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材料力学论文:浅析《材料力学》课程的多媒体教学及其在网上的实现
论文关键词:材料力学 多媒体 网上教学
论文摘要:文章介绍了我校《材料力学》课程多媒体教学开展的情况，讨论了多媒体教学的优势以及在多媒体教学中存在的问题。证明先进的多媒体教学手段受到了学生的欢迎，它传统的教学方法的补充，更是挑战，再结合课程在网上的实现以及其它教学环节在网上的逐步实现.必将使多媒体教学方法更趋完善。
一、我校《材料力学知果程多媒体教学情况
上海理工大学力学教研室自2000 - 2001学年及时学期选择99级机械专科和汽车专科班进行多媒体教学的试点，取得经验后，在2000一2001学年第二学期开始在机械、动力、城建学院本科的多学时(64学时)《材料力学》课程中使用多媒体教学方法。到学期结束前，在学生中就多媒体教学问题进行了调查，共有339名学生参加了问卷调查。在间卷中，关于学生对多媒体教学的欢迎程序，统计的结果如下:
由此可见，学生对多媒体教学的效果基本满意对多媒体教学方法比较欢迎。
二、多媒体教学的优势及问题
1.优势
(1)使用多媒体的教学方法，较大的优势在于教学手段先进，教师可以在课堂上使用经过精心制作和编辑的文字、图像、声音和动画等，向学生清楚、生动地展示和讲解课程内容。由于内容能方便地重放和交叉回放，所以对于课程内容的重点和难点，能反复地讲解，对于前后关联的内容，随时可以调出讲解，这就极大地方便教师组织讲稿，使学生的学习能前后领会贯通。
(2)多媒体教学的信息量较大，在教学规定的学时内，使学生获取更多课程知识及相关的内容。
(3)使用多媒体的教学方法节省了板书的时间，就可以使教师有时间在课堂上对课程基本概念问题进行讨论，这对学生理解和掌握课程基本内容和基本知识是很有帮助的。以前，因为课程学时减少，所以课堂讨论和习题都无法进行，教师在课堂上疲于讲解课程内容，而教学环节中比较重要的习题课和讨论课却苦于没有时间而无法进行。现在使用多媒体的教学方法，这个问题就能得到较好的解决。
2.问题
(1)使用多媒体教学方法是否就能大大加快授课的速度呢?我们通过实际授课得到的结论是否定的。这是因为学生对于知识的掌握有其内在的规律，它需要有一个接受和消化的过程，盲目地提高授课的速度，反而欲速不达。因此，教师应该保持合适的授课速度，利用多媒体的先进教学手段，用大量的资料来佐证课程基本内容和重要概念，增加课堂讨论和习题讲解来消化和接受课程内容。
(2)长期以来，学生习惯于传统的授课方式，即教师在上面授课，而学生在下面记笔记。而改用多媒体教学方式，学生就有一个接受和适应的过程。在使用多媒体教学方法的初始阶段，学生的一个较普遍的反应是课堂笔记来不及记。对于这个间题，教师采取的措施是要控制好授课的节奏和速度，掌握好翻转屏幕的时间，有意识地让学生有一定的时间来记课堂笔记。同时也孺要向学生说明改进学习方法的必要性，使学生认识到对于一种新的教学手段，自身的学习方法应作出调整，在课堂上更应该注重于思考和理解。
(3)我们觉得在采用多媒体教学方法时，其它的相应措施也应该跟上。在这个学期中，我们采取的措施是将多媒体教案在学校的校园网上(该问题在后边再专题讨论)，同时，我们选编了一本《材料力学习题选解》发给学生，帮助学生正确地解答材料力学课程习题。这些措施受到了学生们的欢迎。
(4)多媒体教学是在多媒体教室中进行，它的教学环境与传统教室不同。这就对多媒体教室提出了较高的要求。首先，教学内容是通过投影仪投放到显示屏幕上，这就要求投影仪必须要有较高的分辩率和亮度，尤其是在较大的教室中，如果投影仪的分辩率和凳度不够，则坐在教室靠后的学生就难以看清屏幕上的内容，极易产生视觉疲劳。其次多媒体教室的音响效果也很重要，要保障声音清晰，过大的回声会懂学生注意力不能集中，也容易疲劳。除此之外，多媒体教室使用的计算机，包括硬件和软件应经常维护，使之处于使用状态。如果在讲课过程中出现死机之类的问题，则会使教室的教学气氛
破坏，教学效果大打折扣。从对多媒体教室硬件设备合格程度的调查中，可以看出学生也希望多媒体教室的设备性能进一步提高。
三、《材料力学)课程教案在网上的
多媒体的教学方法是一种全新的教学手段，与传统的教学方法一样，也需要其它的配套措施相应跟上。因此，我们做了一项工作，就是在学校的校园网上多媒体教学的教案，它包括了课程的理论教学内容、课堂演示的图片、讲解的例题、问题的讨论和习题的解答。这样，学生就可以非常方便地、随时在学校的校园网上查到课程的全部教学内容。学生不必为在课堂上来不及记笔记而烦恼，在课堂上可以更加集中精力去理解和思考教学内容，在课后也能很容易地在网上进行复习。所以，在网上课程教案是一项十分重要的教学环节，我们正努力地进行着这项工作，争取把它做得更加出色和成功。
四、课程的其它教学环节在网上的实现
在课程的各项教学环节中，如何结合使用网络是我们所面临的一个重要课题。就这个间题在学生中进行调查的结果如下:
从调查的结果可以看出，学生对课程的教学环节在网上实现持支持和欢迎的态度。利用网络资源的优势，在网上复习、答疑、考查和考核是可行的。但是要做的工作也是巨大的，这对于教师而言也是一项挑战。我们需要得到学校各个方面的支持，更需要得到学校领导的大力支持。我们坚信在学校领导和各个部门的支持下，在教师的努力下，这项教师和学生所期盼也是有益子教学的项目是一定可以完成的。
材料力学论文:浅析《材料力学》课程的多媒体教学及其在网上的实现
论文关键词:材料力学 多媒体 网上教学
论文摘要:文章介绍了我校《材料力学》课程多媒体教学开展的情况，讨论了多媒体教学的优势以及在多媒体教学中存在的问题。证明先进的多媒体教学手段受到了学生的欢迎，它传统的教学方法的补充，更是挑战，再结合课程在网上的实现以及其它教学环节在网上的逐步实现.必将使多媒体教学方法更趋完善。
一、我校《材料力学知果程多媒体教学情况
上海理工大学力学教研室自2000 - 2001学年及时学期选择99级机械专科和汽车专科班进行多媒体教学的试点，取得经验后，在2000一2001学年第二学期开始在机械、动力、城建学院本科的多学时(64学时)《材料力学》课程中使用多媒体教学方法。到学期结束前，在学生中就多媒体教学问题进行了调查，共有339名学生参加了问卷调查。在间卷中，关于学生对多媒体教学的欢迎程序，统计的结果如下:
由此可见，学生对多媒体教学的效果基本满意对多媒体教学方法比较欢迎。
二、多媒体教学的优势及问题
1.优势
(1)使用多媒体的教学方法，较大的优势在于教学手段先进，教师可以在课堂上使用经过精心制作和编辑的文字、图像、声音和动画等，向学生清楚、生动地展示和讲解课程内容。由于内容能方便地重放和交叉回放，所以对于课程内容的重点和难点，能反复地讲解，对于前后关联的内容，随时可以调出讲解，这就极大地方便教师组织讲稿，使学生的学习能前后领会贯通。
(2)多媒体教学的信息量较大，在教学规定的学时内，使学生获取更多课程知识及相关的内容。
(3)使用多媒体的教学方法节省了板书的时间，就可以使教师有时间在课堂上对课程基本概念问题进行讨论，这对学生理解和掌握课程基本内容和基本知识是很有帮助的。以前，因为课程学时减少，所以课堂讨论和习题都无法进行，教师在课堂上疲于讲解课程内容，而教学环节中比较重要的习题课和讨论课却苦于没有时间而无法进行。现在使用多媒体的教学方法，这个问题就能得到较好的解决。
2.问题
(1)使用多媒体教学方法是否就能大大加快授课的速度呢?我们通过实际授课得到的结论是否定的。这是因为学生对于知识的掌握有其内在的规律，它需要有一个接受和消化的过程，盲目地提高授课的速度，反而欲速不达。因此，教师应该保持合适的授课速度，利用多媒体的先进教学手段，用大量的资料来佐证课程基本内容和重要概念，增加课堂讨论和习题讲解来消化和接受课程内容。
(2)长期以来，学生习惯于传统的授课方式，即教师在上面授课，而学生在下面记笔记。而改用多媒体教学方式，学生就有一个接受和适应的过程。在使用多媒体教学方法的初始阶段，学生的一个较普遍的反应是课堂笔记来不及记。对于这个间题，教师采取的措施是要控制好授课的节奏和速度，掌握好翻转屏幕的时间，有意识地让学生有一定的时间来记课堂笔记。同时也孺要向学生说明改进学习方法的必要性，使学生认识到对于一种新的教学手段，自身的学习方法应作出调整，在课堂上更应该注重于思考和理解。
(3)我们觉得在采用多媒体教学方法时，其它的相应措施也应该跟上。在这个学期中，我们采取的措施是将多媒体教案在学校的校园网上(该问题在后边再专题讨论)，同时，我们选编了一本《材料力学习题选解》发给学生，帮助学生正确地解答材料力学课程习题。这些措施受到了学生们的欢迎。
(4)多媒体教学是在多媒体教室中进行，它的教学环境与传统教室不同。这就对多媒体教室提出了较高的要求。首先，教学内容是通过投影仪投放到显示屏幕上，这就要求投影仪必须要有较高的分辩率和亮度，尤其是在较大的教室中，如果投影仪的分辩率和凳度不够，则坐在教室靠后的学生就难以看清屏幕上的内容，极易产生视觉疲劳。其次多媒体教室的音响效果也很重要，要保障声音清晰，过大的回声会懂学生注意力不能集中，也容易疲劳。除此之外，多媒体教室使用的计算机，包括硬件和软件应经常维护，使之处于使用状态。如果在讲课过程中出现死机之类的问题，则会使教室的教学气氛
