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

論文關鍵詞:材料力學　多媒體　網(wǎng)上教學

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

一、我校《材料力學知果程多媒體教學情況

上海理工大學力學教研室自2000 - 2001學年及時學期選擇99級機械專科和汽車專科班進行多媒體教學的試點，取得經(jīng)驗后，在2000一2001學年第二學期開始在機械、動力、城建學院本科的多學時(64學時)《材料力學》課程中使用多媒體教學方法。到學期結束前，在學生中就多媒體教學問題進行了調查，共有339名學生參加了問卷調查。在間卷中，關于學生對多媒體教學的歡迎程序，統(tǒng)計的結果如下:

由此可見，學生對多媒體教學的效果基本滿意對多媒體教學方法比較歡迎。

二、多媒體教學的優(yōu)勢及問題

1.優(yōu)勢

(1)使用多媒體的教學方法，較大的優(yōu)勢在于教學手段先進，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，向學生清楚、生動地展示和講解課程內容。由于內容能方便地重放和交叉回放，所以對于課程內容的重點和難點，能反復地講解，對于前后關聯(lián)的內容，隨時可以調出講解，這就極大地方便教師組織講稿，使學生的學習能前后領會貫通。

(2)多媒體教學的信息量較大，在教學規(guī)定的學時內，使學生獲取更多課程知識及相關的內容。

(3)使用多媒體的教學方法節(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行討論，這對學生理解和掌握課程基本內容和基本知識是很有幫助的。以前，因為課程學時減少，所以課堂討論和習題都無法進行，教師在課堂上疲于講解課程內容，而教學環(huán)節(jié)中比較重要的習題課和討論課卻苦于沒有時間而無法進行。現(xiàn)在使用多媒體的教學方法，這個問題就能得到較好的解決。

2.問題

(1)使用多媒體教學方法是否就能大大加快授課的速度呢?我們通過實際授課得到的結論是否定的。這是因為學生對于知識的掌握有其內在的規(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。因此，教師應該保持合適的授課速度，利用多媒體的先進教學手段，用大量的資料來佐證課程基本內容和重要概念，增加課堂討論和習題講解來消化和接受課程內容。

(2)長期以來，學生習慣于傳統(tǒng)的授課方式，即教師在上面授課，而學生在下面記筆記。而改用多媒體教學方式，學生就有一個接受和適應的過程。在使用多媒體教學方法的初始階段，學生的一個較普遍的反應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，掌握好翻轉屏幕的時間，有意識地讓學生有一定的時間來記課堂筆記。同時也孺要向學生說明改進學習方法的必要性，使學生認識到對于一種新的教學手段，自身的學習方法應作出調整，在課堂上更應該注重于思考和理解。

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

(4)多媒體教學是在多媒體教室中進行，它的教學環(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，教學內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生就難以看清屏幕上的內容，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算機，包括硬件和軟件應經(jīng)常維護，使之處于使用狀態(tài)。如果在講課過程中出現(xiàn)死機之類的問題，則會使教室的教學氣氛

破壞，教學效果大打折扣。從對多媒體教室硬件設備合格程度的調查中，可以看出學生也希望多媒體教室的設備性能進一步提高。

三、《材料力學)課程教案在網(wǎng)上的

多媒體的教學方法是一種全新的教學手段，與傳統(tǒng)的教學方法一樣，也需要其它的配套措施相應跟上。因此，我們做了一項工作，就是在學校的校園網(wǎng)上多媒體教學的教案，它包括了課程的理論教學內容、課堂演示的圖片、講解的例題、問題的討論和習題的解答。這樣，學生就可以非常方便地、隨時在學校的校園網(wǎng)上查到課程的全部教學內容。學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內容，在課后也能很容易地在網(wǎng)上進行復習。所以，在網(wǎng)上課程教案是一項十分重要的教學環(huán)節(jié)，我們正努力地進行著這項工作，爭取把它做得更加出色和成功。

四、課程的其它教學環(huán)節(jié)在網(wǎng)上的實現(xiàn)

在課程的各項教學環(huán)節(jié)中，如何結合使用網(wǎng)絡是我們所面臨的一個重要課題。就這個間題在學生中進行調查的結果如下:

從調查的結果可以看出，學生對課程的教學環(huán)節(jié)在網(wǎng)上實現(xiàn)持支持和歡迎的態(tài)度。利用網(wǎng)絡資源的優(yōu)勢，在網(wǎng)上復習、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挑戰(zhàn)。我們需要得到學校各個方面的支持，更需要得到學校領導的大力支持。我們堅信在學校領導和各個部門的支持下，在教師的努力下，這項教師和學生所期盼也是有益子教學的項目是一定可以完成的。

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

論文關鍵詞:材料力學　多媒體　網(wǎng)上教學

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

一、我校《材料力學知果程多媒體教學情況

上海理工大學力學教研室自2000 - 2001學年及時學期選擇99級機械專科和汽車專科班進行多媒體教學的試點，取得經(jīng)驗后，在2000一2001學年第二學期開始在機械、動力、城建學院本科的多學時(64學時)《材料力學》課程中使用多媒體教學方法。到學期結束前，在學生中就多媒體教學問題進行了調查，共有339名學生參加了問卷調查。在間卷中，關于學生對多媒體教學的歡迎程序，統(tǒng)計的結果如下:

由此可見，學生對多媒體教學的效果基本滿意對多媒體教學方法比較歡迎。

二、多媒體教學的優(yōu)勢及問題

1.優(yōu)勢

(1)使用多媒體的教學方法，較大的優(yōu)勢在于教學手段先進，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，向學生清楚、生動地展示和講解課程內容。由于內容能方便地重放和交叉回放，所以對于課程內容的重點和難點，能反復地講解，對于前后關聯(lián)的內容，隨時可以調出講解，這就極大地方便教師組織講稿，使學生的學習能前后領會貫通。

(2)多媒體教學的信息量較大，在教學規(guī)定的學時內，使學生獲取更多課程知識及相關的內容。

(3)使用多媒體的教學方法節(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行討論，這對學生理解和掌握課程基本內容和基本知識是很有幫助的。以前，因為課程學時減少，所以課堂討論和習題都無法進行，教師在課堂上疲于講解課程內容，而教學環(huán)節(jié)中比較重要的習題課和討論課卻苦于沒有時間而無法進行。現(xiàn)在使用多媒體的教學方法，這個問題就能得到較好的解決。

2.問題

(1)使用多媒體教學方法是否就能大大加快授課的速度呢?我們通過實際授課得到的結論是否定的。這是因為學生對于知識的掌握有其內在的規(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。因此，教師應該保持合適的授課速度，利用多媒體的先進教學手段，用大量的資料來佐證課程基本內容和重要概念，增加課堂討論和習題講解來消化和接受課程內容。

(2)長期以來，學生習慣于傳統(tǒng)的授課方式，即教師在上面授課，而學生在下面記筆記。而改用多媒體教學方式，學生就有一個接受和適應的過程。在使用多媒體教學方法的初始階段，學生的一個較普遍的反應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，掌握好翻轉屏幕的時間，有意識地讓學生有一定的時間來記課堂筆記。同時也孺要向學生說明改進學習方法的必要性，使學生認識到對于一種新的教學手段，自身的學習方法應作出調整，在課堂上更應該注重于思考和理解。

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

(4)多媒體教學是在多媒體教室中進行，它的教學環(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，教學內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生就難以看清屏幕上的內容，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算機，包括硬件和軟件應經(jīng)常維護，使之處于使用狀態(tài)。如果在講課過程中出現(xiàn)死機之類的問題，則會使教室的教學氣氛

破壞，教學效果大打折扣。從對多媒體教室硬件設備合格程度的調查中，可以看出學生也希望多媒體教室的設備性能進一步提高。

三、《材料力學)課程教案在網(wǎng)上的

多媒體的教學方法是一種全新的教學手段，與傳統(tǒng)的教學方法一樣，也需要其它的配套措施相應跟上。因此，我們做了一項工作，就是在學校的校園網(wǎng)上多媒體教學的教案，它包括了課程的理論教學內容、課堂演示的圖片、講解的例題、問題的討論和習題的解答。這樣，學生就可以非常方便地、隨時在學校的校園網(wǎng)上查到課程的全部教學內容。學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內容，在課后也能很容易地在網(wǎng)上進行復習。所以，在網(wǎng)上課程教案是一項十分重要的教學環(huán)節(jié)，我們正努力地進行著這項工作，爭取把它做得更加出色和成功。

四、課程的其它教學環(huán)節(jié)在網(wǎng)上的實現(xiàn)

在課程的各項教學環(huán)節(jié)中，如何結合使用網(wǎng)絡是我們所面臨的一個重要課題。就這個間題在學生中進行調查的結果如下:

從調查的結果可以看出，學生對課程的教學環(huán)節(jié)在網(wǎng)上實現(xiàn)持支持和歡迎的態(tài)度。利用網(wǎng)絡資源的優(yōu)勢，在網(wǎng)上復習、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挑戰(zhàn)。我們需要得到學校各個方面的支持，更需要得到學校領導的大力支持。我們堅信在學校領導和各個部門的支持下，在教師的努力下，這項教師和學生所期盼也是有益子教學的項目是一定可以完成的。

材料力學論文:獨立學院土木專業(yè)材料力學課程實驗教學研究與探討

收稿日期：2013-01-12

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

摘要：針對獨立學院本科培養(yǎng)應用型人才的定位要求，總結傳統(tǒng)教學中存在的不足，結合獨立學院學生的特點，有針對性地探討改善實驗課教學質量，提高實驗課教學效果的解決方法，探索適合獨立學院學生力學實驗課程的教學方法。

關鍵詞：材料力學；實驗課；教學方法；獨立學院

材料力學作為土建類學科的一門技術專業(yè)基礎課程，其教學直接影響專業(yè)課的學習。材料力學實驗課程是材料力學課程的重要組成部分，通過實驗課程可以更好地把理論與實踐緊密結合。學生通過自主動手，現(xiàn)場操作實驗，用所得的實驗數(shù)據(jù)與理論值進行對比，對公式進行驗證，了解不同材料的力學特性，可培養(yǎng)學生獨立思考問題、處理問題、以及實踐動手的能力，同時也可加深學生對材料力學理論內容的理解[1]。

然而，材料力學實驗課程的教學在許多院校得不到重視。部分學生認為，實驗課可有可無，做實驗只是抄抄數(shù)據(jù)，寫寫實驗報告。學生對動手做實驗失去興趣，只看不做，或者隨意操作，應付了事。長此以往，隨著學生對實驗課重視程度的降低，開出的實驗課也難以達到預期的目的[2]。如何增強學生對材料力學實驗課的重視程度，激發(fā)學生的積極性，讓學生在實驗過程中開動腦筋、鍛煉分析解決問題和實際動手的能力，是材料力學實驗課程改革的方向和目的。

一、各類高校材料實驗課程開展現(xiàn)狀

材料力學課程是土建類專業(yè)的基礎課程，全國相關院校相關專業(yè)普遍開設該門課程。由于各高校辦學培養(yǎng)目標和生源的差異，各類院校開設該課程的具體情況也不盡相同。985、211等重點大學，整體師資力量雄厚、辦學歷史悠久，力學實驗教學方案相對成熟。獨立學院招收的學生一般為三本生源，進校分數(shù)線與一二本學校生源存在差異，培養(yǎng)目標也不盡相同，如果生搬硬套他們成功的經(jīng)驗，往往事與愿違，達不到預期的教學效果，相反還會導致拔苗助長，不符合獨立學院的人才培養(yǎng)目標。在一些重點大學，材料力學由理論課教師和實驗課教師分別教授。雖然這樣可以減輕教師的工作強度，發(fā)揮各自的專長，但是在實施過程中，往往會出現(xiàn)由于教師之間溝通不暢，導致理論教學與實踐有所偏差。

高職高專學校的人才培養(yǎng)目標是培養(yǎng)面向生產(chǎn)一線的技能型應用型人才，由于該類學校定位側重于學生實踐技能的培養(yǎng)，通常只要求學生掌握具體的實驗操作方法和技能，與實驗相應的理論基礎教學部分往往被忽略[3]。

獨立學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，社會團體或個人和其他有合作能力的機構）合作創(chuàng)辦的進行本科層次教育的高等教育機構。由于社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，普通一本、二本院校的教學資源已不能滿足社會需求，為了普及大學本科教育，提升國民教育水平，提高整體國民素質，獨立院校順應時展應運而生。

獨立學院的培養(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，形成自身的課程體系尤為重要。目前獨立學院材料力學實驗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，等獨立學院土木專業(yè)材料力學課程實驗教學研究與探討

其一，獨立學院主要側重于培養(yǎng)應用型人才，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際操作的做法。大多數(shù)獨立學院辦學時間較短，在很多方面沿用母體學校的教學模式，教師過分強調理論闡述，而忽視了在實驗中培養(yǎng)學生的動手能力[4]。所開設的實驗課程大多屬于驗證性實驗，以至于學生知道實驗的目的是驗證某一定律，然后根據(jù)相應實驗步驟按圖索驥得出實驗結論，無論最終實驗數(shù)據(jù)正確與否都不會改變實驗結論的正確性。在這種現(xiàn)實情況下，學生對實驗操作漸漸沒有了預期，積極性也隨之降低。

其二，獨立學院辦學時間較短，招生規(guī)模大，部分課程安排不夠仔細，同24小時內有可能連續(xù)做幾門課程的實驗，學生在短時間內難以消化，加之實驗室建設不夠完善，相應實驗課的配套儀器不齊全，使得大多數(shù)時間學生只能看，不能動手操作，力學實驗直接變成演示性實驗，嚴重影響實驗課的教學效果。

隨著科技的進步以及時代的發(fā)展，材料力學實驗也應該相應改善。傳統(tǒng)單一式的教學方法已遠遠不能滿足現(xiàn)代教學的需求，需要對實驗進行適當創(chuàng)新，探索適合獨立院校實驗課教學的新路。

二、獨立院校材料力學實驗課的探索

獨立學院材料力學實驗課程改革首先需要改革實驗內容、教學手段和方法，應該與母體學校及高職高專有所區(qū)別。基于獨立學院培養(yǎng)目標的定位要求，筆者經(jīng)過實踐調查，初步探索了一些行之有效的教學方法，在實踐教學中收到了良好的效果。

（一）實驗內容的改革

一般傳統(tǒng)的材料力學教學實驗內容主要針對低碳鋼和鑄鐵的拉壓試驗，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。這些材料的力學性能實驗對于學生學習專業(yè)課程以及今后從事相關工作意義重大，因此，筆者建議在材料力學實驗教學中增加混凝土抗壓實驗，以滿足學生專業(yè)課程學習的需求[5]。

（二）問題式實驗教學方法的實踐

獨立學院的定位要求側重于培養(yǎng)學生的動手能力。根據(jù)相關理論知識，通過學生自主動手達到突出實踐操作、理論與實踐相結合的效果。下面以低碳鋼拉伸試驗為例闡述如何達到該效果。

低碳鋼拉伸試驗是傳統(tǒng)的教學實驗，是通過測定低碳鋼的屈服極限、強度極限、延伸率和面積收縮率等各項參數(shù)指標，繪制應力應變曲線圖，通過曲線圖了解材料在受拉時力與變形的關系（如圖1）。在材料力學課程中，對低碳鋼的力學性能作了詳盡的講解，學生在實驗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、強化階段和頸縮階段等4個階段，實驗可以讓學生更為直觀地看到低碳鋼拉伸時的這種力學性質。因此，實驗往往以觀看實驗結果為主。為此，設計了問題式實驗教學方法，以期在這一實驗過程中培養(yǎng)學生的觀察能力、分析能力和動手能力。 圖1低碳鋼應力應變曲線

在實驗課開始初，首先布置課前預習作業(yè)：“思考低碳鋼拉伸實驗目的是要驗證哪些力學特性，通過觀察哪些參數(shù)指標進行驗證，并將它們一一列舉。”接著，讓學生詳細閱讀理論內容，自己分析總結，然后分組提問。由于學生對理論內容已經(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、強度極限、延伸率和面積收縮率等指標進行測定，繪制相應曲線來觀察其中的關系。而學生的回答通常不夠，漏掉某個指標參數(shù)。這些問題反映出學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教材中都有詳細的介紹，通過課前提問的方式，既可以進一步熟悉理論知識，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，進一步追加提問：“在實驗過程中怎么獲取這4個指標參數(shù)？”并讓學生分組討論。此問題是對此實驗原理的進一步升華。如果學生通過思考，分組討論，最終能夠很好地回答出該問題，那么此次實驗就達到了應有的效果。

為了讓學生更好地掌握實驗儀器的操作方法和相關注意事項，教師首先應親自演示實驗操作過程，讓學生知道通過實驗操作獲取相應指標，以便學生在自己動手操作時可以有重點的、有目的地進行觀察[7]。

