網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與師生交流，內(nèi)容包括任務(wù)、進(jìn)入學(xué)習(xí)、撰寫學(xué)習(xí)報(bào)告、審閱與答疑、修改報(bào)告、網(wǎng)上提交等環(huán)節(jié)。③課堂討論與生生交流，首先是登臺講課，課堂交流環(huán)節(jié)按照學(xué)習(xí)小組進(jìn)行，教師根據(jù)學(xué)生的分組名單隨機(jī)抽取一位學(xué)生登臺講課，講課時間控制在8-10分鐘。然后是生生交流，講解完成后其他小組同學(xué)就講課同學(xué)的學(xué)習(xí)效果以及學(xué)習(xí)質(zhì)量提出質(zhì)疑。講課同學(xué)的小組成員可以幫助講課同學(xué)回答問題。

（4）小組協(xié)作探究學(xué)習(xí)

為了培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識，鍛煉學(xué)生的書面寫作和口頭交流表達(dá)能力，設(shè)計(jì)了小組協(xié)作探究學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。[8]

主要步驟為：①教師提前2-3周在網(wǎng)絡(luò)平臺上小組探究學(xué)習(xí)項(xiàng)目，學(xué)生4人一組，每人領(lǐng)取一項(xiàng)任務(wù)。②學(xué)生各自獨(dú)立完成自己的任務(wù)，學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生可以求助組內(nèi)成員的幫助。③2-3周之后，待學(xué)生各自完成自己的任務(wù)，組內(nèi)成員之間進(jìn)行交叉批閱、糾錯，然后將自己的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行拍照留存，形成Word文檔或PPT文檔，并將紙質(zhì)成果上交，作為行程性評價(jià)的一部分。④紙質(zhì)材料上交后，進(jìn)入課堂交流環(huán)節(jié)。本著學(xué)生自主自愿的原則，學(xué)生登上講臺面對全體同學(xué)講解思考的過程、分析問題的思路、解決問題的方法、付出努力之后的收獲體會，目的在于對學(xué)生思維能力、探索精神的培養(yǎng)。⑤講解完成后，必須回答同學(xué)提出的問題。此環(huán)節(jié)重點(diǎn)在于吸引學(xué)生的參與，提升學(xué)生的交流表達(dá)能力，鍛煉學(xué)生的邏輯思維和推理能力。教師多鼓勵學(xué)生大膽登臺講解，敢于在眾人面前表達(dá)自己的想法。⑥學(xué)生之間的課堂交流環(huán)節(jié)之后，教師針對概念含糊不清之處給予進(jìn)一步的指導(dǎo)和糾正。同時在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上公示教師對此次小組作業(yè)的進(jìn)一步解疑和分析過程的指導(dǎo)。

四、效果與總結(jié)

1.學(xué)生學(xué)習(xí)成績得到提高

實(shí)驗(yàn)班與平行班期末考試采用了相同的試卷。從實(shí)驗(yàn)班和平行班的成績對比來看，實(shí)驗(yàn)班級的總體成績普遍得到提高。

2.學(xué)生的綜合能力得到鍛煉和提高

我們對103名學(xué)生進(jìn)行了課程教學(xué)改革滿意度調(diào)查和綜合能力調(diào)查，見表3。

進(jìn)行學(xué)生能力提高調(diào)查：通過材料力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，我在以下幾個方面得到了提高（可選擇多項(xiàng)），見表4。

從調(diào)查結(jié)果可以看出，學(xué)生的綜合能力都得到不同程度的鍛煉和提高，認(rèn)為自己自主學(xué)習(xí)能力得到提高的學(xué)生最多，其次是口頭表達(dá)和邏輯思維能力。學(xué)生綜合能力的提高，透過學(xué)生的留言也充分地得到了印證。如學(xué)號為14120201078的同學(xué)寫道：在這個新學(xué)期我摒棄了上學(xué)期一些不好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，比如上課玩手機(jī)、做作業(yè)時總是想著看參考答案等。這表明我克服了自己較大的敵人那就是惰性，這也是本學(xué)期我較大的收獲。并且我也獲得了丟失的自信。在材料力學(xué)課程的學(xué)習(xí)過程中，我獲得了以下能力：①總結(jié)知識點(diǎn)，歸納分析的能力;②學(xué)會了提出問題，比以前更加善于提出問題。③提高了與人溝通的能力，更加自信地與他人分析討論問題，能清楚地表達(dá)自己的觀點(diǎn)。如學(xué)號為14110202008的同學(xué)寫道：材料力學(xué)課堂形式多樣，小組協(xié)作、翻轉(zhuǎn)課堂、小組討論等在各個方面綜合提高了我們的能力。課前討論環(huán)節(jié)在一定程度上“逼迫”我們發(fā)現(xiàn)問題、積極思考;小組協(xié)作對于我們的團(tuán)隊(duì)合作能力得到了提高;翻轉(zhuǎn)課堂提升了我敢于在公眾場合大聲說話的勇氣。透過本學(xué)期材料力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，我在綜合素質(zhì)方面得到了提高，讓我有了一個20歲青年應(yīng)有的沖勁兒，有勇氣敢于在公共場合大膽地表達(dá)自己的想法，敢于表現(xiàn)自己。