破坏，教学效果大打折扣。从对多媒体教室硬件设备合格程度的调查中，可以看出学生也希望多媒体教室的设备性能进一步提高。
三、《材料力学)课程教案在网上的
多媒体的教学方法是一种全新的教学手段，与传统的教学方法一样，也需要其它的配套措施相应跟上。因此，我们做了一项工作，就是在学校的校园网上多媒体教学的教案，它包括了课程的理论教学内容、课堂演示的图片、讲解的例题、问题的讨论和习题的解答。这样，学生就可以非常方便地、随时在学校的校园网上查到课程的全部教学内容。学生不必为在课堂上来不及记笔记而烦恼，在课堂上可以更加集中精力去理解和思考教学内容，在课后也能很容易地在网上进行复习。所以，在网上课程教案是一项十分重要的教学环节，我们正努力地进行着这项工作，争取把它做得更加出色和成功。
四、课程的其它教学环节在网上的实现
在课程的各项教学环节中，如何结合使用网络是我们所面临的一个重要课题。就这个间题在学生中进行调查的结果如下:
从调查的结果可以看出，学生对课程的教学环节在网上实现持支持和欢迎的态度。利用网络资源的优势，在网上复习、答疑、考查和考核是可行的。但是要做的工作也是巨大的，这对于教师而言也是一项挑战。我们需要得到学校各个方面的支持，更需要得到学校领导的大力支持。我们坚信在学校领导和各个部门的支持下，在教师的努力下，这项教师和学生所期盼也是有益子教学的项目是一定可以完成的。
材料力学论文:独立学院土木专业材料力学课程实验教学研究与探讨
收稿日期：2013-01-12
作者简介：张旭光（1986-），男，重庆大学城市科技学院土木工程学院助教，硕士，主要从事地图学与地理信息系统研究，（e-mail）。
摘要：针对独立学院本科培养应用型人才的定位要求，总结传统教学中存在的不足，结合独立学院学生的特点，有针对性地探讨改善实验课教学质量，提高实验课教学效果的解决方法，探索适合独立学院学生力学实验课程的教学方法。
关键词：材料力学；实验课；教学方法；独立学院
材料力学作为土建类学科的一门技术专业基础课程，其教学直接影响专业课的学习。材料力学实验课程是材料力学课程的重要组成部分，通过实验课程可以更好地把理论与实践紧密结合。学生通过自主动手，现场操作实验，用所得的实验数据与理论值进行对比，对公式进行验证，了解不同材料的力学特性，可培养学生独立思考问题、处理问题、以及实践动手的能力，同时也可加深学生对材料力学理论内容的理解[1]。
然而，材料力学实验课程的教学在许多院校得不到重视。部分学生认为，实验课可有可无，做实验只是抄抄数据，写写实验报告。学生对动手做实验失去兴趣，只看不做，或者随意操作，应付了事。长此以往，随着学生对实验课重视程度的降低，开出的实验课也难以达到预期的目的[2]。如何增强学生对材料力学实验课的重视程度，激发学生的积极性，让学生在实验过程中开动脑筋、锻炼分析解决问题和实际动手的能力，是材料力学实验课程改革的方向和目的。
一、各类高校材料实验课程开展现状
材料力学课程是土建类专业的基础课程，全国相关院校相关专业普遍开设该门课程。由于各高校办学培养目标和生源的差异，各类院校开设该课程的具体情况也不尽相同。985、211等重点大学，整体师资力量雄厚、办学历史悠久，力学实验教学方案相对成熟。独立学院招收的学生一般为三本生源，进校分数线与一二本学校生源存在差异，培养目标也不尽相同，如果生搬硬套他们成功的经验，往往事与愿违，达不到预期的教学效果，相反还会导致拔苗助长，不符合独立学院的人才培养目标。在一些重点大学，材料力学由理论课教师和实验课教师分别教授。虽然这样可以减轻教师的工作强度，发挥各自的专长，但是在实施过程中，往往会出现由于教师之间沟通不畅，导致理论教学与实践有所偏差。
高职高专学校的人才培养目标是培养面向生产一线的技能型应用型人才，由于该类学校定位侧重于学生实践技能的培养，通常只要求学生掌握具体的实验操作方法和技能，与实验相应的理论基础教学部分往往被忽略[3]。
独立学院是由普通本科高校（申请者）与社会力量（合作者，包括企业、事业单位，社会团体或个人和其他有合作能力的机构）合作创办的进行本科层次教育的高等教育机构。由于社会经济发展迅速，普通一本、二本院校的教学资源已不能满足社会需求，为了普及大学本科教育，提升国民教育水平，提高整体国民素质，独立院校顺应时展应运而生。
独立学院的培养定位介乎于一本、二本院校和高职高专之间。如何根据自身特点，形成自身的课程体系尤为重要。目前独立学院材料力学实验课主要存在如下问题。
高等建筑教育2013年第22卷第5期
张旭光，等独立学院土木专业材料力学课程实验教学研究与探讨
其一，独立学院主要侧重于培养应用型人才，动手能力的培养尤其重要，但又有别于高职高专只重视实际操作的做法。大多数独立学院办学时间较短，在很多方面沿用母体学校的教学模式，教师过分强调理论阐述，而忽视了在实验中培养学生的动手能力[4]。所开设的实验课程大多属于验证性实验，以至于学生知道实验的目的是验证某一定律，然后根据相应实验步骤按图索骥得出实验结论，无论最终实验数据正确与否都不会改变实验结论的正确性。在这种现实情况下，学生对实验操作渐渐没有了预期，积极性也随之降低。
其二，独立学院办学时间较短，招生规模大，部分课程安排不够仔细，同24小时内有可能连续做几门课程的实验，学生在短时间内难以消化，加之实验室建设不够完善，相应实验课的配套仪器不齐全，使得大多数时间学生只能看，不能动手操作，力学实验直接变成演示性实验，严重影响实验课的教学效果。
随着科技的进步以及时代的发展，材料力学实验也应该相应改善。传统单一式的教学方法已远远不能满足现代教学的需求，需要对实验进行适当创新，探索适合独立院校实验课教学的新路。
二、独立院校材料力学实验课的探索
独立学院材料力学实验课程改革首先需要改革实验内容、教学手段和方法，应该与母体学校及高职高专有所区别。基于独立学院培养目标的定位要求，笔者经过实践调查，初步探索了一些行之有效的教学方法，在实践教学中收到了良好的效果。
（一）实验内容的改革
一般传统的材料力学教学实验内容主要针对低碳钢和铸铁的拉压试验，但是对于土木工程专业，今后工作将面临的不仅有低碳钢和铸铁这两种材料，还会接触大量的非金属材料，如混凝土、木材、石材等。这些材料的力学性能实验对于学生学习专业课程以及今后从事相关工作意义重大，因此，笔者建议在材料力学实验教学中增加混凝土抗压实验，以满足学生专业课程学习的需求[5]。
（二）问题式实验教学方法的实践
独立学院的定位要求侧重于培养学生的动手能力。根据相关理论知识，通过学生自主动手达到突出实践操作、理论与实践相结合的效果。下面以低碳钢拉伸试验为例阐述如何达到该效果。
低碳钢拉伸试验是传统的教学实验，是通过测定低碳钢的屈服极限、强度极限、延伸率和面积收缩率等各项参数指标，绘制应力应变曲线图，通过曲线图了解材料在受拉时力与变形的关系（如图1）。在材料力学课程中，对低碳钢的力学性能作了详尽的讲解，学生在实验前就了解低碳钢在受拉时其变形要经历弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段等4个阶段，实验可以让学生更为直观地看到低碳钢拉伸时的这种力学性质。因此，实验往往以观看实验结果为主。为此，设计了问题式实验教学方法，以期在这一实验过程中培养学生的观察能力、分析能力和动手能力。 图1低碳钢应力应变曲线
在实验课开始初，首先布置课前预习作业：“思考低碳钢拉伸实验目的是要验证哪些力学特性，通过观察哪些参数指标进行验证，并将它们一一列举。”接着，让学生详细阅读理论内容，自己分析总结，然后分组提问。由于学生对理论内容已经非常熟悉，因此及时问题很容易回答。对于后一个问题，正确的答案是通过对屈服极限、强度极限、延伸率和面积收缩率等指标进行测定，绘制相应曲线来观察其中的关系。而学生的回答通常不够，漏掉某个指标参数。这些问题反映出学生对理论知识不够熟悉或者理解不够深入，针对此要着重加以讲解。以上两个问题在材料力学教材中都有详细的介绍，通过课前提问的方式，既可以进一步熟悉理论知识，有针对性地答疑，又避免了面面俱到的讲解，节约了时间[6]。
接下来，进一步追加提问：“在实验过程中怎么获取这4个指标参数？”并让学生分组讨论。此问题是对此实验原理的进一步升华。如果学生通过思考，分组讨论，最终能够很好地回答出该问题，那么此次实验就达到了应有的效果。
为了让学生更好地掌握实验仪器的操作方法和相关注意事项，教师首先应亲自演示实验操作过程，让学生知道通过实验操作获取相应指标，以便学生在自己动手操作时可以有重点的、有目的地进行观察[7]。
首先，开动电源，打开液压式万能实验机。在夹具上安装试件，同时明确告知学生：“当液压式万能试验机的上下夹具夹好钢筋后，禁止开动上下升降按钮”，并让学生思考原因。该问题直观性很强，只要认真观察都能回答。学生通常都是围绕“对仪器或者是试件有损坏”等进行回答。然后给出正确答案：由于万能试验机的夹具在夹紧钢筋后，按上下升降按钮会使得夹具瞬间损坏，甚至由于钢筋的突然断裂导致不可预知的危险，所以禁止开动上下升降按钮。
