材料力学在材料类专业的教学

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摘 要:以培养具有创新精神的应用型本科人才为目标,针对材料类专业学生,从优化教学内容、改革教学方法和探索新的实验项目三个方面,进行了材料力学的教学思考.认为归纳教学内容的共性,避免重复教学;理论联系实际的教学方式,先进教学手段的应用;增加开放性实验项目和计算机模拟实验项目,有助于激发学生学习兴趣,更好的掌握材料力学的知识,适合材料类专业学生短学时的教学.

关 键 词:材料力学教学思考应用型人才材料类专业

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)12(c)-0236-01

材料类应用型本科人才的培养,既不能沿袭传统本科的教学模式,又不能只注重应用而削弱理论基础的教学.在人才培养的过程中,应突出理论教学和实践教学的相互渗透和融合,加强理论教学的应用性部分,把应用性环节渗透到理论教学全过程.培养具有宽厚的理论知识,突出的创新意识和应用能力的材料专业本科生.

材料力学是材料类专业的一门重要的专业基础课,其经典理论在现代工程和科学技术中一直被广泛使用.材料力学的教学内容和教材体系已相对成熟,在这个基础上,面对材料类专业学生,在短学时的情况下,如何激发学生学习兴趣,如何做到理论联系实际,如何培养学生的创新精神和应用能力?我们就这些问题对该课程的教学内容、教学方法等进行了一定的思考和改革.

1优化教学内容

传统教学通常是按照杆件的四种基本变形:拉伸(压缩)、剪切、扭转和弯曲来组织的,而杆件的每一种基本变形又几乎都按照“截面法求内力,几何变形关系,物理关系,静力平衡关系,推导应力公式”的流程进行.这种按杆件的基本变形进行组织的多重循环教学体系,耗费学时,不适合短学时的教学安排;并且缺乏新意,学生容易学习疲劳,失去兴趣.

如果把教学内容进行归纳总结,直接从杆件组合受力的一般情况出发,按照结构材料需满足的三大基本要求,即强度要求、刚度要求和稳定性要求,来安排课时.教学内容可凝练为“内力分析,应力与强度计算,变形与刚度条件,压杆稳定性计算”这样一个主线.把各种变形条件下的共性问题(如内力、应力、应变等)集中讨论,有利于节约课时,突出共性,强化概念.

2改革教学方法

传统的教学方法是老师在上面讲,学生在下面听.众所周知,理工科的课程性质本身就比较严谨,注重理论性和逻辑性.而材料力学教学内容中又包含很多公式推导、力学模型和数理方程等.如何让材料力学课程具有生动性、有趣性,激发学生的学习兴趣?我们在教学过程中发现,如果能在教学过程中做到理论联系实际,则学生有较高的学习热情.比如,在讲解梁的弯曲变形前,先让学生观察教室里的梁,给学生布置思考题,根据材料力学的知识讨论梁为什么是竖方向比横方向长,让学生自己去寻找答案,而不是一味的老师讲,学生听.又比如,在讲解压杆稳定的时候,可以先在课堂上做个小实验,将一张薄纸片竖着放在桌上,则纸片很可能站不稳;如果将纸片折一下,模拟角钢的形状,则发现纸片可以站稳,并且在上面放一本作业本都没问题;而如果把纸片卷成圆形,模拟圆形截面钢,则纸片的承受能力更强了.用这个小实验首先把学生的好奇心调动起来,然后再用材料力学的知识加以讨论和解释.这样既激发了学生的学习积极性,就加深了学生对知识的理解.

另外,在传统的板书基础上,辅以先进的教学工具也是使课堂生动有趣的方法之一.比如多媒体的应用.多媒体教学将文字、图片、声音和动画融为一体,可以营造图文并茂,有声有色的课堂气氛,一改传统的枯燥、抽象的语言教学.并且多媒体教学可以节省板书时间,有助于提高授课效率,对于短学时教学尤为合适.如果能把板书教学和多媒体教学有机的结合,则会起到事半功倍的效果.

3探索新的实验项目

实验教学是理论教学的一个重要补充,是学生加深对课堂教学知识的理解,培养动手能力的重要途径.传统的材料力学实验主要以验证性实验为主,只要按照老师给的实验步骤操作就能得到预期的实验结果.这种只动手不动脑的实验模式无法激发学生的学习兴趣,也不符合应用型人才的培养目标.我们讲这种实验模式称为被动式的实验教学.如果将被动式的实验教学转变为主动探索、创新式的实验教学则不仅培养了学生的动手能力,而且激发了学生的创新精神.比如,4-5个学生一组,每组分配一个具体的小课题,开放实验室,让学生自己查文献,设计实验方案,完成实验,写结题报告.通过此类实验,锻炼学生主动的发现问题,分析问题,解决问题的能力.


另外,充分利用学院的计算机实验室可以开设一些材料力学的模拟实验,比如ANASYS软件在材料力学分析中的应用等.计算机在材料科学中的应用已非常普及,由于计算机模拟实验不需要昂贵的仪器和实验耗材,因此具有低成本、易实施的优点.经我们证实,加入模拟实验,也可以增加学生的学习兴趣,有助于进一步掌握书本知识.

4结语

随着社会和科技的进步,传统的教学方式和教学体系已经不能适应时代的需要.根据特定的授课对象,我们将不断的就材料力学课程的教学内容、教学方式和实验项目等方面进行探索和改革,以期培养出材料类专业方面具有创新精神的应用型本科人才.

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