3.結(jié)束語

從調(diào)查反饋信息來看，多數(shù)同學(xué)喜歡并積極參與這種教學(xué)模式，課前學(xué)生們查閱資料、收集信息、小組討論、網(wǎng)絡(luò)討論、整理學(xué)習(xí)報(bào)告;課上學(xué)生登臺講解，回答同學(xué)們的提問，也提出問題質(zhì)疑別人;課后查漏補(bǔ)缺、完成在線測試。這種模式給學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)時間與空間，讓學(xué)生真正地參與教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，做課堂的主人，做學(xué)習(xí)的主宰，充分鍛煉了學(xué)生的思維能力、自學(xué)能力、交流表達(dá)能力，同時也增強(qiáng)了自信心，加強(qiáng)了同學(xué)之間的交流和聯(lián)系，促進(jìn)了同學(xué)之間的深度合作。學(xué)生們的收獲是顯而易見的。但也存在一些不足，如個別同學(xué)思想比較傳統(tǒng)，仍然抱住傳統(tǒng)的觀念、傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法不放，對教學(xué)模式和信息化教學(xué)帶有一定的抵觸和偏見，認(rèn)為“期末我考個高分不就行了嗎，干嘛這么復(fù)雜”。

本文基于多元智能理論對多元混合式教學(xué)模式的研究和探索才剛剛起步。多元混合式教學(xué)不但在教學(xué)實(shí)踐上融合了傳統(tǒng)課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的優(yōu)勢，而且它是一種更加開放、更加包容的教學(xué)模式，可以根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生群體差異、教師特性等不斷接納、改進(jìn)、融合各種新的教學(xué)方法。

材料力學(xué)論文:材料力學(xué)課程案例教學(xué)的研究

[摘 要]案例教學(xué)是將材料力學(xué)理論與實(shí)際問題緊密結(jié)合的有效教學(xué)模式之一。在材料力學(xué)的教學(xué)中，案例教學(xué)是一種行之有效的方法，可以服務(wù)專業(yè)，彌補(bǔ)教材，激發(fā)興趣。然而案例的收集和分析是一個經(jīng)常性的工作，作為教員要思維敏捷，多關(guān)注生活、工程中的焦點(diǎn)問題，要多學(xué)習(xí)專業(yè)知識，找準(zhǔn)武器裝備課程中的相關(guān)問題，提煉適合材料力學(xué)課程的案例或?qū)嵗?，讓材料力學(xué)課程的教學(xué)充滿活力，這樣才能讓學(xué)員喜歡力學(xué)課程。實(shí)施好材料力學(xué)的案例教學(xué)還任重而道遠(yuǎn)。

[關(guān)鍵詞]材料力學(xué) 案例教學(xué)

材料力學(xué)課程是研究工程結(jié)構(gòu)或機(jī)械的各組成部分正常工作條件下，所應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性條件的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，既是后續(xù)課程的重要理論基礎(chǔ)，又可以直接解決一些基本的工程實(shí)際問題。在教學(xué)中如何提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)員的工程意識和解決問題的綜合能力，是教員一直努力的方向。本文首先分析材料力學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀和案例教學(xué)的優(yōu)勢，然后結(jié)合課程內(nèi)容，從生活、運(yùn)動、工程、裝備中選擇案例或?qū)嵗淖龇ā?

