提高材料力学课堂教学质量体会[1].pdf

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1、8 8 高等建筑教育 2 0 1 1 年第2 O卷第 5 期 J O U R N A L 0 F A R C H I T E C T U R A L E D U C A T I O N I N I N S T 1 T U T I O N S 0 F H I G H E R L E A R N I N G Vo 1 20 No 5 2 01 1 提 高材料力学课堂教学质量体会 黄超，刘德华，武建华，余 茜 (重庆大学 土木工程学院，重庆4 0 0 0 4 5)摘要：在材料力学课程的教学学时被大幅削减的情况下，笔者在工作 实践 中，采用 多媒体教学与传统教学的 有机结合的手段，以及启发式和讨论式教

2、学方法的合理综合运用的教学方法，对该课程进行 了教学改革和研 究。实践表明，此举是提 高课 堂教 学质量有效、可行的措施。，关键词：材料力学；课堂教学质量；教学手段；教 学方法 中图分类号：G 6 4 2 0 文献标志码：A 文章编号：1 0 0 5 2 9 0 9(2 0 1 1)0 5-0 0 8 8-0 4 材料力学是土建类专业重要的专业基础课，其理论性和应用性较强，对教师 的课堂教学质量要求较高。一方面，课堂教学质量直接影响学生的综合素质，另 一方面，学生对该课程的掌握程度对后续专业课程(如：结构力学、混凝 土结构、钢结构、土力学与基础工程、多高层房屋结构设计等)的学 习有直接影响。目

3、 前，全 国各个高校对专业基础课程和专业课程的授课时间进行 了大幅削减，在此 形势下，如何进一步提高材料力学课程 的课堂教学质量，培养学生的力学素质和 创新精神，成为授课教师的一个新课题。在教学实践中，笔者对教学手段和教学 方法作了大胆尝试，有以下几点体会。一、教学手段：传统教学与多媒体教学的改进和有机结合(一)改进传统教学手段 材料力学课程 的特点是：概念多、理论公式推导复杂。传统教学手段有利于 学生紧跟教师的板书和讲解节奏，边看、边 听、边想、边记。在材料力学教学 中，绝大部分知识点都采用板 书的形式进行授课，课堂教学质量对提 高课程教学效 果起关键性作用。笔者在课 堂教学 的体会有：(1

4、)备课认 真、详细，知识点了然 于心。对所讲授的知识熟练掌握才能很好地调节教学节奏，把握教学 的重点、难 点，做到除部分数据较多的例题以外，上课时不看教材和讲稿；(2)板书工整，版 面设计得体，直观上给人以美感。课前要根据 自己的经验针对教学内容进行版 面设计，包括板书 内容、图表尺寸、如何布置等；(3)为人师表、教书育人，以教师 的人格魅力感染、引导学生。但是，传统教学手段主要以黑板、粉笔为载体进行讲授，其缺点是：(1)材料 力 学课程需要板书的内容(尤其是 图形)较多，费时费力，不利于 目前总学时减 收稿 13期：2 0 1 1 一O 8 2 7 基金项 目：重庆市重点教改项 目 土木工程

5、 专业力学精 品课 程群 整体优化 的研究 与实践(0 8 2 4 0 4 0)；重 庆市重点教改项 目 大土建类工程 力学 系列课程创新 与精 品化建设(O 9 2 0 0 2)作者简介：黄超(1 9 7 3一)，男，重庆大学土木工程学院讲师，主要从事力学教学研究，(Em a i l)c l l x 2 0 0 0 1 6 3 t o m。黄超，等提高材料力学课堂教学质量体会 8 9 少情况下课堂教学质量的提高。笔者曾尝试在课前 和课间休息时将比较复杂的图形提前绘好，虽然节 约了时间，避免了上课绘图时的“冷场”，但失去 了课 间与学生交流 的机会，缺少 了对学生上课接受 情况 的掌握。另外，

6、匆忙绘图，效果亦不理想；(2)对于一 些抽象的空间问题，仅凭教师 的口头讲述，学生不易 理解；(3)材料力学课程 中的许多理论知识和工程实 际联系紧密，传统教学手段 因为传递 的信息量有 限，不利于增加学生的感性认识。(二)科 学合理利用多媒体教 学 多媒体技术是 利用文字、图像、声音、动画等媒 体信息，在不同的界面上组合流通，使其可在计算机 上放映。多媒体课件能充分创造 出一个 图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境，为教学 的顺利开展 提供了形象 的表达工具，能有效地增加信息量，激发 学生学习兴趣，改变传统教学手段 的单调模 式。同 时，课件也便于学生课后 自学。为了提高多媒体教学 的授课

