材料力學(xué)專業(yè)相關(guān)畢業(yè)論文范文
材料力學(xué)專業(yè)相關(guān)畢業(yè)論文范文
材料力學(xué)是土木工程專業(yè)的一門重要力學(xué)基礎(chǔ)課，學(xué)習(xí)好材料力學(xué)能更進(jìn)一步打好工程專業(yè)的基礎(chǔ)。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的材料力學(xué)論文，供大家參考。
材料力學(xué)論文篇文一：《淺談土木工程專業(yè)材料力學(xué)改革》
【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，從卓越工程師的培養(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)生在有限時間內(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”。
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材料力學(xué)論文篇二：《試論工程材料力學(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“我校”)材料學(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)，在保證課程基本內(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：第一部分(第一至第四章)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，全面鍛煉學(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。第一步：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。“三步式”教學(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。我校“工程材料力學(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)外最新標(biāo)準(zhǔn)，以其讓學(xué)生了解最新的測試標(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)展有全面完整的認(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，全面評價(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)論文篇三：《淺談材料力學(xué)研究性教學(xué)改革》
材料力學(xué)是研究固體在不同形式外載荷作用下產(chǎn)生的變形特征及力學(xué)性質(zhì)的學(xué)科，它既是物理學(xué)、理論力學(xué)等基礎(chǔ)課程的延伸，又是后續(xù)彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等專業(yè)課程的基礎(chǔ)，在工科院校本科生的培養(yǎng)方案中有著十分重要的地位。材料力學(xué)教學(xué)在過去幾十年為我國培養(yǎng)了大批的工程人才，但是隨著知識大爆炸時代的到來以及國家對素質(zhì)教育的要求不斷提高，以教師為主導(dǎo)的傳統(tǒng)講授式教學(xué)難以滿足新時期對學(xué)生的培養(yǎng)要求，對材料力學(xué)課程進(jìn)行教學(xué)改革勢在必行。研究性教學(xué)是指在一定的情景中，引導(dǎo)學(xué)生通過主動發(fā)現(xiàn)問題和解決問題而獲得知識、形成能力、發(fā)展個性的教學(xué)方法。它的實(shí)質(zhì)就是讓學(xué)生在教學(xué)過程中體驗(yàn)科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用科學(xué)原理解決實(shí)際問題等不同類型的研究過程[1]。與傳統(tǒng)教師主導(dǎo)的講授式教學(xué)相比較，研究性教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，同時鍛煉協(xié)作意識。具體對于材料力學(xué)課程而言，實(shí)施研究性教學(xué)改革需要從課程體系的編排、案例教學(xué)的開展、考核方式的設(shè)置等方面進(jìn)行具體設(shè)計(jì)和實(shí)施。
一、改革措施
研究性教學(xué)首先需要對課程體系進(jìn)行重新編排，增加案例研討課，也需要對課程的考核體系進(jìn)行改革，從而在保證公平和區(qū)分度的前提下，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，最大程度提升整體教學(xué)效果。
1.課程體系編排。研究性教學(xué)方法則是立足于學(xué)生為主體，通過各種方法激發(fā)學(xué)生主動探索的興趣，而不是被動的接受教師的想法，所以針對材料力學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)方法中存在的問題，需要對課程體系進(jìn)行重新編排。具體措施如下：