一、材料力學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀

（一）專業(yè)需求

作為專業(yè)基礎(chǔ)課的材料力學(xué)課程教員，要樹立基礎(chǔ)服務(wù)專業(yè)的理念，有必要列舉專業(yè)課中的實(shí)例進(jìn)行分析，布置作業(yè)時也可以結(jié)合武器裝備課程中的零部件，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析。這可以讓學(xué)員直觀感受到力學(xué)理論的實(shí)際應(yīng)用，從而激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動其學(xué)習(xí)的主動性。

（二）教材不足

我們的教學(xué)對象是從學(xué)校到學(xué)校的二年級大學(xué)生，沒有任何工程背景和裝備知識，更談不上經(jīng)驗(yàn)，所以學(xué)習(xí)的理論和實(shí)際是脫節(jié)的，學(xué)員感到理論枯燥乏味，作為教員有責(zé)任將抽象的理論知識與工程實(shí)際問題有機(jī)地結(jié)合起來，還原教材中簡圖的實(shí)際原貌，使學(xué)員對力學(xué)知識的用途有更深層的認(rèn)識，也有助于提高學(xué)員的力學(xué)建模能力。

（三）學(xué)習(xí)效果

學(xué)員目前完成作業(yè)的狀態(tài)，主要停留在簡單的套用公式上，因此學(xué)員覺得沒有必要做，完成時也不認(rèn)真，稍難一點(diǎn)就去找習(xí)題答案看，而不去動腦思考，有的學(xué)員甚至拿來抄，顯然這很難達(dá)到鞏固所學(xué)知識和方法的效果。作為教員有責(zé)任通過多種途徑收集整理具體實(shí)際問題，供學(xué)員進(jìn)行分析，真正達(dá)到舉一反三的效果。

二、案例教學(xué)在材料力學(xué)教學(xué)中的重要性

案例教學(xué)近年來對我國的高校教學(xué)改革具有重要的推動作用，在很多課程的教學(xué)中都開展了案例教學(xué)。[1] [2] [3]材料力學(xué)的發(fā)展遵循著人類認(rèn)識自然界的規(guī)律，從實(shí)踐到理論，再回到實(shí)踐，因此案例教學(xué)是將材料力學(xué)理論與實(shí)際緊密結(jié)合的有效教學(xué)形式之一。[4]

因具體案例本身有著實(shí)際的工程、生活背景，首先能夠吸引學(xué)員的注意力，想要搞清楚事故的原因，學(xué)習(xí)也就由被動變主動了;然后建立力學(xué)模型，分析所需理論知識，聽起來也就不再那么枯燥了;用理論定性或定量來分析事故的原因，學(xué)員也就會有一種出乎想象、原來如此的感受。學(xué)員從案例分析的過程中，不僅感受到材料力學(xué)理論不再抽象，真正做到系統(tǒng)掌握理論知識，達(dá)到靈活運(yùn)用的教學(xué)目的，還可以從案例中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，逐步樹立問題意識，養(yǎng)成思考習(xí)慣。

案例教學(xué)不僅激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，其分析也不再是停留在公式的簡單套用上，而是要將實(shí)際問題抽象為力學(xué)模型，強(qiáng)調(diào)在實(shí)踐中抓主要矛盾而略次要矛盾的思想，很好地彌補(bǔ)了教材例題和習(xí)題的不足。另外，案例的合理選擇也可以服務(wù)于專業(yè)，所以說案例教學(xué)可以達(dá)到一舉多得的效果。

三、材料力學(xué)案例的選擇

（一）生活型案例

基本變形內(nèi)容是材料力學(xué)課程中后續(xù)組合變形等內(nèi)容的基礎(chǔ)，講完這部分內(nèi)容后，可將空調(diào)外機(jī)支架的安全性問題分析布置給學(xué)員完成，讓學(xué)員自己查找空調(diào)外機(jī)和支架墜落傷人的事件，提出問題，分析歸納原因，并給出分析報(bào)告。講到壓桿穩(wěn)定時，請學(xué)員看銀槍刺喉的視頻，認(rèn)真觀察、思考其與所學(xué)內(nèi)容的關(guān)系，建立力學(xué)模型并定性分析，理解雜技是一種精心設(shè)計(jì)的演出，其中包含一定的力學(xué)原理。

現(xiàn)在新聞中經(jīng)常會報(bào)道司機(jī)由于酒駕造成的交通事故，為了讓學(xué)員能有理性的認(rèn)識，可列舉2014年某市一司機(jī)酒后開車撞到人行道上碗口粗樹上的案例，對保險(xiǎn)杠的強(qiáng)度進(jìn)行分析。

