工程教育專業認證下材料力學教學模式探討

齊寶欣 任德斌 孫威 谷凡

摘要：本文探討了基于工程教育認證體制的材料力學課程體系創新的研究與實踐，以培養學生的工程實踐能力和創新能力為目標，在現有課程體系基礎上，優化教學內容，激發學生興趣，豐富教學手段和加強實踐環節，切實提高教學質量，培養行業需要的優秀工程人才。

關鍵詞：工程教育認證; 材料力學;教學模式;國際化;培養目標

1.引言

土木工程專業根據上述人才培養目標，長期以來，形成了“數學-力學-結構”這樣一條教學主線，將這一系列的課程作為構成學生主體知識結構最重要的主干課程。其中的“力學”是包括理論力學、材料力學和結構力學等在內的課程組。材料力學是承上啟下的土木工程專業基礎課程，它是培養學生材料的力學性能分析、強度理論應用能力和實踐創新能力的主要課程之一，在土木工程專業教學中占有十分重要的地位。材料力學課程的任務是使學生掌握小變形彈性范圍內材料的力學特性的計算原理和方法，培養學生的力學分析能力，為后續相關專業課程的學習以及進行結構設計打下良好的基礎。

我校近年來建立并實施的材料力學課程“兩模塊”教學體系，建立了多媒體教學結合CAI教學手段的創新教學方法，以學生為中心，實現因材施教。這個教學體系更加注重學生的實踐能力、創新意識的培養，充分注重學生個性的發展和需求，實現以學生為中心，因材施教。

2.材料力學教學存在的問題

以沈陽建筑大學土木工程學院材料力學課程教學為例，現有的材料力學教學模式主要以理論教學為主，以材料力學實驗課程為輔;在學生培養方面重點關注學生的理論學習;教師隊伍建設方面在教學經驗豐富具有教授職稱的教師帶領下，以中青年教師為主的教師隊伍培養模式，注重教學創新，適應當前人應用型人才培養。

基于“工程教育認證”體制的材料力學課程體系優化研究，將在現有課程體系建設成果基礎上以“工程教育認證”體制為標準，切實加強課程建設中的能力培養，突出與生產實踐的緊密融合。

但現有的材料力學課程教學模式存在一些問題有待改革：

（1）教學理念的改革。工程教育專業的核心是以學生為中心，通過評價學生的學習成果，使學生具有專業基本知識，解決工程實際問題的能力，工程職業道德，創新意識和社會責任感等基本能力和素質。因此，面向工程教育專業認證的《材料力學》課程教學理念應當有所轉變。

（2）教學內容的改革。材料力學教學內容一直按照教材結構，講授拉伸與壓縮，剪切與擠壓，扭轉，彎曲，組合變形，應力強度理論和壓桿穩定等在實際授課過程中，往往由于課時，學生的興趣等原因，造成基礎知識講解詳細，而工程實際相關的組合變形，強度理論等內容過于簡單。按照工程教育專業認證的要求，教學內容應充分體現與工程實踐、工業發展相結合。將工程背景融入材料力學的課堂教學，作為將材料力學知識用于解決工程實際問題的案例，并對問題的處理過程進行分析講解，培養學生解決工程問題的能力。

（3）教學方法的改革。學習材料力學的目的是為學生的專業課學習和解決相關工程實際問題打下良好的基礎，加強基礎理論知識與實際問題的結合是課程教學改革的關鍵。

（4）教學環節相對單一。教師不注意采取先進的教學手段來充實自己的教學活動，忽視工程背景滲透教學、問題教學等方式的運用，導致教學信息量太小，無法傳授更多的知識。

（5）啟發性教學與互動性教學相結合。通過引入中常見的力學現象，或通過參觀實驗室的相關結構，有利于調動學生學習的積極性，加強學生學習的主動性，提高感知認識，培養學生的探索精神。

3.工程認證下材料力學教學改革措施

3.1完善教學大綱

緊密結合“工程教育專業認證”體制對課程提出的基本要求，在深入調研的基礎上，根據土木工程專業學生的就業狀況以及課程課時等條件要求，完善、優化教學大綱。從“能力”培養出發，合理安排理論教學內容。

3.2強化實踐環節

現行材料力學課程包括“兩模塊”教學體系，分別為材料力學實驗和材料力學理論課學習。材料力學實驗是對材料力學教學的補充與實踐。材料力學實驗的主旨是通過學生自主完成材料力學實驗增強動手能力。通過直觀的實驗現象深刻理解材料力學理論。傳統的材料力學實驗課教學主要以教師講解為主，在教師講解并做完演示以后，學生們開展分組實驗，使得每個學生參與實驗的機會較少，不能充分鍛煉學生的動手能力。因此，提出學生通過理論學習和實驗操作后，在老師的指導下建立桿件拉伸與壓縮、扭轉、剪切與擠壓、彎曲變形、組合變形和壓桿穩定的模型試件，且豐富了實驗教學手段，有利于進行開放式的實驗教學。