接下来开启送油阀。在送油的过程中，提示送油速度的快慢对所加荷载的影响，然后让学生着重注意软件上图像在4个阶段的变化情况。在弹性阶段，可以提问：“为什么曲线呈线性？”由于教材中已经作出相应解答：“此阶段试件所受拉力在弹性范围之内，所以形变基本成线性；如果去掉外力，则试件会恢复到原来长度。”绝大多数学生能马上回答出答案。此问题可以加深对弹性阶段图像的认知。在屈服阶段，可以让学生思考“曲线为什么呈上下波动状态”。经讨论后给出正确答案：荷载相同的情况下，由于试件突然变长，使杆端出现了微
位移，导致图像出现微小波动。这样大大加深学生对曲线形状的理解。同时要引导学生关注此阶段图上应变值明显增加的位置，让学生回忆此点是什么点。有学生回答：“屈服点”。然后接着问：“屈服点有什么作用？”学生开始回忆理论知识，想到屈服点所对应的应力就是屈服极限，进而解决了及时个参数指标“屈服极限”如何获得的问题。在强化阶段，重点观察曲线的转折位置，以同样方法让学生找到“强度极限值”。当进入颈缩阶段后，立刻让学生观察钢筋的变化，此时，会看到钢筋慢慢变细，最终被拉断。
在实验操作过程中，通过提问、思考、回答的方式已经解决了如何观察“屈服极限”“强度极限”两个参数指标。接下来重点引导学生如何获取剩余两个参数指标。首先提问：试件延伸率的定义是什么？学生回答：延伸率是试件断裂的长度和原长度的百分比。追加提问：根据这一定义怎么获取数据？学生思考：由于原试件标距已知，只要获取断后试件标距即可。此时只需提醒游标卡尺的用法以及断后试件标距的测量方法。面积收缩率也可用同样方法获得。这样通过有针对地提出问题、重点观察实验、引导思考方向、学生自主回答四个步骤，既可轻松获取了4个参数指标，又达到了教学相长、相互促进的目的。之后，还可以继续提问：“低碳钢拉伸实验为静力实验，必须要保障所加荷载均匀，那么用什么方法可以达到均匀的效果？”这个问题刚开始看来似乎没有头绪，但实际并不难回答，在演示过程中已经给了相应提示，部分学生通过回忆可以想到“送油的速度影响荷载的大小”。那么，稍加思考便可以进一步得到：“只要送油速度均匀，荷载便可以均匀增加。”通过这些方法既让学生牢记了实验过程中的注意事项，又加深了对实验理内容的理解。
接下来让学生自由分组自行实验，由于之前的演示实验已经把相关问题及注意事项用问答的方式解决，学生印象十分深刻，因此，在自己动手操作实验时就相对容易。分组实验后，接着让学生根据所测数据，绘制相应曲线图。此时发现，每一组所绘制的图像与理论图像都存在差异。可以让学生思考：“为什么有差异？”并作为课后思考题，在下节理论课前给予正确答案。学生经过思考，大多围绕仪器操作误差（送油的速度）和所测实验数据误差等方面进行回答。除了这些原因之外，重点提示材料本身的质量问题，使得最终答案更为。通过这些方法既可以延续学生思考实验的热情，又避免了实验课学生盲目、随意的情况发生。
三、结语
问题式教学主要是针对独立学院的学生特点探索出的一条行之有效的方案，它不同于一二本大学教师单边讲授、学生单边实验的方式，也不同于高职高专只注重动手，而忽视理论教学的模式。通过提出问题——思考问题——回答问题的方法，不仅增进了教师与学生之间的互动，同时也锻炼学生的动手能力和思考能力，大大改善了独立院校材料力学实验的教学效果。
材料力学论文:浅析通过教学改革提高材料力学课程教学质量
作者：吴云鹏 孙立红 刘宝良
论文关键词:材料力学；讲授式；启发式；教学质量；创新能力
论文摘要:材料力学是工科院校的一门重要的技术基础课，起着承上启下的作用。为达到提高教学效果的目的，合理运用多种教学手段是极为重要的。对于不同的教学内容，应采取不同的教学手段。本文通过对材料力学教学改革的几点讨论和实践来探讨提高教学质量、培养学生的创新意识和创新能力，培养适应21世纪需要的人才。
材料力学是工科院校的一门重要的技术基础课，起着承上启下的作用，不论在土木建筑、机械工程还是矿业工程等专业领域中都有着重要的应用。材料力学是学生最早接触的与工程实际密切联系的技术基础课之一（一般在大二下学期开课），其课程内容本身对各专业的后续课程（包括其他专业技术基础课、专业课）有直接的影响；此外，这门课程的另外一个目的是培养学生独立学习的能力、创造学习的能力，这对于学生今后的学习、工作更为重要。随着教学改革的不断深入以及课程学时逐渐减少这一客观现实，有必要改进教学方法，以达到教学基本要求。针对材料力学课程的特点及学生的情况，我们探索进行了材料力学的教学改革的方法和实践。
一、加强工程意识的培养，激发学生学习兴趣
我们在课程中删减了一部分与大学物理重复的内容，引入复合材料力学、弹塑性力学等近代力学知识（在以往讲授梁的弯曲变形问题时，主要以钢、铸铁为材料的矩形截面梁、工字形截面梁等为例。我们在改革实践中引入了复合材料力学的部分内容；在介绍“构件的交变应力”这一章中引入了“疲劳与断裂”——断裂力学的部分内容等一些现代科技成果），通过传统授课内容的修订，删减部分陈旧的、与其他课程重复较多的内容，极大地减轻了学生的负担；增加了一些力学学科的现代科技成果介绍（包括各专业技术领域中现代力学的应用），调动了学生学习力学课程的兴趣与学习积极性。
二、采用多样化教学手段提高材料力学课程教学质量
各种教学手段,既有其优越的一面，也有其不可避免的弊端。而发挥其长处,弥补其不足，实现各种方法的互补性，是选择教学手段的依据。在教学实践中我们采用了多种教学手段，改革传统的教学方法，用最适当的方式使学生以极大热情学好材料力学知识，提高分析问题、研究问题、解决问题的能力，培养学生的创新精神及创造能力。提高了材料力学课程的授课效果及教学质量。
（一）采用启发式教学，培养学生发现问题，研究问题的兴趣
“坏的教师讲授真理，好的教师教学生发现真理。”采用启发式教学，在讲课过程中为学生创造积极思维的必要条件，教师讲课时不必什么都要讲，什么都要细，可以在一些适当内容上为学生留下思维空间，由学生自己得出结论，甚至是一些重要结论。如在画剪力、弯矩图时，导出弯矩、剪力和分布载荷的微分关系，这部分内容正适合于学生刚学过高等代数的相关知识，可以让学生做尝试性推导，独立得出结论。像这种简单的理论推导交给学生自己去做，不仅极大地调动了学生主动学习的积极性，而且使学生积极思考，并培养了他们研究问题的能力。传统的材料力学的习题讲解中注重步骤的规范，推导的缜密，不易调动学生学习的积极性。因而我们在讲解习题的过程中，除了给出必要的提示外，尽量让学生自己给出解题思路。且注重解题方法的多样性，比如：在解静不定问题时，可以采用变形比较法、摩尔积分法及应用正则方程法等，让学生自己总结各种方法的优劣及各种不同类型题的最适用的解题方法。
（二）采用形象化教学方式，提高学生理解能力
材料力学是一门理论性较强、概念较抽象的课程，有一些概念一时还不易理解。所以我们把多媒体计算机系统纳入教学计划。多媒体可以克服传统教学方法
的许多弊端，以一种全新的面貌向学生传输知识。它把文字、声音和视频图像有机地结合在一起，动静结合，有声有色，可以调动学生学习材料力学的积极性，使学习变得更加有趣，可以吸引学生的注意力和启发学生的想象力。如材力的变形公式都是建立在一定的变形假设基础上的，以往讲授这部分内容时，连写带画，又由表及里的推导，费了很大力气，浪费了很多课时，学生还不一定理解，通过多媒体演示，既形象生动、调动了课堂的学习气氛，又使学生可以一目了然地看到内部的变形情况，很容易就总结出了变形规律。
通过一些小教具演示和实验，强化学生基本概念，比如：在介绍截面几何性质对构件强度和刚度的影响，我们采用学生常用的直尺，在相同的载荷下，通过平放与竖放相互比较的方法使学生直观地了解到不同截面的几何性质对构件强度的影响；在压杆稳定中，选用截面形状、材料、面积相同，长度不同的软试件（如塑料管、塑料尺等），让学生自己做试验来体会不同长度压杆的临界力的不同等。实践证明，这样做不仅可以避免单纯语言文字叙述的缺点，还能增加学生对实际问题的认识能力。
（三）引入专题介绍，提高学生的实践认识能力
为了使学生掌握所学理论知识在工程实际中的具体应用，增强学生分析、研究、解决问题的能力，在教学过程中适当引入了专题介绍。如彩虹桥倒塌原因分析，上海杨浦大桥桥面结构力学性能分析，典型工程实例（由于疲劳强度原因引起的破坏现象分析等）专题。此种方式深受学生的欢迎，学生学习材料力学的热情得到了极大地提高，分析、研究问题的能力也得到一定提高。
（四）分析讨论式训练和文献报告式训练，启发学生思维
课堂讨论是启发学生思维的一种有效形式。在讨论过程中，结合具体的问题进行理论复习、方法的应用、补充知识、分析结果。这对学生思维能力的提高有很大的帮助。在授课过程中，我们在班级中成立了若干个课堂讨论学习小组，由教师为学生指定学习讨论内容，学生在课下准备出教案，经教师指正后在课堂上由学生主讲、教师辅助引导的学习方式。例如：在能量方法这一章中，对于前几节比较简单的理论推导；弯曲应力中截面几何性质对构件强度的影响等方面的内容就采用了学生讲解的方式。通过此种方式使学生的学习热情、学习积极性、综合能力等各方面均得到了大幅度的提高，使学生学会了怎样去思考问题和发现问题。学生撰写的科技报告质量也逐次提高。