7、 质量，在 材料力学 课件 的制作方面进行 了研究，有如下体会。课件宜选择既 能发挥 多媒体 优势，而传统 教学 手段又难 以实现 的 内容，如：(1)图形较 多 的内容。教师讲授材料 的力 学性质 时，可 以借助 P o w e r P o i n t 强大的文字和图形组织功能，介绍基本 的试验设备、内容、方法 以及材料 技术 的发 展趋势 和工 程应用。(2)需要结合大量工程背景 的内容。当介绍 提高 梁 弯曲强度的主要措 施时，即从材料、受力、约束位 置 和数量、横截面形状、组合梁、变截面梁等方面结合 生活实践和工程实例进行讲解。(3)适宜动态显示 的内容。例如材料力学 中的基本变形 和

8、组合变形 可 以借助多媒体技术 的模拟演示功能，展 现工程实例 的动态效果。(4)选讲 的内容。课件的内容 组织宜灵 活，给教师 留下课 堂发挥 的空间。一 方面，课件应 根据 内容灵 活组织，避免“满堂放”现象；另一方面，课件要体现不同教师 的授 课风格，有些内容课件只勾轮廓和提纲，而讲解则采 用传统教学手段，仔细分析。例如，在组织材料的力 学性质一节 的课件时，介绍实验仪器 的图片要尽量 设置得大，不必过分追求 画面效果；而分析低碳 钢力 学性质时，版面安排必须精细；最后讲 其它材料 时，可通过表格 以对 比方法作 简单介 绍。其 中，某些 实 验现象 的分析，没有在课件中全部体 现，可以

9、由教师 I临场发挥。第三，课件 内容应 紧密跟踪学科发展 的 前沿进程，及时更新。、课件制作时可综合应用 多种计算机应用技术。在制 作课 件 时 主要 使 用 P o w e r P o i n t和 S o u n d E d i t，P h o t o s h o p，A C D S e e，F l a s h，超级解 霸，D i r e c t o r 等 常 用工具。此外，还结合专业特点，适 当制作一些 比较 独特、新颖的幻灯片。例如：利用 P o w e r P o i n t 的“O L E 对象”功能加人 自己用 A u t o C A D绘制 的大量 插 图，其特点是图形 比较

10、清晰，编辑和更改方便；弯心一节 中，槽形截面悬臂梁在不 同外力作用时的变形不容 易理解，教师不仅要从理论上进行讲解，而且用 A N S Y S计算软件输 出梁 变形后 的 图形，在视 觉上 以形 象之感，令人印象深刻。另外，基于 M a t l a b 的数值模 拟和动画仿真在材料力学课程的多媒体教学 中同样 可 以普遍应用。近年来，随着计算机技术 的发展，多媒体教学逐 渐得到普遍应用。有些教师抱 着“一劳永逸”的观 点，过于夸大多媒体的教学功能，不分课程不分 内容 盲 目使用多媒体进行教学，导致教学效果不理想，部 分学生甚至厌恶多媒体教学。通过实践和调查研究 发现，过多依赖多媒体课件进行材料

11、力学课 程教学 有以下缺点：(1)材料力学教学中的数学应用和理论 推导较多，幻灯片放映不利于学生 的深入理解 和掌 握，许多学生反映上课时能听懂，课后却 回忆不起或 记笔记跟不上；(2)多媒体课件每张幻灯片传递的信 息有 限，材料力学课程 中许多知识点不可能用一张 幻灯 片表述，前后信息切换和衔接处理不当就不利 于学生融会贯通；(3)过分地把精力投入到多媒体 教学形式上，往往只注重字体、颜 色、图像等，易造成 课件 教学流 于形 式，不 利于课堂教 学质量 的提高；(4)多媒体教学传递的信息量大，学生容易感觉疲 劳，产生抵触情绪。(三)多 媒体教学与传统教学手段的有机结合 通过实践和研究发现：

