新工科背景下材料力学课程教学方法的创新与研究

作者:未知

  摘  要:在新工科背景下,针对材料力学这门课,分析了教学过程中存在的问题,强调了教学方法改革的重要性。从理论教学、在线课程、成绩评定三个方面提出了改革举措,为如何提高学生学习材料力学课程的信心、积极性、主动性提供了参考。
  关键词:新工科  材料力学  教学方法  在线课程
  中图分类号:G642    文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2019)09(b)-0103-02
  Abstract: Under the background of new engineering, this paper analyzes the problems in the course of teaching and emphasizes the importance of the reform of teaching methods.The reform measures are put forward from three aspects: theoretical teaching, online courses, and performance evaluation, which provide reference for how to improve students 'confidence, enthusiasm, and initiative in learning material mechanics courses.
  Key Words: New Engineering Section; Material Mechanics; Teaching Method; Online Courses
  目前,我國拥有世界上最大规模的工程教育,但是目前迅猛发展的大数据、物联网、人工智能等领域都出现了人才供给不足的现象,这充分暴露出我国工程教育与新兴产业发展有所脱节的短板。2017年2~4月,教育部在复旦大学和天津大学分别召开了综合性高校和工科优势高校的新工科建设研讨会,形成了新工科建设的“复旦共识”和“天大行动”。从“复旦共识”到“天大行动”,再到2017年6月形成的“北京指南”,“新工科”建设的三部曲起承转合,得到了广泛的社会关注[1]。到2020年,探索形成新工科建设模式、主动适应新技术、新产业和新经济发展;到2030年,形成中国特色、世界一流的工程教育体系,有力支撑国家创新发展;到2050年,形成领跑全球工程教育的中国模式,建成工程教育强国,成为世界工程创新中心和人才高地,为实现中华民族伟大复兴的中国梦奠定坚实基础。
  新工科理念的提出,更强调了学科间的交叉性、实用性与综合性。材料力学这门课是材料科学与力学交叉形成的一门课程,也是机械专业、土木专业学生必修的一门基础课。内容枯燥,公式繁琐是学生学习这门课的主要障碍。因此,在新工科背景下,在不增加学时的前提下,如何提高学生学习材料力学这门课的质量和积极性是一个值得思考的问题[2]。通过分析目前材料力学课程结构和教学中存在的问题,结合新工科的建设理念,从以下三个方面探讨了材料力学课程教学方法的创新。
  1  夯实基础,强化实践
  材料力学课程所涉及的内容有拉压、弯曲、剪切、扭转四种基本变形和弹塑性变形基本理论的内力、应力和变形三个方面[3]。在教学过程中需要对教学内容进行优化,对于典型工况下材料的力学行为需要重点讲解,且突出学习方法和技巧,让学生学会举一反三。对于金属材料在静拉伸、冲击、腐蚀等工况下的力学行为也需要重点讲解,让学生掌握住材料的屈服强度、弹性模量、硬度、冲击韧性、断裂韧度等力学性能指标。对于缺口效应、弹塑性断裂力学、疲劳、磨损的概念和基本原理简单介绍即可。
  为了夯实学生的理论知识,可以在生活中找一些用到这门课的实例,让学生知道学什么、用到哪里、怎么做。比如在讲截面图形的几何性质这一节的时候,可以通过一个案例引入。一张白纸平着放立不起来,为什么弯曲一定弧度后就可以立起来呢?通过分析应力和内力之间的分力与合力的关系,引导学生认识到截面图形的几何性质与应力分析的关系,课堂效果非常好。此外,充分利用实验室的相关器件,如可拆卸的减速器,让学生自行分析各个部件的外力、内力、应力和强度,达到触类旁通的目的,在对下一种变形进行学习时,有一个完整的思路,增加学生学习的自信心。此外,随着材料科学日新月异的发展,在传统材料基础上,开发出了许多有着广泛应用前景的新材料。由于其特殊的结构或制备工艺,这些新材料呈现出独特的力学性能。所以,在材料力学课程的授课内容上还应增加新材料的力学性能相关的知识。
  2  变通方法,重视网络