为了配合以上改革措施，我们在素质考核方面也进行了相应的改革，在平时进行阶段性测试、资格考试和水平考试相结合，并参考布置学生撰写的科技报告和小论文及在参加力学创新设计大赛中取得的成绩等来综合衡量学生的综合素质、对本门课的掌握情况及给出成绩。自实施了以上方法后，学生们在上课时积极参与讨论问题，争相发表意见、提出问题，学生的学习热情、学习积极性、综合能力等各方面均得到了大幅度的提高。由此证明了力学课程初步改革的成效。
材料力学论文:多晶体新型材料力学性能分析与研究
多晶体新型材料力学性能分析与研究
1 材料的结构
材料的结构是指材料的组成单元之间互相排斥、互相吸引的作用达到平衡时的空间分布。从宏观到微观有三个不同的层次，分别是宏观组织结构、显微组织结构和微观结构。其中，宏观组织结构是指用肉眼或者使用放大镜观察到晶粒、相的集合状态。显微组织结构也可称为亚微观结构，它是利用电子显微镜或者光学显微镜观察到材料内部的微区结构或者晶粒、相的集合状态。微观结构是比显微组织结构更细的一层结构，它本文由论文联盟//收集整理包括分子结构、原子结构、分子的排列结构以及原子的排列结构。通常情况下，金属材料也被看做是由晶体的聚集体组成的。例如，合金可以看做是母相金属原子的晶体和加入的合金晶体等聚集形成的聚集体；纯金属被看做是微细晶粒的聚集体。晶粒晶界上的结合其实是机械组合，展开来讲就是当金属由高温熔体凝固析晶时，彼此啮合牢固的在一起。晶粒之前的接触面积越大，结合力也就越大。晶粒内部的结合力要大于晶粒间的结合力。软铜、钢、铝、金可以承受较大的变形和塑形是因为在发生滑移变形时，原子间的相互位置依次错开，并形成新的键，原子之间的键很难断开。
2 材料的力学性能理论
2.1 材料受牵伸时的力学性能
塑形材料是指在外力作用下，产生巨大变形但不易被破坏的材料。屈服强度是指金属材料发生屈服现象时的屈服极限，也是指抵抗微量塑形变形的应力。脆性材料是指在外力作用下，产生极小的变形，如陶瓷、灰口铸铁等，不存在缩颈现象和屈服阶段。
2.2 材料受压缩时的力学性能
压缩试验是用来测定材料受压时的力学性能。在金属压缩试验时，大多采用短粗圆柱形试样，细长试样在压缩时极易失稳。相同的是，在屈服以前，拉伸曲线和压缩曲线基本相同。不同的是，低碳钢试样在压力逐渐增大的情况下，越来越扁。
2.3 材料的力学性能分析
刚度、强度和稳定性是评价一种材料和结构
力学性能的三大要素[3]。刚度是指材料抵抗变形的能力，具体体现在变形分析上。强度是指材料抵抗破坏的能力，具体体现在应力分析中。断裂和疲劳也是强度问题的一部分，断裂在宏观中是因为结构中裂纹的扩展，结构中的较大应力大于结构材料的破坏极限引起断裂。在微观中是由于分子之间或者是原子之间的键断开引起的。疲劳问题主要出现在塑形较高的材料中。对于强度更进一步的分析是弹塑性极限分析。稳定性是指结构抵抗外来扰动的能力，尤其是板、梁、壳在压缩荷载下的稳定性问题。稳定性问题是结构设计和分析中非常重要的一个问题，可以从不同的理论分析稳定性问题，一方面是振动分析，结构的模态、动力相应和固有频率，对结构固有频率进行分析目的是为了避免结构的固有频率和外力频率接近引起的共振破坏。弹性稳定性理论还有初始后屈曲理论、非线性大挠度理论和前屈曲一致理论等。薄壳稳定性有塑性稳定性理论和弹性稳定性理论等。
3 多晶体新型材料力学性能分析
工程中的金属材料很大一部分是多晶体材料，由于各晶粒是通过晶界联结在一起，各晶粒的空间取向是不相同的，因此也就决定了多晶体材料塑性变形的特点。各晶粒塑性变形时的不均匀性和不同时性，当多晶体试样受到外力作用时，虽然大部分晶粒还处于弹性变形范围之中，个别取向有利的晶粒中和试样的宏观切应力方向一致的滑移系统中首先达到了滑移要求的临界条件，因此塑形变形从这些晶粒开始。随着应力的逐渐增大，参加塑形变形的晶粒逐渐增多。由于这种原因，多晶体材料的塑形变形不会发生在不同晶粒中。受此影响，塑性变形和连续屈服材料的应力之间没有明显的界限。
同时，在同一个晶粒内的不同区域的变形量是不同的。因为在一个晶粒的塑形变形会受到相邻不同位向晶粒的限制，加之各晶粒的位向差异，此限制在变形晶粒的不同区域中是不同的。变形的不均匀性，不仅体现在同一晶粒内部，而且也反映在试样的不同区域和各晶粒之间。例如多相合金，变形首先发生在软相上，组织越不均匀，各相性差异越大，变形的不均匀性越严重，变形的不同时性越明显。物体内任一点的应变状态可用切应变分量和正应变分量表示，由于各晶粒塑性变形的不均匀性和不同时性，为了维持试样的变形连续性和整体性，滑移必须在更多的滑移系统上配合地进行，各晶粒必须相互协调。
综上所述，同时开动滑移系统是多晶体内任一晶粒实现任一变形的必要条件。通过研究发现，晶体塑性变形是一个非常复杂的过程。最初的晶体转动或者滑移系统受阻后，没有启动的滑移系统上的切应力升高，当达到临界切应力时，进入滑移状态。由此，一个晶粒中就启动了几个滑移系统，从而形成了多系滑移的局面。多系滑移产生的结果是滑移系的相互切割和交叉，这就是拉伸试样表面出现的滑移带交叉的现象。其实，在塑性变形中，也可能出现孪生机制。滑移系统足够多时，变形 的协调性可以得到充足保障，以适应宏观变形的要求。由此可以得出，滑移系统越多越有利于变形协调，任意变形的要求也更容易适应，材料的塑形越好。在工程的实际应用中，形变强化得到了广泛应用，作为金属材料的最重要的性质之一，变形强化使金属零件具备了抵抗偶然超载的能力，保障了工程安全。
材料力学论文:浅谈材料力学设计性综合实验教学方法
[摘要]本文介绍了材料力学实验课的特点及引入设计性综合实验教学方法,这样的实验教学改革有利于提高学生学习的积极性,对培养学生的自主学习能力,培养创新能力极为重要。
[关键词]材料力学 实验教学 设计实验 综合实验
《材料力学》课程在土木工程专业中是一门重要的基础专业课,相对于其它专业课来说知识比较抽象,其理论性较强,其基本理论知识是往后课程学习和以后工程设计和工程实践中最基本的理论根据之一,涉及众多工程领域。学生通过学习,了解和掌握材料力学研究方法,能运用材料力学理论和计算方法去分析、计算解决实际工作中遇到的一些工程问题。实际教学中,由于本门课程具有理论性强、概念知识多、内容抽象、逻辑严密等特点,使教与学都颇具困难,因此,需要教学老师在教学实践中不断探索研究,提高教学质量、改善教学方法。材料力学的实验教学能使学生学到的抽象理论知识与实际情况结合起来,有助于建立完整的材料力学知识体系,另外实验教学有利于学生自学学习能力和创新能力的培养,在教学改革中应该重视实验教学环节。
一、材料力学实验教学内容的现状
1.实验课内容陈旧、单一
一般来说,材料力学实验课的实验项目少且较为单一,主要有是对铸铁和低碳钢两种金属材料进行简单的材料力学性能测试,包括拉伸、压缩、扭转、弯矩等主应力的验证性实验,内容形式固定,与工程实际情况联系不强。在实验中,学生都是按指定标准化程序实验操作,实验内容设计上也没有预留多少让学生有自主创造的空间,这样不但影响学生的学习热情,还扼杀了学生的创造思维。
2.实验条件不充足
随着高校扩招政策实施,在校学生数量不断增多,导致现有的仪器设备台套数远远不能满足现有学生人数的使用需求,而学校短期内又无法投入大量的人力物力不断扩张实验室面积、实验仪器数量。这样,迫于现状许多院校作出无奈选择,以前学生三两人一组做实验,现在要五六人一组做实验。这样形成了实验过程中个别人操作,多数学生观摩和记录的现象,这样就导致了许多学生抄袭以及对实验敷衍的心理。
二、材料力学综合设计型实验教学方法
1.引入综合设计型实验内容
结合经典材料力学实验方法的基础上,调整实验内容增加设计综合设计性实验内容,为学生提供宽松、开放的实验环境,让学生根据自己的意愿和能力灵活开展实验。在实验中,老师不设定具体实验方法方式。开展实验前,学生几个人自由组成以实验小组,分工合作,要阅读实验大纲要求、明确实验目的、了解实验室现有条件、自主查阅资料等,然后设计实验方案,跟老师讨论实施实验可行方案,独立完成实验,完成实验研究报告或实验小论文。
综合设计型实验要求老师始终以辅助的角色从旁指导学生实验,在确定大致的实验内容、提供相应实验环境和保障学生实验安全的基础上,让学生充分发挥主观能动性。实验对象不限于单一的金属材料,学生可根据自己的兴趣设计自己的实验方案。实验的工具也不限于实验室里的仪器设备,学生充分发挥所长,可以自主设计简易仪器设备,可以采用计算机编程、数值模拟试验等。实验的时间也不限于正常上课时间,一个实验项目可以在几天至两个星期内完成,让学生有充分时间调研、讨论和实验,同时也可以达到分流学生充分利用实验室资源的效果。
比如,学生要测量某种材料的力学性能,在完成资料调研和设计好实验计划书后,给老师检查,经过讨论交流,确定方案可行。然后老师就组织学生讲解和教会学生各种仪器设备的实验原理、操作方法和注意事项,学习电子万能试验机、压力试验机、扭转试验机、材料力学试验台、各种传感器、百分表等仪器设备的使用,掌握应变仪的操作、电阻应变片的粘贴方法,了解电测法基本原理等,在学生熟悉整个过程后就可以开始独立自主开始实验了。实验完成后按照要求编写实验报告或小论文。这样的实验教学方式,老师不再是主要的角色,学生自己掌握了实验过程中的主动性,自己动手、自己动脑、自己发现问题和解决问题。学生可以现学现用,及时掌握巩固所学,激发学生学习积极性。