首先，開動電源，打開液壓式萬能實驗機。在夾具上安裝試件，同時明確告知學生：“當液壓式萬能試驗機的上下夾具夾好鋼筋后，禁止開動上下升降按鈕”，并讓學生思考原因。該問題直觀性很強，只要認真觀察都能回答。學生通常都是圍繞“對儀器或者是試件有損壞”等進行回答。然后給出正確答案：由于萬能試驗機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致不可預知的危險，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)作出相應解答：“此階段試件所受拉力在彈性范圍之內，所以形變基本成線性；如果去掉外力，則試件會恢復到原來長度。”絕大多數(shù)學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知。在屈服階段，可以讓學生思考“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，導致圖像出現(xiàn)微小波動。這樣大大加深學生對曲線形狀的理解。同時要引導學生關注此階段圖上應變值明顯增加的位置，讓學生回憶此點是什么點。有學生回答：“屈服點”。然后接著問：“屈服點有什么作用？”學生開始回憶理論知識，想到屈服點所對應的應力就是屈服極限，進而解決了及時個參數(shù)指標“屈服極限”如何獲得的問題。在強化階段，重點觀察曲線的轉折位置，以同樣方法讓學生找到“強度極限值”。當進入頸縮階段后，立刻讓學生觀察鋼筋的變化，此時，會看到鋼筋慢慢變細，最終被拉斷。

在實驗操作過程中，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”“強度極限”兩個參數(shù)指標。接下來重點引導學生如何獲取剩余兩個參數(shù)指標。首先提問：試件延伸率的定義是什么？學生回答：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)？學生思考：由于原試件標距已知，只要獲取斷后試件標距即可。此時只需提醒游標卡尺的用法以及斷后試件標距的測量方法。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、重點觀察實驗、引導思考方向、學生自主回答四個步驟，既可輕松獲取了4個參數(shù)指標，又達到了教學相長、相互促進的目的。之后，還可以繼續(xù)提問：“低碳鋼拉伸實驗為靜力實驗，必須要保障所加荷載均勻，那么用什么方法可以達到均勻的效果？”這個問題剛開始看來似乎沒有頭緒，但實際并不難回答，在演示過程中已經(jīng)給了相應提示，部分學生通過回憶可以想到“送油的速度影響荷載的大小”。那么，稍加思考便可以進一步得到：“只要送油速度均勻，荷載便可以均勻增加。”通過這些方法既讓學生牢記了實驗過程中的注意事項，又加深了對實驗理內容的理解。

接下來讓學生自由分組自行實驗，由于之前的演示實驗已經(jīng)把相關問題及注意事項用問答的方式解決，學生印象十分深刻，因此，在自己動手操作實驗時就相對容易。分組實驗后，接著讓學生根據(jù)所測數(shù)據(jù)，繪制相應曲線圖。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）和所測實驗數(shù)據(jù)誤差等方面進行回答。除了這些原因之外，重點提示材料本身的質量問題，使得最終答案更為。通過這些方法既可以延續(xù)學生思考實驗的熱情，又避免了實驗課學生盲目、隨意的情況發(fā)生。

三、結語

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

材料力學論文:淺析通過教學改革提高材料力學課程教學質量

作者：吳云鵬 孫立紅 劉寶良

論文關鍵詞:材料力學；講授式；啟發(fā)式；教學質量；創(chuàng)新能力

論文摘要:材料力學是工科院校的一門重要的技術基礎課，起著承上啟下的作用。為達到提高教學效果的目的，合理運用多種教學手段是極為重要的。對于不同的教學內容，應采取不同的教學手段。本文通過對材料力學教學改革的幾點討論和實踐來探討提高教學質量、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)適應21世紀需要的人才。

材料力學是工科院校的一門重要的技術基礎課，起著承上啟下的作用，不論在土木建筑、機械工程還是礦業(yè)工程等專業(yè)領域中都有著重要的應用。材料力學是學生最早接觸的與工程實際密切聯(lián)系的技術基礎課之一（一般在大二下學期開課），其課程內容本身對各專業(yè)的后續(xù)課程（包括其他專業(yè)技術基礎課、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)學生獨立學習的能力、創(chuàng)造學習的能力，這對于學生今后的學習、工作更為重要。隨著教學改革的不斷深入以及課程學時逐漸減少這一客觀現(xiàn)實，有必要改進教學方法，以達到教學基本要求。針對材料力學課程的特點及學生的情況，我們探索進行了材料力學的教學改革的方法和實踐。

一、加強工程意識的培養(yǎng)，激發(fā)學生學習興趣

我們在課程中刪減了一部分與大學物理重復的內容，引入復合材料力學、彈塑性力學等近代力學知識（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。我們在改革實踐中引入了復合材料力學的部分內容；在介紹“構件的交變應力”這一章中引入了“疲勞與斷裂”——斷裂力學的部分內容等一些現(xiàn)代科技成果），通過傳統(tǒng)授課內容的修訂，刪減部分陳舊的、與其他課程重復較多的內容，極大地減輕了學生的負擔；增加了一些力學學科的現(xiàn)代科技成果介紹（包括各專業(yè)技術領域中現(xiàn)代力學的應用），調動了學生學習力學課程的興趣與學習積極性。

二、采用多樣化教學手段提高材料力學課程教學質量

各種教學手段,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,彌補其不足，實現(xiàn)各種方法的互補性，是選擇教學手段的依據(jù)。在教學實踐中我們采用了多種教學手段，改革傳統(tǒng)的教學方法，用最適當?shù)姆绞绞箤W生以極大熱情學好材料力學知識，提高分析問題、研究問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神及創(chuàng)造能力。提高了材料力學課程的授課效果及教學質量。 

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

“壞的教師講授真理，好的教師教學生發(fā)現(xiàn)真理。”采用啟發(fā)式教學，在講課過程中為學生創(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，可以在一些適當內容上為學生留下思維空間，由學生自己得出結論，甚至是一些重要結論。如在畫剪力、彎矩圖時，導出彎矩、剪力和分布載荷的微分關系，這部分內容正適合于學生剛學過高等代數(shù)的相關知識，可以讓學生做嘗試性推導，獨立得出結論。像這種簡單的理論推導交給學生自己去做，不僅極大地調動了學生主動學習的積極性，而且使學生積極思考，并培養(yǎng)了他們研究問題的能力。傳統(tǒng)的材料力學的習題講解中注重步驟的規(guī)范，推導的縝密，不易調動學生學習的積極性。因而我們在講解習題的過程中，除了給出必要的提示外，盡量讓學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、摩爾積分法及應用正則方程法等，讓學生自己總結各種方法的優(yōu)劣及各種不同類型題的最適用的解題方法。

（二）采用形象化教學方式，提高學生理解能力

材料力學是一門理論性較強、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算機系統(tǒng)納入教學計劃。多媒體可以克服傳統(tǒng)教學方法

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

通過一些小教具演示和實驗，強化學生基本概念，比如：在介紹截面幾何性質對構件強度和剛度的影響，我們采用學生常用的直尺，在相同的載荷下，通過平放與豎放相互比較的方法使學生直觀地了解到不同截面的幾何性質對構件強度的影響；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），讓學生自己做試驗來體會不同長度壓桿的臨界力的不同等。實踐證明，這樣做不僅可以避免單純語言文字敘述的缺點，還能增加學生對實際問題的認識能力。

（三）引入專題介紹，提高學生的實踐認識能力

為了使學生掌握所學理論知識在工程實際中的具體應用，增強學生分析、研究、解決問題的能力，在教學過程中適當引入了專題介紹。如彩虹橋倒塌原因分析，上海楊浦大橋橋面結構力學性能分析，典型工程實例（由于疲勞強度原因引起的破壞現(xiàn)象分析等）專題。此種方式深受學生的歡迎，學生學習材料力學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）分析討論式訓練和文獻報告式訓練，啟發(fā)學生思維

課堂討論是啟發(fā)學生思維的一種有效形式。在討論過程中，結合具體的問題進行理論復習、方法的應用、補充知識、分析結果。這對學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習小組，由教師為學生指定學習討論內容，學生在課下準備出教案，經(jīng)教師指正后在課堂上由學生主講、教師輔助引導的學習方式。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；彎曲應力中截面幾何性質對構件強度的影響等方面的內容就采用了學生講解的方式。通過此種方式使學生的學習熱情、學習積極性、綜合能力等各方面均得到了大幅度的提高，使學生學會了怎樣去思考問題和發(fā)現(xiàn)問題。學生撰寫的科技報告質量也逐次提高。

為了配合以上改革措施，我們在素質考核方面也進行了相應的改革，在平時進行階段性測試、資格考試和水平考試相結合，并參考布置學生撰寫的科技報告和小論文及在參加力學創(chuàng)新設計大賽中取得的成績等來綜合衡量學生的綜合素質、對本門課的掌握情況及給出成績。自實施了以上方法后，學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，學生的學習熱情、學習積極性、綜合能力等各方面均得到了大幅度的提高。由此證明了力學課程初步改革的成效。

材料力學論文:多晶體新型材料力學性能分析與研究

多晶體新型材料力學性能分析與研究

1 材料的結構

材料的結構是指材料的組成單元之間互相排斥、互相吸引的作用達到平衡時的空間分布。從宏觀到微觀有三個不同的層次，分別是宏觀組織結構、顯微組織結構和微觀結構。其中，宏觀組織結構是指用肉眼或者使用放大鏡觀察到晶粒、相的集合狀態(tài)。顯微組織結構也可稱為亞微觀結構，它是利用電子顯微鏡或者光學顯微鏡觀察到材料內部的微區(qū)結構或者晶粒、相的集合狀態(tài)。微觀結構是比顯微組織結構更細的一層結構，它本文由論文聯(lián)盟//收集整理包括分子結構、原子結構、分子的排列結構以及原子的排列結構。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晶粒的聚集體。晶粒晶界上的結合其實是機械組合，展開來講就是當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，結合力也就越大。晶粒內部的結合力要大于晶粒間的結合力。軟銅、鋼、鋁、金可以承受較大的變形和塑形是因為在發(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 材料的力學性能理論

2.1 材料受牽伸時的力學性能

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性能

壓縮試驗是用來測定材料受壓時的力學性能。在金屬壓縮試驗時，大多采用短粗圓柱形試樣，細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 材料的力學性能分析

剛度、強度和穩(wěn)定性是評價一種材料和結構

力學性能的三大要素[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。強度是指材料抵抗破壞的能力，具體體現(xiàn)在應力分析中。斷裂和疲勞也是強度問題的一部分，斷裂在宏觀中是因為結構中裂紋的擴展，結構中的較大應力大于結構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。對于強度更進一步的分析是彈塑性極限分析。穩(wěn)定性是指結構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)定性問題是結構設計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，結構的模態(tài)、動力相應和固有頻率，對結構固有頻率進行分析目的是為了避免結構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。各晶粒塑性變形時的不均勻性和不同時性，當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力方向一致的滑移系統(tǒng)中首先達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)屈服材料的應力之間沒有明顯的界限。

同時，在同一個晶粒內的不同區(qū)域的變形量是不同的。因為在一個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重，變形的不同時性越明顯。物體內任一點的應變狀態(tài)可用切應變分量和正應變分量表示，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)上配合地進行，各晶粒必須相互協(xié)調。

綜上所述，同時開動滑移系統(tǒng)是多晶體內任一晶粒實現(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雜的過程。最初的晶體轉動或者滑移系統(tǒng)受阻后，沒有啟動的滑移系統(tǒng)上的切應力升高，當達到臨界切應力時，進入滑移狀態(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，在塑性變形中，也可能出現(xiàn)孿生機制。滑移系統(tǒng)足夠多時，變形 的協(xié)調性可以得到充足保障，以適應宏觀變形的要求。由此可以得出，滑移系統(tǒng)越多越有利于變形協(xié)調，任意變形的要求也更容易適應，材料的塑形越好。在工程的實際應用中，形變強化得到了廣泛應用，作為金屬材料的最重要的性質之一，變形強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。

材料力學論文:淺談材料力學設計性綜合實驗教學方法

[摘要]本文介紹了材料力學實驗課的特點及引入設計性綜合實驗教學方法,這樣的實驗教學改革有利于提高學生學習的積極性,對培養(yǎng)學生的自主學習能力,培養(yǎng)創(chuàng)新能力極為重要。

[關鍵詞]材料力學 實驗教學 設計實驗 綜合實驗

《材料力學》課程在土木工程專業(yè)中是一門重要的基礎專業(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,其基本理論知識是往后課程學習和以后工程設計和工程實踐中最基本的理論根據(jù)之一,涉及眾多工程領域。學生通過學習,了解和掌握材料力學研究方法,能運用材料力學理論和計算方法去分析、計算解決實際工作中遇到的一些工程問題。實際教學中,由于本門課程具有理論性強、概念知識多、內容抽象、邏輯嚴密等特點,使教與學都頗具困難,因此,需要教學老師在教學實踐中不斷探索研究,提高教學質量、改善教學方法。材料力學的實驗教學能使學生學到的抽象理論知識與實際情況結合起來,有助于建立完整的材料力學知識體系,另外實驗教學有利于學生自學學習能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),在教學改革中應該重視實驗教學環(huán)節(jié)。

一、材料力學實驗教學內容的現(xiàn)狀

1.實驗課內容陳舊、單一

一般來說,材料力學實驗課的實驗項目少且較為單一,主要有是對鑄鐵和低碳鋼兩種金屬材料進行簡單的材料力學性能測試,包括拉伸、壓縮、扭轉、彎矩等主應力的驗證性實驗,內容形式固定,與工程實際情況聯(lián)系不強。在實驗中,學生都是按指定標準化程序實驗操作,實驗內容設計上也沒有預留多少讓學生有自主創(chuàng)造的空間,這樣不但影響學生的學習熱情,還扼殺了學生的創(chuàng)造思維。

2.實驗條件不充足

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

二、材料力學綜合設計型實驗教學方法

1.引入綜合設計型實驗內容

結合經(jīng)典材料力學實驗方法的基礎上,調整實驗內容增加設計綜合設計性實驗內容,為學生提供寬松、開放的實驗環(huán)境,讓學生根據(jù)自己的意愿和能力靈活開展實驗。在實驗中,老師不設定具體實驗方法方式。開展實驗前,學生幾個人自由組成以實驗小組,分工合作,要閱讀實驗大綱要求、明確實驗目的、了解實驗室現(xiàn)有條件、自主查閱資料等,然后設計實驗方案,跟老師討論實施實驗可行方案,獨立完成實驗,完成實驗研究報告或實驗小論文。

綜合設計型實驗要求老師始終以輔助的角色從旁指導學生實驗,在確定大致的實驗內容、提供相應實驗環(huán)境和保障學生實驗安全的基礎上,讓學生充分發(fā)揮主觀能動性。實驗對象不限于單一的金屬材料,學生可根據(jù)自己的興趣設計自己的實驗方案。實驗的工具也不限于實驗室里的儀器設備,學生充分發(fā)揮所長,可以自主設計簡易儀器設備,可以采用計算機編程、數(shù)值模擬試驗等。實驗的時間也不限于正常上課時間,一個實驗項目可以在幾天至兩個星期內完成,讓學生有充分時間調研、討論和實驗,同時也可以達到分流學生充分利用實驗室資源的效果。

比如,學生要測量某種材料的力學性能,在完成資料調研和設計好實驗計劃書后,給老師檢查,經(jīng)過討論交流,確定方案可行。然后老師就組織學生講解和教會學生各種儀器設備的實驗原理、操作方法和注意事項,學習電子萬能試驗機、壓力試驗機、扭轉試驗機、材料力學試驗臺、各種傳感器、百分表等儀器設備的使用,掌握應變儀的操作、電阻應變片的粘貼方法,了解電測法基本原理等,在學生熟悉整個過程后就可以開始獨立自主開始實驗了。實驗完成后按照要求編寫實驗報告或小論文。這樣的實驗教學方式,老師不再是主要的角色,學生自己掌握了實驗過程中的主動性,自己動手、自己動腦、自己發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。學生可以現(xiàn)學現(xiàn)用,及時掌握鞏固所學,激發(fā)學生學習積極性。

2.加大開放實驗、開放基金課題項目與課程實驗結合的程度

開放性實驗室包括時間的開放、資源的開放、實驗內容的開放、管理方式的開放,學生可利用課余時間來實驗室開展實驗,有利于學生素質培養(yǎng),能充分利用實驗室資源。開放性實驗室的開放程度應結合院校自身條件,以學生為本,立足于培養(yǎng)學生的技術應用能力、和實際操作能力的,充分利用實驗室教學資源。我校為促進開放性實驗室建設,培養(yǎng)高素質人才,設立了多種開放基金,鼓勵本科生進行課外科研活動,比如:“實驗室室開放基金項目”,“創(chuàng)新性實驗計劃”,其面向全校教學、科研實驗室,基金項目支持各實驗室提供的開放實驗教學課題和學生自擬的實驗課題,項目內容要有一定的新意,對培養(yǎng)學生的素質和能力要有推動作用。由于學校對實驗室建設的大力支持,使得學院在設計實驗項目、學生進行實驗在操作上變得可以更加靈活。學生可以根據(jù)自己的時間安排、結合自己的興趣來實驗室開展自己的實驗項目,的實驗項目還可以向學校實驗室開放基金管理處申請立項,獲得經(jīng)費支持。學生也可以參與教師的科研實驗,培養(yǎng)學生科學研究的思想,提高自身能力和素質。這些制度和政策,極大的推動我校創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制的建設。

三、總結

在教學中院校應加強實驗環(huán)節(jié)的,為學生實驗搭建一個良好的服務平臺,讓學生在這個平臺上充分發(fā)揮自主能動性和創(chuàng)造性思維,讓學生通過材料力學的自主實驗,為專業(yè)基礎課打下堅實基礎,有利于學生實踐能力提高,培養(yǎng)了獨立思考能力和團隊協(xié)作能力。