(1)在緒論之后，加一部分內(nèi)容，即材料力學(xué)的知識體系，如圖1所示，應(yīng)該讓學(xué)生領(lǐng)悟到材料力學(xué)的知識體系是雙線程的，即按照變形的方式可以分為拉壓，剪切，擠壓，扭轉(zhuǎn)以及彎曲，而按照研究內(nèi)容，每種變形則要研究構(gòu)件的內(nèi)力，應(yīng)力，應(yīng)變，變形以及應(yīng)變能。學(xué)生了解了材料力學(xué)的課程體系以后，引導(dǎo)學(xué)生建立類似圖一的表格，在彎曲章節(jié)學(xué)習(xí)之后，要求學(xué)生將每一個格子里相應(yīng)的公式自己整理出來，這樣既能使學(xué)生在正式學(xué)習(xí)之前對可能總體結(jié)構(gòu)有個清晰的認(rèn)識，又可以引導(dǎo)學(xué)生們自主思考，通過填表完善自己的材料力學(xué)知識體系。同時，又可以壓縮課時，把更多的時間留給案例研討課。彎曲之后還有應(yīng)力應(yīng)變分析、強(qiáng)度理論、組合變形以及壓桿穩(wěn)定等內(nèi)容，這些課程體系無需調(diào)整。
(2)將各章節(jié)的專題內(nèi)容分離出來，單獨(dú)成章，或者作為案例留給討論課。材料力學(xué)中的超靜定問題、薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)、彈簧變形等專題問題，并不屬于材料力學(xué)的主線，而是主線內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用。而研究性教學(xué)倡導(dǎo)學(xué)生們自主學(xué)習(xí)，在實(shí)際情境中思考、解決問題，所以將這些內(nèi)容從課堂教學(xué)主線中拿出來，單獨(dú)成章或者作為案例供討。
(3)重新安排實(shí)驗(yàn)課課時。在48課時的材料力學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)課一般占8課時，一般是在對應(yīng)章節(jié)講授之后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有個別學(xué)校由于實(shí)驗(yàn)室相對緊張，有的班級更是等到學(xué)期末才能排到實(shí)驗(yàn)課，這樣的實(shí)驗(yàn)課安排使學(xué)生喪失了對未知實(shí)驗(yàn)結(jié)果的期待，實(shí)驗(yàn)課變成了被動的完成任務(wù)，使教學(xué)效果大大降低。根據(jù)研究性教學(xué)的本質(zhì)，為了引導(dǎo)同學(xué)們主動探索，建議將實(shí)驗(yàn)課安排在知識點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之間進(jìn)行，例如在拉壓一章，實(shí)驗(yàn)課應(yīng)放到應(yīng)力應(yīng)變的基本規(guī)律之后，材料拉壓的力學(xué)性能之前進(jìn)行，這樣學(xué)生們既可以掌握實(shí)驗(yàn)中所用到的知識點(diǎn)，又對未知的實(shí)驗(yàn)結(jié)果充滿期待，有助提升學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)探索欲望。
2.案例教學(xué)開展。案例教學(xué)的開展是研究性教學(xué)改革的核心，它是指在教師的精心策劃和指導(dǎo)下，以案例為基本教學(xué)材料，將學(xué)生帶入特定事件的情境中，采用個人閱讀分析、小組合作探究和全班交流互動等學(xué)習(xí)形式，借助案例材料提供的信息，運(yùn)用所掌握的一些基本理論，去探究案例問題，提出解決方案[2]。案例教學(xué)的討論課設(shè)置4～6課時為宜，這些多余的課時量主要來自課程體系的重新編排，而其余的文獻(xiàn)查閱、分組討論、PPT制作以及報(bào)告撰寫留給學(xué)生課下完成。
案例教學(xué)不僅僅是簡單的課上討論，它需要課前準(zhǔn)備、課上實(shí)施以及課后驗(yàn)收三個階段：①課前準(zhǔn)備。案例教學(xué)要求教師充分熟悉教學(xué)大綱及教材內(nèi)容，提前擬定教學(xué)行動計(jì)劃，明確每次案例教學(xué)的目的、重點(diǎn)、難點(diǎn)，選擇典型案例，列出問題討論提綱，提前發(fā)給學(xué)生。要在布置案例之前將學(xué)生分組，分組可以根據(jù)實(shí)際情況由學(xué)生自由組合或者由教師指定。案例的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足三結(jié)合原則，即盡量與專業(yè)背景相結(jié)合、與工程實(shí)際相結(jié)合、與社會熱點(diǎn)相結(jié)合。例如土木工程專業(yè)的學(xué)生，可以選擇桁架、樁基結(jié)構(gòu)等作為案例;石油工程的學(xué)生可選鉆桿、集輸管線作為案例;等等。②課上實(shí)施。案例由每組學(xué)生完成之后，需要在討論課上進(jìn)行匯報(bào)。討論課由教師組織和引導(dǎo)，但是學(xué)生應(yīng)該是討論的主體，每組學(xué)生都要求在課前準(zhǔn)備好案例匯報(bào)的PPT，建議以8分鐘為宜。每組學(xué)生需確定1名項(xiàng)目匯報(bào)人，同時每組要出1名評委，各組派出的評委組成評委團(tuán)，負(fù)責(zé)對每個匯報(bào)進(jìn)行點(diǎn)評和打分。