2.加大开放实验、开放基金课题项目与课程实验结合的程度
开放性实验室包括时间的开放、资源的开放、实验内容的开放、管理方式的开放,学生可利用课余时间来实验室开展实验,有利于学生素质培养,能充分利用实验室资源。开放性实验室的开放程度应结合院校自身条件,以学生为本,立足于培养学生的技术应用能力、和实际操作能力的,充分利用实验室教学资源。我校为促进开放性实验室建设,培养高素质人才,设立了多种开放基金,鼓励本科生进行课外科研活动,比如:“实验室室开放基金项目”,“创新性实验计划”,其面向全校教学、科研实验室,基金项目支持各实验室提供的开放实验教学课题和学生自拟的实验课题,项目内容要有一定的新意,对培养学生的素质和能力要有推动作用。由于学校对实验室建设的大力支持,使得学院在设计实验项目、学生进行实验在操作上变得可以更加灵活。学生可以根据自己的时间安排、结合自己的兴趣来实验室开展自己的实验项目,的实验项目还可以向学校实验室开放基金管理处申请立项,获得经费支持。学生也可以参与教师的科研实验,培养学生科学研究的思想,提高自身能力和素质。这些制度和政策,极大的推动我校创新人才培养机制的建设。
三、总结
在教学中院校应加强实验环节的,为学生实验搭建一个良好的服务平台,让学生在这个平台上充分发挥自主能动性和创造性思维,让学生通过材料力学的自主实验,为专业基础课打下坚实基础,有利于学生实践能力提高,培养了独立思考能力和团队协作能力。
材料力学论文:本科院校材料力学土木工程论文
一、培养学生学习兴趣，提高学生学习主观能动性
相比材料力学课程的枯燥而言，理论力学可以说是土木工程专业力学系统相对简单的课程，是入门课程，而且它和大学以前学过的物理、数学结合得较紧密，学生学习起来会感到轻松一些。而材料力学则将学生带入一个全新的世界，这个世界如果能让学生感到精彩，他们就会学得不亦乐乎;若这个世界让学生觉得乏味，他们就会自暴自弃。因此如何培养学生的学习兴趣，使他们主动去学习就显得非常重要。一般土木工程专业的学生在大一已学过土木工程概论，但在教学过程中发现，许多学生仍对土木工程专业的内涵比较模糊，对材料力学在土木工程力学“家族”中的地位也不甚明了。因此，在教学过程中对绪论这部分内容必须给予重视。然而一些教师不注重绪论的讲解，仅作一些简单的介绍，甚至一笔带过直入正题;学生则更是不重视。笔者认为这种态度是不正确的，将严重影响该课程的后续学习。笔者在绪论部分的教学中，除了介绍课程的基本信息、目的要求、主要内容外，还特别向学生介绍了课程知识的应用前景和学习方法。应用前景包括该课程与后续结构力学、混凝土、钢结构等课程的关系，该课程知识在建筑结构、混凝土设计等专业课程，以及土木工程二级学科中的应用情况等。学习方法包括如弄清基本概念———思考、观察、读书、实验，注重知识获取过程———公式推导，认真完成作业———理解、体会、举一反三等。向学生推荐一些经典书籍和学习网站，供其课外阅读所用。
二、优化课程，推进教学内容与教学方法的改革
当今时代的发展，要求高层次工程技术人员必须具备坚实的力学理论基础。材料力学是力学理论体系的重要环节，在帮助学生明确工程概念、解决实际问题方面，发挥着夯实基础和启蒙引导的作用。随着高等教育的改革和发展，教育体制和课程设置以及学时分配都发生了重大变化，教学中往往出现教学课时不断被压缩、教学方法单调陈旧、实验课程不受重视、实践教学机会较少等问题。要解决这些问题，教学改革显得刻不容缓。
(一)整合教学内容，力求主次分明
材料力学课程内容涉及范围较广，有固体力学、材料学、电磁学等诸多学科，因此，教学内容必须主次分明，要抓住课程主线和重点，同时也要紧密联系土木工程专业，做到有的放矢，使学生在有限的时间里学到最需要的知识。传统材料力学教材的内容体系一般为“拉压→扭转→弯曲→组合变形”，其规律是由简到繁、由易到难，这种教学次序较为经典，但也存在教学起点低、内容重复多、课时量大等缺点。因此在教学过程中，首先应立足于土木的房建结构，对其各个部位进行受力分析，引导学生将这些构件简化为力学模型，然后再思考这些模型的共性，对其应力、应变情况进行集中分析比较。比如框架结构的柱，除了受压以外，还受什么作用?设计柱的时候，长细比对其有什么影响?柱的截面形状到底选哪一种才好?又比如阳台和雨棚，除了弯曲之外，还受什么作用?如何去改善它们的受力状态?在教学过程中遵循归纳—演绎的模式，始终抓住“外力—内力—应力—变形”的主线，以“内力图—应力状态—强度理论”为具体内容，强化知识的贯通与渗透，引导学生从本质上理解各种基本变形的内在联系。在具体的教学内容上，重点学习拉压、扭转、弯曲和组合变形，而对超静定、压杆稳定等问题可作适当的简化。还可结合教师的科研成果，对相关知识进行适当拓展和延伸。
(二)教学方法与手段多样化，力求教学模式的创新
1．教学方法的创新
传统的讲授法教学存在较多缺陷，比如单一的注入式难以实现教学互动等，因此，课程教学方法应整体转型，根据课程内容由单一方法转变为多种教学方法的灵活组合。如由教师提出话题，与学生进行课题讨论。这种讨论并不只限于“答案”的讨论，而是从“问题”提出“新问题”的讨论，引导学生由灌输过渡到质疑理解，经历求解过程，给予学生更多独立思考的机会。笔者在课堂教学过程中，常常采用问题法、讨论法、练习法等教学方法，注重引导、启发学生的思维。特别是在引入一些重要概念的时候，先阐述概念的产生背景，提供一个恰当的案例，由学生提出问题，并思考解决方法;在此过程中教师参与学生话题的讨论;对概念进行实践运用，挑选典型练习，从模仿性练习到创造性练习。鼓励学生抓住本质溯本求源，“打破沙锅问到底”，而不是依葫芦画瓢。重视学生自学能力的培养，可安排学生以宿舍为单位形成学习小组，自行阅读相关参考书。对一些课后题和教材的某些章节，可由各小组代表分别为全班学生讲解，教师仅进行总结评价，比较各种解题方法和讲解模式，引导学生找出方式。此外，鼓励学生课外多阅读相关书籍资料，推荐学生观看爱课程网中南京航空航天大学邓宗白教师主讲的材料力学漫谈;阅读刘鸿文的《材料力学》，徐芝纶的《弹性力学》;利用校内网下载《力学与实践》杂志的有关材料力学论文等。另外，学院还为学生专门安排每周一次2学时的答疑课，一般是教师和学生一对一式。利用这些机会，教师可以充分了解学生的学习状态、内心想法等，增进师生间的了解，为课堂教学打下良好的基础。
2．教学手段的创新
随着科学技术的发展，特别是多媒体的出现，教学手段更加现代化。课件制作质量直接影响着学生的学习兴趣。可在课件中穿插大量的图片和视频，增加有关材料力学领域科学家的生平、事迹与工程案例。比如在讲解压杆稳定这部分内容时，以塔吊为例，可向学生提问:塔吊为什么要采用附着这一措施?附着应该设在什么位置?又如播放冷兵器时代的影视视频时，可提问:如果青铜兵器和钢铁兵器碰在一起结果会如何?如何提高兵器的战斗能力?在解答这些问题的过程中应引导学生联系理论公式去思考。由于这些技术和内容与课程要求联系紧密，使得该课件不仅不是教材的翻版，而更像是一本讲故事的书，增加了课堂教学的趣味性。除多媒体之外，课堂教学还应充分利用各种简单的小道具。比如用几个砝码和三合板片就能演示梁的弯曲、截面的几何性质、压杆稳定等。此外，为了贴近生活，激发学生的学习兴趣，加深学生对知识的理解，还可设计许多通俗易懂的小实验，粉笔、书本、教室的各种建筑材料等都可以拿来作为材料力学课程的教学实例进行讲解。
(三)重视实验实践，力求学以致用
实验教学作为材料力学课程的一个重要组成部分，对提高学生实践能力、设计能力具有重要意义。但由于实验设备数量和实验课时的限制，材料力学课程实验只开展了纯弯曲梁正应力、电测法测定材料弹性模量E和泊松比μ实验、悬臂梁静应变三个实验。而且由于是分组实验，个别学生往往滥竽充数，抄袭别人的实验数据应付了事。为了解决这一问题，一方面开放实验室，给学生留有充足的实验时间，同时也充分发挥设备资源的作用;另一方面在实验报告中添加实验小结一项，要求每个学生写出不少于200字的总结，内容可以是对实验的认识、误差的分析或其他相关感想等，严禁出现雷同，促使每个学生都真正参与实验，并有所收获。如有学生在实验总结中这样写到:“实验虽看似简单，但眼高手低，在将理论转化为操作的过程中，有很多细节需要考虑，以此类推，使我认识到了理论知识与实践工程之间的差异。”此外，还要求每位学生在期末完成一篇材料力学课程小论文。内容可以涉及教材任何一部分的知识，但须与土木工程专业相关的实际工程相联系。这就促使学生将理论与实践相结合，按照调研→分析→理论→应用的思路，将实践与理论有机联系起来，做到学以致用。
三、综合评价，改进传统的考核机制
考核评估是保障教学质量的重要手段之一，传统的仅凭期末考试或期末考试加实验成绩的评价机制不尽合理。因此，改进传统的课程考核机制是非常必要的。鉴于实验的重要性，目前聊城大学建工学院已将材料力学和土木工程材料课程实验独立为一门课程，共计1个学分。不计实验成绩，材料力学课程考核成绩中平时表现占总成绩的10%，期中考试占20%，期末小论文占10%，期末考试占60%。这样既考查了学生平时学习的情况，也考查了学生最终掌握知识的程度，比较合理。四、结语目前普通本科院校的材料力学课程教学仍存在较多的问题，实验室建设水平和实训条件也有待提高。在这种情况下，推进教学改革并不容易。材料力学课程作为一门土木工程专业重要的专业课，其教学改革值得关注。教学中应创新教学方法和模式，坚持“以学生为本”，充分调动学生学习的主动性，激发学生的学习热情，努力提高教学质量，为社会发展培养的专业人才。
