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【摘要】本文从如何在材料力学教学中培养学生创新能力的角度出发，分析了普通工科院校材料力学教学内容和体系的改变以及学生的学习现状，并在原有教学体会和实践的基础上，探讨了材料力学教学过程中常用教学方法的改进。
【关键词】材料力学 教学方法 工科院校
【基金项目】本文系长沙理工大学教研教改项目（项目编号：JG1452）的研究成果。
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0226-01
一、引言
材料力学是工科类专业的重要基础课，并且与工程实际密切结合，课程内容与后续其它专业课程联系紧密，具有很强的实用性[1]。因此，该课程的教学效果影响工科专业学生的专业课理论学习和毕业后的工程实际应用。在科技日新月异发展的今天，在精简课程学时的同时，必须改进教学方法才能更大程度培养学生的创新能力，以适应新时期的发展和要求。
二、材料力学教与学的现状分析
1.普通工科院校教学内容和体系分析
现有工科院校材料力学体系在内容安排上主要分为两大类型：传统一类按杆件的四类基本变形为主线展开，不同基本变形分别按照“内力→应力与强度→变形与刚度”形成各自章节[2]。这一体系适用于多学时材料力学的教学，而目前普通工科院校除极少数专业外，大部分工科专业都减少到40-80学时间;非传统的材料力学课程体系则是“杆件内力→应力与强度计算→变形与刚度计算→能量方法与超静定问题→压杆稳定”为主线展开[3]，减少了内容和方法的重复讲解，更适用于现有少学时材料力学的教学。
2.材料力学教学与学习现状
在材料力学教学过程中，我们发现，随着工科院校的连续扩招，学生接受能力及基础知识参差不齐，应用力学知识分析和解决与工程实际结合的问题的能力相对较弱。且不少学生反映：材料力学的知识内容较多，不能系统理解;公式较为复杂且枯燥，推导过程也难以掌握;在学习中容易产生畏惧心理，甚至失去信心进而放弃学习。
因而当前每一个材料力学教师都面对着这一挑战，就是如何在少学时材料力学的教学中将内容精要传授给学生，同时提高学生的创新和独立思考的能力。
三、教学方法的改进
目前我校工科专业统一适用新的材料力学课程体系[3]，学时的减少以及教学内容的改变要求我们的教学方法必须有相应的改变。在原有教学体会和实践的基础上，我们探讨了材料力学教学过程中常用教学方法的改进。
1.系统式教学方法
在调查中很大一部分学生反映材料力学的知识点很多而且复杂，把握不住学习的脉络。系统式教学方法可以用来解决学生的这一困惑：系统分析研究事物的内在联系并把握整体结构的性质特点，对知识进行系统归纳、分析和综合。近年我校在新的课程体系下，对基本变形按照“杆件内力→应力与强度计算→变形与刚度计算”这一主线进行讲解分析，学生自然而然在学习过程中也按照这条主线系统掌握知识要点，不再觉得材料力学知识点多复杂，从而头绪不清，把握不到重点。这种系统式教学方法在对知识进行组合综合分析的过程中，加深了学生对现有知识的理解，又能从对知识的排列组合中培养解决实际问题的能力和创新能力。
2.离散式教学方法
将复杂的事物分解为简单部分，然后再加以组合，这是离散式教学的核心思想。材料力学讲解组合变形时，使用这一教学方法一方面可以使组合变形的求解变得简单，另一方面学生也容易理解。组合变形指的是构件同时发生的两种及以上的基本变形的组合。采用离散式教学方法讲授时，可先将外载荷进行分解或作等效变换，使得每一在和分别对应一种基本变形，求得每一基本变形时的应力和变形，再进行叠加。通过这种离散式思维，无论多复杂的组合变形，都可将其解决。这种离散思维方式能给学生提供一个宽广的思考平台，有助于提高他们的创新能力以及独立解决问题的能力。
3.启发式教学方法
学生反映材料力学中繁琐和枯燥的公式推导过程，使得学习变得枯燥无味。在材料力学的教学中加入采用启发式教学方法，能充分调动学生的主动学习的积极性，进而引导学生进行积极探索和独立思考。例如讲解压杆稳定问题时，可使用有限元软件分析两种实验现象，为什么截面面积相同的杆件，杆长不一样，其承载力相差几十倍呢？这样提问很容易就吸引到学生的注意力。接着可因势利导引入压杆稳定的概念，启发学生进行思考：为什么承载力会不同，那怎么才能提高承载力？这种提出问题的启发式教学不但有助于调动学生的学习积极性，并且能其激发他们创新的欲望。
4.联想式教学方法
聯想思维不仅能拓展学生固有的思维能力，还有助于冲破不同学科和专业之间的界限，培养学生的创新能力。在应力圆讲解中，可引导学生对正应力和切应力计算公式进行一定的变化，联想到数学中圆的方程，从而通过和数学上的联想类比得到——应力圆。并比较应力圆和单元体的应力状态之间的不同，得到它们之间“点面对应，倍角关系，转向一致”这一类比关系。联想式教学方法能够让学生积累更多的知识，也能培养学生更强的创新能力。
四、结束语
高等工科院校材料力学教学学时的大幅减少已成事实。在少学时材料力学教学中，应结合学科特点，通过改进多种教学方法将材料力学的精华传授给学生，并重点培养学生的创新能力，提高他们的科学素质，为培养既具创新能力又具备工程实践经验的高素质人才打下良好基础。
参考文献：
[1]胡玮军.材料力学教学改革探讨.科技信息： 学术研究 2007（8）： 45-46.
[2]刘鸿文.材料力学（第五版）[M]. 高等教育出版社， 2011.
[3]李学罡， 蔡明兮.材料力学[M]. 吉林： 吉林科技出版社， 2005.