材料力學論文:本科院校材料力學土木工程論文

一、培養(yǎng)學生學習興趣，提高學生學習主觀能動性

相比材料力學課程的枯燥而言，理論力學可以說是土木工程專業(yè)力學系統(tǒng)相對簡單的課程，是入門課程，而且它和大學以前學過的物理、數(shù)學結合得較緊密，學生學習起來會感到輕松一些。而材料力學則將學生帶入一個全新的世界，這個世界如果能讓學生感到精彩，他們就會學得不亦樂乎;若這個世界讓學生覺得乏味，他們就會自暴自棄。因此如何培養(yǎng)學生的學習興趣，使他們主動去學習就顯得非常重要。一般土木工程專業(yè)的學生在大一已學過土木工程概論，但在教學過程中發(fā)現(xiàn)，許多學生仍對土木工程專業(yè)的內涵比較模糊，對材料力學在土木工程力學“家族”中的地位也不甚明了。因此，在教學過程中對緒論這部分內容必須給予重視。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;學生則更是不重視。筆者認為這種態(tài)度是不正確的，將嚴重影響該課程的后續(xù)學習。筆者在緒論部分的教學中，除了介紹課程的基本信息、目的要求、主要內容外，還特別向學生介紹了課程知識的應用前景和學習方法。應用前景包括該課程與后續(xù)結構力學、混凝土、鋼結構等課程的關系，該課程知識在建筑結構、混凝土設計等專業(yè)課程，以及土木工程二級學科中的應用情況等。學習方法包括如弄清基本概念———思考、觀察、讀書、實驗，注重知識獲取過程———公式推導，認真完成作業(yè)———理解、體會、舉一反三等。向學生推薦一些經(jīng)典書籍和學習網(wǎng)站，供其課外閱讀所用。

二、優(yōu)化課程，推進教學內容與教學方法的改革

當今時代的發(fā)展，要求高層次工程技術人員必須具備堅實的力學理論基礎。材料力學是力學理論體系的重要環(huán)節(jié)，在幫助學生明確工程概念、解決實際問題方面，發(fā)揮著夯實基礎和啟蒙引導的作用。隨著高等教育的改革和發(fā)展，教育體制和課程設置以及學時分配都發(fā)生了重大變化，教學中往往出現(xiàn)教學課時不斷被壓縮、教學方法單調陳舊、實驗課程不受重視、實踐教學機會較少等問題。要解決這些問題，教學改革顯得刻不容緩。

(一)整合教學內容，力求主次分明

材料力學課程內容涉及范圍較廣，有固體力學、材料學、電磁學等諸多學科，因此，教學內容必須主次分明，要抓住課程主線和重點，同時也要緊密聯(lián)系土木工程專業(yè)，做到有的放矢，使學生在有限的時間里學到最需要的知識。傳統(tǒng)材料力學教材的內容體系一般為“拉壓→扭轉→彎曲→組合變形”，其規(guī)律是由簡到繁、由易到難，這種教學次序較為經(jīng)典，但也存在教學起點低、內容重復多、課時量大等缺點。因此在教學過程中，首先應立足于土木的房建結構，對其各個部位進行受力分析，引導學生將這些構件簡化為力學模型，然后再思考這些模型的共性，對其應力、應變情況進行集中分析比較。比如框架結構的柱，除了受壓以外，還受什么作用?設計柱的時候，長細比對其有什么影響?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)?在教學過程中遵循歸納—演繹的模式，始終抓住“外力—內力—應力—變形”的主線，以“內力圖—應力狀態(tài)—強度理論”為具體內容，強化知識的貫通與滲透，引導學生從本質上理解各種基本變形的內在聯(lián)系。在具體的教學內容上，重點學習拉壓、扭轉、彎曲和組合變形，而對超靜定、壓桿穩(wěn)定等問題可作適當?shù)暮喕＿€可結合教師的科研成果，對相關知識進行適當拓展和延伸。

(二)教學方法與手段多樣化，力求教學模式的創(chuàng)新

1．教學方法的創(chuàng)新

傳統(tǒng)的講授法教學存在較多缺陷，比如單一的注入式難以實現(xiàn)教學互動等，因此，課程教學方法應整體轉型，根據(jù)課程內容由單一方法轉變?yōu)槎喾N教學方法的靈活組合。如由教師提出話題，與學生進行課題討論。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，引導學生由灌輸過渡到質疑理解，經(jīng)歷求解過程，給予學生更多獨立思考的機會。筆者在課堂教學過程中，常常采用問題法、討論法、練習法等教學方法，注重引導、啟發(fā)學生的思維。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?shù)陌咐蓪W生提出問題，并思考解決方法;在此過程中教師參與學生話題的討論;對概念進行實踐運用，挑選典型練習，從模仿性練習到創(chuàng)造性練習。鼓勵學生抓住本質溯本求源，“打破沙鍋問到底”，而不是依葫蘆畫瓢。重視學生自學能力的培養(yǎng)，可安排學生以宿舍為單位形成學習小組，自行閱讀相關參考書。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生講解，教師僅進行總結評價，比較各種解題方法和講解模式，引導學生找出方式。此外，鼓勵學生課外多閱讀相關書籍資料，推薦學生觀看愛課程網(wǎng)中南京航空航天大學鄧宗白教師主講的材料力學漫談;閱讀劉鴻文的《材料力學》，徐芝綸的《彈性力學》;利用校內網(wǎng)下載《力學與實踐》雜志的有關材料力學論文等。另外，學院還為學生專門安排每周一次2學時的答疑課，一般是教師和學生一對一式。利用這些機會，教師可以充分了解學生的學習狀態(tài)、內心想法等，增進師生間的了解，為課堂教學打下良好的基礎。

2．教學手段的創(chuàng)新

隨著科學技術的發(fā)展，特別是多媒體的出現(xiàn)，教學手段更加現(xiàn)代化。課件制作質量直接影響著學生的學習興趣。可在課件中穿插大量的圖片和視頻，增加有關材料力學領域科學家的生平、事跡與工程案例。比如在講解壓桿穩(wěn)定這部分內容時，以塔吊為例，可向學生提問:塔吊為什么要采用附著這一措施?附著應該設在什么位置?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引導學生聯(lián)系理論公式去思考。由于這些技術和內容與課程要求聯(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，增加了課堂教學的趣味性。除多媒體之外，課堂教學還應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、壓桿穩(wěn)定等。此外，為了貼近生活，激發(fā)學生的學習興趣，加深學生對知識的理解，還可設計許多通俗易懂的小實驗，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課程的教學實例進行講解。

(三)重視實驗實踐，力求學以致用

實驗教學作為材料力學課程的一個重要組成部分，對提高學生實踐能力、設計能力具有重要意義。但由于實驗設備數(shù)量和實驗課時的限制，材料力學課程實驗只開展了純彎曲梁正應力、電測法測定材料彈性模量E和泊松比μ實驗、懸臂梁靜應變三個實驗。而且由于是分組實驗，個別學生往往濫竽充數(shù)，抄襲別人的實驗數(shù)據(jù)應付了事。為了解決這一問題，一方面開放實驗室，給學生留有充足的實驗時間，同時也充分發(fā)揮設備資源的作用;另一方面在實驗報告中添加實驗小結一項，要求每個學生寫出不少于200字的總結，內容可以是對實驗的認識、誤差的分析或其他相關感想等，嚴禁出現(xiàn)雷同，促使每個學生都真正參與實驗，并有所收獲。如有學生在實驗總結中這樣寫到:“實驗雖看似簡單，但眼高手低，在將理論轉化為操作的過程中，有很多細節(jié)需要考慮，以此類推，使我認識到了理論知識與實踐工程之間的差異。”此外，還要求每位學生在期末完成一篇材料力學課程小論文。內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)相關的實際工程相聯(lián)系。這就促使學生將理論與實踐相結合，按照調研→分析→理論→應用的思路，將實踐與理論有機聯(lián)系起來，做到學以致用。

三、綜合評價，改進傳統(tǒng)的考核機制

考核評估是保障教學質量的重要手段之一，傳統(tǒng)的僅憑期末考試或期末考試加實驗成績的評價機制不盡合理。因此，改進傳統(tǒng)的課程考核機制是非常必要的。鑒于實驗的重要性，目前聊城大學建工學院已將材料力學和土木工程材料課程實驗獨立為一門課程，共計1個學分。不計實驗成績，材料力學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%。這樣既考查了學生平時學習的情況，也考查了學生最終掌握知識的程度，比較合理。四、結語目前普通本科院校的材料力學課程教學仍存在較多的問題，實驗室建設水平和實訓條件也有待提高。在這種情況下，推進教學改革并不容易。材料力學課程作為一門土木工程專業(yè)重要的專業(yè)課，其教學改革值得關注。教學中應創(chuàng)新教學方法和模式，堅持“以學生為本”，充分調動學生學習的主動性，激發(fā)學生的學習熱情，努力提高教學質量，為社會發(fā)展培養(yǎng)的專業(yè)人才。

作者：倪振強 單位：聊城大學建筑工程學院

材料力學論文:材料力學實驗教學改革論文

一、改革實驗內容，注重創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)

1.綜合性實驗（彎扭組合實驗、等強度梁實驗、壓桿穩(wěn)定實驗等）

此類實驗可以強化學員對理論知識的理解和應用，并了解、掌握電測法實驗的工作原理及各種電橋的組橋方式和使用方法。借助于多媒體實驗教學手段，使實驗內容結合工程實際，讓學員更生動具體的了解電測應力的測試方法和手段，加深學員對力學實驗的正確認識。

2.創(chuàng)新設計性實驗（桁架應力綜合分析實驗、疊梁實驗、復合梁實驗等）

以現(xiàn)場工程實際情況為背景，模擬現(xiàn)場實際問題，讓學員展開探索、開動腦筋。學員可以根據(jù)自己的學習興趣和能力設計不同深度的實驗，并親自動手完成各種實驗。例如，根據(jù)學校操場主席臺的桁架結構，做出相應的桁架模型。學員可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況，模擬、設計現(xiàn)場各種工況。先進行理論計算，再進行ANSYS的仿真計算，進行試驗測試并采集數(shù)據(jù)，把理論數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù)進行對比，發(fā)現(xiàn)并分析數(shù)據(jù)出現(xiàn)異同的原因，結合所學知識開動腦筋解決問題。學員在實驗過程中可以鍛煉發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，掌握了電阻應變片的粘貼技術和測試原理以及更多地了解了電橋電路在實際工程中的應用。

二、改進實驗教學手段和方法，加強自主能力培養(yǎng)

加強實驗教學方法研究，采用多樣化實驗教學手段和方法。實驗教學方法應體現(xiàn)三個方面的轉移：

1.從單一的驗證性實驗轉變?yōu)榫C合設計性實驗以及開放式實驗

如果說演示性實驗是理論知識的形象化和感性認識的增加，驗證性實驗是知識向能力的初步轉化，那么綜合性、設計性實驗則是對學員知識、能力、素質的檢驗和提高，是實驗教學“出彩”的地方。這樣才能把學員吸引到實驗室中來，充分發(fā)揮他們的聰明才智，真正在實踐中得到鍛煉，把實驗教學搞活，把所學的知識用活，使實驗教學具備不斷發(fā)展的內在驅動力，從而加強學員自主學習能力的培養(yǎng)。開放實驗室是實驗教學的一次升華，它不僅延長開放時間，更包括內容、手段、思想等的開放；不能孤立地看待實驗，應注意開放實驗與科技創(chuàng)新相結合，與科研活動相結合。

2.從講授實驗原理、實驗步驟轉變到傳授實驗思想和實驗方法

在教學方法上應從灌輸式轉向啟發(fā)式，倡導以學員為主體的教學理念，改變以往以教員為中心的教學模式。在實驗教學中，教員主要講授實驗原理和實驗方法，實驗方案的選擇、實驗步驟的確定都由學員完成，這樣學員可以自主學習、獨立思考、自行設計、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.從理想化的教學實驗轉變到真實環(huán)境的科學實驗，實現(xiàn)虛

擬實驗和實物實驗有機結合在校園網(wǎng)上建立了材料力學網(wǎng)絡虛擬實驗室，其建立改變了傳統(tǒng)材料力學實驗的教學模式。以前采用集中授課方法講授新理論、新知識，現(xiàn)在學員通過在網(wǎng)上登錄材料力學虛擬實驗室就可以完成實驗內容的預習；以前總是為繁瑣的實驗課預約而煩惱，現(xiàn)在學員通過網(wǎng)絡預約實驗，極大地提高了預約效率。學員可以在自主選擇的時間內完成實驗，再由教員進行必要的指導、講評和批復。

三、改革實驗教學質量評價體系，體現(xiàn)科學公正性

在實驗考核方面，過去評價的標準是實驗報告，這樣的考核存在很大的弊端。對材料力學的考核方式做了一些大膽的嘗試：

1.材料力學實驗課可獨立設課，單獨考核

由于材料力學實驗沒有獨立設課，而是作為材料力學課程的一部分，導致部分學員不重視實驗課。為了約束不重視實驗課的學員，使實驗教學不再流于形式，必須足夠重視實驗課程。

2.改變過去以實驗報告作為實驗考核的標準

實行出勤率、實驗態(tài)度、實驗預習、實驗操作、實驗報告及實驗理論考試相結合的綜合性考核方法。對于實驗考核成績的記入，考試成績（包括筆試和實際操作測試）占總成績的60%，平時成績（主要是出勤率、預習報告和實驗報告）占總成績的40%。這樣的實驗考核可以實現(xiàn)實驗教學質量的全過程監(jiān)控。真正體現(xiàn)實驗成績的真實性和公正性，充分反映學員的綜合能力和創(chuàng)新能力，并同時具有可比性和可操作性。

3.針對不同類型的實驗提出不同的考核標準

目前材料力學實驗主要有三大類型：基礎性實驗、綜合設計性實驗和開放性實驗。因此根據(jù)課程特點，以及檢驗學員的實踐動手能力、綜合設計、創(chuàng)新開發(fā)能力的需要，針對不同類型的實驗提出了不同的考核標準。

4.在加強實驗課程考核的同時，還須加強學員實踐能力的階段性考核

針對具體專業(yè)學員的學習目標，可以在其四年學習過程中設置兩到三次實踐技能考核，分別考核學員的基本動手能力、綜合實踐能力與創(chuàng)新開發(fā)能力。動手能力考核可以采用實驗操作的形式；綜合實踐能力考核可以采用抽考具體的實驗項目的形式；創(chuàng)新開發(fā)能力考核可以采用綜合創(chuàng)新類實踐活動來實現(xiàn)。要求學員大學四年期間必須進行一次綜合創(chuàng)新類活動，如全國性的設計類競賽、科技創(chuàng)新活動等。總之，這些考核的目的是為了學員在實踐類課程教學環(huán)節(jié)中有明確的目的和任務，促使學員從實踐到理論、從感性到理性的轉變，提高實踐課的層次和實際效果，培養(yǎng)學員的力學素質、工程素質以及創(chuàng)新精神。

四、結束語

通過對材料力學實驗教學的改革，提高了學員的動手能力，激發(fā)了學員做實驗的興趣，增強了學員的創(chuàng)新能力，受到了學員的歡迎。深化材料力學實驗教學改革，注重工程素質教育，培養(yǎng)創(chuàng)新人才，是時代賦予高校教員的歷史責任。應該積極轉變觀念，從實驗管理體系、教學方法和手段、課程體系和內容、實驗教學質量評價等方面不斷探索、實踐，為社會培養(yǎng)具有創(chuàng)新實踐能力的棟梁之才。

作者：楊創(chuàng)戰(zhàn) 劉杰 張攀博 單位：第二炮兵工程大學理學院基礎實驗中心

材料力學論文:土木工程專業(yè)材料力學教學改革

摘要：為提高土木工程專業(yè)材料力學的教學效果，針對教學過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題，在教師隊伍專業(yè)性，教學內容時效性、拓展性，教學手段結合性、細節(jié)性，教學方法靈活性，實驗教學層次性，課程考核多樣性六個方面作出了有益的探索和嘗試。實踐表明:這些教改措施增強了學生的學習興趣、學習動力、動手能力、解決實際問題的能力，有利于土木工程專業(yè)材料力學教學質量的提高。

關鍵詞：土木工程；材料力學；教學改革；教學內容；課程考核

引言

材料力學是固體力學中最早發(fā)展起來的一個分支。一般認為，1638年，意大利著名數(shù)學家、天文學家、理學家伽利略出版的名著《關于兩門新科學的談話和數(shù)學證明》標志著材料力學的開端。書中，首次提出了材料的力學性質和強度的計算方法。對于土木工程專業(yè)來說，材料力學是一門非常重要的專業(yè)基礎課。其以解決材料的強度問題、剛度問題、穩(wěn)定性問題為總綱，具有較強的理論性和實踐性。

一、現(xiàn)狀及存在的問題

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

1.教師隊伍缺乏專業(yè)性。材料力學是土木工程專業(yè)、機械類專業(yè)、信息類專業(yè)等很多工科專業(yè)都開設的一門專業(yè)基礎課，因此很多學校（包括作者所在學校前些年）均統(tǒng)一安排基礎學部的力學教師來講授材料力學。從學校層面講，這樣安排節(jié)省了教學資源，便于統(tǒng)一管理。但弊端是基礎學部的教師對土木工程專業(yè)缺乏深入的了解，不能將材料力學中的相關理論和實際土木工程相結合，這就導致了學生學到的知識僅限于書本上，不知究竟學到了什么，很難提升學習興趣。