通過分析生活中的案例，學(xué)員體會到力學(xué)就在我們身邊，從而逐步養(yǎng)成善于觀察的習(xí)慣。例如有的學(xué)員就提出學(xué)術(shù)報(bào)告廳、教室里投影儀的懸掛構(gòu)件的受力、變形、應(yīng)力等問題。

（二）運(yùn)動型案例

學(xué)員都是十八九歲的年輕人，喜歡運(yùn)動和刺激，講到動載荷時，播放2011年12月31日，津巴布韋一位蹦極者由于安全繩索斷裂，墜入波濤洶涌的“鱷魚河”中的視頻，還有安全繩索未斷但由于太長，蹦極者被鱷魚咬掉頭的視頻，通過建立力學(xué)模型，分析事故的可能原因，課后請學(xué)員自己上網(wǎng)查找蹦極設(shè)施中繩索的要求和規(guī)格，理解蹦極時的注意事項(xiàng)。讓學(xué)員選一項(xiàng)自己喜歡的項(xiàng)目，建立抽象力學(xué)模型，應(yīng)用材料力學(xué)知識來做定性分析。

軍校學(xué)員每天都要有一定的體能和軍事訓(xùn)練，一些受傷時有發(fā)生。在400米障礙訓(xùn)練中，學(xué)員很容易腿受傷，列舉醫(yī)學(xué)上小腿骨折的三種類型：單純性骨折、粉碎性骨折、開放性骨折，從強(qiáng)度不足的角度定性分析骨折原因，然后結(jié)合訓(xùn)練中的體會，從力學(xué)的角度總結(jié)科學(xué)訓(xùn)練的要點(diǎn)，為學(xué)員減少訓(xùn)練中的受傷提供一點(diǎn)幫助。

通過分析運(yùn)動型案例，學(xué)員會感受到力學(xué)的魅力所在，也就更加喜歡力學(xué)。有的學(xué)員還可以還原教材上外伸梁受集中載荷的實(shí)例，正是每天都要訓(xùn)練的雙杠，然后查閱資料進(jìn)行分析，真正達(dá)到學(xué)以致用的效果。

（三）工程型案例

隨著社會的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，環(huán)境的保護(hù)，過去給人們帶來方便的高大煙囪，由于煙塵的直排造成一定的環(huán)境污染，需要對廢舊煙囪進(jìn)行拆除。講到動載荷內(nèi)容時，播放國內(nèi)外拆除煙囪的視頻，請學(xué)員觀察倒下過程，注意二次折斷的現(xiàn)象，建立抽象力學(xué)模型，指出涉及的相關(guān)知識點(diǎn)，并定性分析其原因。

講到提高梁彎曲強(qiáng)度措施時，列舉某展覽館工程曾因梁內(nèi)漏放附加的鋼筋，承載能力不夠，當(dāng)附加荷載，比如隔墻的空心磚砌上后，梁上出現(xiàn)裂縫，引起磚墻裂損坍塌的案例，分析在鋼筋混凝土梁中鋼筋的關(guān)鍵作用和鋼筋的合理配置，理解設(shè)計(jì)和施工中按照嚴(yán)格的規(guī)范要求去做的重要性，否則就會釀成嚴(yán)重事故。

近兩年學(xué)院內(nèi)先后進(jìn)行了訓(xùn)練中心、綜合教學(xué)樓和學(xué)員宿舍樓的建設(shè)，一些施工設(shè)備就在工地，如打樁機(jī)、腳手架、塔吊等，是學(xué)員很好的學(xué)習(xí)機(jī)會。我們和工地負(fù)責(zé)人聯(lián)系，在保障安全的情況下，帶領(lǐng)學(xué)員到現(xiàn)場參觀，請工程技術(shù)人員介紹一些和力學(xué)相關(guān)的結(jié)構(gòu)和設(shè)備的特點(diǎn)及施工時的注意事項(xiàng)，學(xué)員感受到了力學(xué)的廣泛應(yīng)用，也對施工人員充滿了敬意，結(jié)束后要求學(xué)員在學(xué)習(xí)的過程中自行選擇一個相關(guān)題目進(jìn)行建模分析。

（四）裝備型案例

材料力學(xué)課程開設(shè)在大學(xué)二年級，學(xué)員沒有專業(yè)背景，但二年級學(xué)員在新生軍訓(xùn)時都打過槍，因此列舉部隊(duì)射擊訓(xùn)練或試驗(yàn)中，彈殼、擊針出現(xiàn)的實(shí)際現(xiàn)象分析。比如講拉壓變形時，分析彈殼出現(xiàn)橫斷的原因;講應(yīng)力狀態(tài)時，分析彈殼縱裂、炸殼的原因;講動載荷和穩(wěn)定性時，分析擊針出現(xiàn)折斷或彎曲變形的原因。

