材料力學(xué)教學(xué)研究工作問題的探討

《材料力學(xué)教學(xué)研究工作問題的探討》摘要：直至50~60年代，力學(xué)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)學(xué)科，汽車、火車、飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星，力學(xué)家功居首位，伽利略、牛頓、卡門、鐵摩辛柯、錢學(xué)森、錢偉長(zhǎng)、錢令希、周培源這些眾人熟知的科學(xué)家都為力學(xué)家，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的解題能力，并非等同于他們今后在工作中解決實(shí)際問題的能力，書本知識(shí)中，往往忽視了教學(xué)模型和力學(xué)模型的建模方法的討論和歸納，而且，一些理論分析結(jié)論在使用中需注意的問題，也常常成為運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的障礙，這些，若能在課堂教學(xué)中多說幾句，則有利于學(xué)生將書本知識(shí)和工作實(shí)際緊密結(jié)合起來，目前，許多學(xué)生已認(rèn)識(shí)到，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的提高，對(duì)今后參與社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)影響甚大，所以，他們?cè)趯W(xué)習(xí)期間，這方面知識(shí)的學(xué)習(xí)積極性特別高，充分利用現(xiàn)有的條件，開展第二課堂教學(xué)，將材料力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用結(jié)合起來，可調(diào)動(dòng)大家的學(xué)習(xí)積極性，尤其是在幫助大家系統(tǒng)地復(fù)習(xí)材料力學(xué)的基本概念方面，可取得較好的成果摘要：高技能人才隊(duì)伍的培養(yǎng)，是涉及方方面面的一項(xiàng)系統(tǒng)工程，而作為技工學(xué)校的每一位教師，所從事教學(xué)研究工作，則是該系統(tǒng)工程中的重要組成部分。所謂教學(xué)研究，包含著研究教和學(xué)兩個(gè)方面的問題，前者主要指?jìng)魇谥R(shí)和培養(yǎng)能力，而后者，則可指學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和被動(dòng)學(xué)習(xí)了。這幾方面，有許多值得我們探討的問題，在材料力學(xué)課程的教學(xué)研究中，也得到了充分的體現(xiàn)。關(guān)鍵詞：材料力學(xué)教學(xué)研究問題探討能力推動(dòng)技工教育教學(xué)改革，加強(qiáng)技工學(xué)校教學(xué)研究，努力提高教育教學(xué)質(zhì)量，辦出技校教育特色，是技工學(xué)校自身發(fā)展完善的需要。然而，教學(xué)研究一直是技工學(xué)校教學(xué)工作的一項(xiàng)薄弱環(huán)節(jié)，深入探討教學(xué)研究工作是當(dāng)前技工學(xué)校要認(rèn)真思考的問題，材料力學(xué)教學(xué)研究的探討也不例外。一、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)知識(shí)的傳授和思維方法的訓(xùn)練在教學(xué)過程中均是非常重要的，但后者較前者更重要，抓住后者，對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)有著積極的促進(jìn)作用。許多知識(shí)均可體現(xiàn)在書本之中，但學(xué)生在課堂上所需接受的并非僅僅是書本知識(shí)本身，更為重要的應(yīng)該是教師對(duì)該知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解過程，所以，教師在課堂上所要解決的問題，應(yīng)放在講透對(duì)該知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解過程上、并引導(dǎo)學(xué)生去積極思考。第一，引導(dǎo)學(xué)生充分認(rèn)識(shí)材料力學(xué)課程的特點(diǎn)，利用電化教學(xué)手段，使學(xué)生能從總體上對(duì)該課程的內(nèi)容有明確的認(rèn)識(shí)，是學(xué)好本課程的重要步驟。材料對(duì)人類文明產(chǎn)生過重大影響，歷史劃分為舊石器，新石器，青銅，鐵器，和合成材料時(shí)代及即將發(fā)展成的智能材料時(shí)代。材料的力學(xué)行為是工程材料研究的重要方面。直至50~60年代，力學(xué)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)學(xué)科，汽車、火車、飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星，力學(xué)家功居首位，伽利略、牛頓、卡門、鐵摩辛柯、錢學(xué)森、錢偉長(zhǎng)、錢令希、周培源這些眾人熟知的科學(xué)家都為力學(xué)家。信息時(shí)代，材料是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料力學(xué)是一門不可缺少的技術(shù)基礎(chǔ)課。它是固體力學(xué)的一個(gè)基礎(chǔ)分支。