作者简介：
彭旭龙（1983年4月-），女，长沙理工大学土木与建筑学院，讲师，湖南湘乡人，博士。
【关键词】材料力学 教学方法 工科院校
【基金项目】本文系长沙理工大学教研教改项目（项目编号：JG1452）的研究成果。
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0226-01
一、引言
材料力学是工科类专业的重要基础课，并且与工程实际密切结合，课程内容与后续其它专业课程联系紧密，具有很强的实用性[1]。因此，该课程的教学效果影响工科专业学生的专业课理论学习和毕业后的工程实际应用。在科技日新月异发展的今天，在精简课程学时的同时，必须改进教学方法才能更大程度培养学生的创新能力，以适应新时期的发展和要求。
二、材料力学教与学的现状分析
1.普通工科院校教学内容和体系分析
现有工科院校材料力学体系在内容安排上主要分为两大类型：传统一类按杆件的四类基本变形为主线展开，不同基本变形分别按照“内力→应力与强度→变形与刚度”形成各自章节[2]。这一体系适用于多学时材料力学的教学，而目前普通工科院校除极少数专业外，大部分工科专业都减少到40-80学时间;非传统的材料力学课程体系则是“杆件内力→应力与强度计算→变形与刚度计算→能量方法与超静定问题→压杆稳定”为主线展开[3]，减少了内容和方法的重复讲解，更适用于现有少学时材料力学的教学。
2.材料力学教学与学习现状
在材料力学教学过程中，我们发现，随着工科院校的连续扩招，学生接受能力及基础知识参差不齐，应用力学知识分析和解决与工程实际结合的问题的能力相对较弱。且不少学生反映：材料力学的知识内容较多，不能系统理解;公式较为复杂且枯燥，推导过程也难以掌握;在学习中容易产生畏惧心理，甚至失去信心进而放弃学习。
因而当前每一个材料力学教师都面对着这一挑战，就是如何在少学时材料力学的教学中将内容精要传授给学生，同时提高学生的创新和独立思考的能力。
三、教学方法的改进
目前我校工科专业统一适用新的材料力学课程体系[3]，学时的减少以及教学内容的改变要求我们的教学方法必须有相应的改变。在原有教学体会和实践的基础上，我们探讨了材料力学教学过程中常用教学方法的改进。
1.系统式教学方法
在调查中很大一部分学生反映材料力学的知识点很多而且复杂，把握不住学习的脉络。系统式教学方法可以用来解决学生的这一困惑：系统分析研究事物的内在联系并把握整体结构的性质特点，对知识进行系统归纳、分析和综合。近年我校在新的课程体系下，对基本变形按照“杆件内力→应力与强度计算→变形与刚度计算”这一主线进行讲解分析，学生自然而然在学习过程中也按照这条主线系统掌握知识要点，不再觉得材料力学知识点多复杂，从而头绪不清，把握不到重点。这种系统式教学方法在对知识进行组合综合分析的过程中，加深了学生对现有知识的理解，又能从对知识的排列组合中培养解决实际问题的能力和创新能力。
2.离散式教学方法
将复杂的事物分解为简单部分，然后再加以组合，这是离散式教学的核心思想。材料力学讲解组合变形时，使用这一教学方法一方面可以使组合变形的求解变得简单，另一方面学生也容易理解。组合变形指的是构件同时发生的两种及以上的基本变形的组合。采用离散式教学方法讲授时，可先将外载荷进行分解或作等效变换，使得每一在和分别对应一种基本变形，求得每一基本变形时的应力和变形，再进行叠加。通过这种离散式思维，无论多复杂的组合变形，都可将其解决。这种离散思维方式能给学生提供一个宽广的思考平台，有助于提高他们的创新能力以及独立解决问题的能力。
3.启发式教学方法
学生反映材料力学中繁琐和枯燥的公式推导过程，使得学习变得枯燥无味。在材料力学的教学中加入采用启发式教学方法，能充分调动学生的主动学习的积极性，进而引导学生进行积极探索和独立思考。例如讲解压杆稳定问题时，可使用有限元软件分析两种实验现象，为什么截面面积相同的杆件，杆长不一样，其承载力相差几十倍呢？这样提问很容易就吸引到学生的注意力。接着可因势利导引入压杆稳定的概念，启发学生进行思考：为什么承载力会不同，那怎么才能提高承载力？这种提出问题的启发式教学不但有助于调动学生的学习积极性，并且能其激发他们创新的欲望。
4.联想式教学方法
聯想思维不仅能拓展学生固有的思维能力，还有助于冲破不同学科和专业之间的界限，培养学生的创新能力。在应力圆讲解中，可引导学生对正应力和切应力计算公式进行一定的变化，联想到数学中圆的方程，从而通过和数学上的联想类比得到——应力圆。并比较应力圆和单元体的应力状态之间的不同，得到它们之间“点面对应，倍角关系，转向一致”这一类比关系。联想式教学方法能够让学生积累更多的知识，也能培养学生更强的创新能力。
四、结束语
高等工科院校材料力学教学学时的大幅减少已成事实。在少学时材料力学教学中，应结合学科特点，通过改进多种教学方法将材料力学的精华传授给学生，并重点培养学生的创新能力，提高他们的科学素质，为培养既具创新能力又具备工程实践经验的高素质人才打下良好基础。
参考文献：
[1]胡玮军.材料力学教学改革探讨.科技信息： 学术研究 2007（8）： 45-46.
[2]刘鸿文.材料力学（第五版）[M]. 高等教育出版社， 2011.
[3]李学罡， 蔡明兮.材料力学[M]. 吉林： 吉林科技出版社， 2005.
作者简介：
彭旭龙（1983年4月-），女，长沙理工大学土木与建筑学院，讲师，湖南湘乡人，博士。