結(jié)合裝備熱點(diǎn)問題，收集相關(guān)例子分析。比如，2012年11月23日，艦載機(jī)飛行員駕駛國產(chǎn)殲-15艦載機(jī)首次成功降落航空母艦“遼寧艦”，標(biāo)志著我軍突破了滑躍起飛、阻攔著艦等飛行的關(guān)鍵技術(shù)。著艦時艦載機(jī)的攔阻鉤連桿作為其中的主要承力構(gòu)件，需要有足夠的強(qiáng)度，因此講到組合變形時，請學(xué)員觀察圖片，分析連桿的受力，推測連桿橫截面的形狀，課后請學(xué)員查閱資料，和實(shí)際的攔阻鉤連桿進(jìn)行對比分析，理解設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。

根據(jù)教學(xué)進(jìn)度和學(xué)員的專業(yè)，和專業(yè)教研室聯(lián)系，帶領(lǐng)學(xué)員參觀相關(guān)專修室，有針對性地觀察零部件，比如觀察履帶板的構(gòu)造和連接，并特別提醒學(xué)員注意有的履帶板中有橡膠襯套，有的則沒有。這樣講到剪切與擠壓變形，分析連接履帶板的履帶銷的剪切和擠壓問題時，學(xué)員就有直觀認(rèn)識，更容易理解。講到扭轉(zhuǎn)變形時，在學(xué)員理解圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度、剛度分析后，請學(xué)員分析履帶板中橡膠襯套的變形，從結(jié)構(gòu)和受力分析中看到與所學(xué)的圓軸扭轉(zhuǎn)問題不同，因此不能運(yùn)用所學(xué)結(jié)論，這時引導(dǎo)學(xué)員重新從方法的源頭上分析，通過觀察變形，提出假設(shè)，然后建立幾何關(guān)系、物理關(guān)系、靜力關(guān)系，請學(xué)員自行推導(dǎo)應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式。從這些例子的分析中，學(xué)員切實(shí)體會到學(xué)會知識很重要，掌握分析方法更重要。

四、結(jié)語

在材料力學(xué)的教學(xué)中，案例教學(xué)是一種行之有效的方法，可以服務(wù)專業(yè)，補(bǔ)充教材，激發(fā)興趣。然而案例的收集和分析是一個經(jīng)常性的工作，作為教員要思維敏捷，多關(guān)注生活、工程中的焦點(diǎn)問題，要多學(xué)習(xí)專業(yè)知識，找準(zhǔn)武器裝備課程中的相關(guān)問題，提煉適合材料力學(xué)課程的案例或?qū)嵗尣牧狭W(xué)課程的教學(xué)充滿活力，這樣才能讓學(xué)員喜歡力學(xué)課程。

材料力學(xué)論文:淺談基于地方本科高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的材料力學(xué)教學(xué)改革

[摘 要]地方本科高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才是教育在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中轉(zhuǎn)方式調(diào)結(jié)構(gòu)的必然選擇。但我國目前地方高校在材料力學(xué)課程教學(xué)方面存在不足，不能滿足社會發(fā)展對應(yīng)用型人才的需求。分析應(yīng)用型本科高校材料力學(xué)教學(xué)過程中存在的問題，并將應(yīng)用型人才培養(yǎng)觀念注入材料力學(xué)課程的教學(xué)之中，提出具有針對性的課堂教學(xué)改革模式與方法，從教學(xué)觀念的改變、師資隊(duì)伍的建設(shè)和課堂實(shí)踐教學(xué)等方面探究基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)觀念下的材料力學(xué)教學(xué)創(chuàng)新措施。

[關(guān)鍵詞]應(yīng)用型人才 材料力學(xué) 教學(xué)改革

地方本科高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才，是近年來國家人才培養(yǎng)戰(zhàn)略調(diào)整的重要舉措，也是地方本科高校服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的有效手段和途徑。[1]當(dāng)前應(yīng)用型本科高校處于轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期，為了培養(yǎng)“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的為地方經(jīng)濟(jì)服務(wù)的實(shí)用型、應(yīng)用型人才，教師要從根本上轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，更新教學(xué)方法。材料力學(xué)課程是高校各工科專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系較為緊密的課程，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)背景下，教學(xué)內(nèi)容、方式等也都需要進(jìn)行必要的調(diào)整和改進(jìn)。