2.材料力學理論性較強，概念多，公式多，計算多，內容多，學生接受困難。材料力學章節(jié)多，內容多，各章之間連續(xù)性相對不強。本身理論性、抽象性又較強，很多概念，如應力、應變等，學生及時次接觸，若采用傳統(tǒng)的講授式教學，不輔以必要的手段，在有限學時內，很難理解其本質，降低學生學習的主動性和積極性。

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，如鋼結構設計規(guī)范、混凝土結構設計規(guī)范等，除疲勞計算外，均基于近似概率極限狀態(tài)設計法進行強度、穩(wěn)定等校核，而材料力學中仍主要采用容許應力法，若按照教材講解，學生所學知識與當前工程實踐、新理論相差甚遠，會誤導學生。

4.實驗教學流于形式、學生不重視。材料力學的實驗基本是在課堂教學講授完相關理論之后進行，相關實驗基本為驗證性實驗，有些甚至僅由教師給學生演示一遍，學生僅需觀看不需要自己動手驗證，學生上交實驗報告就算是完成了實驗教學。實驗教學淪為一種“形式主義”教學，不僅提高不了學生的興趣，有時甚至被學生認為是耽誤了有限的課堂教學時間。

二、材料力學教學改革建議

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

1.教師隊伍注重專業(yè)性建設。充分意識到教師在教學過程中的主導及組織作用，選擇具有較高學術水平、豐富工程背景的土木工程專業(yè)教師講授材料力學課程，這樣教師可以實時地把材料力學教學內容與工程實踐結合起來，比如材料力學中梁構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，那工程中實際中的梁對應的支座又是那種呢？對于鋼筋混凝土梁構件來說，當梁端部承受負彎矩，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)生轉動，進而釋放掉負彎矩，這樣一般就可認為是固定鉸；反之，若梁端上部配置了足夠多的縱向受拉鋼筋，那計算時就可以簡化為固定端。通過專業(yè)老師的講授，使學生切實體會到材料力學和工程實踐的密切關系，進而激發(fā)學習的興趣。

2.教學內容注重時效性、拓展性建設。在對教學內容不做較大修改的前提下，教學時注重時效性，與現(xiàn)行相關規(guī)范作比較，如軸心受拉構件的強度計算公式，材料力學中基于容許應力法的表述為公式（1）、鋼結構設計規(guī)范中基于近似概率極限狀態(tài)設計法的表述為公式（2）。NAn≤[σ]（1）NAn≤f（2）式中，N為構件受到的軸拉力；An為構件的凈截面面積；[σ]為許用應力，Q235鋼材一般取150~170MPa之間；f為鋼材的抗拉強度設計值，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。但實際上公式（1）基于容許應力設計法，要求結構在標準荷載下產(chǎn)生應力不得超過材料的容許應力[σ]（容許應力[σ]由材料的極限應力除以一個大于1的安全系數(shù)得到），因此可知，式（1）中的N是由標準荷載產(chǎn)生的軸拉力。近似概率極限狀態(tài)設計法設計公式（2）是用荷載或荷載效應、材料性能和幾何參數(shù)的標準值附以各種分項系數(shù)，對于不同重要性的結構，尚應考慮結構重要性系數(shù)，即式（2）中的N是由荷載設計值（荷載標準值乘以相應的荷載分項系數(shù)）產(chǎn)生的軸拉力，f是由材料強度標準值除以抗力分項系數(shù)得到。除注重教學內容與現(xiàn)行規(guī)范相結合外，教學過程中我們也強調力學知識的拓展性，即材料力學中的相關知識不僅在土木工程中應用，在生活中也有大量應用，諸如食品包裝袋上預留一個小豁口、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）、香蕉球的力學原理、彈簧秤的力學原理等等，通過這些生活中的具體問題，使缺少工程實踐的學生從生活案例中理解材料力學概念，讓學生意識到材料力學就在我們身邊，并逐步引導學生自己去發(fā)現(xiàn)材料力學在生活中的應用，進而提高學生的學習興趣。

3.教學手段注重結合性、細節(jié)性建設。本文著重介紹的是作者采用多媒體課件教學時，認為應該注意的一些細節(jié)性問題。（1）多媒體課件形聲、動畫兼?zhèn)洌瑢τ诔橄蟮膽Α儭⒆冃芜^程等更容易展示出來，學生也容易理解，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，學生會把過多的注意力放在課件上，而不是教學內容上。（2）多媒體課件內容選擇上，輻射面要廣，不僅包含教材上的知識，尚應涵蓋教材沒有涉及到的知識。但除重點內容外，一般不必過于詳細，否則學生會認為“課件”就是材料力學，降低他們主動學習的積極性。細節(jié)決定成敗，一個好的多媒體課件可以讓學生在愉悅中掌握知識，優(yōu)化課堂教學，提高教學質量。

4.教學方法上注重靈活性建設。為改善傳統(tǒng)的教師講、學生聽這種學生“被動學習”的教學方法，將“啟發(fā)式學習”“學生自主學習”與傳統(tǒng)的教學方法相結合，引導學生積極思考，增強了教與學的互動，使學生參與到教學活動中來，而不是被動地接受。“啟發(fā)式學習”的核心是引導學生學習，結合材料力學每章節(jié)課程內容，教師在導課時都結合具體的工程案例或相關科研成果，首先讓學生知道要學什么，相關的問題在哪？帶著問題去學習，學完相關內容后，師生共同對問題進行歸納總結，加深學生對學習內容的理解。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，學生就知道原因所在了。“學生自主學習”就是給學生站上講臺并充當教師角色的機會。材料力學課程安排中一般會有2~4個學時的機動課時，我們利用這幾個學時的時間，讓學生站上講臺，規(guī)定每個學生授課時間一般在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生自主完成，在“學生教師”授課的過程中，教師充當學生，由教師進行點評。以前，教學過程中，我們一般把這幾個學時安排成答疑，效果并不理想。基于此，我們把答疑全部改為課下進行，不占用課堂時間，把節(jié)約下來的課時用來給學生展示，這樣提高了他們學習的主觀能動性和在眾人面前表達自己的能力，也讓他們體會到了教師工作的辛苦。

5.實驗教學注重層次性建設。針對之前實驗教學的弊端，我們作了如下改進：（1）除實驗室專門配備的教師外，要求材料力學授課教師全程參與實驗教學。（2）將實驗分層，及時層次為基礎性實驗，包括拉伸、壓縮、平面彎曲實驗。第二層次為綜合性實驗，可以由學生自擬題目或結合教師個人科研項目確定。（3）基礎性實驗教學過程中，授課教師首先把與實驗有關的多媒體課件等相關素材提供給學生。進入實驗室進行實驗時，由實驗室教師對授課教師事先提供給學生的素材（多媒體課件等）進行詳細講解，并預留下一些問題。因學生課下已經(jīng)做好了預習，這樣有效地節(jié)省了準備時間。為提高學生的動手能力，實驗按每2~3人一組進行分組，撰寫實驗報告時，學生除需對實驗數(shù)據(jù)進行整理分析外，尚需對實驗室教師預留的問題進行解答。對實驗過程中不懂的問題，也可以在實驗報告上提出，由實驗室教師匯總交給授課教師，由授課教師統(tǒng)一解答。同時，實驗報告上必須注明小組每個人的分工。（4）綜合性實驗為選做性實驗，可以是真實的物理性實驗也可以是數(shù)值性實驗，主要是針對學有余力的同學開展的。截至作者發(fā)稿前，學生自擬了軸向壓桿穩(wěn)定承載力的測定、焊接構件殘余應力測量等多個實驗項目；參與到教師的科研項目中的實驗就更多了，諸如一些實際檢測類的工程項目、實驗室的科研試驗項目等。6.課程考核注重多樣性建設。課程考核過程中，摒棄了平時成績+實驗課程成績+期末考試成績加權計算總成績、期末考試閉卷的傳統(tǒng)作法。相關改進如下：（1）針對材料力學公式多、概念多的實際情況，考試時允許學生自備半張A4紙，半張A4紙單面（另一面空白）可以撰寫自己認為重要的公式、概念等等，但只能自用不可互相傳閱，考試結束時該半張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)質量、出勤率等來確定，但僅占總成績的10%；實驗課程成績分為A（，對應90分及以上）、B（良好，對應80~90分）、C（中等，對應70~80分）、D（及格，對應60~70分）、E（不及格，對應60以下）五個等級，若實驗成績等級為E，則采用一票否決制，總成績不合格；若等級為C或D，實驗課程成績占總成績的30%；若等級為A或B，實驗課程成績占總成績的20%。總體上，實驗成績越低，在總成績中所占比重越大，就會導致總成績越低，進而促進學生重視實驗教學。

三、結束語

經(jīng)過幾輪的教學實踐改革，針對我校土木工程專業(yè)材料力學的教學改革取得了初步成效，學生對材料力學的理解逐漸由一門抽象、難懂的“力學課”轉變?yōu)橥聊竟こ虒I(yè)的一門“專業(yè)基礎課”，學生的學習興趣、學習動力、動手能力、解決實際問題的能力大幅提高，學習過程中的參與感逐漸增強。但我們也意識到，材料力學教改工作是一項長期工程，需要我們順應形勢，進一步地探索和實踐。

材料力學論文:土木工程專業(yè)材料力學改革研究

【摘要】結合土木工程專業(yè)材料力學課程教學中存在的問題，從工程師的培養(yǎng)目標出發(fā)，把CDIO教學理念引入到材料力學教學體系中，從教學內容、教學手段和方法、考核評價等方面提出來了有效的教學改革措施，建立了基于CDIO理念的材料力學教學模式。該教學模式對于提高學生的學習熱情，培養(yǎng)學生的綜合實踐和創(chuàng)新能力有積極意義，是解決目前土木工程專業(yè)在力學教學中遇到問題的一個很好的借鑒途徑。

【關鍵詞】CDIO教育理念；材料力學；教學改革；課程考核體系

0引言

材料力學是土木工程專業(yè)的技術基礎課，是研究各類工程結構中普遍存在的受力和變形現(xiàn)象的學科，著重培養(yǎng)學生的邏輯思維、分析能力和解決實際問題能力。一直以來，我國大學中所講授的力學課程內容大多由前蘇聯(lián)引進的內容，內容陳舊、枯燥、抽象、重理論輕實踐。教學方法多采用灌輸式教學，造成課堂氣氛死板，有時甚至枯燥無味，大大降低了學生的學習熱情。這些問題不但加劇了學生的學習惰性，也影響到其它課程的學習狀況。針對以上問題，如何為實際工程提供合格的力學人才；如何在材料力學教學中充分調動學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課程體系進行合并、篩選等工作已經(jīng)成為教學改革工作不可回避的事實。CDIO工程教育理念提倡在實踐中學習，在學習中實踐，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)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。CDIO模式強調與社會大環(huán)境相協(xié)調的綜合的創(chuàng)新能力，同時更關注工程實踐，加強培養(yǎng)學生的實踐能力，因此CDIO工程教育模式是提高大學生的創(chuàng)新和動手能力、推進產(chǎn)學研結合、加強實踐教學環(huán)節(jié)以及加強學生參與交流與合作能力的有效途徑。

2基于CDIO模式的材料力學教學大綱設計

CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面,大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。材料力學課程既包括專業(yè)知識學習，又強調應用能力的提升，根據(jù)這一教學目標設計的教學大綱如表1所示。

3改革方案設計

3.1教學內容的改革

對于傳統(tǒng)教學中的基本概念、原理和方法，我們在教學中應該重視，可為了拓寬學生的視野和運用力學知識建模的能力，我們又應該對教學內容優(yōu)化。隨著科學技術的發(fā)展，新的理論、新的學科、新的計算工具和計算方法、新的試驗方法不斷涌現(xiàn)，在教學內容中適當增加這方面的介紹和練習，可以拓寬和增強學生系統(tǒng)解決實際工程的能力。此外，學生普遍對繁瑣的理論推導缺乏熱情，因此有必要在教學中加入實習環(huán)節(jié)或模型演示環(huán)節(jié)，實現(xiàn)教學與實踐的結合，從而提高學生對力學課程的興趣。

3.2教學方法和教學手段的改革

如何調動學生的主動思考，如何加強學生獨立解決問題的能力，如何實現(xiàn)“在實踐中學習，在學習中實踐”？顯然單純的課堂教學很難實現(xiàn)這些目的。首先，材料力學應把課堂教學與案例教學或現(xiàn)場教學結合起來，并配合一定形式的課堂討論。這樣學生就能比較生動地、直觀地去學習基本理論，并且可以明確學習的目的性。例如：彎曲問題可以在施工現(xiàn)場結合梁的配筋布設講解；組合變形可以在實驗室用模具演示教學等等。另一方面，CDIO教育理念重視個人能力及技能的同時，強調團隊協(xié)作與交流，因此可以在教學過程中開展分組專項研討。專項研討任務以小組為單位，每組3~5人，讓學生到施工現(xiàn)場進行調研，結合工程實際確定材料力學研討主題，然后針對工程實際問題建立力學模型，通過小組探討解決工程問題，從而鍛煉學生收集信息、主動獲取新的知識、解決問題和創(chuàng)新的能力。再一方面，還可以在教學過程中開展自主實驗設計，推動學生自主學習能力。在教學手段上也應結合新技術、新方法的發(fā)展，在傳統(tǒng)的板書基礎上，融入PPT、Flash動畫、仿真數(shù)值模擬等教學手段。一方面加強學生對傳統(tǒng)力學知識的理解，另一方面，新的教學手段可以豐富教學內容，貼近工程實踐，拓寬學生的視野。例如：PPT相對于板書，可以發(fā)揮信息量大的優(yōu)點，讓學生在有間內完成更多的課上練習；Flash動畫可以在課堂上展現(xiàn)一些實驗現(xiàn)象或者工程實際現(xiàn)象，這有助于學生對抽象力學概念的理解等等。

4課程評價體系改革

課程的考核評價體系和考核方法主導著學生的學習動力和方向，其改革必須匹配材料力學課程的CDIO教學大綱，起到引導學生有意識開展專業(yè)能力鍛煉的目的。材料力學課程成績包括三部分：書面理論考試、匯報答辯、實驗報告，權重為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。匯報答辯要求學生對小組研討專項做成PPT，圖文并茂的在講臺上向老師和同學做報告，并回答老師和同學對改組項目提出的問題，考核重點在：調研的充分性、CDIO綜合能力的展現(xiàn)性、技術和理論的結合度、團隊的協(xié)作能力等方面。實驗報告要體現(xiàn)自主實驗設計的選題調研、方案設計、實物開發(fā)和交流評比等環(huán)節(jié)。

5結束語

基于CDIO的材料力學教學模式著手改革課程體系和教學模式、創(chuàng)新教學方法和教學手段、調整教學考核體系，從而調動學生的主動思考動力、培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作和交流能力、加強學生獨立解決問題的能力，讓學生“在實踐中學習，在學習中實踐”。

材料力學論文:工程材料力學性能教育革新

一、“工程材料力學性能”課程特點及教學現(xiàn)狀

1“.工程材料力學性能”課程特點材料的力學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)出來的力學行為與機理，是各類材料在實際應用中必須涉及的共性問題。[1]“工程材料力學性能”課程最早是“金屬材料力學性能”，后來改名為“材料力學性能”，現(xiàn)在部分教材又改名為“工程材料力學性能”，是許多工程類本科生重要的專業(yè)基礎課，其教學效果好壞對學生能否打下一個良好的專業(yè)基礎起著重要的作用。該課程內容涉及面廣、工程應用背景強，在材料科學與工程、土木工程、機械工程等專業(yè)領域有著重要的應用。本課程的學習，對提高工程類專業(yè)學生整體素質及工程實踐能力起著至關重要的作用，使得學生能夠從各種機器零件或構件在常溫、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用，以及對機械零件的失效分析等工作奠定良好的基礎，為企業(yè)乃至國民經(jīng)濟的發(fā)展提供有力的后備軍。

2“.工程材料力學性能”課程教學現(xiàn)狀安徽工業(yè)大學（以下簡稱“我校”）材料學院共分金屬材料工程、材料成型及控制、無機非金屬材料、材料物理四個本科專業(yè)，目前，四個專業(yè)使用的《工程材料力學性能》是合肥工業(yè)大學主編的同一本教材，該教材的內容包含金屬材料的力學性能和新型材料的力學性能兩大部分，側重點是金屬材料的力學性能部分，主要包含“高分子材料的力學性能”、“陶瓷材料的力學性能”和“復合材料的力學性能”三章的內容。[2]金屬材料力學性能的研究時間較長，主要的原理、定律和結論已比較成熟，新型材料力學性能的內容相對較少，它的研究主要借鑒于金屬材料力學性能的研究經(jīng)驗和方法。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)的學生，對其他專業(yè)的學生則顯得內容相對較少，不太適合。而且，本課程的內容多、涉及面廣，課程學時有限，書中許多抽象的內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生感到枯燥乏味，課堂的氣氛很難被充分地調動起來，教學效果不佳。針對目前的教學現(xiàn)狀，如果不對課程的教學進行改革，授課教師很難在有限的學時內保質保量地完成本課程的教學任務。筆者在“工程材料力學性能”課程的教學實踐中體會到：授課教師需要根據(jù)專業(yè)特點來組織教學內容，才能在規(guī)定的學時內完成課程的教學任務。根據(jù)專業(yè)特點來組織教學內容，使得學生學習和教師授課的側重點都突出，學生能在有限的學時內提煉出與專業(yè)學習有密切聯(lián)系的知識，加以掌握和應用。[3]本課程的教學目標是使學生能運用所學的理論知識分析材料實際的使用情況，對材料的失效現(xiàn)象的機理進行分析。