它是以試驗(yàn)為基礎(chǔ)、并利用有關(guān)力學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)方法建立起來的理論，是理論和實(shí)踐密切相結(jié)合的科學(xué)。主要研究桿件的應(yīng)力、變形以及材料的宏觀力學(xué)性能的學(xué)科。材料力學(xué)是工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之一，即結(jié)構(gòu)構(gòu)件或機(jī)器零件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)。在工程設(shè)計(jì)中，要求構(gòu)件或零件在給定外力作用下，具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。材料力學(xué)任務(wù)：（1）構(gòu)件設(shè)計(jì)基本要求（2）任務(wù)：研究構(gòu)件（主要是桿件）在外載荷作用下受力、變形和破壞的規(guī)律，為合理地設(shè)計(jì)構(gòu)件提供有關(guān)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算的基本理論和方法。同時(shí)，要考慮零構(gòu)件制造的經(jīng)濟(jì)性和工藝性，盡可能地減小結(jié)構(gòu)重量、降低成本，較好地解決經(jīng)濟(jì)性和安全性這樣一對(duì)矛盾。零構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算均與所用材料的機(jī)械性能有關(guān)，而材料機(jī)械性能是通過試驗(yàn)測(cè)定的，由試驗(yàn)還可了解材料變形的基本規(guī)律及零構(gòu)件的變形情況，必須強(qiáng)調(diào)技工學(xué)校材料力學(xué)主要講述構(gòu)件在外力作用下產(chǎn)生的四種基本變形形式，通過對(duì)四種基本變形進(jìn)行受力分析，內(nèi)力分析、變形情況分析及應(yīng)力分析，從而得出強(qiáng)度條件，并將強(qiáng)度條件應(yīng)用于工程實(shí)際。解決構(gòu)件的強(qiáng)度校核、截面尺寸的設(shè)計(jì)和許可載荷的確定等三個(gè)方面的實(shí)際問題。第二，在課堂教學(xué)的初期，引導(dǎo)學(xué)生著重理解在各個(gè)章節(jié)的教學(xué)環(huán)節(jié)中需反復(fù)用到的研究方法并將其講透，可大大提高后續(xù)課程內(nèi)容的教學(xué)效果。例如，在講解桿件的軸向拉伸或壓縮的概念時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生著重從以下幾個(gè)步驟去理解和掌握：（1）軸向拉、壓力學(xué)模型；（2）軸向拉（壓）變形時(shí)的構(gòu)件特征；（3）構(gòu)件的受力特點(diǎn)；（4）構(gòu)件的變形特點(diǎn)；通過這種循序漸進(jìn)的研究方法最后使學(xué)生掌握軸向拉、壓的概念，為后面學(xué)習(xí)扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形的概念打下良好的基礎(chǔ)，所以教師在教學(xué)中要給予高度重視，每一概念都要講清講透。又如，在分析等直桿軸向拉伸與壓縮時(shí)的橫截面應(yīng)力計(jì)算公式時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生著重理解以下內(nèi)容：首先，通過試驗(yàn)從幾何上觀察桿件受到軸向力后外表面的變形規(guī)律，并利用抽象思維方法，根據(jù)平面截面假設(shè)推斷桿件橫截面的變形規(guī)律；其次，由胡克定律所建立的應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系將內(nèi)力與變形聯(lián)系起來，然后，利用靜力平衡條件推導(dǎo)出最后結(jié)論，強(qiáng)調(diào)該研究方法對(duì)后續(xù)內(nèi)容學(xué)習(xí)的重要性，可激發(fā)同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中對(duì)研究方法本身進(jìn)行研究的積極性，從而，講授桿件的扭轉(zhuǎn)和彎曲變形時(shí)再次用到類似的分析方法時(shí)，其效率可大大提高。第三，在教學(xué)過程中，應(yīng)將培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、研究能力、實(shí)際工作能力貫穿于始終，引導(dǎo)學(xué)生理解書中每一結(jié)論的推導(dǎo)過程，有助于大家對(duì)所導(dǎo)出的結(jié)論在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的各種限制條件的認(rèn)識(shí)。例如，在研究軸向拉、壓桿的內(nèi)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)用截面法可求出軸向拉、壓桿的內(nèi)力--軸力，授課時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)：截面法是材料力學(xué)中求內(nèi)力的普遍方法，后續(xù)幾種變形中均會(huì)用到，因而它是重點(diǎn)，同時(shí)又是一個(gè)難點(diǎn)。講述時(shí)首先要講清求內(nèi)力的“截、取、代、平”四個(gè)步驟。