一、應(yīng)用型人才培養(yǎng)對材料力學(xué)課程的要求

新建應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)目標(biāo)決定其人才培養(yǎng)必須改變本科教育的傳統(tǒng)模式，必須到業(yè)界的實(shí)際環(huán)境中去感受、去認(rèn)識、去理解、去實(shí)訓(xùn)。[2]應(yīng)用型人才的培養(yǎng)對材料力學(xué)課程提出了不同的要求。

（一）材料力學(xué)課程內(nèi)容要與工程實(shí)踐相結(jié)合

培養(yǎng)應(yīng)用型人才應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，所以在材料力學(xué)授課內(nèi)容上應(yīng)更貼近工程實(shí)際，所講例題、模型、理論等要和實(shí)際的工程背景密切結(jié)合。

（二）材料力學(xué)課程在教學(xué)過程中應(yīng)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的能力

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)應(yīng)更注重培養(yǎng)學(xué)生解決問題、分析問題的能力而非一般的知識傳授，因此在講課過程中應(yīng)把培養(yǎng)學(xué)生解決、分析問題的能力以及將來工作后的再學(xué)習(xí)能力作為重點(diǎn)。

（三）材料力學(xué)課程在教學(xué)過程中要注重培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求學(xué)生在掌握理論知識的同時，更要鍛煉動手操作能力，使學(xué)生的工程素質(zhì)能真正得到提高。

二、目前材料力學(xué)課程在教學(xué)中存在的問題

面對應(yīng)用型人才培養(yǎng)對課程的要求，現(xiàn)階段材料力學(xué)課程在授課過程中主要存在以下問題。

（一）材料力學(xué)課程體系與應(yīng)用能力培養(yǎng)割裂

材料力學(xué)課程體系和教學(xué)一直受傳統(tǒng)專業(yè)的影響，通常都是將其直接作為一門純理論課程開展教學(xué)活動，過分注重傳授知識，輕視工程實(shí)訓(xùn)及綜合素質(zhì)與能力的培養(yǎng)，這些都制約了學(xué)生工程能力的培養(yǎng)及提升。

（二）教師隊(duì)伍缺乏系統(tǒng)的工程實(shí)踐鍛煉，教學(xué)與工程實(shí)際不能緊密結(jié)合

目前地方院校中盡管具有博士學(xué)位的教師比例不斷提高，但多數(shù)是剛剛走出校門的青年教師，沒有經(jīng)歷過系統(tǒng)的工程實(shí)訓(xùn)鍛煉，教學(xué)過程中常常以理論講解為重點(diǎn)，實(shí)踐環(huán)節(jié)缺失，形成知識傳遞從書本到書本，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難以將理論與工程實(shí)際相結(jié)合。學(xué)生在完成材料力學(xué)課程的學(xué)習(xí)后，縱使掌握了理論卻不知如何在工程實(shí)踐中應(yīng)用，如何用理論解決實(shí)際問題，從而導(dǎo)致失去學(xué)習(xí)的興趣。

（三）授課方法單一

目前的材料力學(xué)講課方式，主要采用灌輸式教學(xué)，學(xué)生與老師之間互動環(huán)節(jié)缺乏，學(xué)生的接受能力及講課效果如何，教師了解較少，再者，評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成績時比較重視卷面考試，忽略學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。

三、基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)觀念下的材料力學(xué)教學(xué)改革的建議

針對應(yīng)用型人才培養(yǎng)對材料力學(xué)課程提出的新要求，分析在材料力學(xué)講課過程中所出現(xiàn)的各種問題，多方面考慮本課程在教改時應(yīng)注意的因素，提出下面幾點(diǎn)建議。

（一）課程教改的前提是教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變

教師的教學(xué)觀念會直接影響講課內(nèi)容、授課效果及學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。教師應(yīng)按照應(yīng)用型人才培養(yǎng)的觀念，在教學(xué)的同時不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及存在的問題，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法的改進(jìn)及創(chuàng)新，有針對性地培養(yǎng)人才，把以前將知識傳遞給學(xué)生的觀念，轉(zhuǎn)變?yōu)閭魇趯W(xué)生技能、培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。教師在講課時力求言簡意賅，重點(diǎn)突出，盡量減少理論的推導(dǎo)，加強(qiáng)思路及分析方法的介紹;側(cè)重于學(xué)生學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學(xué)生的創(chuàng)新意識及工程素養(yǎng)在潛移默化中得到培養(yǎng)和提高;力求使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識和鍛煉實(shí)踐創(chuàng)新能力方面獲得雙豐收。