  在新工科背景下,特别是计算机网络技术高度发达和广泛应用的时期,要求我们培养出来的人才不仅要有坚实的经典理论分析能力,还要具备较高的计算机分析建模能力。因此,传统单一课堂教学模式已远远不能满足快速发展的社会需求。在课堂上发挥教师主导作用的同时,还应积极运用分组讨论、典型实例讲解、教具演示等方法提高学生学习的热情,使学生主动参与教学过程,营造活跃的课堂氛围,培养学生的创新思维。此外,还要积极推进网略教育资源开发和共享平台建设,实现精品课程的教案、大纲、习题、实验、教学文件以及参考资料等教学资源上网开放,为学生提供完善的服务体系。学生也可以根据自己的程度选择不同的内容进行学习,从而使教学形式实现多样化。
  目前,网络工具使用的越来越普及,互联网的速度提升的越来越快,网课在高校里迅速的发展起来了,网络辅助教学是大势所趋。在线课程的建设可以实现线上教学、辅导、互动,这已经成为学生普遍认可的教学方式。老师可以将教学大纲、教学计划、电子教案、教学课件和授课视频上传到网上,学生则可以根据自己的时间自由学习,不受学时和上课时间的限制。它可以充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性[4]。此外,学生还可以通过在线课程实现网络上的交流,每个学生都可以提问题,每个学生都有机会表达自己的观点和看法,学生通过发现问题,提出问题,分组讨论,解决问题,从而使得自主学习能力得到很大的提升。同时,在线开放课程也是申报国家精品课程的重要组成部分,也是教学质量提升与改革工程的重要内容。在线开放精品课程不仅可以为学生服务还可以为高校老师服务,实现教学资源优化共享,打造终身学习平台。通过网络建立的在线开放精品课程也可以帮助老师掌握学生的学习情况,通过在线测试实现对学习者的评价与检测,建立过程评价体系,有利于提高教学质量。   3  多重考核,提高能力
  在高校的课程成绩评定中,往往过于强调期末卷面成绩,使得考核方式老套单一,学生则把注意力集中在解题技巧上,影响了课程教学的最终目的。因此,我们必须要设置合理的考核评定方式,学生的最终考核成绩应由平时成绩、综合素质考核、卷面成绩三部分组成。其中平时成绩由课堂出勤、课堂表现、作业完成和实验报告这四项综合评定;综合素质考核包括讨论课、课题研究、论文撰写等;卷面成绩是指期末考试的成绩,这一项成绩与试题的类型息息相关,传统的试卷往往客观题占比过大,而在新的考核评定方式中应减少填空、判断等客观题的数量,增加主观题的比重。主观题主要在于考查学生如何运用材料力学课程所学的知识、方法、原理解决实际生产中的问题,因此主观题应以案例分析、简答类型的题目为主。此外,材料力学的考核还可以与金工实习机加工实践教学环节相结合,使学生更好的理解机械零部件设计、载荷计算、强度校核之间的联系。多重考核方式的实施旨在调动学生学习的积极性,提高学生运用知识解决问题的能力。避免学生养成考前突击,死记硬背的坏习惯。
  目前,在培养应用型人才的前提下,企业却出现了招不到好学生,学生出现找不到合适的工作这样的情况,这体现了我们的教育体制跟不上发展的速度,毕业生实践能力比较差的短板。因此我们在高校里进行课程成绩评定时,应将大学里的学習过程与社会实践相结合,将学生的理论学习与实践能力的提高全部纳入课程评价体系中,及时控制并优化教学过程。
  4  结语
  在新工科的背景下,在网络高度发达的前提下,如何在有限的课时里提高材料力学的教学质量是一个亟需解决的问题。该文从三个方面探讨了材料力学课程教学方法的创新,从文中可以看出:在理论教学方面要夯实基础,强化实践,重视学生知行合一能力的培养;在教学方法上,要充分运用网络,建设在线课程,满足学生个性化需求;在课程成绩评定中,采用多重形式的考核,提高学生运用知识解决问题的能力,避免学生考前突击,死记硬背。这三方面相互配合,帮助学生建立材料力学知识体系,提高学生学习材料力学课程的热情、信心和效率。
  参考文献
  [1] 刘军,李英梅,战宇.基于互联网+的材料力学课程建设[J].高教学刊,2018(20):108-109.
  [2] 郭建刚.面向新工科的材料力学理论教学和通识教育融合课程体系的探究[J].教育现代化,2019(13):15-21.
  [3] 严春杰,段平,李珍,等.材料专业材料力学课程教学改革探索与实践[J].教育现代化,2018(35).
  [4] 杨学弦,陈朝阳,刘硕秋,等.材料力学课程教学与信息化建设的联系[J].科技资讯,2018(35):69.
  [5] 张鹏飞,徐盼盼,杨斌.基于应用实例分析的材料力学性能课程教学改革与探索[J].科技视界,2018(36):127-128.
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