二、依據(jù)材料物理專業(yè)特點，優(yōu)化教學內容

在“工程材料力學性能”課程教學實踐中，筆者結合材料物理專業(yè)特點，在保障課程基本內容和結構的前提下，對整本教材進行整合，提煉出一般了解和必須掌握的內容，使學生能在規(guī)定的學時內有效地掌握最基本的教學內容。[3]近年來，隨著科學技術的發(fā)展，材料的種類越來越多，新型材料應用日新月異，納米材料、薄膜材料和微機電材料快速發(fā)展，材料的特征尺寸越來越小，傳統(tǒng)的材料力學性能測試手段已無法實施，微區(qū)材料的力學性能測試手段應運而生。新材料力學性能測試的標準不斷頒布，已有材料的國內標準需與國際標準接軌而不斷修改，迫切需要材料力學性能的教學與生產(chǎn)力發(fā)展水平一致。鑒于以上幾個方面內容，該課程講授內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，所測定的力學性能指標用于評價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)境效應四種常見的與時間相關的失效形式，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/復合納米材料）依據(jù)材料物理專業(yè)的特點，重點講解納米材料的力學性能，這其中包括納米金屬材料的力學性能、納米非金屬材料的力學性能、碳納米材料的力學性能、納米復合材料的力學性能等；第四部分實驗教學中引入國家標準的學習。

三、優(yōu)化教學方法與手段，鍛煉學生能力

任何教學過程的開展都離不開一定的方式或方法。傳統(tǒng)的教學方法是以教師講授為主，學生處于被動的接受地位。教學方法的優(yōu)化倡導以學生為主，強調學生是學習的主人，培養(yǎng)他們自己查閱資料，自己釋疑，自己總結，最終具備自我學習的能力。[4]在這個過程中，教師要充分發(fā)揮引導作用，充分調動學生的積極主動性。下面以“納米材料的力學性能”為例來說明教學方法的優(yōu)化，筆者采用“三步式”教學方法，取得了良好的教學效果。及時步：教師指導學生上網(wǎng)查閱“納米發(fā)動機”的相關資料，并就“納米發(fā)動機”的提出、原理及當前的發(fā)展現(xiàn)狀寫一篇綜述性報告，在下一堂課讓學生講解；第二步：根據(jù)自己的備課內容及結合自身的科研經(jīng)歷，進一步給學生講解“納米發(fā)動機”相關材料的制備方法及工藝技術特點；第三步：學生根據(jù)教師授課內容和自己查閱的相關資料，完善自己的綜述報告。“三步式”教學法組織實施教學，不但可以提高學生學習本門課程的積極性，使學生掌握的知識更加牢固，而且有利于拓展學生的視野，培養(yǎng)了學生的科研興趣，進一步增強了學生自我獲取知識的能力。教學手段是指教師用以運載知識、傳遞教學信息的物質媒體或物質條件，是現(xiàn)代的教師進行教學活動必不可少的輔助用具。隨著計算機應用技術的普及，學校和教師越來越關注用計算機網(wǎng)絡技術來提高教學效率和教學質量。[4]“工程材料力學性能”課程特點是內容多、知識點零散、概念定義多，書中許多抽象的內容很難通過語言的表述來講清楚，理解起來相對困難。教師在教學過程中運用現(xiàn)代多媒體教學手段，自己動手制作多媒體課件，針對專業(yè)特點選擇教學內容和教學方法；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，使學生易于理解和掌握，同時還增大了教學信息量，在有限的學時內給學生盡可能多地傳達了信息量。

四、優(yōu)化實驗教學，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

工科專業(yè)的實驗教學是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)，與課程體系、學科結構和教學改革等有著密切的關系，對培養(yǎng)大學生的工程意識和創(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“工程材料力學性能”課程基本實驗包括碳鋼靜拉伸，不同成分、熱處理工藝對鋼材力學性能的影響，金屬的沖擊韌性，金屬的硬度，金屬材料平面應變斷裂韌性KIC的測定五個實驗。這些實驗比較適合金屬材料、材料加工專業(yè)的學生，對于材料物理專業(yè)的學生來說，難以感受本專業(yè)特點。[2]因此，結合不同的專業(yè)特點，將“工程材料力學性能”課程的實驗內容涵蓋多個專業(yè)，分為必修、選修兩部分。優(yōu)化后的實驗內容，不但可以增強學生的動手能力，還可以使不同專業(yè)的學生加深對自身專業(yè)的理解。比如，針對材料物理專業(yè)的本科生，可以開設納米材料力學性能測試綜合選修實驗課。筆者結合自身的科研內容，制備一系列的納米線及納米薄膜材料，同時，材料科學與工程學院新引進的AgilentG200納米壓痕儀，可用來測量納米材料的硬度、模量、應力—應變曲線等傳統(tǒng)力學儀器不能測量的納米材料的力學性能。該試驗的開設，既使學生鞏固了前期所修的“工程材料力學性能”課程，提高學生綜合運用知識的能力，又拓寬了學生的視野，對納米材料的力學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踐基礎。材料力學性能實驗方法大都有國家標準，在實驗教學過程中，教師除了傳授最基本的操作方法外，還指導學生如何查找相關標準，對標準進行閱讀，引導學生根據(jù)標準文件設計、實施相關實驗，使實驗操作真正做到有據(jù)可依，以期培養(yǎng)學生的工程規(guī)范意識。另外，針對教材標準滯后實際標準的現(xiàn)象，還介紹目前國內外近期標準，以其讓學生了解近期的測試標準技術信息，同時還使學生對相關測試技術的發(fā)展有完整的認識，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，評價學生素質

傳統(tǒng)的一張試卷定終身的考試形式早已不能滿足現(xiàn)代素質教育、創(chuàng)新教育的需要。對此，老師采取了綜合考核方法，從終結性教學評價模式向形成性教學評價方式轉變。[6]綜合考核方法中除了學生的期末筆試成績外，還包括課堂提問、課后作業(yè)、實驗成績、小論文等多種評價手段。新的考核方式既鍛煉了學生自主創(chuàng)新、知識綜合運用的能力，又培養(yǎng)了學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，為了提高學生綜合運用知識的能力，卷面考試有必要增加一些主觀題。比如筆者在出考卷時，增加了一道綜合應用題，內容是結合具體技術和方法，論述材料磨損的控制和防磨措施，從而要求學生將材料磨損的相關知識融會貫通，靈活運用。通過考核方式的改革，學生學習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，同時為大學畢業(yè)生在將來實際工程中正確地選擇和使用材料、改進材料性能以及分析材料失效行為等問題打下堅實的基礎。

材料力學論文:樹脂基復合材料力學性能及模型研究

摘要：為了對樹脂基復合材料的力學性能進行深入研究，通過試驗對比方式，將試驗材料設置在不同的溫度環(huán)境中，對其進行拉伸及面內切變性能，在此基礎上對材料模量做出了細化研究，而后根據(jù)強度變化指標確定了有針對性的力學模型，從而對不同溫度環(huán)境下的影響指標進行綜合衡量。通過對試驗內容進行分析可以得出這樣的結果：在溫度環(huán)境不同的情況下，復合材料的力學性能會隨之發(fā)生改變，并呈現(xiàn)一定的規(guī)律特點。

關鍵詞：溫度環(huán)境下；樹脂基復合材料；力學性能；模型

從當前形勢來看，國外對于樹脂基復合材料的環(huán)境因素研究已經(jīng)小有成效，但是我國由于受到相應因素的限制，使得該項內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)展與拓展性應用。

1實驗

為了對復合材料的力學性能進行綜合研究，本文選擇了雙馬來酰亞胺樹脂基復合材料層合板作為試驗主體，它的主要應用材料就是樹脂基復合材料，在經(jīng)過施工技術的高效配合后，促使其結構更加穩(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，使用的粘接劑則應當來源于材料本身。在這一過程中還需要將試驗件的層數(shù)做出合理設置，使其達到常規(guī)應用指標，與此同時還需要對鋪層順序進行合理劃分，對其尺寸及規(guī)格進行科學選擇，在實驗中所應用的部件都應當進行加載檢驗，尤其是高溫爐等設備的選擇更應當與需求方向為基準，進行適應性選擇，在這一過程中還需要對溫控誤差進行精準控制。在進行實驗時，由于是對材料的力學性能及模型進行研究，分析處于不同溫度環(huán)境下的材料性能，因此推進實驗項目的首要條件就是通過對力的控制，將溫度上升至預設標準中，而后需要確保該溫度能夠在相應時間點上保持恒溫狀態(tài)，這樣就能為后期靜態(tài)拉伸程序的進行提供基礎保障，通過利用位移控制形式，根據(jù)實驗指標逐步推進流程項目，在這一過程中需要對溫度環(huán)境的差異性進行綜合考量，只有針對不同溫度環(huán)境，才能做出科學對比，力學性能測試才能更加具有研究價值，與此同時，靜態(tài)拉伸實驗應當以相關規(guī)范性標準為指導，不能盲目開展，應用儀器的適應性及精準度更需要進行綜合衡量。

2結果及分析

實驗中給出了不同溫度、不同試驗類型的典型試驗件應力－應變曲線．從實驗中可以看出，從室溫到200℃內，材料的縱向拉伸應力－應變曲線呈直線，而橫向拉伸與面內切變試件的應力－應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，而橫向及面內切變方向是樹脂基體控制破壞。在此溫度范圍內，纖維的性能基本不受影響，但溫度使得樹脂的性能下降，導致樹脂基體傳力能力下降，因此應力－應變曲線出現(xiàn)明顯的非線性特征。在實驗中可以發(fā)現(xiàn)，不同溫度、不同載荷類型下試件（原型）的模量與強度試驗值都存在一定差異。通過細化研究可以看出，隨著溫度升高，縱向拉伸模量、強度存在微小波動，平均模量較大變幅為2.82%，強度為1.41%。對于橫向拉伸與面內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%，強度下降了38.49%，面內切變模量下降了70.34%，強度下降了44.85%；在200℃時，橫向平均模量、強度繼續(xù)下降了25.13%和0.41%，面內切變模量與強度同樣又下降了38.30%和15.95%。

3復合材料性能隨溫度變化理論預測模型的建立與討論

3.1預測數(shù)學模型Ⅰ：單參數(shù)函數(shù)模型。一個單參數(shù)對數(shù)函數(shù)模型來來預測不同溫度下復合材料的力學性能，本文就不對公式進行舉例了，只有一個擬合參數(shù)k。針對不同溫度、不同載荷工況試驗數(shù)據(jù)進行擬合，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，材料性能單調上升；當k小于0時，材料性能單調下降；當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，得到的預測結果基本上呈直線，通過縱向拉伸結果圖進行研究可以發(fā)現(xiàn)，黑色線受到20℃和160℃點的影響，曲線基本為直線，使得200℃擬合結果存在一定的誤差．另外，因公式采用對數(shù)的形式，在數(shù)學上本身就存在限制，即溫度不能超過材料玻璃轉化溫度，當縱向拉伸試驗溫度在260℃時，本文材料的縱向拉伸性能的保持率仍然很高，因此模型存在本質性不足。綜上，此公式不能用來描述材料性能存在非單調變化的問題，也無法對溫度超過材料玻璃轉化溫度后的性能進行描述。

3.2預測模型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小；當n＝1時，材料性能隨溫度線性變化；當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n＝0時，材料性能不隨溫度的變化而變化；當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)趨勢進行調節(jié)，因此，可以實現(xiàn)對存在波動的數(shù)據(jù)進行擬合（這一點可以從相關圖例中看到，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數(shù)據(jù)的均值點）。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，還有改進預測模型Ⅲ，本文就不多做介紹了。

3.3種模型擬合結果分析及驗證。通過對不同溫度、載荷類型下的曲線擬合結果進行研究可以發(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，且從擬合結果曲線來看，模型Ⅱ、模型Ⅲ擬合結果要優(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；對于縱向拉伸強度，3種模型的擬合結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，在小范圍內擬合公式的斜率不會在小范圍內突然變化，因而產(chǎn)生了誤差。但從實際測試結果來看，擬合曲線仍然很好的穿過數(shù)據(jù)點之間，且均出現(xiàn)在室溫200℃基本保持水平，而當溫度超過玻璃轉化溫度后（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；對于面內切變，模型Ⅱ、模型Ⅲ同樣擬合結果比較好，但從Ess結果來看，模型Ⅲ的結果要優(yōu)于模型Ⅲ。對于縱向模量及強度而言，采用3種模型擬合得到的曲線基本與試驗結果重合；但對于橫向模量，模型Ⅱ及模型Ⅲ擬合效果較好；對于橫向強度，模型Ⅲ擬合效果好；對于面內切變性能，采用模型Ⅱ及模型Ⅲ擬合效果均較好。

材料力學論文:機械專業(yè)材料力學課程教學改革探討

摘要:材料力學課程是機械專業(yè)必修的專業(yè)基礎課，隨著高校人才培養(yǎng)模式的改變，材料力學教學改革勢在必行。本文結合材料力學教學實際情況和個人教學經(jīng)驗，從改變教學理念、優(yōu)化教學內容和改進教學方法3方面，進行了可行性研究，提出了相應實施方案。

關鍵詞:教學改革;同伴教學法;知識拓展;情感投入

1教學改革的必要性

材料力學課程是機械專業(yè)必修的專業(yè)基礎課，對后續(xù)課程學習和未來職業(yè)發(fā)展都相當重要。傳統(tǒng)的材料力學是內容豐富、邏輯嚴密和結構完善的封閉體系，隨著高校人才培養(yǎng)模式的重大改變，教學改革勢在必行。目前機械類本科專業(yè)材料力學課程課時數(shù)量有限，授課內容偏多。這些都是影響教學質量和授課效果的不利因素，如何提高教學效率，保質保量地完成授課目標，是任課教師都應該重視的問題。

2改變教學理念

2.1采用同伴教學實現(xiàn)課堂互動

同伴教學法是由哈佛大學應用物理系主任埃里克?馬祖爾教授首先提出并推廣應用的創(chuàng)新教學模式，通過引導學生參與教學過程變傳統(tǒng)單一的講授為基于概念剖析的自主學習和合作探究，實現(xiàn)學生互動和師生互動。材料力學學時緊，概念多公式多計算量大，單純的課堂講述易降低學生學習興趣，導致學生對知識點理解不準記憶不深。當前學生大多是1990年后出生，追求獨立個性，耐性差惰性大，對相對枯燥的教學內容和講授方法易產(chǎn)生逆反心理。采用同伴教學法實現(xiàn)課堂翻轉，能夠有效應對上述問題［1］。同伴教學法要求教師事先制定難度適宜的預習提綱以及基礎測試題和提高題，學生參考提綱進行課前預習，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。課堂上學生在教師指導下討論重點和難點，通過個人發(fā)言闡述自己的觀點，通過相互討論傾聽別人的理解，由教師進行總結講解，力求做到真正學懂并能掌握運用。基于同伴教學法的課堂教學能真正實現(xiàn)互動，充分調動學生的學習積極性和參與意識，培養(yǎng)出有自主創(chuàng)新意識和良好自學能力的學生。

2.2注重知識拓展激發(fā)學生興趣

材料力學內容豐富涉及面廣，基礎厚口徑寬。課堂教學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?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)在學生面前，引發(fā)學生的深入思考和討論。向后續(xù)課程方向、向工程實際方向和向交叉學科方向的知識拓展都能夠極大地激發(fā)學生的學習熱情，使課堂教學變得引人入勝。螺紋受力分析是機械設計課程中的內容，其公式推導屬于材料力學中雙向應力狀態(tài)和強度理論范疇。材料力學中無明確提及，機械設計中直接引用，學生學到此處時常卡殼。針對此種情況，材料力學教師在講授這部分內容時只需增加和螺紋連接相關的例題，費時不多效果明顯，讓學生切實感受到本課程在后續(xù)課程中的應用性。和材料力學相關的工程實例不勝枚舉，適當聯(lián)系對活躍課堂氣氛幫助很大。如講授應力集中時可以聯(lián)系1954年英國海外航空公司彗星號大型噴氣式客機失事事件，對飛機殘骸打撈分析發(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，讓學生了解力學發(fā)展離不開科學家的爭辯和討論。這些有助于激發(fā)學生就力學問題開展爭論的熱情。授課時頗受學生歡迎。

2.3強調情感投入引起學生共鳴

興趣是好的老師，感興趣就能學會，癡迷就能學好，情感能夠左右學習結果是顯而易見的［2］。按照美國教育心理學家布魯斯的分類體系，情感領域的教學目標分為接受或注意、反應、評價或價值化、組織和價值體系的個性化5個層次。針對材料力學的基本特點和我校學生的實際情況，教師可以從前3個層次對學生進行課程情感的培養(yǎng)。學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容，聯(lián)系后續(xù)課程和工程實例，讓學生先入為主地了解到課程的重要性。學生接受之后會做出相應響應提出疑問，教師引導學生逐步找到答案，對具有代表性的問題鼓勵學生做歸納總結，讓學生認識到材料力學好不難。在課程內容學習到一定階段之后，引導學生將所掌握的材料力學規(guī)律和準則應用到生活或工程中，使學生形成利用材料力學原理評價工程性能的相應價值化觀念，潛移默化中將材料力學融入到學生的情感評價系統(tǒng)中去。

