塑性力學課程教學及考核模式改革的探索

馬文亮

（華北水利水電學院土木與交通學院，河南鄭州 450011）

塑性力學是固體力學的一個重要分支，是研究塑性物體變形規律的一門學科，也是工程力學專業的核心專業課程［1］（P1）。它具有推理嚴謹、計算結果準確的特點，是分析和解決許多工程技術問題的基礎和依據。塑性力學是一門專業性很強的力學課程，學習塑性力學需要有扎實的高等數學、線性代數、理論力學、材料力學、結構力學和彈性力學基礎［2］。因此，這門課程對于教師和學生來講，既難教又難學。筆者認為，要想使教師教好、學生學好塑性力學這門課，就要從改革教學及考核模式兩方面入手，進行積極的探索。

一、塑性力學課程教學及考核中存在的問題

（一）塑性力學課程的特點

塑性力學基本概念繁雜，基本方程和公式數量眾多，推導過程冗長復雜，教學難度大?；谒苄粤W的這些特點，如果教師采用傳統的教學方法，就要花費大量的時間和精力在黑板上書寫和推導公式，由于課堂時間有限，這樣勢必會大大減少有關基本原理和實例的講解時間。另外，缺乏對基本原理的理解和實例的練習，學生也會對這些基本方程和公式印象不深、理解不透。

（二）塑性力學課程的要求

塑性力學課程要求學生起點高，邏輯性極強。塑性力學課程的學習要求學生要有扎實的數學、力學基礎。近年來，由于高校不斷擴招，學生的質量已有所下降，再加上工程力學專業是偏冷門專業，有很多學生是從其他專業調劑過來的，學習基礎有些薄弱。因此，要想學好塑性力學，就必須保證學生從大一就學好高等數學、線性代數、理論力學、材料力學、結構力學和彈性力學等相關課程。另外，由于塑性力學的邏輯性極強，前面的知識點學不會，后面的內容就很難跟上，這樣，就極容易導致一些學生由于各種原因學習跟不上，產生畏懼心理，喪失信心，半途而廢。

（三）亟需建立一支結構合理的教師隊伍

力學教學在工科院校的學生培養中占有重要的地位，需要一支龐大且專業的教師隊伍［3］。但是，目前有很多工科院校力學教師隊伍存在人員缺乏、課程壓力大、教師隊伍結構不合理等問題。這就導致教師忙于完成各門課程的教學任務，對學生的學習能力、認知能力缺乏足夠的認知和心理準備，在教學過程中往往不能對學生做深入細致的輔導。

（四）學生學習勁頭不足，基礎相對薄弱，考研和就業壓力大

塑性力學課程由于自身特點，專業性強，這就導致一些數學、力學基礎薄弱的學生聽不懂、跟不上，對冗長復雜的公式推導感到枯燥，從而導致有些學生興趣淡化，逐漸放棄了塑性力學課程的學習。另外，塑性力學作為工程力學專業的一門專業力學課程，一般都安排在大四第一學期開設。由于考研和就業的雙重壓力，多數學生給這門課的定位很低，只要考試過關就可以了。一部分學生忙于考研，報了一些考研輔導班，把大量精力都用到了考研復習上;一部分學生忙于找工作，制作簡歷，參加各種人才招聘會，甚至有時還要請假去參加招聘面試。這些都會直接影響塑性力學課程的學習。

（五）塑性力學課程成績考核體系有待完善

由于塑性力學課程內容繁雜、公式冗長、解題困難，導致塑性力學課程的成績考核存在難點。如果采用考試方式，很多試題考場上學生難于解答;如果采用學生提交結課論文的方式，很多學生僅通過短時期的學習，對塑性力學課程了解有限，很難寫出自己的感受，往往是到網上下載一篇論文應付了事。

二、塑性力學課程教學及考核模式的改革

華北水利水電學院從2007年開始開設塑性力學課程，課程設置48學時，在第七學期開課。經過五年的教學工作實踐，筆者對塑性力學課程的教學內容、教學方式、學生的學習特點、學習態度等方面存在的問題有了一個初步的認識，積極探索了塑性力學課程教學及考核模式的改革。

