启迪研究性思维的材料力学教学改革与实践

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　　摘要：培养具有创新能力的工程实践型人才，是普通高等工科院校本科教學的目标，其核心是培养学生的研究性思维能力。在课堂教学过程中优化调整教学内容、强化实验教学环节，采用研究式教学方法，全过程、多方位培养和提高学生的研究性思维，通过改革，提高了学生的创新和自主学习能力，使学生的综合素质得到了全面的提高。
　　关键词：材料力学 研究性思维 创新能力
　　《材料力学》是一门理论性与应用性较强的技术基础课，它主要通过对杆类构件的受力和变形的研究，来指导工程实际中对各类构件的设计。随着科学技术的飞速发展，《材料力学》的内容得到不断丰富，这样对《材料力学》的教学就有了新的要求。本文将探讨研究如何通过《材料力学》教学内容和教学方法的改革，启迪学生的研究性思维，提高学生分析、研究、解决工程问题的能力，从而全面提升学生专业素养。
　　一、优化调整教学内容。将工程实例引入课堂
　　我国高校一直采用传统的《材料力学》教材体系结构，该体系结构主要根据杆件的拉伸与压缩、剪切、扭转、弯曲四总基本变形为核心，以杆件在变形过程中表现出来的强度、刚度、稳定性问题为基础展开的。该体系在阐述基本概念和力学模型时，首先进行理论分析得出结论，然后根据结论来指导实践，这就要求学生具有较强的逻辑思维能力，对初学者有一定的难度。教师在讲解时也脱离实际导致课堂枯燥乏味，因此，学生学习的积极性普遍不高，从而导致学习效果不佳。因此，在教学实践中一定要充分重视启发学生的研究性思维能力，在教学过程中对《材料力学》教学内容进行优化调整，教学内容需要根据教学对象的特点与层次进行调整更新，做到因材施教，将教学内容与学生的个性化特征相结合。这需要勇于创新，思维方式上有所突破，在教学中引入当代的新观念、新方法，在阐述基本概念和力学模型时，可采用从特殊到一般的方法。先引入工程或日常生活中常见的典型的实例，使学生有似曾相识的亲近感，调动学生主动探究的欲望。例如：在讲解受压杆件的稳定性问题时，教师可以利用多媒体播放一段2008年南方暴雪造成的电塔倒塌的新闻，通过新闻报道将学生带人事故现场，接着通过启发式逐层抛出问题，组织学生进行小组讨论主动探究找出原因，然后通过教师的讲解总结出杆件失稳的受力及变形特征，最后通过严格的理论及数学原理推导出压杆的稳定条件。这样即提高同学们的学习热情，讲透基本概念和原理，使学生了解本课程知识在工程实际和日常生活中的应用，增强学生学习的成就感，同时也培养了学生的研究性思维的能力。
　　二、采用研究式教学方法。提高学生解决工程实际问题的能力
　　研究性教学是指教师以课程内容和学生的学识积累为基础，将科学研究的各个元素渗透到教学全过程，通过教学实践活动改变学生被动接受知识的方式，培养学生自主地发现、研究并解决问题的能力。《材料力学》课程是培养学生研究性思维的极佳载体，是工科学生走向工程设计领域的基础课程。《材料力学》是一门理论与实验相结合的课程，它的许多理论原理都是人们经过大量的科学实验及生产实践的归纳总结，在经过一般原理的演绎推理，总结出比较系统的材料力学知识，最后上升到力学原理介绍给学生。因此培养学生理论与实践相结合的能力显得尤为重要，在教学过程中可以精选一些工程实例，引导学生进行分析、探究，从而形成自己对问题的正确认知。教师在课堂中从理论产生的基本过程开始给学生进行详实的分析，对力学的基本原理产生的历史背景及历史渊源，以及科学家最初是如何根据实验现象总结规律提出假说，对学生进行详细的解释说明。这样学生在掌握一个力学原理的同时，又对原理的内涵和外延及产生的过程和分析的疗法及手段有更加深入的掌握。这种研究性教学不仅使学生能熟练轻松的掌握知识，同时也培养锻炼了学生的研究性思维头脑，使学生具有了较强的创新能力和工程实践能力。
　　三、强化实验教学环节。加强学生对基本原理的深刻理解
　　《材料力学》的基本原理是人们在大量的科学实验和生产实践的基础上的经验总结，所谓从“实践中来到实践中去”，让学生到实践中去亲自体验材料力学基本原理的产生过程，再用该原理去指导学生的学习和实践，这一过程对学生创新能力和工程实践能力培养、及对未知领域的科学研究和探索能力的培养，都具有极其重要的作用。因此在教学过程中要加强对力学基本原理的实验教学环节。例如，在讲解杆件拉伸与压缩的基本概念时，在理论课之前先进行杆件轴向拉伸与压缩演示试验，学生亲身感受到形象直观的杆件轴向拉伸与压缩的变形与断裂全过程，通过观察实验过程中试件表现的一些力学特征，教师引导学生进行试验的观察和分析，并提出为什么低碳钢、灰铸铁在拉伸和压缩的断口破坏形式不同的问题。同时，可以让学生用游标卡尺测量试件断裂前后标距的长度，确认变形之前、变形过程中与试件断裂之后尺寸的差异，学生也会直观的观察出低碳钢、灰铸铁在变形及断裂过程中的差异，进一步促进学生对材料力学性能这一基本力学概念的理解。从而引起学生极大的学习兴趣，在推导轴向拉伸与压缩时横截面的应力公式时，还原圣维南原理及科学家探索推导该公式的过程，引导学生根据实验现象归纳总结问题得出结论的方法，这种研究式学习比被动地接受更容易理解，在这个过程中学生对公式的适用条件及使用方法理解更加到位。采用这样的理论与实验相结合的研究式教学方式，即能够提高学生对材料力学主动学习的兴趣，又能提高了学生归纳总结、演绎一般力学原理的能力。
　　四、结束语
　　培养学生的研究性思维，积累研究能力.是培养具有自主学习能力的创新型人才和具有较强工程实践能力人才的根本。《材料力学》课程是培养学生研究性思维的极佳载体.教师在教学过程中应结合学生的特点和实际情况，做到因材施教，全过程、多方位，培养学生的研究性学习能力。
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