另外，針對材料力學(xué)課程特點(diǎn)，鼓勵教師走出課堂，多到工廠、企業(yè)中去。建立教師定期輪換到企業(yè)鍛煉的制度，以便了解、掌握近期的工程信息，使得自己在教學(xué)中能及時更新教學(xué)案例。特別對于新教師，通過參加企業(yè)的生產(chǎn)勞動，參與企業(yè)的技術(shù)研發(fā)等可使自身的實(shí)踐能力和科研水平得到提高，知識面得到拓寬，使得自己在講課過程中也能做到言之有物，內(nèi)容豐富，貼合實(shí)際。再者，高校在引進(jìn)人才方面，不僅要注重教師學(xué)習(xí)經(jīng)歷也應(yīng)注重工程經(jīng)歷，高薪引進(jìn)理論扎實(shí)、工程素養(yǎng)高的工程技術(shù)人才充實(shí)到教師隊(duì)伍中。

（二）課程教改的基礎(chǔ)是教學(xué)內(nèi)容的更新

工程背景介紹和重大工程事故分析能夠增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，進(jìn)而加深對材料力學(xué)基本內(nèi)容的理解。[3]為了使材料力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容更加貼合工程實(shí)際，所講內(nèi)容不能照本宣科，應(yīng)及時更新和適當(dāng)增加更具有工程背景的材料。材料力學(xué)講授的內(nèi)容主要包括四種基本變形、組合變形、應(yīng)力應(yīng)變分析、強(qiáng)度理論、壓桿穩(wěn)定、能量方法等幾大方面，在講述每部分內(nèi)容時，要有意識地和常見的工程實(shí)際相聯(lián)系，在講清楚如何應(yīng)用理論去解決實(shí)際問題的同時，利用多媒體多放映一些相關(guān)的動畫和圖片，使學(xué)生對材料的變形和破壞有直觀的認(rèn)識和了解。對近期發(fā)生的工程事故進(jìn)行事故分析，比如多發(fā)的腳手架坍塌事故，從理論上分析發(fā)生的可能原因，如何加以避免等等。通過工程實(shí)例的講解，使學(xué)生形成相關(guān)的工程概念和工程應(yīng)用意識，以獲得良好的教學(xué)效果。

先進(jìn)復(fù)合材料是新材料研究的重點(diǎn)和方向[4]，為使學(xué)生能了解到學(xué)科前沿，拓寬知識面，以適應(yīng)科技發(fā)展趨勢，在講課過程中可適當(dāng)增加這部分的教學(xué)內(nèi)容，來激發(fā)學(xué)生的求知欲望和學(xué)習(xí)興趣。

（三）課程教改的關(guān)鍵是教學(xué)手段的改革

傳統(tǒng)的教學(xué)方法在現(xiàn)階段已不再適合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，教學(xué)手段的改革是課程教改的關(guān)鍵。目前理論學(xué)時一再縮減，細(xì)致入微、面面俱到的教學(xué)方式占用學(xué)時過多，學(xué)生也會感到枯燥，產(chǎn)生倦怠心理。因此，就要在系統(tǒng)把握教材的基礎(chǔ)上，刪減教學(xué)內(nèi)容，有針對性地精講重點(diǎn)內(nèi)容，讓學(xué)生扎實(shí)掌握一些重要的理論與解題方法，并結(jié)合工程實(shí)訓(xùn)來深化對理論知識的理解和鞏固，以達(dá)到正確應(yīng)用理論的目的。同時，教師要多和學(xué)生交流，深入了解學(xué)生的實(shí)際能力和水平，根據(jù)學(xué)生的接受能力來采取合適的講解方式，做到有的放矢。把課堂效率及學(xué)生學(xué)習(xí)的效果放在首位，把分析問題與解決問題的方法作為重點(diǎn)講解內(nèi)容，從而使學(xué)生運(yùn)用知識的能力與處理問題的能力得到培養(yǎng)與鍛煉，學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力也得到加強(qiáng)。例如：對于“組合變形”這一部分，要著重講解分析方法，即分析清楚構(gòu)件在外載荷作用下有哪些基本變形疊加，各變形對應(yīng)著怎樣的公式，應(yīng)力分布如何，當(dāng)學(xué)生清楚這些后，剩下的就變成已經(jīng)學(xué)過的知識，就容易理解了，對于結(jié)果的計(jì)算，就不必再贅述。這種重點(diǎn)突出針對性強(qiáng)的教學(xué)方法既節(jié)約了時間，也使學(xué)生容易理解和掌握。