3優(yōu)化教學內容

材料力學課程基礎部分包括4大基本變形、應力分析與強度理論、組合變形和壓桿穩(wěn)定，授課內容不宜做較大改動。結合我校應用性大學特點，講授中應把握重點進行優(yōu)化，減少理論推導，添加實踐應用，培養(yǎng)出具有較強實用能力和動手能力的學生。如在講述扭轉的平面假設時，不需要從微觀單元體分析應變應力的分布情況，只需要通過實驗或軟件讓學生認識到應變應力均是轉動半徑的線性函數(shù)，即可簡單快速地推導出應力計算公式。這種直觀清晰的講授方法節(jié)約時間，不需要太深數(shù)學基礎，學生易接受，課堂效果好。對于部分學有余力和想要考研深造以后從事研究性工作的學生，可以在第6學期開設材料力學課程提高部分專業(yè)限選課，進行理論加深，補充交變載荷、動載荷、靜不定結構和能量方法，做到因材施教，較大限度地滿足學生的學習需求。

4改進教學方法

4.1利用試驗裝置進行教學創(chuàng)新

材料力學實驗是教學的重要組成部分，我校機械專業(yè)材料力學目前開設4個實驗:低碳鋼和鑄鐵的拉伸和壓縮試驗、扭轉試驗、低碳鋼彈性系數(shù)的測定實驗，純彎曲梁的正應力測定實驗。這4個實驗均屬于驗證性實驗，缺乏創(chuàng)新性，學生收獲不大。部分實驗設備精度不高，有些實驗數(shù)據(jù)不合理，難以達到實驗目的，教學輔助作用有限。近年我院和清華大學合作研制成立了實驗力學實驗室，其中光學數(shù)字散斑技術(DSCM)在平面應力應變檢測方面具有全場、實時、非接觸的特點，檢測精度和速度方面均處于國內經(jīng)驗豐富水平，可以滿足材料力學相關實驗的檢測要求，利用先進實驗條件進行材料力學實驗教學創(chuàng)新是目前實驗室已研究待結項的河南省教育廳項目。現(xiàn)在初步能夠進行的創(chuàng)新實驗包括:材料均勻性、連續(xù)性、各向同性實驗，圓孔板、缺口試樣的應力集中拉伸實驗，梁的彎曲實驗等。通過現(xiàn)場試驗讓學生對構件內部的應力應變等力學指標一目了然，使學生真實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到事半功倍的效果。

4.2借助相關軟件培養(yǎng)綜合能力

隨著計算機仿真技術的發(fā)展，CAE軟件作為輔助教學手段已被廣泛應用。材料力學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仿真軟件進行建模計算，以云圖的形式給出應力應變分布規(guī)律和數(shù)值結果，直觀生動地展現(xiàn)在學生面前［3］。現(xiàn)有大部分通用仿真軟件用戶界面友好，入門簡單，有興趣的學生可以自學。利用計算機軟件進行優(yōu)化設計是目前機械行業(yè)的發(fā)展趨勢，通用軟件建模和分析思路類似，學生有一定基礎后，在工作中可以學習和掌握其他相關軟件。

4.3依托網(wǎng)絡平臺提高教學質量

網(wǎng)上教學突破了傳統(tǒng)教學在時間和空間上的限制，運用現(xiàn)代教育技術手段實現(xiàn)教學資源共享，師生溝通快捷方便，為學生自主學習提供了高質量的服務。我校網(wǎng)絡課程教學平臺搭建于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。材料力學例圖和公式較多，平臺輸入功能不強，電子版作業(yè)提交缺乏區(qū)分度，部分學生以復制粘貼手法應付，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)絡互動有機結合起來，才能更好地完成材料力學的教學工作。

5結語

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

材料力學論文:PE基木塑復合材料力學性能分析

摘要:簡述了木塑復合材料具有的優(yōu)點，通過試驗分析，研究了該復合材料的力學性能，根據(jù)測試，指出木塑復合材料的力學性能較為穩(wěn)定，性較高，但該材料強度和剛度較低，難以單獨應用于建筑結構中。

關鍵詞:木塑復合材料，力學性能，破壞特性，試驗分析

木塑復合材料以木屑、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合材料，其英文縮寫為WPC。木塑復合材料的起源可以追溯到20世紀初期，1907年LeoHBend博士利用熱固性酚醛樹脂與木粉復合成了一種新材料，所制得的纖維板應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，有關方面的研究才有所突破，木塑復合材料得以迅速發(fā)展。木塑復合材料集木材和塑料的優(yōu)點于一身，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;同時又比純塑料硬度高，有類似木材的加工性，可進行切割、粘結，用釘子或螺栓固定連接，可涂漆等優(yōu)點。此外，木塑復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，造價低廉，同時具備塑料木材二者的優(yōu)點，綜合性能優(yōu)良［3］，近十幾年來受到了國內外專家學者的廣泛研究。木塑復合材料的力學性能會隨著木粉、塑料基含量以及外加偶聯(lián)劑等不同產(chǎn)生較大差異。本試驗旨在研究其材料力學性能，根據(jù)測試所得的試驗結果，對比Tamrakar等［4］、Alvarez-Valencia等［5］、李思遠［6］、馮嘉［7］、徐朝陽等［8］得出的結論以及國內楊木速生材的力學性能，探討木塑復合材料應用于建筑結構的可能性。

1材料力學性能試驗

1．1試驗試件

本試驗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)改性復合而成。試件尺寸選取參考GB/T1040—2006［9］塑料拉伸性能試驗方法和GB/T29418—2012［10］塑木復合材料產(chǎn)品物理力學性能測試兩本規(guī)范，具體規(guī)格見表1。

1．2設備儀器

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

1．3試驗方法

本試驗所用試驗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］等國內外規(guī)范材料。根據(jù)所查閱的國內外規(guī)范材料，所有規(guī)范均推薦木塑復合材料試驗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滿足L=(16h+50)mm±2mm;國內與國外的規(guī)范僅在實驗前準備及彎曲試驗加載點布置上存在細微區(qū)別。綜合考慮，本試驗最終以國內規(guī)范為準。軸向拉伸強度及彈性模量測量按GB/T1040—2006［9］進行，軸向壓縮強度及彈性模量測量按GB/T29418—2012［10］進行，彎曲強度及彈性模量測量按GB/T29418—2012［10］進行。根據(jù)GB/T29418—2012［10］要求，試驗前，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，保持木塑材料質量和內部濕度平衡。試驗加載速率均為每分鐘1%的變形，彎曲試驗按照1/3點加載，四點彎曲方式。

2試驗結果與分析

2．1破壞形態(tài)軸向

拉伸試驗過程中，構件沒有明顯伸長。試驗力達到較大值前，試驗力—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、凸出，這是由于這些區(qū)域邊緣擠壓相對不密實造成，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。試驗力小于30kN時，試驗力—位移近似呈線性增長;超過30kN時，試驗力—位移曲線開始出現(xiàn)非線性增長，試驗力增長速率逐漸小于位移增長速率;試驗力接近較大試驗力時，試件承載力不再提高，軸向變形進一步加大，材料表現(xiàn)出較好的延性。此時，若控制加壓設備以固定的位移變化速率加載，荷載將逐漸下滑;變形到達臨界值后，試件表面向四周鼓出，不再平整，并在試件側表面中間部位出現(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。受壓破壞試驗力—位移曲線見圖2。彎曲強度試驗加載過程中，試件跨中部位下?lián)喜⒉幻黠@。試驗力小于500N時，試驗力—位移近似呈線性增長;大于500N時，試驗力的增長速率逐漸慢于位移增長速率，試驗力—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)達到極限拉應變發(fā)生破壞。由于木塑材料是由粒狀木質纖維材料與塑料基復合熱熔擠出成型，其內部沒有纖維聯(lián)結作用，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)壓應變遠小于材料極限壓應變。受彎破壞試驗力—位移曲線見圖3。

2．2試驗結果

本次試驗共測得木塑復合材料的軸拉、軸壓、彎曲強度值及相應彈性模量值各一組，其中每組共5個試件。具體試驗結果見圖4～圖9。

2．3結果分析

根據(jù)上述試驗結果，得到材料軸向拉伸、壓縮、彎曲強度及相應彈性模量的平均值，詳見表2。此外，表2中還列出了國內外研究學者測得的木塑材料力學性能結果以及國內楊木速生材的力學性能測試結果。由表2可知，本次試驗測得木塑材料的抗拉、抗壓和抗彎強度平均值均大于20MPa，且各強度值較為相近。其中，試件抗壓強度相對較大，為25．88MPa。此外，抗壓強度值的離散率也是三類強度試驗結果中低的，變異系數(shù)僅為2．00%，材料抗壓性能較穩(wěn)定。拉伸和彎曲強度相對較小、離散率較大。本試驗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結果中低，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11．28%。由試驗結果可得，木塑復合材料為各向異性材料。實際測得其壓縮模量較低，材料在承受軸向壓力時，變形較大，試驗現(xiàn)象與測試結果相吻合。此外，材料拉伸彈性模量較大，拉伸強度較低，材料的極限拉應變較低，其值遠小于極限壓應變。故材料在受彎破壞時，受拉區(qū)首先達到極限拉應變而破壞，此時受壓區(qū)還處于彈性變形范圍內，壓應變遠小于極限壓應變。實際測得的彎曲強度與拉伸強度十分接近，正驗證了這一點。對比國內外學者得到的相似試驗結果，由于試驗所用木塑材料、試驗方法不同，試驗結果存在較大差異。木塑材料組成以及外加劑添加不同對材料力學性能造成較大影響。各試驗在測量拉伸強度其彈性模量時，試驗方法基本相同，由于操作簡單，測試結果的差異主要受材料本身影響。對比發(fā)現(xiàn)，木塑材料拉伸強度較大為20．3MPa，與國內應用較為普遍的楊木速生材的拉伸強度存在較大差距，但是木塑材料變異系數(shù)遠低于速生材，材料性能相對穩(wěn)定。相對于拉伸強度，木塑材料的壓縮強度達到了速生材壓縮強度的63%，變異系數(shù)更是遠低于速生材。在彎曲強度以及彎曲模量的測量中，各試驗所得結果相差較大，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果產(chǎn)生較大影響。表2中木塑復合材料彎曲強度較大為40．1MPa，達到速生材的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性能有了很大改進，但受其界面相容性影響，相對于其他結構材料，其強度較低;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，木塑材料很難單獨應用于建筑結構，成為梁、柱等承重構件。雖然近年來在界面改進劑的研究中有重大突破，但是Raj等［15］和Lu等［16］研究表明，單獨改善塑料和木材的界面相容性對木塑復合材料強度的提高十分有限，難以產(chǎn)生根本性變化。為顯著提高木塑構件的強度和剛度，改善其力學性能，使其能應用于建筑結構，目前較為常用的方法有兩種，一是在木塑型材內部復合鋁合金材料，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，其拉伸強度較高提高3倍，拉伸模量較高提高2倍［4］。

3結語

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，拉伸強度低，受拉破壞時，極限拉應變很小;材料壓縮模量高，壓縮強度相對較大，極限壓應變相對較大。3)材料受彎破壞本質上是受拉區(qū)的拉伸破壞，其強度與材料抗拉強度相近。4)試驗測得的數(shù)據(jù)離散率不大，材料性能較為穩(wěn)定，但是由于其強度和剛度均較低，不建議單獨用作建筑結構，可復合其他材料，改善其力學性能。

材料力學論文:激發(fā)劑對水泥基材料力學性能的影響

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

關鍵詞:激發(fā)劑，水泥基材料，抗壓強度

中圖分類號:TU502 文獻標識碼:A

0引言

生產(chǎn)1t水泥熟料，將向大氣排放1t二氧化碳，嚴重污染了大氣環(huán)境。隨著人類對環(huán)境保護愈加重視，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。如何減少水泥基材料中的水泥用量，同時又能達到材料的使用強度要求，已成為建筑材料研究中的一個熱點問題［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，從而分子熱運動加速，促進粉煤灰的水化;2)化學活化，即通過堿(石灰、水玻璃等)、硫酸鹽(CaSO4，Na2SO4等)、氯鹽等化學激發(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，許多學者采用不同化學激發(fā)劑，進行了一些水泥砂漿和混凝土的化學激發(fā)試驗，取得了許多成果。藺喜強等認為單摻氯化鈣對粉煤灰水泥砂漿的激發(fā)效果優(yōu)于氯化鈉等化學分析［4］。劉妍等認為硫酸鈉對鈦石膏—粉煤灰復合膠凝材料的激發(fā)效果較好，并根據(jù)其具體試驗條件得到了摻量［5］。從許多研究可以看出，對于同種化學激發(fā)劑的激發(fā)效果存在一些矛盾的結論。事實上，化學激發(fā)的效果和具體試驗條件密切相關，一些文獻中的矛盾應歸因于不同的實驗條件［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，以強度作為評價指標，研究不同化學激發(fā)劑對水泥基材料力學性能的影響，為水泥基材料綠色環(huán)保化提供一定的試驗依據(jù)。

1原材料與配合比

水泥:寧波市售海螺32．5級復合硅酸鹽水泥(P．C32．5)，其物理力學性能指標見表1，化學成分指標見表2;粉煤灰為浙江寧波北侖港電廠生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰(FA)，化學成分指標和物理性質見表2和表3;水:自來水;砂:普通河砂，細度模數(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)劑進行了試驗。采用標準砂，制作砂漿試件，來研究這幾種激發(fā)劑對不同試塊強度的影響。激發(fā)劑的用量按水泥用量的百分比來進行計算，分別為1%，3%，5%，試驗配合比見表4。

2制備與測試方法

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

3試驗結果與分析

3．1不同激發(fā)劑對抗壓強度的影響

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)護齡期時抗壓強度的影響規(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)劑對強度增長的貢獻較大。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)象應歸因于粉煤灰的化學性質為弱酸性，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)劑試塊的強度在早齡期略高于空白樣，而水化后期強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度進行了研究，根據(jù)表4的試驗配合比成型試件進行測試，試驗結果分別見圖2～圖4。圖2表示了二水石膏對粉煤灰水泥膠砂抗壓強度的影響。由圖2中結果可知，在本論文研究的二水石膏0%～5%范圍內，3d齡期時，各種二水石膏摻量的水泥膠砂試塊抗壓強度差別不大，均略高于基準空白膠砂，這說明在3d齡期時水泥膠砂的抗壓強度提高不明顯，起不到早期使水泥能夠強度變快的作用。但隨著齡期增加，摻二水石膏的膠砂強度增長較快，在28d時，摻1%二水石膏的水泥膠砂比基準膠砂強度提高22%。圖3表示了硫酸鈉對粉煤灰水泥膠砂抗壓強度的影響。由圖3可知，在本文研究的硫酸鈉0%～5%范圍內，3d齡期時，各種硫酸鈉摻量的水泥膠砂試塊抗壓強度差別不大，均略高于基準空白膠砂，但可看出，隨著硫酸鈉摻量增大到5%，抗壓強度相比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度增長較快，在28d時，摻1%硫酸鈉的水泥膠砂比基準膠砂強度提高27%。圖4表示了氯化鈣對粉煤灰水泥膠砂抗壓強度的影響。由圖4可知，在本文研究的氯化鈣0%～5%范圍內，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度增長較快，在28d時，摻1%硫酸鈉的水泥膠砂比基準膠砂強度提高32%。本文采用的激發(fā)劑對粉煤灰水泥膠砂的激發(fā)機理主要有以下幾個方面，試驗中所用激發(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)生水化反應生成鈣礬石(AFt)，與此同時，和水泥水化機理一樣，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，從而強度更高。從圖2～圖4的結果可以看出，各種激發(fā)劑的摻量存在極限，在給定的實驗條件下有一個摻量。這要歸因于激發(fā)劑本身的組成與性質，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)濟性的影響

根據(jù)本文的實驗結果，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，其力學性能(抗壓強度)高于不摻激發(fā)劑的空白組試件22%～30%，明顯優(yōu)于空白組的抗壓強度。相比水泥的價格，粉煤灰是工業(yè)廢渣，非常廉價，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結語

1)摻有激發(fā)劑的粉煤灰水泥膠砂早期強度均高于空白樣，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。

材料力學論文:材料力學課程教學改革與創(chuàng)新的思考

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

【關鍵詞】材料力學課程 教學改革 創(chuàng)新 思考

近年來，很多院校注重對材料力學課程教學的改革與創(chuàng)新，但是實際上并沒有達到預期的效果。究其根源，主要是形式化太嚴重，口頭上提倡的改革與創(chuàng)新在實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)，而材料力學課程又是整個工科專業(yè)中最為重要而又基礎性的課程。學生通過學習材料力學課程，不僅能掌握基本力學知識，還能提升實踐能力，將實際的問題轉化成簡單的力學模型，不僅能促進學生工程概念的養(yǎng)成，而且還能促進學生解決實際問題能力的提升。很多學校在近年來已經(jīng)注重對材料力學課程的開設，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，例如教學內容臃腫、學生難以掌握其重難點、教師在教學過程中缺乏靈活性和學生學習成績較差等問題。所以我們不得不反思如何才能確保教學改革和創(chuàng)新的成效，尤其是為了適應新時代背景下的實際需要，加強對教學的改革和創(chuàng)新顯得尤為必要[1]。