最后由教師集中點(diǎn)評，對討論的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。評委團(tuán)主要應(yīng)從以下幾個方面對匯報(bào)進(jìn)行評價(jià)和打分：選題的意義和難易程度(20分)，力學(xué)模型建立是否合理(30分)，分析計(jì)算的準(zhǔn)確性(30分)，PPT制作和講解(20分)[3]。建議對討論課全程進(jìn)行錄像，錄像結(jié)果上傳到視頻網(wǎng)站供同學(xué)們觀看和總結(jié)，評委團(tuán)的打分表由教師收回，作為最終成績的一部分。③課后驗(yàn)收。學(xué)生們根據(jù)評委團(tuán)以及教師的點(diǎn)評，需要在課后修改自己案例內(nèi)容并整理成報(bào)告，報(bào)告需按照科技論文的一般形式整理，即要求有摘要、引言、求解過程、結(jié)果分析、討論、結(jié)論和參考文獻(xiàn)。每組將報(bào)告提交上來以后，由教師打分，作為最終成績的一部分。 3.考核方式設(shè)置。材料力學(xué)課程的最終成績由三部分構(gòu)成，建議知識點(diǎn)的集中考察占40%，實(shí)驗(yàn)占10%，案例成績占50%。其中知識點(diǎn)的考察按照傳統(tǒng)的考試形式集中進(jìn)行;實(shí)驗(yàn)成績主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出;案例成績主要依據(jù)討論課的表現(xiàn)和最終報(bào)告給出。教師們對最終案例的質(zhì)量不要過多苛求，而更要關(guān)注學(xué)生們在完成案例過程中分析問題、查閱文獻(xiàn)的、應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的能力和意識，以及在案例討論以及最終報(bào)告完成過程中體現(xiàn)的協(xié)作精神以及綜合能力。
二、教改反饋及思考
筆者通過對近兩年66名學(xué)生進(jìn)行不記名問卷，發(fā)現(xiàn)對教學(xué)手段完全滿意的占83.3%，認(rèn)為基本滿意的占10.6%，不滿意的僅占6.1%。不滿意的同學(xué)多認(rèn)為案例部分占用時間過多，負(fù)荷過重，還有個別同學(xué)提到，給每組同學(xué)相同的案例分?jǐn)?shù)并不公平，因?yàn)橥瑢W(xué)的貢獻(xiàn)差距很大，給相同的分?jǐn)?shù)會降低同學(xué)們的積極性。以上確實(shí)是在教學(xué)改革中存在的問題，案例任務(wù)的輕重應(yīng)該因?qū)W生素質(zhì)而異，如果學(xué)生反映任務(wù)過重，可以適當(dāng)減少案例的個數(shù)，延長案例的完成時間，或者增加組員的數(shù)量。對于每組同學(xué)同分不公平的反饋，確實(shí)要引起重視，筆者建議在最終的報(bào)告上讓組長標(biāo)注每個同學(xué)負(fù)責(zé)的具體工作，最終的成績依此來體現(xiàn)區(qū)分度?？傊?，材料力學(xué)的研究性教學(xué)改革不會一蹴而就，需要與時俱進(jìn)，不斷完善。
研究性教學(xué)是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的一次革命，它可以引導(dǎo)學(xué)生通過主動發(fā)現(xiàn)問題和解決問題而獲得知識、形成能力、發(fā)展個性，讓學(xué)生在教學(xué)過程中體驗(yàn)科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)，并應(yīng)用發(fā)現(xiàn)的科學(xué)原理解決實(shí)際問題。對材料力學(xué)實(shí)施研究性教學(xué)需要從三方面入手，一是要對課程體系重新梳理，讓壓縮課時的同時讓學(xué)生抓住材料力學(xué)的知識主線;二是引入案例式教學(xué)，通過案例的完成和討論激發(fā)學(xué)生們的求知欲望，提升學(xué)生們發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和報(bào)告寫作能力;三是需要對課程的考核方法做出針對性的改革，保證公平的前提下體現(xiàn)一定的區(qū)分度。材料力學(xué)的研究性教改開展時間尚短，學(xué)生們的反饋肯定了研究性教改的同時也為我們糾正了一些問題。盡管未來還會遇到很多未知的困難，但相信只要教學(xué)管理部門、教師和學(xué)生共同努力，材料力學(xué)的研究性教改一定會越來越完善，為我國新時代創(chuàng)新型人才培養(yǎng)做出重要的貢獻(xiàn)。
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