3.3滲透工程背景，強化概念分析

材料力學的分析對象是桿件結構，其源于工程實際，最終也將回歸工程實際。課堂教學中適當滲透工程背景，使學生了解理論知識的實際應用，逐步實現專業課與工程實際的銜接和過渡。概念分析則是理論知識的抽象和提高，對應用材料力學解決實際問題有更直接的現實意義。強化基于基本概念的直觀判斷，突出解題思路、解題方法，使學生明確“問題的實質是什么？”“解決的方法是什么？”“其它途徑有什么？”。

3.4優選教學方法，革新教學手段

材料力學知識理論性較強，內容枯燥，如果教師一味地在課堂講，片面地注重知識的單向傳授，就會抑制學生的主動性和積極性，使學生很容易產生厭學情緒。因此，在教學過程中教師要注重激發學生的學習動機，采用適當的教學方法和教學手段調動學生的積極性，引導學生主動思考。

采用討論式教學法。在教師組織和引導下，學生經過課前預習思考，在課堂上就某一問題發表見解，從而使學生變被動為主動探尋知識的一種教學方法。學生會從自己的角度提出對概念和規律的理解，就這些不同觀點和看法展開討論，就會引起學生的高度興趣和注意，從而產生自主性、探索性和協同性的學習。討論式教學法是“學生為主體，教師為引導，”這一教學思想的最好體現。

3.5探索與工程教育認證體制相適應的學生學習評價方案

工程教育認證通用標準中特別指出要注重培養學生終生學習和在工程實踐中學習的能力。對于應用型與研究型相結合的本科院校土木工程專業，材料力學課程所承擔的責任是培養學生正確理解材料的力學性能，選定合理結構形式，掌握先進計算工具以及鉆研能力。為此，教師在傳授知識時要著重培養學生獲取知識和運用知識的能力，提倡學生自學，培養學生學習的主動性和創造性。組織教研小組，推薦學生查看學術期刊上的相關論文開展研討，鼓勵學生寫論文，引導學生搞發明。在考核方面加強平時考核力度，對部分工程實用性較強的內容，采取布置項目作業或完成實驗報告的形式進行考核。

以考試改革為突破口，采用“試題分等級”、“作業與測驗相結合”、“工程實際問題分析”等多種方式進行考核，并對在材料力學試驗中取得優異成績學生的平時成績予以適當加分，這些改革措施可以充分調動了學生平時學習的主動性。在前期工作的基礎上，尚應探索與“工程教育認證”體制相適應的學生學習評價方案。

結論

（1）材料力學是土木工程專業最重要的專業基礎課程之一，在工程教育認證體制下，采用創新的教學模式，提高教學質量，為后續相關專業課程奠定理論學習基礎。

（2）材料力學教學創新過程中提高學生發現實際工程問題解決工程實際問題的能力。在材料力學教學改革中，不僅要注重傳授給學生基本知識，更要注重培養學生的能力，使學生有可持續發展的后勁。

（3）新形勢下材料力學課程的學生評價方案。結合理論學習和解決工程實際問題，培養學生能夠獨立分析和解決簡單的工程實際問題。建立解決實際工程問題相關的學生評價體系。

參考文獻：

[1]龍志勤.材料力學課程教學改革與創新的思考[J].輕工科技，2014（1）：245-246.

[2]宋曦，楊靜寧.工科專業材料力學教學創新的探索與實踐[J].力學與實踐，2010（10）：142-143，146.

[3]季順迎，武金瑛，馬紅艷.力學史知識在材料力學教學中的結合與實踐[J].高等理科教育，2012，4（104）：137-142，164.

[4]張昆鵬，王收軍，郝淑英，馮晶晶.面向工程教育專業認證的材料力學課程教學改革[J].教育教學論壇，2016，9（36）：95-96.

[5]李百洲，蔡蘭蓉，劉瑛.工程教育認證背景下材料力學教學改革思考[J]科技視界，2018，2：95-96.

作者簡介：

齊寶欣（1982—），男，吉林雙遼人，博士，副教授，材料力學教學方法。

基金項目：

2019年度中國建設教育協會教育教學科研課題（2019164）;沈陽建筑大學第十批教育科學研究二級立項課題（沈建教字（2018）185號2-9。