二、具體的思考

（一）教學內容方面的思考

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

（二）教學方式方法的思考

在注重教學內容改革與創(chuàng)新的基礎上，還應切實注重教學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。

一是在教學方法方面。為了更好地促進學生素質與能力的提升，教師必須緊密結合學生的層次與特點，針對性地進行課程設置，并在這一環(huán)節(jié)中進行教學方式的創(chuàng)新。因為很多學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的內容，尤其是在做作業(yè)時，學生往往不會舉一反三。因此，教師應針對性地進行教學方法的改革。教師在例題講解過程中應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)，并對學生提出的問題進行改進和完善，將學生所需掌握的內容與題目緊密結合起來，這樣才能更好地激發(fā)學生的學習興趣。因此，采取分層教學就是一種不可忽視的選擇。

二是在教學手段方面。主要是加強以多媒體技術為代表的現(xiàn)代教育技術的應用，因為其能使教學過程變得生動活潑，增強學生的學習興趣。但是就當前來看，多媒體往往被濫用，而且很多多媒體課件編制的質量較差。因此，教師必須提升多媒體課件的制作水平，并在教學中注重多媒體技術運用的實效性和適應性，促進教學手段的改進和創(chuàng)新。

三是在教學形式方面。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)新教學方法，總結教學經(jīng)驗，緊密結合學生的需求開展教學工作，促進學生分析問題、解決問題能力的提升。例如在課程教學實踐方面，教師可以設置趣味材料力學課程，通過創(chuàng)新教學形式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，從而促進學生工程素質水平的提升。對于學生的能力，應科學地評價，并通過教學實踐對教學改革進行不斷的深化和完善，才能更好地將理論與實踐進行有效的結合，促進學生學習興趣提升的同時提高教學質量[3]。

三、結語

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

材料力學論文:應用型本科材料力學軸力計算教學方法探討

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

【關鍵詞】軸力；截面法；直接求和法

1.引言

現(xiàn)代科學技術的快速發(fā)展要求大學生掌握的知識越來越廣，各門課程的教學課時均需要壓縮[1]。材料力學作為一門重要的技術基礎課，是機械工程與土木工程以及相關工科專業(yè)大學生的必修課程，在基礎課程學習與專業(yè)課程學習之間起著重要的橋梁作用。對于以應用型人才為主要培養(yǎng)目標的二本院校學生，相對基礎比較薄弱，學習主動性較差，如何在較短的課時內將知識點簡明扼要地向學生講解，并使其掌握應用，是對大學課程教學改革的一項重要挑戰(zhàn)[2]。材料力學中的軸力圖是拉壓變形中重要的教學內容之一，是材料力學內力分析中比較簡單卻重要的基礎知識。軸力求解是正確繪制軸力圖的重點，軸力求解方法的理解掌握也是后序扭轉與彎曲變形中內力求解方法的基礎。本文針對學生在學習材料力學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上，嘗試直接由桿件外力分析圖中觀察計算軸力，并應用于教學實踐中，探索材料力學教學改革的具體方法。

2.軸力求解的教學方法探討

2.1截面法

現(xiàn)有材料力學教材中，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，需要將所求軸力的截面假想地截開，取構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。當取整體為研究對象時，桿件每個截面兩側的相互作用力為內力，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力變?yōu)橥饬Ατ诶瓑簵U件，橫截面內力稱為軸力，規(guī)定背離截面的方向為正方向。截面法計算軸力時均預先在所截開的面上加一個正方向的軸力，這樣計算得到的軸力正負即為軸力圖的正負。該方法理論嚴謹，便于理解軸力圖的實質。

然而，在實際教學中，發(fā)現(xiàn)部分同學在將舍去部分對所取部分作用以力“代”替時，經(jīng)常會有將所設軸力方向畫錯的現(xiàn)象，尤其在截面軸力實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所受軸力的實際方向應該指向截面，與軸力正方向的規(guī)定相背。很多同學在畫受力圖時誤將截面1-1的軸力N1按實際方向畫出（如圖2-2），導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

為了減少學生在應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致軸力求解錯誤的問題，我們可以通過分析構件所求截面一側所受的外力直接求解軸力。

事實上，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所有外力之代數(shù)和：

其中K為截面一側所受外力總數(shù)。

按照截面軸力正方向的規(guī)定，將桿件截面一側所受外力同樣規(guī)定為指向所求截面為正，背離截面為負。根據(jù)靜力學平衡原理，可以理解為，對于每一個主動外力，截面均需要對應有一個等值反向的力與之平衡，并且主動外力與截面內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算截面軸力，無需將每個求軸力的截面截斷，再畫每個截斷部分的受力圖，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，由直接求和法所得截面軸力結果均相同，在此不再贅述。

3.教學效果

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

4.結束語

技術基礎課程的學習是本科生掌握相關專業(yè)知識的必要準備。對于應于型本科生，花較少的時間掌握技術基礎課程的應用可以留出更充足的時間學習專業(yè)課程。

今后的材料力學教學，需要更多地探索總結如何讓學生盡可能快地理解掌握應用每一個知識點，最終達到以較少的課時完成盡可能多的知識學習。

材料力學論文:網(wǎng)絡環(huán)境下《材料力學》課程多元混合式教學模式探析

摘 要：多元智能理論認為人類思維和認識的方式是多元的，教學方式應隨著教學內容、學生群體、教師特性的差異而改變。材料力學是一門集理論、實驗、應用于一體的課程，單一的教學模式難以達到良好的教學效果。文章提出了基于材料力學教學的多元混合式教學模式，根據(jù)不同的教學內容將傳統(tǒng)課堂講授、自主學習、翻轉課堂、對分課堂、小組探究等多種模式有機結合，經(jīng)過兩輪的教學實踐，取得了良好的效果。

關鍵詞：多元智能理論;材料力學;多元混合式教學

一、引言

翻轉課堂模式[1]無疑是近年來在國內外廣泛關注的新模式，越來越多的教師結合課程教學開展翻轉課堂教學實踐，取得了不少成果。經(jīng)過筆者的教學實踐，感覺在操作層面上還存在一些問題。首先，學生在缺少教師監(jiān)控的環(huán)境下難以保持學習的動力。對于學習自主性不是太高的地方高校大學生來說，自主學習的動力主要取決于學習者自身的內因，但來自教師和同學等方面的外部因素也會起到很大的作用。課前的網(wǎng)絡學習沒有了教師的監(jiān)控，學生的學習熱情和學習動力都會大打折扣。再者，學生自主學習碰到的疑問無法及時得到反饋，學生累積的疑問會越來越多，進而影響學習的熱情和自主性，學生容易半途而廢，或者敷衍了事，學習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，混合式學習（Blended Learning）的概念應運而生。混合式學習是指在學習過程中，將面授學習（Face-to-FaceLearning，F(xiàn)2F）的優(yōu)勢與在線學習（OnlineLearning）的優(yōu)勢相融合，以達到有效學習的一種學習模式。目前混合學習的基本理念幾乎是公認的，即在“適當?shù)摹睍r間，將“適當?shù)摹睂W習技術與“適當?shù)摹睂W習風格相契合，對“適當?shù)摹睂W習者傳遞“適當?shù)摹蹦芰Γ瑥亩〉没膶W習效果與學習方式。[3]混合學習是學習理念的一種提升，這種提升會使得學生的認知方式發(fā)生改變，教師的教學模式、教學策略、角色也都發(fā)生改變。 但混合學習模式在操作層面上，給老師和學生都帶來了挑戰(zhàn)，其挑戰(zhàn)來自混合學習理念中的五個“適當?shù)摹保慈绾尾拍茏龅健斑m當”，這就要求教師要認真研究教學內容、學生群體狀態(tài)等諸多要素。材料力學課程是機械類、土木各專業(yè)的重要技術基礎課，[4]課程學習的目的是為后續(xù)課程以及未來的工作搭建一個扎實穩(wěn)固的基礎性支撐平臺。課程內容相對龐雜，有以高等數(shù)學、理論力學作為基礎的理論知識，也有基于實驗的材料性能知識，更有直接面向工程的應用性知識。內容中，有的需要學生理解，有的需要掌握，有的則要會應用，還有的需要學生學會分析，鍛煉綜合能力。因此，根據(jù)課程中不同的教學內容和教學目標設計，合理應用傳統(tǒng)教學、網(wǎng)絡教學、對分課堂等有效教學方法，形成適合課程特點、適合教師風格、適合學生學習習慣的多元混合教學模式。本文結合材料力學內容特點，提出了“教師精講+自主學習+對分課堂+翻轉課堂+小組協(xié)作探究學習”的多元混合式教學模式，經(jīng)過兩輪的教學實踐，取得了良好的效果。

二、多元智能理論與多元混合式教學

多元智能理論是由美國哈佛大學教育研究院的心理發(fā)展學家霍華德?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)覺到他們在學習能力上的差異，從而提出本理論。他認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、運動智能、音樂智能、人際交往智能、內省智能、自然觀察智能。多元智能理論有助于老師從學生的智能分布去更加了解自己的學生，知道學生之間存在差異，同一個同學對不同內容的接受程度也存在差異，應該采取多樣化的更適合他們的教學方法。[5]

多元智能理論應用在課程教學中，給我們諸多啟發(fā)。一是要改變以往的學生觀，多元智能理論認為幾乎每個人都是聰明的，但聰明的范疇和性質呈現(xiàn)出差異。要用賞識和發(fā)現(xiàn)的目光去看待學生，改變以往用一把尺子衡量學生的標準，要重新認識到每位學生都是某些方面的天才，只要我們正確引導和挖掘他們，每個學生都能成才。二是要用多元化的教學方法，多元智能理論強調應該根據(jù)每個學生的智能優(yōu)勢和智能弱勢選擇最適合學生的方法。根據(jù)不同的教學內容選擇不同的教學方法，促進學生潛能的開發(fā)，最終促進每個學生都成為的自己。三是教師要改變自己的教學目標，多元智能并不主張將所有人都培養(yǎng)成全才，而是認為應該根據(jù)學生的不同情況來確定每個學生最適合的發(fā)展道路。通俗來講，多元智能理論不是讓學生千軍萬馬過獨木橋，也不是簡單地要求給學生多架幾座橋，而是主張給每條學生都鋪一座橋。教育的價值除了為社會培養(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，在多元混合教學環(huán)境中，學習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環(huán)境進行精心設計，學習者多元智能的發(fā)展將更具系統(tǒng)性和成效性。混合式教學環(huán)境能夠為學習者的多元智能發(fā)展創(chuàng)設適應性、觸發(fā)性和誘導性的學習氛圍，是誘導、激發(fā)和強化多元智能發(fā)展的強效活動平臺。本文的多元混合式教學突破了傳統(tǒng)課堂教學時間和空間維度的限制，可以幫助學習者擴大交流對象，通過教學中對分課堂、小組研討、翻轉課堂、問題探究等多種形式的教學活動安排，能夠為學習者創(chuàng)設情境化的問題空間，引導學習者學會解決現(xiàn)實問題，從而建構有意義的知識。[6]此外，在多元混合式教學實踐中，學生通過運用現(xiàn)代教育技術，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習效率、節(jié)省學習時間，而且可以開拓和體驗全新的學習方式，感受新型的學習文化，更重要的是鍛煉了學生的表達、自主學習、團隊合作、批判思維等能力。

三、《材料力學》課程多元混合教學模式改革

1.教學目標設計

課程教學模式改革總體教學目標基于以下三點：①提升專業(yè)素養(yǎng)，教會學生力學概念、力學基本分析方法、力學知識體系、工程中的力學問題、力學文化與力學擴展。②重視能力培養(yǎng)，培養(yǎng)學生分析問題解決問題的能力、自主學習的能力、而優(yōu)雅的書面和口頭表達能力、批判性思維能力、團隊協(xié)作能力、終身學習能力、人生規(guī)劃與幸福生活能力和領導力。③關注人格養(yǎng)成，引導學生習得一種積極樂觀的良好思維習慣，具有高貴的品格和豐富內心世界，真實、善良、健康、快樂地工作和生活。

2.信息化學習環(huán)境創(chuàng)建

只有在豐富的信息化學習環(huán)境下，才能保障課程教學模式改革的順利實施。本課程搭建了資源豐富的網(wǎng)絡教學綜合平臺，教學資源欄目上傳了課程信息化教學設計、按照章節(jié)區(qū)分的教學課件、按照知識點區(qū)分的教學課件、電子教案、實驗教學、課堂拓展等9個二級欄目。教學活動欄目設計了：教學筆記、課程作業(yè)、答疑討論、研究型教學、播客單元、在線測試、課程問卷等10個二級欄目。在課程建設欄目設計了：課程教學研究、課程學習、學習進程、教師教案、學習討論區(qū)、研究型學習、行程性評價、翻轉課堂學習指導等13個二級欄目，教學平臺能夠滿足信息化環(huán)境下教學模式改革的需求。另外平臺上的教學郵箱、學習筆記、答疑討論、常見問題指導、課程通知等欄目很好地實現(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習氛圍，為教學模式改革的順利進行構建了較為理想的信息化學習環(huán)境。

3.材料力學多元混合教學模式

基于以上目標，設計了“教師精講+自主學習+對分課堂+翻轉課堂+小組協(xié)作探究學習”的多元混合式教學模式。教師精講主要是講透基本概念、基本原理、重點難點、易混淆點。其他內容主要是開展自主學習、對分課堂、翻轉課堂、小組協(xié)作探究等學習形式，充分發(fā)揮了學生學習的主體地位。

（1）學生自主學習

對于理論性不強、文字敘述較多、學生通過瀏覽網(wǎng)絡平臺的相關學習資源能夠自主完成學習的內容（應力集中、非圓截面桿扭轉、提高彎曲強度措施、提高彎曲剛度措施、提高壓桿穩(wěn)定性措施）安排學生自學。

主要環(huán)節(jié)包括：教師提前布置學習任務、在網(wǎng)絡平臺上學習任務書和學習指導書;學生課下通過查閱文獻、研讀教材、研讀授課課件、觀看老師的微視頻等資源進行學習，撰寫學習報告，提交在網(wǎng)絡教學平臺上;教師審閱學習報告，就學生學習的效果進行跟蹤指導和評價，及時把發(fā)現(xiàn)的問題通過網(wǎng)絡教學平臺反饋給學生;教師針對大多數(shù)學生存在的共性問題進行課堂反饋和交流;所有的環(huán)節(jié)結束后，學生獨立完成在線測試，以檢測自己的學習效果。

（2）對分課堂學習

對分課堂是一種有效的“教師講授+學生討論的合作學習模式，[7]該模式以思維訓練為導向，逐步引導學生會學習、會表達、會思考、會提問、會解決問題。注重學生的課后復習，鼓勵督促學生平時學習，把應該付出的努力分散到整個學期。

主要步驟為：①分組：教師預先根據(jù)學情分析，開課之前對學生進行隨機分組，4人一組，并指定一名小組長，將分組情況提前公示在網(wǎng)絡教學平臺上，以備學生隨時查閱。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，預備進入小組討論和小組探究學習。③課上：要求學生認真聽講、掌握核心知識。④課下：要求學生獨立學習、自主閱讀教材、瀏覽課件、溫習授課內容，并獨立思考、獨立完成作業(yè)。⑤待作業(yè)完成后，學生就所學習的內容，以及自己對內容的掌握程度梳理“亮考幫”，即將自己學習的結果分為三個等級展示出來：較大的收獲、學懂的、不懂的。⑥小組討論：下一次課上，利用10-15分鐘進行4人小組的交流討論，組員之間溫習課本內容、分享學習體會或針對自己的“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。討論結束后各小組要總結本次討論的精華和解決不了的困惑。⑦教師與學生之間互動討論：教師隨機抽查4-5組的小組討論效果，被抽查到的同學一定要說“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、點評作業(yè)，促進學生的共同進步。對分課堂可以讓全班每一位同學都動口、動腦、彼此交流意見想法。在交流的過程中，訓練學生能夠清楚闡明自己的觀點，并且能被他人正確理解;也能訓練學生學習傾聽，理解他人的觀點。

（3）翻轉課堂學習

翻轉課堂學習模式強調學生課前預習，在預習環(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、困惑點。

本課程設計的主要步驟為：①學習準備：對分課堂的4人小組合并形成翻轉課堂6-8人學習小組。評價組由班長2人+學習委員2人+課代表2人組成，評價組提前制定翻轉課堂表現(xiàn)的評分標準，經(jīng)教師審閱并給出指導意見;評價組再進行修改，最終形成對講課組和提問組都有所考評的評價標準。②網(wǎng)絡學習與師生交流，內容包括任務、進入學習、撰寫學習報告、審閱與答疑、修改報告、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)按照學習小組進行，教師根據(jù)學生的分組名單隨機抽取一位學生登臺講課，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就講課同學的學習效果以及學習質量提出質疑。講課同學的小組成員可以幫助講課同學回答問題。

（4）小組協(xié)作探究學習

為了培養(yǎng)學生分析問題解決問題的能力，提高學生的團隊意識，鍛煉學生的書面寫作和口頭交流表達能力，設計了小組協(xié)作探究學習環(huán)節(jié)。[8]