12、为 了进一步提 高课 堂教 学质量，必须将传 统教学 和多媒体教学 有机结合。首先，根据课程 特点确定哪些 内容采用多媒体进行 教学，哪些内容采用传统教学手段；其次，具体知识 高等建筑教育 2 0 1 1年第 2 O卷第 5期 的讲解过程中，可以根据需要配合采用多媒体教学 与传统教学。材料力学课程的教学宜采取“板书为主，课件为 辅”的教学手段，既解决传统教学手段 时间紧、信息 量少的不足，又能提高学生的兴趣，是新 形势下符合 课程特点 的有效方法。在具体操作 中，教 师不必拘 泥于形式，而要根据教学内容、教学进度等科学合理 安排。例如，讲授应力计算公式时，杆件的变形规律 可 以合理运用 多媒体

13、动画演示 功能，而具体 的推导 是难点，逻辑性和应用性也较强，适宜采用板 书的形 式。此外，课堂教学质量 的提高还有赖于教师运用 科学合理的教学方法。二、教学方法：启发 式和讨 论式教 学方 法的合 理、综合运用 启发式教学，是指教师从学生的实际出发，采取 各种有效的形式去调动学生学 习的积极性、主动性，引导学生通过 自己积极 的智力活动去掌握知识、发 展认识能力。孔子日：“不愤不启，不悱不发。举一 隅不以三隅反，则不复也。”在教学活动中，具有启发 性 的小 问题和课题，有助于引导学生用所学理论进 行思考和分析，有助于他们更好地掌握重点和难点，提高分析问题和解决 问题 的能 力。此 即：“教学

14、有 法，但无定法，贵在得法，重在启发。”课堂讨论式教学是学生在教师 的引导下，针对 教师设置的问题或者学生的提 问，在同桌、小组或全 班进行讨论，各抒己见甚至采用辩论形式讨 论。然 后，教师或学生代表总结主要观点，最后是教师 的评 议或深入展开环节。讨论 式教学，在提倡素质教育 和创新教育的今天显得尤为重要，它充分体现“教师 为主导、学生为主体”的教育理念，有助 于学生博 闻 多思、博采众长，为培养学生的创造性提供 了更好 的 条件。材料力学课程的知识点多、理论应用性 强，学生 不容易掌握重点和难点，这就要求教师不宜采用过 去“满堂灌”的教学方法。在实践中针对不同的教学 手段和教学内容综合运用

15、启发式、讨论式教学法，效 果甚佳。(1)对于一些简单明了、具有趣味性 的知识，可 以结合课件通过一系列 问题让学生通过思考 和讨论 找到答案。例如，在讲提高梁弯 曲强度 的主要措 施 一节时，让学生先计算并判 断：“小河上横跨一 木板(简支梁，跨长为 1 8 m)，木板横截面尺寸：宽 度为 1 0 e m、高度 为 5 e m，材 料 容许 正 应 力 为 1 O MP a。试用弯 曲强度理论分析：一位 身高 1 8 m、体 重 1 2 0 k g的 大胖子 能否从木板上走过去?”这是 刚学过的内容，学生基本都能得 出结论：“当他站立 在木板 中间时，木板的强度不满足要求”。然后进一 步问：“

16、如果 不借 助其它 工具，他 如何 从 木板 上 过 去?”学生顿时讨论起来：“跳过去!”“爬过去!”“两 腿分开一点走过去!”“把木板翻转 9 0度!”“把木板 竖起来作撑杆跳”此时，教师 只需静静地倾 听，虽然很多答案并不是想要得到的，但是不可磨灭学 生思维 的火化。教师可先选择一两个学生在黑板上 作简单分析，然后总结一下 即可。至此，课 堂气氛非 常活跃，学生的思维大门已经打开，可 以顺势提 出下 一个问题引出新 的知识点。(2)对于材料力学 中学生不易掌握 的概念和知 识，可以通过必要的设疑、铺垫及一 系列 的启发、诱 导，把学生引入“心求通而未通，口欲言而未能”的境 界 。这时，教师

17、只需在关键处稍加点拨，启发 的效 果就会很明显。例如，学完轴力讲应力的概念 以前，先介绍一个简单例子：“两根材料相 同而横截面直径 不同的木棍，同时在两端受力发生轴 向拉伸变形，当 外力采用 完全相 同的方式 由零缓慢 加大时，哪根 杆 先破坏?”答案是显而易见 的，但仅 此一问还 远远 不 够，应该结合学过 的内容(如强度、轴力、轴力 的本质 等)逐渐过渡 到单 位面积 的轴力、轴力 的集度。至 此，学生发现无法用一个熟悉 而又简单 的力学词汇 来表达，此时引入应力的概念就显得顺理成章，也容 易理解。(3)“学贵有 思，思贵有 疑。”疑 问是思 考 的开 始，也是创新 的源泉。教师可在上课时

