对材料力学教材进行适当改革

教育部于2010 年启动的“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)旨在培养造就大量能为走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务，适应经济社会发展需要且创新能力强的高质量工程技术人才。

　　卓越计划主要具备如下3 个特点：学校借鉴行业标准制定工程人才培养计划，企业深度参与人才培养过程，以及实施过程中侧重强化培养学生工程与创新能力[4]。该计划力图将工科本科生、硕士研究生、博士研究生培养为具备现场处理、设计开发和科学研究等多重工程师能力的后备人才。

　　材料力学是高校本科类工科专业必修的基础课程，能为后续结构力学、机械设计等专业性更强的课程打下坚实的理论基础，是卓越计划人才培养中不可或缺的重要课程。由于材料力学课程知识体系的严密性与完备性，很多高校还一直沿用经典教材、传统教学手段和考核方式开展课程教学，这与当今社会对工程师知识结构的需求存在一定程度的脱节，对该课程的改革迫在眉睫。

　　一、教材建设

　　教材的编写应该围绕课程，而课程的设立又应当服务于人才培养。现今高校采用的材料力学教材种类繁多。一般来说，许多知名院校机械类专业普遍采用刘鸿文主编的教材，土建类则采用孙训芳主编的教材。由于很多教材普遍存在学术化太强、与实践脱节、缺乏能力及创新精神培养的不足之处，并不适合于卓越计划下的人才培养目标，因此，首先需要对材料力学教材进行适当改革。

　　(一)结合工程实际进行内容编排

　　目前，中国很多材料力学教材内容的编排结构基本上沿袭20 世纪50 年代苏联模式。由于过分注重学科理论体系的完整性，造成教材学术性太强，与工程实际联系不够紧密。卓越计划下的材料力学教材应密切联系工程中出现的问题，这也体现了该课程作为专业基础课专业性的一面。在这方面，美国的材料力学教材编排普遍较好，给予工程中常见问题足够的重视，将涉及到的理论结合具体问题单独设章节，强化了学生处理工程实际问题能力，符合工程师人才培养定位，值得借鉴。

　　(二)简化理论推导，重视结论应用

　　卓越计划下人才培养的特点首先在于应用型，在材料力学教材知识的推演中，应适当简化理论推导，侧重于结论的应用，多采用能反应相关知识点应用，且符合工程实际的典型例题。通过将生动鲜活的工程实例转变为简明扼要的力学模型，再利用相关结论逐步分解求解过程，让学生准确、熟练的分析、解决各类相关工程问题。

　　(三)培养工程能力，提升创新精神

　　大学教育已经从过去的精英教育转变为大众化教育。在这个大环境下，卓越计划对人才培养提出了新的要求。为了应对人才培养模式的改变，一本好的材料力学教材除了传授基本理论外，还应重视对学生分析、解决问题能力的培养及创新精神的提升。这种分析、解决问题的能力包括以下两方面：简化实际问题，构建力学模型能力及对结果分析、判断和提升能力。

　　国内大部分材料力学教材在理论推导和建模应用上都非常详尽，不留下任何疑问。这种知识结构编排的弊端在于分析和解决问题能力训练不足，导致学生考虑问题过于理想化或遇到复杂情况无从下手。适用于卓越计划的材料力学教材应以够用为度，不求面面俱到，具体应用和推论可以作为例题或习题来处理。同时，在例题与习题编写时应精心设计问题引出，努力开拓学生思路和视野。在求解过程中，通过介绍模型简化技巧和结果分析方法，提高解决工程实际问题的能力。

　　没有创新就无法参与竞争，能否培养学生在相关领域开拓和创新精神应作为一部教材是否优秀的评判标准之一。这就要求不仅要让学生“知其然”，还要“知其所以然”，对于重要内容还应给予学生逆向和多向启发，灵活运用知识，不因循守旧，敢于创新。除此之外，经典材料力学教材主要局限于传统材料结构的力学行为分析，而面对当今各种新材料的大量涌现并广泛应用于现代工程的新形势力不从心。作为传统教材知识的引导与补充，应当适当增加一些新型工程材料的力学知识。

　　二、教学方法

　　(一)采用多种教学手段

　　可以采用多种教学手段并用的方式来加深学生对知识的理解。采用多媒体授课形式应该是当前主流教学手段。多媒体教学成功开展有个前提，就是要制作一个能使授课内容在图像、声音、配合度等方面完美结合的多媒体课件。这样的课件能使课程知识变得更加形象生动、容易理解，提高教学效果，但制作起来并非易事，需要花大量的时间、精力以及具备较高的制作技巧。较为理想的做法是将传统的板书、多媒体及其他各种教学手段结合起来，取长补短，从而提高教学质量。例如，在理论推导时，由于涉及知识点较多，可以采用板书形式。学生跟随教师在黑板上的推导演绎步伐，理清思路，得到结论。又如，在讲到工程实例时，对于简单的模型可以通过教具形式展示，而当结构较为复杂时，选择多媒体来演示就更为合适了。另外，考虑到力学仿真软件在工程计算中使用的广泛性，讲授时也可以将工程实例结果用仿真图形表示出来，让学生有更为感性的认识，印象也更为深刻。

　　(二)提高教学互动性

　　知识的传授是一个系统工程，包括教师的讲解以及学生的理解，衡量课堂教学成功与否的关键要看学生是否真正掌握了相应知识。在材料力学课堂教学中，除去对知识的准确讲解外，还应活跃课堂气氛，调动学生学习积极性和能动性，增进与学生间的有效交流，营造课堂学习的良好氛围。例如，针对某些工程实例中的材料力学问题，组织学生进行有准备的分组讨论，给学生更多阐述自己观点和展示自己能力的机会,提高他们的工程师素养。

　　(三)培养学生建模能力

　　教材中的例题很多过于模型化、理想化，缺乏足够的工程背景。在讲授时，可适当交待例题的工程背景，指导学生如何将复杂的工程问题逐步简化得到所需理论模型，进而结合材料力学相关知识求解。这种简化建模能力也是卓越计划下培养的人才所应具备的基本技能，在教学中应当重视对学生这方面能力的培养。

　　三、考核方式

　　现行材料力学考核方式主要采用对学生平时打分、实验成绩、期末考试3 方面按照一定比例综合而成。期末考试在其中占的比重最大，由于高校扩招导致生源质量参差不齐，期末考试的难度也一降再降，导致很多试题直接套用公式即可解决。造成的后果是部分学生平时对待课程非常松懈，认为只要在考前突击复习一两周，把公式、结论记住就能高枕无忧了，完全不顾知识点的工程应用背景。这种考核方式无法真实反映学生对材料力学的掌握程度，更与卓越计划强调培养学生掌握解决工程实际问题能力的人才培养目标相去甚远，必须进行改革。

　　卓越计划下的材料力学课程考核重点应当是考核学生综合能力，而不仅仅是简单的考核对知识的理解程度。就平时打分环节而言，可以尝试采用多样化的考核形式。例如，可以从课堂教学中的交流、探讨来考核学生的掌握情况;也可以通过布置工程具体问题，从学生的大作业或小论文完成情况考察学习情况。在做实验部分的考核时，除了要求学生完成常规的拉压、扭转、弯曲等验证性实验之外，还可增设一些工程背景较强的开放性、创新性实验。学生通过自行设计实验方案，独立完成实验操作及对实验数据的整理分析后，既能更好的掌握相关材料力学知识，也能促进其工程实践能力提升及创新精神培养。当然，期末考试也是必不可少的考核环节，但在试卷中应当尽可能多出一些利用材料力学基本概念、基本理论和基本方法解决问题的综合性和启发性试题。