作者：倪振强 单位：聊城大学建筑工程学院
材料力学论文:材料力学实验教学改革论文
一、改革实验内容，注重创新实践能力培养
1.综合性实验（弯扭组合实验、等强度梁实验、压杆稳定实验等）
此类实验可以强化学员对理论知识的理解和应用，并了解、掌握电测法实验的工作原理及各种电桥的组桥方式和使用方法。借助于多媒体实验教学手段，使实验内容结合工程实际，让学员更生动具体的了解电测应力的测试方法和手段，加深学员对力学实验的正确认识。
2.创新设计性实验（桁架应力综合分析实验、叠梁实验、复合梁实验等）
以现场工程实际情况为背景，模拟现场实际问题，让学员展开探索、开动脑筋。学员可以根据自己的学习兴趣和能力设计不同深度的实验，并亲自动手完成各种实验。例如，根据学校操场主席台的桁架结构，做出相应的桁架模型。学员可以根据现场实际情况，模拟、设计现场各种工况。先进行理论计算，再进行ANSYS的仿真计算，进行试验测试并采集数据，把理论数据、仿真数据和试验数据进行对比，发现并分析数据出现异同的原因，结合所学知识开动脑筋解决问题。学员在实验过程中可以锻炼发现问题和解决问题的能力，掌握了电阻应变片的粘贴技术和测试原理以及更多地了解了电桥电路在实际工程中的应用。
二、改进实验教学手段和方法，加强自主能力培养
加强实验教学方法研究，采用多样化实验教学手段和方法。实验教学方法应体现三个方面的转移：
1.从单一的验证性实验转变为综合设计性实验以及开放式实验
如果说演示性实验是理论知识的形象化和感性认识的增加，验证性实验是知识向能力的初步转化，那么综合性、设计性实验则是对学员知识、能力、素质的检验和提高，是实验教学“出彩”的地方。这样才能把学员吸引到实验室中来，充分发挥他们的聪明才智，真正在实践中得到锻炼，把实验教学搞活，把所学的知识用活，使实验教学具备不断发展的内在驱动力，从而加强学员自主学习能力的培养。开放实验室是实验教学的一次升华，它不仅延长开放时间，更包括内容、手段、思想等的开放；不能孤立地看待实验，应注意开放实验与科技创新相结合，与科研活动相结合。
2.从讲授实验原理、实验步骤转变到传授实验思想和实验方法
在教学方法上应从灌输式转向启发式，倡导以学员为主体的教学理念，改变以往以教员为中心的教学模式。在实验教学中，教员主要讲授实验原理和实验方法，实验方案的选择、实验步骤的确定都由学员完成，这样学员可以自主学习、独立思考、自行设计、自主操作、自由发挥，极大地提高了他们的创新意识、创新思维能力。
3.从理想化的教学实验转变到真实环境的科学实验，实现虚
拟实验和实物实验有机结合在校园网上建立了材料力学网络虚拟实验室，其建立改变了传统材料力学实验的教学模式。以前采用集中授课方法讲授新理论、新知识，现在学员通过在网上登录材料力学虚拟实验室就可以完成实验内容的预习；以前总是为繁琐的实验课预约而烦恼，现在学员通过网络预约实验，极大地提高了预约效率。学员可以在自主选择的时间内完成实验，再由教员进行必要的指导、讲评和批复。
三、改革实验教学质量评价体系，体现科学公正性
在实验考核方面，过去评价的标准是实验报告，这样的考核存在很大的弊端。对材料力学的考核方式做了一些大胆的尝试：
1.材料力学实验课可独立设课，单独考核
由于材料力学实验没有独立设课，而是作为材料力学课程的一部分，导致部分学员不重视实验课。为了约束不重视实验课的学员，使实验教学不再流于形式，必须足够重视实验课程。
2.改变过去以实验报告作为实验考核的标准
实行出勤率、实验态度、实验预习、实验操作、实验报告及实验理论考试相结合的综合性考核方法。对于实验考核成绩的记入，考试成绩（包括笔试和实际操作测试）占总成绩的60%，平时成绩（主要是出勤率、预习报告和实验报告）占总成绩的40%。这样的实验考核可以实现实验教学质量的全过程监控。真正体现实验成绩的真实性和公正性，充分反映学员的综合能力和创新能力，并同时具有可比性和可操作性。
3.针对不同类型的实验提出不同的考核标准
目前材料力学实验主要有三大类型：基础性实验、综合设计性实验和开放性实验。因此根据课程特点，以及检验学员的实践动手能力、综合设计、创新开发能力的需要，针对不同类型的实验提出了不同的考核标准。
4.在加强实验课程考核的同时，还须加强学员实践能力的阶段性考核
针对具体专业学员的学习目标，可以在其四年学习过程中设置两到三次实践技能考核，分别考核学员的基本动手能力、综合实践能力与创新开发能力。动手能力考核可以采用实验操作的形式；综合实践能力考核可以采用抽考具体的实验项目的形式；创新开发能力考核可以采用综合创新类实践活动来实现。要求学员大学四年期间必须进行一次综合创新类活动，如全国性的设计类竞赛、科技创新活动等。总之，这些考核的目的是为了学员在实践类课程教学环节中有明确的目的和任务，促使学员从实践到理论、从感性到理性的转变，提高实践课的层次和实际效果，培养学员的力学素质、工程素质以及创新精神。
四、结束语
通过对材料力学实验教学的改革，提高了学员的动手能力，激发了学员做实验的兴趣，增强了学员的创新能力，受到了学员的欢迎。深化材料力学实验教学改革，注重工程素质教育，培养创新人才，是时代赋予高校教员的历史责任。应该积极转变观念，从实验管理体系、教学方法和手段、课程体系和内容、实验教学质量评价等方面不断探索、实践，为社会培养具有创新实践能力的栋梁之才。
作者：杨创战 刘杰 张攀博 单位：第二炮兵工程大学理学院基础实验中心
材料力学论文:土木工程专业材料力学教学改革
摘要：为提高土木工程专业材料力学的教学效果，针对教学过程中发现的一些问题，在教师队伍专业性，教学内容时效性、拓展性，教学手段结合性、细节性，教学方法灵活性，实验教学层次性，课程考核多样性六个方面作出了有益的探索和尝试。实践表明:这些教改措施增强了学生的学习兴趣、学习动力、动手能力、解决实际问题的能力，有利于土木工程专业材料力学教学质量的提高。
关键词：土木工程；材料力学；教学改革；教学内容；课程考核
引言
材料力学是固体力学中最早发展起来的一个分支。一般认为，1638年，意大利著名数学家、天文学家、理学家伽利略出版的名著《关于两门新科学的谈话和数学证明》标志着材料力学的开端。书中，首次提出了材料的力学性质和强度的计算方法。对于土木工程专业来说，材料力学是一门非常重要的专业基础课。其以解决材料的强度问题、刚度问题、稳定性问题为总纲，具有较强的理论性和实践性。
一、现状及存在的问题
目前，国内各高校土木工程专业多选用张如三、孙训方、刘鸿文主编的《材料力学》作为指定教材，或者选用在这三本《材料力学》基础上重新编写的教材。采用的课堂教学方法基本都是从简单的拉伸（压缩）、剪切、扭转和弯曲四种基本变形开始，然后归纳到一般的应力应变状态分析与强度理论、组合变形以及压杆稳定问题。在讲授完课堂相关理论知识后，由实验指导教师指导学生进行轴向拉伸、压缩以及平面弯曲等实验。总体上，土木工程专业的材料力学教学内容已经比较稳定，课堂学时一般在60~74个之间，实验学时一般在4~8个学时之间，学分在3.2~4.0分之间。针对材料力学的教改问题，很多同行进行了研究，也取得了一定的成果。但结合我们前些年的教学实践，也发现了一系列的问题，具体如下：
1.教师队伍缺乏专业性。材料力学是土木工程专业、机械类专业、信息类专业等很多工科专业都开设的一门专业基础课，因此很多学校（包括作者所在学校前些年）均统一安排基础学部的力学教师来讲授材料力学。从学校层面讲，这样安排节省了教学资源，便于统一管理。但弊端是基础学部的教师对土木工程专业缺乏深入的了解，不能将材料力学中的相关理论和实际土木工程相结合，这就导致了学生学到的知识仅限于书本上，不知究竟学到了什么，很难提升学习兴趣。
2.材料力学理论性较强，概念多，公式多，计算多，内容多，学生接受困难。材料力学章节多，内容多，各章之间连续性相对不强。本身理论性、抽象性又较强，很多概念，如应力、应变等，学生及时次接触，若采用传统的讲授式教学，不辅以必要的手段，在有限学时内，很难理解其本质，降低学生学习的主动性和积极性。
3.教材的发展相对落后于规范。目前，我国土木行业的规范体系中，如钢结构设计规范、混凝土结构设计规范等，除疲劳计算外，均基于近似概率极限状态设计法进行强度、稳定等校核，而材料力学中仍主要采用容许应力法，若按照教材讲解，学生所学知识与当前工程实践、新理论相差甚远，会误导学生。
4.实验教学流于形式、学生不重视。材料力学的实验基本是在课堂教学讲授完相关理论之后进行，相关实验基本为验证性实验，有些甚至仅由教师给学生演示一遍，学生仅需观看不需要自己动手验证，学生上交实验报告就算是完成了实验教学。实验教学沦为一种“形式主义”教学，不仅提高不了学生的兴趣，有时甚至被学生认为是耽误了有限的课堂教学时间。
二、材料力学教学改革建议
针对材料力学教学实践中发现的问题，经过实践，作者提出了一些针对性的建议，具体为：