18、经常给学 生故意留下疑问，提供思考机会。例如，工字形截面 梁弯 曲时翼缘上 的水 平切应 力定性 分析是学 习难 点，在教 学 中采用“引导一推 理一 比较一讨 论一归 纳”的思路逐步展开。先在黑板上直接 画出切应力 分布规律，学生顿时觉得新奇、疑惑而被 吸引。他们 试着分析时，又无从下手，然后 教师一步步提示，回 黄超，等提高材料力学课堂教学质量体会 9l 忆学过的矩形截面梁 的分析方法：取分离体一考察 平衡一考虑相邻横截面上正应力 的合力是否相等一 考虑切应力互等。大部分学生在疑 惑、思考和讨论 中作 了正确 的分析，当有学生发现他和别人取 的分 离体不 同时，又让他们讨论“为什么上下边、

19、左右边 的切应力方向不同?”可能还会有学生提出：“如果分 离体上相邻横截面的正应力合力相等呢?”对于这些 疑问，教师要抱着赞赏的态度进行 引导。最后，作简 单的归纳并介绍切应力流的概念及其应用。(4)“故意示错，自发讨论”。材料力学画弯 曲 内力 图是学生的基本 功，他们经常在图形 的突变和 凹凸性方面出现错误。笔者在讲解例题 时，就故意 把少量 内力图画错。有些学生会提 出异议，此时让 他们发表 自己的观点或者在黑板上进行修改，其他 学生此时会针对该问题进行思考和热烈讨论。这样 的思考和讨论给学生 的收获也非 同一般，由学生 自 发引起的讨论是最适合课堂教学的形式之一。三、结语 通过实践发现

20、：启发式 和讨论 式教学方法对于 提高材料力学课堂教学质量起到 了关键作用：学生 由“我听懂 了”变为“我掌握 了”，不仅培养了对力学 课程 的学 习兴趣，对学生创新思维与创新能力 的培 养也大有裨益。同时，多媒体课 件和板 书的有机结 合能够取长补短，在学时逐渐减少的情况下为教师 开展教学方法改革提供了较大的空间。参考文献：1 田丰 多媒体教学的误 区与改进 J 实验室研究与探 索，2 0 0 7(5)：78 2 孙仁博，王天明 材料力学 M 北京：建筑工业出版社，1 99 5 3 武建华 材料力学 M 重庆：重庆大学出版社，2 0 0 2 4 高创宽 坚持四个结合，改革材力教学 J 力学与

21、实践，1 9 9 8(3)：5 5 5 9 Ex p e r i e nc e o f i mpr o v i ng t e a c h i n g qu a l i t y o f m e c ha n i c s o f m a t e r i a l s c o ur s e H U A N G C h a o，L I U D e h u a，WU J i a n-h u a，Y U Q i a n (C o l l e g e o fC i v i l E n g i n e e r i n g，C h o n g q i n g U n i v e r s i t y，C h o n

22、 g q i n g4 0 0 0 4 5，P R C h i n a)Abs t r a c t：Un d e r t h e c i r c ums t a nc e o f g r e a t t e a c hi n g h o u r r e du c t i o n，we r e s e a r c he d a n d r e f o r me d o n c h a r a c t e r i s t i c s o f me c h a n i c s o f ma t e r i a l s c o u r s e Th e i n t e gr a t i o n o f

23、 muh i me d i a a n d t r a d i t i o n a l t e a c h i n g mo d e s wa s a d o p t e d a n d h e u r i s m a n d d i s c u s s i o n we r e u s e d r e a s o n a b l y i n t h e t e a c h i n g p r o c e s s T h e t e a c h i n g p r a c t i c e r e s u l t s s h o w t h a t t h e r e f o rm e f f e c t i v e l y i mp r o v e t h e t e a c h i n g q ua l i t y Ke y wo r ds：me c h a ni c s o f ma t e ria l s；t e a c hi n g q u a l i t y；t e a c h i n g me d i a；t e a c hi n g me t h o d (编辑詹燕平)