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的解題能力，并非等同于他們今后在工作中解決實(shí)際問題的能力，書本知識(shí)中，往往忽視了教學(xué)模型和力學(xué)模型的建模方法的討論和歸納，而且，一些理論分析結(jié)論在使用中需注意的問題，也常常成為運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的障礙，這些，若能在課堂教學(xué)中多說幾句，則有利于學(xué)生將書本知識(shí)和工作實(shí)際緊密結(jié)合起來。二、教學(xué)也是從事一種特殊的研究教學(xué)研究是一種特殊的研究，要求教師全身心地投入，即要研究教學(xué)內(nèi)容，又要研究教學(xué)對(duì)象：學(xué)生。前者，要求教師認(rèn)真?zhèn)湔n、吃透教材、鉆研講課藝術(shù)，并不斷地將最新的有關(guān)科研成果反映在教學(xué)中；然而，目前，我們面向21世紀(jì)技工教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)、素質(zhì)結(jié)構(gòu)、專業(yè)設(shè)置、課程體系、教學(xué)模式的認(rèn)識(shí)，尚不明確，特別是微觀操作層次的研究成果缺乏，或雖有少量研究成果，但其水平極低。為此，技工學(xué)校必須在堅(jiān)持以教學(xué)為中心的前提下，貫徹以教學(xué)帶科研，以科研促教學(xué)的思想，將教學(xué)研究納入正常的科研活動(dòng)之中，使其成為科研課題立項(xiàng)和成果管理的重要工作內(nèi)容，為提高技工教育教學(xué)質(zhì)量服務(wù)。為此，擔(dān)任材料力學(xué)課程的教師也難逃此任，然而，目前由于材料力學(xué)課程的特點(diǎn)，技工學(xué)校材料力學(xué)教師普遍出現(xiàn)人才斷檔現(xiàn)象，為此，要求不僅要有計(jì)劃地進(jìn)行教學(xué)研究，以便提高教學(xué)質(zhì)量，貯備高質(zhì)量的后續(xù)人才，而且必須以“合作攻關(guān)”、“以老帶新”等教學(xué)研究活動(dòng)形式，不斷推出新秀，防止材力教師斷檔，保證材力課程教學(xué)質(zhì)量。后者，則需教師在對(duì)學(xué)生堅(jiān)持嚴(yán)格要求的同時(shí)，想方設(shè)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，將學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。因?yàn)?，主?dòng)學(xué)習(xí)和被動(dòng)學(xué)習(xí)的效果，二者之間的差異是非常大的。在材料力學(xué)課程教學(xué)中，該課程具有很能強(qiáng)的概括性、抽象性和實(shí)踐性，再加上生源素質(zhì)低下和課時(shí)安排緊湊，學(xué)生厭學(xué)嚴(yán)重，使得材力教學(xué)效果不理想。筆者通過多年的材力教學(xué)工作，采用賞識(shí)教育并取得了一定的成績(jī)，在教學(xué)過程中，注意觀察和了解每個(gè)學(xué)生，掌握他們的性格特征，充分挖掘其優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處，幫助他們揚(yáng)長(zhǎng)避短，使師生情、教與學(xué)得到升華：學(xué)生從厭學(xué)--想學(xué)--自己學(xué)--學(xué)會(huì)--會(huì)學(xué)--還想學(xué)--自信--成功。這一切均表明，學(xué)生中存在著極大的內(nèi)在潛力，在設(shè)法調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)方面，有許多工作值得我們?nèi)ジ?。設(shè)法提高課堂教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生和教師共同去思考，引導(dǎo)學(xué)生和教師密切配合，共同度過每一節(jié)課，使學(xué)生覺得，聽任一堂課均有所收獲，讓每一堂課對(duì)學(xué)生均有一種潛在的吸引力，可為使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。目前，許多學(xué)生已認(rèn)識(shí)到，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的提高，對(duì)今后參與社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)影響甚大，所以，他們?cè)趯W(xué)習(xí)期間，這方面知識(shí)的學(xué)習(xí)積極性特別高，充分利用現(xiàn)有的條件，開展第二課堂教學(xué)，將材料力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用結(jié)合起來，可調(diào)動(dòng)大家的學(xué)習(xí)積極性，尤其是在幫助大家系統(tǒng)地復(fù)習(xí)材料力學(xué)的基本概念方面，可取得較好的成果。三、注意信息反饋、及時(shí)歸納總結(jié)、提高教學(xué)質(zhì)量從各種不同的渠道收集同學(xué)們對(duì)教學(xué)效果的反饋信息，并對(duì)其及時(shí)加以歸納總結(jié)后采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，是提高課堂教學(xué)質(zhì)量的途徑之一，同學(xué)們根據(jù)自己所學(xué)的專業(yè)，對(duì)所學(xué)的各門功課重視程度有所不同，這是十分自然的事情。