（一）合理使用塑性力學多媒體課件

塑性力學具有概念繁雜、基本方程和公式數量眾多等特點。為了使教師從大量的公式書寫中解放出來，使學生對一些基本概念和原理有更深入、直觀的理解，在課堂教學中可以合理使用一些塑性力學多媒體課件。多媒體課件中講述的內容主要是一些有關塑性力學計算的工程實例圖片、塑性力學實驗照片、塑性破壞過程動畫、塑性力學基本方程和公式的推導過程。將這些直觀性強的素材和繁雜的推導過程通過多媒體課件展現給學生，基本原理和具體例題仍然在黑板上板書講授，這種多媒體與板書相結合的方法使學生增加了學習興趣，把教學從枯燥、乏味的公式推導中解脫了出來。

（二）探索討論式教學模式

為了給學生制定與學生專業和方向相適應的學習內容，筆者經過多年的教學研究和實踐，編制了塑性力學講義。第一節課就把講義和授課計劃發給學生，使學生了解課程的講授進度。除了教師講授的大部分內容外，按照授課計劃要求，學生選取一部分內容自己講授，使每個學生都有一個涉及具體問題的內容需要講解，這就促使學生在講課前通過各種渠道，查閱大量文獻。學生主講完成后，其他學生可以提問，由主講學生或老師給予解答。在這種討論式的教學模式中，教師和學生都是平等的，師生一起提出問題、爭論問題、互相說服［4］，有效地培養了學生提出問題、分析問題、邏輯推理等方面的能力，同時也提高了教師的知識水平和教學水平，正所謂教學相長。例如在講授空間應力狀態主應力的計算方法時，需要求解一元三次方程，在同學生討論這一問題時，有學生提出“求解一元三次方程的方法有哪些”這一問題，顯然，這個學生課前做了充分準備。課堂上，就這一問題展開了討論，有的學生在黑板上推導了求解一元三次方程的卡爾丹公式，這時，教師可向學生介紹求解高次方程的通用數值解法，并且利用數學計算軟件Mathematica在計算機上進行演示。課程結束時，學生認為這種教學方法突破了陳舊的教學方式，給同學們展示自我的機會，從中學習了他人的長處，這對以后的畢業答辯及就業都有好處。討論式教學模式激發了學生的學習興趣，鍛煉了學生的交流能力，調劑了學生單一、枯燥的學習生活，并且，這種教學模式也使基礎薄弱的學生體會到了參與教學的樂趣，重拾了學習信心。

（三）適當選用計算軟件完成力學計算

為了使學生了解現在力學發展的概況，在學習塑性力學經典理論的同時，讓學生接觸、了解一些常用的力學計算軟件，主要是一些有限元計算軟件，如ABAQUS、ADINA、ANSYS等。例如，在講到材料的彈塑性本構關系時，涉及的例題解題過程冗長繁雜，除了經典解法外，還可以給學生演示采用有限元計算軟件求解塑性力學問題，講解彈塑性本構關系在軟件中如何實現。適當選用計算軟件完成力學計算，使學生開闊了眼界，了解了現在力學的發展概況及方向。

（四）建立一支結構合理的教師隊伍

為了解決近年來力學教師隊伍人員緊缺問題，學校加大了力學教師引入力度，近兩年來引進具有博士學位的教師5名，有效緩解了力學教師隊伍的課程壓力。學院和教研室也采取有效措施，使教師和課程對應固定下來，也就是說，每位教師和所講授的課程一旦確定，該教師以后就一直擔任此課程的授課任務，沒有特殊情況，盡量不改動。這就保證了教師在以后的授課過程中，對課程的內容越來越熟練，對課程特點的把握越來越精準，提高了力學課程的教學質量，非常有利于學生對力學課程的學習。