1.教师队伍注重专业性建设。充分意识到教师在教学过程中的主导及组织作用，选择具有较高学术水平、丰富工程背景的土木工程专业教师讲授材料力学课程，这样教师可以实时地把材料力学教学内容与工程实践结合起来，比如材料力学中梁构件的支座可分为可动铰、固定铰、固定端支座，但我们工程中的主梁一般支承于柱上，次梁一般支承于主梁上，那工程中实际中的梁对应的支座又是那种呢？对于钢筋混凝土梁构件来说，当梁端部承受负弯矩，上部混凝土受拉开裂，如梁上部不配置纵向受拉钢筋，即可允许梁端发生转动，进而释放掉负弯矩，这样一般就可认为是固定铰；反之，若梁端上部配置了足够多的纵向受拉钢筋，那计算时就可以简化为固定端。通过专业老师的讲授，使学生切实体会到材料力学和工程实践的密切关系，进而激发学习的兴趣。
2.教学内容注重时效性、拓展性建设。在对教学内容不做较大修改的前提下，教学时注重时效性，与现行相关规范作比较，如轴心受拉构件的强度计算公式，材料力学中基于容许应力法的表述为公式（1）、钢结构设计规范中基于近似概率极限状态设计法的表述为公式（2）。NAn≤[σ]（1）NAn≤f（2）式中，N为构件受到的轴拉力；An为构件的净截面面积；[σ]为许用应力，Q235钢材一般取150~170MPa之间；f为钢材的抗拉强度设计值，Q235钢材一般取215MPa（板件厚度小于12mm）。从表面上看，公式（1）和公式（2）的区别仅为[σ]和f。但实际上公式（1）基于容许应力设计法，要求结构在标准荷载下产生应力不得超过材料的容许应力[σ]（容许应力[σ]由材料的极限应力除以一个大于1的安全系数得到），因此可知，式（1）中的N是由标准荷载产生的轴拉力。近似概率极限状态设计法设计公式（2）是用荷载或荷载效应、材料性能和几何参数的标准值附以各种分项系数，对于不同重要性的结构，尚应考虑结构重要性系数，即式（2）中的N是由荷载设计值（荷载标准值乘以相应的荷载分项系数）产生的轴拉力，f是由材料强度标准值除以抗力分项系数得到。除注重教学内容与现行规范相结合外，教学过程中我们也强调力学知识的拓展性，即材料力学中的相关知识不仅在土木工程中应用，在生活中也有大量应用，诸如食品包装袋上预留一个小豁口、如何吃火腿肠、冬天水管为什么会被冰胀裂、撑杆跳运动员使用的撑杆的变化（由木杆、竹竿、金属杆等逐渐过渡到现在用的玻璃纤维杆）、香蕉球的力学原理、弹簧秤的力学原理等等，通过这些生活中的具体问题，使缺少工程实践的学生从生活案例中理解材料力学概念，让学生意识到材料力学就在我们身边，并逐步引导学生自己去发现材料力学在生活中的应用，进而提高学生的学习兴趣。
3.教学手段注重结合性、细节性建设。本文着重介绍的是作者采用多媒体课件教学时，认为应该注意的一些细节性问题。（1）多媒体课件形声、动画兼备，对于抽象的应力、应变、变形过程等更容易展示出来，学生也容易理解，但制作课件时要注意排版、字体大小、颜色等，好多图片少汉字，能用动画表述不用文字描述。排版不宜过于花哨，否则会喧宾夺主，学生会把过多的注意力放在课件上，而不是教学内容上。（2）多媒体课件内容选择上，辐射面要广，不仅包含教材上的知识，尚应涵盖教材没有涉及到的知识。但除重点内容外，一般不必过于详细，否则学生会认为“课件”就是材料力学，降低他们主动学习的积极性。细节决定成败，一个好的多媒体课件可以让学生在愉悦中掌握知识，优化课堂教学，提高教学质量。
4.教学方法上注重灵活性建设。为改善传统的教师讲、学生听这种学生“被动学习”的教学方法，将“启发式学习”“学生自主学习”与传统的教学方法相结合，引导学生积极思考，增强了教与学的互动，使学生参与到教学活动中来，而不是被动地接受。“启发式学习”的核心是引导学生学习，结合材料力学每章节课程内容，教师在导课时都结合具体的工程案例或相关科研成果，首先让学生知道要学什么，相关的问题在哪？带着问题去学习，学完相关内容后，师生共同对问题进行归纳总结，加深学生对学习内容的理解。比如在讲解压杆稳定问题时，教师首先提出问题：仅长度不同的钢柱，其余均相同，哪个承载力会高一些呢？学生从生活常识的角度一般能知道短柱一般承载力会高一些，但不知道原因在哪儿。在讲解完压杆稳定问题后，学生就知道原因所在了。“学生自主学习”就是给学生站上讲台并充当教师角色的机会。材料力学课程安排中一般会有2~4个学时的机动课时，我们利用这几个学时的时间，让学生站上讲台，规定每个学生授课时间一般在8分钟左右，从授课章节、多媒体课件制作、素材收集等等全部由学生自主完成，在“学生教师”授课的过程中，教师充当学生，由教师进行点评。以前，教学过程中，我们一般把这几个学时安排成答疑，效果并不理想。基于此，我们把答疑全部改为课下进行，不占用课堂时间，把节约下来的课时用来给学生展示，这样提高了他们学习的主观能动性和在众人面前表达自己的能力，也让他们体会到了教师工作的辛苦。
5.实验教学注重层次性建设。针对之前实验教学的弊端，我们作了如下改进：（1）除实验室专门配备的教师外，要求材料力学授课教师全程参与实验教学。（2）将实验分层，及时层次为基础性实验，包括拉伸、压缩、平面弯曲实验。第二层次为综合性实验，可以由学生自拟题目或结合教师个人科研项目确定。（3）基础性实验教学过程中，授课教师首先把与实验有关的多媒体课件等相关素材提供给学生。进入实验室进行实验时，由实验室教师对授课教师事先提供给学生的素材（多媒体课件等）进行详细讲解，并预留下一些问题。因学生课下已经做好了预习，这样有效地节省了准备时间。为提高学生的动手能力，实验按每2~3人一组进行分组，撰写实验报告时，学生除需对实验数据进行整理分析外，尚需对实验室教师预留的问题进行解答。对实验过程中不懂的问题，也可以在实验报告上提出，由实验室教师汇总交给授课教师，由授课教师统一解答。同时，实验报告上必须注明小组每个人的分工。（4）综合性实验为选做性实验，可以是真实的物理性实验也可以是数值性实验，主要是针对学有余力的同学开展的。截至作者发稿前，学生自拟了轴向压杆稳定承载力的测定、焊接构件残余应力测量等多个实验项目；参与到教师的科研项目中的实验就更多了，诸如一些实际检测类的工程项目、实验室的科研试验项目等。6.课程考核注重多样性建设。课程考核过程中，摒弃了平时成绩+实验课程成绩+期末考试成绩加权计算总成绩、期末考试闭卷的传统作法。相关改进如下：（1）针对材料力学公式多、概念多的实际情况，考试时允许学生自备半张A4纸，半张A4纸单面（另一面空白）可以撰写自己认为重要的公式、概念等等，但只能自用不可互相传阅，考试结束时该半张A4纸写上姓名随同试卷上交。（2）减小主观性成绩在总成绩中所占比重，平时成绩主要依靠作业质量、出勤率等来确定，但仅占总成绩的10%；实验课程成绩分为A（，对应90分及以上）、B（良好，对应80~90分）、C（中等，对应70~80分）、D（及格，对应60~70分）、E（不及格，对应60以下）五个等级，若实验成绩等级为E，则采用一票否决制，总成绩不合格；若等级为C或D，实验课程成绩占总成绩的30%；若等级为A或B，实验课程成绩占总成绩的20%。总体上，实验成绩越低，在总成绩中所占比重越大，就会导致总成绩越低，进而促进学生重视实验教学。
三、结束语
经过几轮的教学实践改革，针对我校土木工程专业材料力学的教学改革取得了初步成效，学生对材料力学的理解逐渐由一门抽象、难懂的“力学课”转变为土木工程专业的一门“专业基础课”，学生的学习兴趣、学习动力、动手能力、解决实际问题的能力大幅提高，学习过程中的参与感逐渐增强。但我们也意识到，材料力学教改工作是一项长期工程，需要我们顺应形势，进一步地探索和实践。
材料力学论文:土木工程专业材料力学改革研究
【摘要】结合土木工程专业材料力学课程教学中存在的问题，从工程师的培养目标出发，把CDIO教学理念引入到材料力学教学体系中，从教学内容、教学手段和方法、考核评价等方面提出来了有效的教学改革措施，建立了基于CDIO理念的材料力学教学模式。该教学模式对于提高学生的学习热情，培养学生的综合实践和创新能力有积极意义，是解决目前土木工程专业在力学教学中遇到问题的一个很好的借鉴途径。
【关键词】CDIO教育理念；材料力学；教学改革；课程考核体系
0引言
材料力学是土木工程专业的技术基础课，是研究各类工程结构中普遍存在的受力和变形现象的学科，着重培养学生的逻辑思维、分析能力和解决实际问题能力。一直以来，我国大学中所讲授的力学课程内容大多由前苏联引进的内容，内容陈旧、枯燥、抽象、重理论轻实践。教学方法多采用灌输式教学，造成课堂气氛死板，有时甚至枯燥无味，大大降低了学生的学习热情。这些问题不但加剧了学生的学习惰性，也影响到其它课程的学习状况。针对以上问题，如何为实际工程提供合格的力学人才；如何在材料力学教学中充分调动学生的主动性和积极性；在目前有限的课时下，如何对旧有材料力学课程体系进行合并、筛选等工作已经成为教学改革工作不可回避的事实。CDIO工程教育理念提倡在实践中学习，在学习中实践，这为该问题的解决提供了一种思路。
1CDIO工程教育模式
CDIO模式以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO模式强调与社会大环境相协调的综合的创新能力，同时更关注工程实践，加强培养学生的实践能力，因此CDIO工程教育模式是提高大学生的创新和动手能力、推进产学研结合、加强实践教学环节以及加强学生参与交流与合作能力的有效途径。