主要步驟為：①教師提前2-3周在網(wǎng)絡平臺上小組探究學習項目，學生4人一組，每人領取一項任務。②學生各自獨立完成自己的任務，學習有困難的學生可以求助組內成員的幫助。③2-3周之后，待學生各自完成自己的任務，組內成員之間進行交叉批閱、糾錯，然后將自己的學習成果進行拍照留存，形成Word文檔或PPT文檔，并將紙質成果上交，作為行程性評價的一部分。④紙質材料上交后，進入課堂交流環(huán)節(jié)。本著學生自主自愿的原則，學生登上講臺面對全體同學講解思考的過程、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，必須回答同學提出的問題。此環(huán)節(jié)重點在于吸引學生的參與，提升學生的交流表達能力，鍛煉學生的邏輯思維和推理能力。教師多鼓勵學生大膽登臺講解，敢于在眾人面前表達自己的想法。⑥學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一步的指導和糾正。同時在網(wǎng)絡教學平臺上公示教師對此次小組作業(yè)的進一步解疑和分析過程的指導。

四、效果與總結

1.學生學習成績得到提高

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

2.學生的綜合能力得到鍛煉和提高

我們對103名學生進行了課程教學改革滿意度調查和綜合能力調查，見表3。

進行學生能力提高調查：通過材料力學課程的學習，我在以下幾個方面得到了提高（可選擇多項），見表4。

從調查結果可以看出，學生的綜合能力都得到不同程度的鍛煉和提高，認為自己自主學習能力得到提高的學生最多，其次是口頭表達和邏輯思維能力。學生綜合能力的提高，透過學生的留言也充分地得到了印證。如學號為14120201078的同學寫道：在這個新學期我摒棄了上學期一些不好的學習習慣，比如上課玩手機、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，這也是本學期我較大的收獲。并且我也獲得了丟失的自信。在材料力學課程的學習過程中，我獲得了以下能力：①總結知識點，歸納分析的能力;②學會了提出問題，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，能清楚地表達自己的觀點。如學號為14110202008的同學寫道：材料力學課堂形式多樣，小組協(xié)作、翻轉課堂、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)作對于我們的團隊合作能力得到了提高;翻轉課堂提升了我敢于在公眾場合大聲說話的勇氣。透過本學期材料力學課程的學習，我在綜合素質方面得到了提高，讓我有了一個20歲青年應有的沖勁兒，有勇氣敢于在公共場合大膽地表達自己的想法，敢于表現(xiàn)自己。

3.結束語

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

本文基于多元智能理論對多元混合式教學模式的研究和探索才剛剛起步。多元混合式教學不但在教學實踐上融合了傳統(tǒng)課堂教學和網(wǎng)絡化教學的優(yōu)勢，而且它是一種更加開放、更加包容的教學模式，可以根據(jù)教學目標、教學內容、學生群體差異、教師特性等不斷接納、改進、融合各種新的教學方法。

材料力學論文:材料力學課程案例教學的研究

[摘 要]案例教學是將材料力學理論與實際問題緊密結合的有效教學模式之一。在材料力學的教學中，案例教學是一種行之有效的方法，可以服務專業(yè)，彌補教材，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，多關注生活、工程中的焦點問題，要多學習專業(yè)知識，找準武器裝備課程中的相關問題，提煉適合材料力學課程的案例或實例，讓材料力學課程的教學充滿活力，這樣才能讓學員喜歡力學課程。實施好材料力學的案例教學還任重而道遠。

[關鍵詞]材料力學 案例教學

材料力學課程是研究工程結構或機械的各組成部分正常工作條件下，所應滿足強度、剛度和穩(wěn)定性條件的一門專業(yè)技術基礎課程，既是后續(xù)課程的重要理論基礎，又可以直接解決一些基本的工程實際問題。在教學中如何提高教學效果，培養(yǎng)學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教學的現(xiàn)狀和案例教學的優(yōu)勢，然后結合課程內容，從生活、運動、工程、裝備中選擇案例或實例的做法。

一、材料力學教學的現(xiàn)狀

（一）專業(yè)需求

作為專業(yè)基礎課的材料力學課程教員，要樹立基礎服務專業(yè)的理念，有必要列舉專業(yè)課中的實例進行分析，布置作業(yè)時也可以結合武器裝備課程中的零部件，進行適當?shù)膹姸取偠群头€(wěn)定性分析。這可以讓學員直觀感受到力學理論的實際應用，從而激發(fā)學員的學習興趣，調動其學習的主動性。

（二）教材不足

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

（三）學習效果

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

二、案例教學在材料力學教學中的重要性

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

因具體案例本身有著實際的工程、生活背景，首先能夠吸引學員的注意力，想要搞清楚事故的原因，學習也就由被動變主動了;然后建立力學模型，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，學員也就會有一種出乎想象、原來如此的感受。學員從案例分析的過程中，不僅感受到材料力學理論不再抽象，真正做到系統(tǒng)掌握理論知識，達到靈活運用的教學目的，還可以從案例中吸取經(jīng)驗教訓，逐步樹立問題意識，養(yǎng)成思考習慣。

案例教學不僅激發(fā)學習興趣，其分析也不再是停留在公式的簡單套用上，而是要將實際問題抽象為力學模型，強調在實踐中抓主要矛盾而略次要矛盾的思想，很好地彌補了教材例題和習題的不足。另外，案例的合理選擇也可以服務于專業(yè)，所以說案例教學可以達到一舉多得的效果。

三、材料力學案例的選擇

（一）生活型案例

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

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

通過分析生活中的案例，學員體會到力學就在我們身邊，從而逐步養(yǎng)成善于觀察的習慣。例如有的學員就提出學術報告廳、教室里投影儀的懸掛構件的受力、變形、應力等問題。

（二）運動型案例

學員都是十八九歲的年輕人，喜歡運動和刺激，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，通過建立力學模型，分析事故的可能原因，課后請學員自己上網(wǎng)查找蹦極設施中繩索的要求和規(guī)格，理解蹦極時的注意事項。讓學員選一項自己喜歡的項目，建立抽象力學模型，應用材料力學知識來做定性分析。

軍校學員每天都要有一定的體能和軍事訓練，一些受傷時有發(fā)生。在400米障礙訓練中，學員很容易腿受傷，列舉醫(yī)學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，從強度不足的角度定性分析骨折原因，然后結合訓練中的體會，從力學的角度總結科學訓練的要點，為學員減少訓練中的受傷提供一點幫助。

通過分析運動型案例，學員會感受到力學的魅力所在，也就更加喜歡力學。有的學員還可以還原教材上外伸梁受集中載荷的實例，正是每天都要訓練的雙杠，然后查閱資料進行分析，真正達到學以致用的效果。

（三）工程型案例

隨著社會的發(fā)展，科學技術的進步，環(huán)境的保護，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，需要對廢舊煙囪進行拆除。講到動載荷內容時，播放國內外拆除煙囪的視頻，請學員觀察倒下過程，注意二次折斷的現(xiàn)象，建立抽象力學模型，指出涉及的相關知識點，并定性分析其原因。

講到提高梁彎曲強度措施時，列舉某展覽館工程曾因梁內漏放附加的鋼筋，承載能力不夠，當附加荷載，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鍵作用和鋼筋的合理配置，理解設計和施工中按照嚴格的規(guī)范要求去做的重要性，否則就會釀成嚴重事故。

近兩年學院內先后進行了訓練中心、綜合教學樓和學員宿舍樓的建設，一些施工設備就在工地，如打樁機、腳手架、塔吊等，是學員很好的學習機會。我們和工地負責人聯(lián)系，在保障安全的情況下，帶領學員到現(xiàn)場參觀，請工程技術人員介紹一些和力學相關的結構和設備的特點及施工時的注意事項，學員感受到了力學的廣泛應用，也對施工人員充滿了敬意，結束后要求學員在學習的過程中自行選擇一個相關題目進行建模分析。

（四）裝備型案例

材料力學課程開設在大學二年級，學員沒有專業(yè)背景，但二年級學員在新生軍訓時都打過槍，因此列舉部隊射擊訓練或試驗中，彈殼、擊針出現(xiàn)的實際現(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。

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

根據(jù)教學進度和學員的專業(yè)，和專業(yè)教研室聯(lián)系，帶領學員參觀相關專修室，有針對性地觀察零部件，比如觀察履帶板的構造和連接，并特別提醒學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，學員就有直觀認識，更容易理解。講到扭轉變形時，在學員理解圓軸扭轉的強度、剛度分析后，請學員分析履帶板中橡膠襯套的變形，從結構和受力分析中看到與所學的圓軸扭轉問題不同，因此不能運用所學結論，這時引導學員重新從方法的源頭上分析，通過觀察變形，提出假設，然后建立幾何關系、物理關系、靜力關系，請學員自行推導應力和扭轉角的計算公式。從這些例子的分析中，學員切實體會到學會知識很重要，掌握分析方法更重要。

四、結語

在材料力學的教學中，案例教學是一種行之有效的方法，可以服務專業(yè)，補充教材，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，多關注生活、工程中的焦點問題，要多學習專業(yè)知識，找準武器裝備課程中的相關問題，提煉適合材料力學課程的案例或實例，讓材料力學課程的教學充滿活力，這樣才能讓學員喜歡力學課程。

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

[摘 要]地方本科高校培養(yǎng)應用型人才是教育在經(jīng)濟社會發(fā)展中轉方式調結構的必然選擇。但我國目前地方高校在材料力學課程教學方面存在不足，不能滿足社會發(fā)展對應用型人才的需求。分析應用型本科高校材料力學教學過程中存在的問題，并將應用型人才培養(yǎng)觀念注入材料力學課程的教學之中，提出具有針對性的課堂教學改革模式與方法，從教學觀念的改變、師資隊伍的建設和課堂實踐教學等方面探究基于應用型人才培養(yǎng)觀念下的材料力學教學創(chuàng)新措施。

[關鍵詞]應用型人才 材料力學 教學改革

地方本科高校培養(yǎng)應用型人才，是近年來國家人才培養(yǎng)戰(zhàn)略調整的重要舉措，也是地方本科高校服務區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的有效手段和途徑。[1]當前應用型本科高校處于轉型發(fā)展的關鍵時期，為了培養(yǎng)“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”的為地方經(jīng)濟服務的實用型、應用型人才，教師要從根本上轉變教學觀念，更新教學方法。材料力學課程是高校各工科專業(yè)重要的專業(yè)基礎課，是一門與生產(chǎn)實際聯(lián)系較為緊密的課程，在應用型人才培養(yǎng)背景下，教學內容、方式等也都需要進行必要的調整和改進。

一、應用型人才培養(yǎng)對材料力學課程的要求

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

（一）材料力學課程內容要與工程實踐相結合

培養(yǎng)應用型人才應注重培養(yǎng)學生的實踐能力，所以在材料力學授課內容上應更貼近工程實際，所講例題、模型、理論等要和實際的工程背景密切結合。

（二）材料力學課程在教學過程中應側重于培養(yǎng)學生的能力

應用型人才的培養(yǎng)應更注重培養(yǎng)學生解決問題、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把培養(yǎng)學生解決、分析問題的能力以及將來工作后的再學習能力作為重點。

（三）材料力學課程在教學過程中要注重培養(yǎng)學生的工程素質

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

二、目前材料力學課程在教學中存在的問題

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

（一）材料力學課程體系與應用能力培養(yǎng)割裂

材料力學課程體系和教學一直受傳統(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活動，過分注重傳授知識，輕視工程實訓及綜合素質與能力的培養(yǎng)，這些都制約了學生工程能力的培養(yǎng)及提升。

（二）教師隊伍缺乏系統(tǒng)的工程實踐鍛煉，教學與工程實際不能緊密結合

目前地方院校中盡管具有博士學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)的工程實訓鍛煉，教學過程中常常以理論講解為重點，實踐環(huán)節(jié)缺失，形成知識傳遞從書本到書本，導致學生在學習過程中難以將理論與工程實際相結合。學生在完成材料力學課程的學習后，縱使掌握了理論卻不知如何在工程實踐中應用，如何用理論解決實際問題，從而導致失去學習的興趣。

（三）授課方法單一

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

三、基于應用型人才培養(yǎng)觀念下的材料力學教學改革的建議

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

（一）課程教改的前提是教學觀念的轉變

教師的教學觀念會直接影響講課內容、授課效果及學生的學習成效。教師應按照應用型人才培養(yǎng)的觀念，在教學的同時不斷總結教學經(jīng)驗及存在的問題，實現(xiàn)教學方法的改進及創(chuàng)新，有針對性地培養(yǎng)人才，把以前將知識傳遞給學生的觀念，轉變?yōu)閭魇趯W生技能、培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)。教師在講課時力求言簡意賅，重點突出，盡量減少理論的推導，加強思路及分析方法的介紹;側重于學生學習方法的培養(yǎng)以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學生的創(chuàng)新意識及工程素養(yǎng)在潛移默化中得到培養(yǎng)和提高;力求使學生在學習理論知識和鍛煉實踐創(chuàng)新能力方面獲得雙豐收。

另外，針對材料力學課程特點，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，使得自己在教學中能及時更新教學案例。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)的技術研發(fā)等可使自身的實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，內容豐富，貼合實際。再者，高校在引進人才方面，不僅要注重教師學習經(jīng)歷也應注重工程經(jīng)歷，高薪引進理論扎實、工程素養(yǎng)高的工程技術人才充實到教師隊伍中。

（二）課程教改的基礎是教學內容的更新

工程背景介紹和重大工程事故分析能夠增強學生的感性認識，進而加深對材料力學基本內容的理解。[3]為了使材料力學的教學內容更加貼合工程實際，所講內容不能照本宣科，應及時更新和適當增加更具有工程背景的材料。材料力學講授的內容主要包括四種基本變形、組合變形、應力應變分析、強度理論、壓桿穩(wěn)定、能量方法等幾大方面，在講述每部分內容時，要有意識地和常見的工程實際相聯(lián)系，在講清楚如何應用理論去解決實際問題的同時，利用多媒體多放映一些相關的動畫和圖片，使學生對材料的變形和破壞有直觀的認識和了解。對近期發(fā)生的工程事故進行事故分析，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。通過工程實例的講解，使學生形成相關的工程概念和工程應用意識，以獲得良好的教學效果。

先進復合材料是新材料研究的重點和方向[4]，為使學生能了解到學科前沿，拓寬知識面，以適應科技發(fā)展趨勢，在講課過程中可適當增加這部分的教學內容，來激發(fā)學生的求知欲望和學習興趣。

（三）課程教改的關鍵是教學手段的改革

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

現(xiàn)代科技的引入，使傳統(tǒng)教學方法和手段發(fā)生了巨大變化，也為材料力學的教學改革提供了廣闊的發(fā)展空間。[5]對于現(xiàn)實中的工程問題，在教學過程中，可采用圖表、圖形、動畫、數(shù)值仿真等多種形式，進行力學建模，使教學更加形象直觀;或通過網(wǎng)絡來獲取更加充足的相關的信息資源，使教學內容豐富，教學重點突出，從而激發(fā)學生的學習興趣，使學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，讓學生觀察形象逼真的坍塌過程，使學生感受到學習樂趣的同時也能進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)，進行分布式、分段式教學的嘗試，即學生根據(jù)自身的實際能力和水平，對本課程的學習時間自行安排。學習本課程遇到的問題通過互聯(lián)網(wǎng)提交，由任課教師進行監(jiān)控和跟蹤，對于學習水平不同的學生區(qū)別對待，并布置不同的習題，教師應及時對其評價，以便掌握不同層次的學生學習本課程的情況，實現(xiàn)真正的差異化教學。

（四）課程教改的重點是實驗教學的加強

為適應未來的工作需要，滿足不斷變化的就業(yè)需求，應用型人才就要具備良好的實驗操作能力，在實驗中展現(xiàn)出嫻熟的動手操作技巧，因此，材料力學的實驗教學應作為重點來加強。通過實驗教學使學生的動手操作能力得到培養(yǎng)和鍛煉，并使實踐能力逐步得到提高。例如在進行拉壓扭轉、沖擊等一系列的實驗中，從試樣的選材及制作再到具體做實驗，都可在老師的指導下由學生自己完成，使學生能夠從中得到鍛煉并掌握更多的技能，進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力及參與實踐的能力。還可創(chuàng)建現(xiàn)實與虛擬相結合的教學實驗室，逐漸培養(yǎng)學生的參與實踐及創(chuàng)造能力。在實驗課的教學過程中，教師要改變以前的全盤托出、大包大攬的教學方法，采用啟發(fā)、引導的方式，培養(yǎng)學生的學習熱情，使學生由被動學習變?yōu)橹鲃訉W習，積極參與、主動思考，從而提高實驗課的教學效果。

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

四、結論

應用型人才培養(yǎng)不僅要求材料力學課程的內容要和工程實際相結合，而且要求教學的過程更應注重培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)和工程實踐能力。目前，材料力學課程體系與內容和工程實際結合不夠緊密，實踐環(huán)節(jié)比較缺乏，傳統(tǒng)的教學模式已不再適用于應用型人才培養(yǎng)的要求。應根據(jù)學生的學習特點，改變現(xiàn)有的教學觀念，不斷摸索出材料力學的教學方法與創(chuàng)新思路，積極采取各種有效措施來提高師資隊伍的綜合素質，提高材料力學的教學質量和總體水平，達到應用型人才的培養(yǎng)目標。