現(xiàn)代科技的引入，使傳統(tǒng)教學(xué)方法和手段發(fā)生了巨大變化，也為材料力學(xué)的教學(xué)改革提供了廣闊的發(fā)展空間。[5]對于現(xiàn)實(shí)中的工程問題，在教學(xué)過程中，可采用圖表、圖形、動畫、數(shù)值仿真等多種形式，進(jìn)行力學(xué)建模，使教學(xué)更加形象直觀;或通過網(wǎng)絡(luò)來獲取更加充足的相關(guān)的信息資源，使教學(xué)內(nèi)容豐富，教學(xué)重點(diǎn)突出，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生的想象能力及自主探究水平得到提高。例如：通過動畫模擬來演示“壓桿穩(wěn)定”的動態(tài)失穩(wěn)過程，讓學(xué)生觀察形象逼真的坍塌過程，使學(xué)生感受到學(xué)習(xí)樂趣的同時也能進(jìn)一步深化對理論知識的理解與掌握。

另外，還可充分利用互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行分布式、分段式教學(xué)的嘗試，即學(xué)生根據(jù)自身的實(shí)際能力和水平，對本課程的學(xué)習(xí)時間自行安排。學(xué)習(xí)本課程遇到的問題通過互聯(lián)網(wǎng)提交，由任課教師進(jìn)行監(jiān)控和跟蹤，對于學(xué)習(xí)水平不同的學(xué)生區(qū)別對待，并布置不同的習(xí)題，教師應(yīng)及時對其評價(jià)，以便掌握不同層次的學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的情況，實(shí)現(xiàn)真正的差異化教學(xué)。

（四）課程教改的重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的加強(qiáng)

為適應(yīng)未來的工作需要，滿足不斷變化的就業(yè)需求，應(yīng)用型人才就要具備良好的實(shí)驗(yàn)操作能力，在實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出嫻熟的動手操作技巧，因此，材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)作為重點(diǎn)來加強(qiáng)。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生的動手操作能力得到培養(yǎng)和鍛煉，并使實(shí)踐能力逐步得到提高。例如在進(jìn)行拉壓扭轉(zhuǎn)、沖擊等一系列的實(shí)驗(yàn)中，從試樣的選材及制作再到具體做實(shí)驗(yàn)，都可在老師的指導(dǎo)下由學(xué)生自己完成，使學(xué)生能夠從中得到鍛煉并掌握更多的技能，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及參與實(shí)踐的能力。還可創(chuàng)建現(xiàn)實(shí)與虛擬相結(jié)合的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的參與實(shí)踐及創(chuàng)造能力。在實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)過程中，教師要改變以前的全盤托出、大包大攬的教學(xué)方法，采用啟發(fā)、引導(dǎo)的方式，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，積極參與、主動思考，從而提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果。

再者，教師在進(jìn)行科研工作時，也可將科研課題滲透到教學(xué)工作中去，并將科研中得到的知識和經(jīng)驗(yàn)有針對性地融匯到課堂教學(xué)上，從而使講課內(nèi)容不斷豐富、不斷創(chuàng)新，也使學(xué)生能了解到學(xué)科前沿的知識，并掌握更多的新技術(shù)，在產(chǎn)、學(xué)、研一體化過程中，真正鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力與知識運(yùn)用能力，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與創(chuàng)造能力，靈活掌握與應(yīng)用所學(xué)知識，提高學(xué)習(xí)效果。

四、結(jié)論

應(yīng)用型人才培養(yǎng)不僅要求材料力學(xué)課程的內(nèi)容要和工程實(shí)際相結(jié)合，而且要求教學(xué)的過程更應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和工程實(shí)踐能力。目前，材料力學(xué)課程體系與內(nèi)容和工程實(shí)際結(jié)合不夠緊密，實(shí)踐環(huán)節(jié)比較缺乏，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不再適用于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。應(yīng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，改變現(xiàn)有的教學(xué)觀念，不斷摸索出材料力學(xué)的教學(xué)方法與創(chuàng)新思路，積極采取各種有效措施來提高師資隊(duì)伍的綜合素質(zhì)，提高材料力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和總體水平，達(dá)到應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。