（五）改革塑性力學課程成績考核方式

塑性力學課程解題繁雜，成績考核一直是一個難點問題。筆者從2007年9月份開始擔任工程力學專業塑性力學課程的授課任務，塑性力學課程的性質為考查課，五年來不斷探索塑性力學課程成績的考核方法，獲得了一些經驗。

2007—2008學年第一學期，共有31名學生上塑性力學課，其中男生26名，女生5名。該次課程的成績考核為:平時考勤占總成績的20%，結課論文占總成績的80%?？己私Y果為:男生成績優秀6名，良好14名，中等5名，及格1名;女生成績優秀3名，良好2名。本次成績考核過程和結果表明，通過平時考勤和結課論文來決定考核成績并不科學，主要出現的問題是學生平時不認真聽課，結課時提交一篇論文，有的論文從網上下載，并未寫出自己對塑性力學的認識。女生一般平時出勤率較高，論文撰寫認真，成績普遍好于男生。

2008—2009學年第一學期，共有45名學生上塑性力學課，其中男生37名，女生8名。該次課程的成績考核為:平時考勤占總成績的20%，課堂作業占總成績的30%，結課論文占總成績的50%?？己私Y果為:男生成績優秀8名，良好15名，中等8名，及格6名;女生成績優秀5名，良好2名，中等1名。本次成績考核過程和結果表明，增加了課堂作業成績項，使成績考核更趨近合理，但課堂作業和結課論文仍然存在應付了事現象。

2009—2010學年第一學期，共有59名學生上塑性力學課，其中男生49名，女生10名。該次課程的成績考核為:平時考勤占總成績的20%，課堂作業占總成績的20%，閉卷考試占總成績的60%?？紤]到塑性力學解題繁雜，此次閉卷考試出了4道計算題，每題25分?？己私Y果為:男生成績優秀8名，良好28名，中等5名，及格7名，不及格1名;女生成績優秀5名，良好4名，中等1名。本次成績考核過程和結果表明，由于考題簡單，題量少，大多數學生考試成績較好，但仍然有1名學生不及格，通過閉卷考試基本上能反映出學生平時的學習情況，考核成績比較客觀、真實。

2011—2012學年第一學期，共有53名學生上塑性力學課，其中男生47名，女生6名。該次課程的成績考核為:平時考勤占總成績的10%，課堂討論占總成績的30%，課堂作業占總成績的10%，開卷考試占總成績的50%。此次開卷考試較閉卷考試增加了題量，出了6道計算題?？己私Y果為:男生成績優秀6名，良好8名，中等16名，及格17名;女生成績良好3名，中等3名。本次成績考核過程和結果表明，男生成績中下等的人數明顯比女生多，但高分也多出現在男生中。這主要是因為以往的閉卷考試記憶性題目占了較大比例，女生較容易獲得高分;本次采用開卷考試，增加了靈活運用部分的試題，男生綜合運用知識的能力得以體現;另外，還與課堂討論成績的引入有關。但女生成績分布都集中在中間，這說明女生對開卷考試還是比較適應的，當然，也與女生較男生學習刻苦有關。

通過對塑性力學成績考核體系的不斷探索和改革，該體系將越來越完善，越來越合理，平時考勤、課堂討論、課堂作業、開卷考試等成績的納入，使成績考核變得更加客觀、合理。

三、結語

對于許多年輕教師來說，還缺乏塑性力學課程的教學實踐和教學研究經驗，課程建設也處于起步階段。為了做好塑性力學課程的教學工作，提高我校工程力學專業人才培養質量，還需不斷研究、探討和學習他人的教學經驗，使我校塑性力學課程建設上一個新臺階。

:

［1］徐秉業，劉信聲．應用塑性力學［M］．北京:清華大學出版社，1995．

［2］曾科，張美玲，李婷婷．關于工科院校連續介質力學課程的教學探索［J］．赤峰學院學報（自然科學版），2012，（6）．

［3］蔣學東，班書昊．力學教師適應新時代要求探討［J］．現代商貿工業，2011，（14）．

［4］黃婷．論探究式教學法在力學課程中的應用［J］．廣西民族師范學院學報，2012，（3）．