例如，每年的成人高考日期即將來臨之時(shí)，各門其它功課課程的教學(xué)多少均會(huì)受到一些影響：會(huì)出現(xiàn)部分學(xué)生缺課、課后抄襲作業(yè)、聽課時(shí)注意力不集中等現(xiàn)象，此時(shí)，為保證教學(xué)質(zhì)量，適當(dāng)放慢一些教學(xué)進(jìn)度，格外注意課堂教學(xué)的講課藝術(shù)，提高對(duì)同學(xué)們的聽課吸引力，課后的習(xí)題多以概念題、文字計(jì)算題為主，盡可能避免費(fèi)時(shí)的數(shù)字運(yùn)算題，這樣可減少考試對(duì)本課程的沖擊，答疑和批改作業(yè)也是收集反饋信息的好途徑，利用課前課后和答疑時(shí)間與學(xué)生交談的機(jī)會(huì)，保持良好的師生關(guān)系，對(duì)了解學(xué)生對(duì)教學(xué)效果的反映也是十分有利的，雖然班級(jí)人數(shù)多，批改作業(yè)工作量較大，但考慮到，能從中提取所需要的信息，則也帶來了一定的樂趣。每次期中、期末考試或課堂練習(xí)等，均為我們了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況提供了大量的信息，教學(xué)主管部門為掌握面上的教學(xué)情況，對(duì)考試成績(jī)進(jìn)行的一些統(tǒng)計(jì)分析，教師本人是直接從中得到信息的最大受益者，善于總結(jié)和分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果，有利于今后教學(xué)質(zhì)量的提高。例如，分析下表列出的05級(jí)三個(gè)班的考試情況：表中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)提醒我們，今后的教學(xué)過程中，需加強(qiáng)工程計(jì)算能力的訓(xùn)練，大家對(duì)這方面的訓(xùn)練重視的還不夠。四、抓好考試改革環(huán)節(jié)，是檢查教學(xué)質(zhì)量的重要手段堅(jiān)持把課程學(xué)完后進(jìn)行的考試看成是檢查教學(xué)效果的有效手段之一，教師對(duì)考試所采取的態(tài)度將直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性。因此,考試是檢查課程計(jì)劃和教學(xué)效果所必不可少的。考試過程也是學(xué)習(xí)過程。一方面，引導(dǎo)學(xué)生把重點(diǎn)放在考前對(duì)所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)復(fù)習(xí)、歸納和總結(jié)上，使大家對(duì)所學(xué)的材料力學(xué)知識(shí)有一個(gè)全面性的了解，尤其是對(duì)材料力學(xué)的研究方法進(jìn)行總結(jié)；另一方面，教師可通過考前答疑，了解大家對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況，對(duì)卷面進(jìn)行全面分析，了解教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)，以便在今后的教學(xué)過程中進(jìn)行改進(jìn)。一次成功的考試不但能夠全面評(píng)價(jià)教師的工作效果以及學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，而且能夠成為激發(fā)學(xué)生再學(xué)習(xí)的動(dòng)力。當(dāng)然，考試也可以把學(xué)生引向死讀書的死胡同，因此必須抓好考試改革的環(huán)節(jié)?？荚嚫母镂乙詾橹饕且韵聝蓚€(gè)方面的改革：第一，考試內(nèi)容：一個(gè)完善的考試題目應(yīng)當(dāng)是既有效，又可靠的。所謂有效是指考試題目按照教學(xué)大綱要求，全面地測(cè)試學(xué)生在本教材范圍內(nèi)所掌握的知識(shí)、技能和能力的水平；所謂可靠是指試題應(yīng)具有普遍性、穩(wěn)定性和創(chuàng)造性，能真正考出學(xué)生的水平。目前大多數(shù)老師采用在一張?jiān)嚲碇?，?biāo)準(zhǔn)化客觀命題和主觀命題同時(shí)并存的做法，我認(rèn)為是合適的。因?yàn)榭陀^性命題覆蓋面大，形式多樣，可以考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶能力。而主觀性命題可以考查學(xué)生的分析、綜合、運(yùn)算和評(píng)價(jià)能力。值得注意是的，考題應(yīng)該是隨機(jī)抽取的，務(wù)必糾正考題年復(fù)一年雷同或根據(jù)考題給學(xué)生以暗示的錯(cuò)誤現(xiàn)象。為此，應(yīng)用試題庫命題是至關(guān)重要的。第二，考試的方法：考試的方法有口試、筆試、開卷、閉卷等。對(duì)于材料力學(xué)課程來說，除實(shí)驗(yàn)課考試中可包含口試方法以外，我認(rèn)為應(yīng)以閉卷筆試為宜。為了客觀地評(píng)價(jià)本課程的教學(xué)質(zhì)量，近年來，我們成立命題小組（不包括任課教師），試題由命題小組從試題庫中按事先設(shè)計(jì)的方案隨機(jī)抽取，同一專業(yè)同一年級(jí)各班進(jìn)行統(tǒng)一命題，統(tǒng)一評(píng)分，流水作業(yè)批卷。五、結(jié)束語當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)升溫、技工短缺，以培養(yǎng)“藍(lán)領(lǐng)”為已任的技工學(xué)校日益受到社會(huì)關(guān)注。在爭(zhēng)