2基于CDIO模式的材料力学教学大纲设计
CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。材料力学课程既包括专业知识学习，又强调应用能力的提升，根据这一教学目标设计的教学大纲如表1所示。
3改革方案设计
3.1教学内容的改革
对于传统教学中的基本概念、原理和方法，我们在教学中应该重视，可为了拓宽学生的视野和运用力学知识建模的能力，我们又应该对教学内容优化。随着科学技术的发展，新的理论、新的学科、新的计算工具和计算方法、新的试验方法不断涌现，在教学内容中适当增加这方面的介绍和练习，可以拓宽和增强学生系统解决实际工程的能力。此外，学生普遍对繁琐的理论推导缺乏热情，因此有必要在教学中加入实习环节或模型演示环节，实现教学与实践的结合，从而提高学生对力学课程的兴趣。
3.2教学方法和教学手段的改革
如何调动学生的主动思考，如何加强学生独立解决问题的能力，如何实现“在实践中学习，在学习中实践”？显然单纯的课堂教学很难实现这些目的。首先，材料力学应把课堂教学与案例教学或现场教学结合起来，并配合一定形式的课堂讨论。这样学生就能比较生动地、直观地去学习基本理论，并且可以明确学习的目的性。例如：弯曲问题可以在施工现场结合梁的配筋布设讲解；组合变形可以在实验室用模具演示教学等等。另一方面，CDIO教育理念重视个人能力及技能的同时，强调团队协作与交流，因此可以在教学过程中开展分组专项研讨。专项研讨任务以小组为单位，每组3~5人，让学生到施工现场进行调研，结合工程实际确定材料力学研讨主题，然后针对工程实际问题建立力学模型，通过小组探讨解决工程问题，从而锻炼学生收集信息、主动获取新的知识、解决问题和创新的能力。再一方面，还可以在教学过程中开展自主实验设计，推动学生自主学习能力。在教学手段上也应结合新技术、新方法的发展，在传统的板书基础上，融入PPT、Flash动画、仿真数值模拟等教学手段。一方面加强学生对传统力学知识的理解，另一方面，新的教学手段可以丰富教学内容，贴近工程实践，拓宽学生的视野。例如：PPT相对于板书，可以发挥信息量大的优点，让学生在有间内完成更多的课上练习；Flash动画可以在课堂上展现一些实验现象或者工程实际现象，这有助于学生对抽象力学概念的理解等等。
4课程评价体系改革
课程的考核评价体系和考核方法主导着学生的学习动力和方向，其改革必须匹配材料力学课程的CDIO教学大纲，起到引导学生有意识开展专业能力锻炼的目的。材料力学课程成绩包括三部分：书面理论考试、汇报答辩、实验报告，权重为0.4、0.4、0.2。书面理论考试主要以基本概念、基本理论、基本技能为主。汇报答辩要求学生对小组研讨专项做成PPT，图文并茂的在讲台上向老师和同学做报告，并回答老师和同学对改组项目提出的问题，考核重点在：调研的充分性、CDIO综合能力的展现性、技术和理论的结合度、团队的协作能力等方面。实验报告要体现自主实验设计的选题调研、方案设计、实物开发和交流评比等环节。
5结束语
基于CDIO的材料力学教学模式着手改革课程体系和教学模式、创新教学方法和教学手段、调整教学考核体系，从而调动学生的主动思考动力、培养学生的团队协作和交流能力、加强学生独立解决问题的能力，让学生“在实践中学习，在学习中实践”。
材料力学论文:工程材料力学性能教育革新
一、“工程材料力学性能”课程特点及教学现状
1“.工程材料力学性能”课程特点材料的力学性能是指材料在外加载荷作用下或外加载荷与环境因素共同作用下所表现出来的力学行为与机理，是各类材料在实际应用中必须涉及的共性问题。[1]“工程材料力学性能”课程最早是“金属材料力学性能”，后来改名为“材料力学性能”，现在部分教材又改名为“工程材料力学性能”，是许多工程类本科生重要的专业基础课，其教学效果好坏对学生能否打下一个良好的专业基础起着重要的作用。该课程内容涉及面广、工程应用背景强，在材料科学与工程、土木工程、机械工程等专业领域有着重要的应用。本课程的学习，对提高工程类专业学生整体素质及工程实践能力起着至关重要的作用，使得学生能够从各种机器零件或构件在常温、高温以及腐蚀环境的服役条件下的失效现象出发，了解失效现象的机理，从而为他们毕业后从事材料的检测和性能评定、材料的正确选用和安全应用，以及对机械零件的失效分析等工作奠定良好的基础，为企业乃至国民经济的发展提供有力的后备军。
2“.工程材料力学性能”课程教学现状安徽工业大学（以下简称“我校”）材料学院共分金属材料工程、材料成型及控制、无机非金属材料、材料物理四个本科专业，目前，四个专业使用的《工程材料力学性能》是合肥工业大学主编的同一本教材，该教材的内容包含金属材料的力学性能和新型材料的力学性能两大部分，侧重点是金属材料的力学性能部分，主要包含“高分子材料的力学性能”、“陶瓷材料的力学性能”和“复合材料的力学性能”三章的内容。[2]金属材料力学性能的研究时间较长，主要的原理、定律和结论已比较成熟，新型材料力学性能的内容相对较少，它的研究主要借鉴于金属材料力学性能的研究经验和方法。本教材比较适合金属材料工程、材料成型及控制两个专业的学生，对其他专业的学生则显得内容相对较少，不太适合。而且，本课程的内容多、涉及面广，课程学时有限，书中许多抽象的内容很难通过语言的表述来讲清楚，在课堂上教师生硬的照本宣科会使学生感到枯燥乏味，课堂的气氛很难被充分地调动起来，教学效果不佳。针对目前的教学现状，如果不对课程的教学进行改革，授课教师很难在有限的学时内保质保量地完成本课程的教学任务。笔者在“工程材料力学性能”课程的教学实践中体会到：授课教师需要根据专业特点来组织教学内容，才能在规定的学时内完成课程的教学任务。根据专业特点来组织教学内容，使得学生学习和教师授课的侧重点都突出，学生能在有限的学时内提炼出与专业学习有密切联系的知识，加以掌握和应用。[3]本课程的教学目标是使学生能运用所学的理论知识分析材料实际的使用情况，对材料的失效现象的机理进行分析。
二、依据材料物理专业特点，优化教学内容
在“工程材料力学性能”课程教学实践中，笔者结合材料物理专业特点，在保障课程基本内容和结构的前提下，对整本教材进行整合，提炼出一般了解和必须掌握的内容，使学生能在规定的学时内有效地掌握最基本的教学内容。[3]近年来，随着科学技术的发展，材料的种类越来越多，新型材料应用日新月异，纳米材料、薄膜材料和微机电材料快速发展，材料的特征尺寸越来越小，传统的材料力学性能测试手段已无法实施，微区材料的力学性能测试手段应运而生。新材料力学性能测试的标准不断颁布，已有材料的国内标准需与国际标准接轨而不断修改，迫切需要材料力学性能的教学与生产力发展水平一致。鉴于以上几个方面内容，该课程讲授内容主要从以下四个部分来展开：及时部分（及时至第四章）阐述材料在一次加载条件下的形变和断裂过程，所测定的力学性能指标用于评价零件在服役过程中抗过载失效的能力或安全性；第二部分（第五至第八章）论述疲劳、蠕变、磨损和环境效应四种常见的与时间相关的失效形式，材料对这四种形式失效的抗力将决定零件的寿命；第三部分（第九至第十一章）（纳米材料/复合纳米材料）依据材料物理专业的特点，重点讲解纳米材料的力学性能，这其中包括纳米金属材料的力学性能、纳米非金属材料的力学性能、碳纳米材料的力学性能、纳米复合材料的力学性能等；第四部分实验教学中引入国家标准的学习。
三、优化教学方法与手段，锻炼学生能力
任何教学过程的开展都离不开一定的方式或方法。传统的教学方法是以教师讲授为主，学生处于被动的接受地位。教学方法的优化倡导以学生为主，强调学生是学习的主人，培养他们自己查阅资料，自己释疑，自己总结，最终具备自我学习的能力。[4]在这个过程中，教师要充分发挥引导作用，充分调动学生的积极主动性。下面以“纳米材料的力学性能”为例来说明教学方法的优化，笔者采用“三步式”教学方法，取得了良好的教学效果。及时步：教师指导学生上网查阅“纳米发动机”的相关资料，并就“纳米发动机”的提出、原理及当前的发展现状写一篇综述性报告，在下一堂课让学生讲解；第二步：根据自己的备课内容及结合自身的科研经历，进一步给学生讲解“纳米发动机”相关材料的制备方法及工艺技术特点；第三步：学生根据教师授课内容和自己查阅的相关资料，完善自己的综述报告。“三步式”教学法组织实施教学，不但可以提高学生学习本门课程的积极性，使学生掌握的知识更加牢固，而且有利于拓展学生的视野，培养了学生的科研兴趣，进一步增强了学生自我获取知识的能力。教学手段是指教师用以运载知识、传递教学信息的物质媒体或物质条件，是现代的教师进行教学活动必不可少的辅助用具。随着计算机应用技术的普及，学校和教师越来越关注用计算机网络技术来提高教学效率和教学质量。[4]“工程材料力学性能”课程特点是内容多、知识点零散、概念定义多，书中许多抽象的内容很难通过语言的表述来讲清楚，理解起来相对困难。教师在教学过程中运用现代多媒体教学手段，自己动手制作多媒体课件，针对专业特点选择教学内容和教学方法；另外，通过演示一些动画图片和视频，使得原来抽象的、枯燥的知识形象化，使学生易于理解和掌握，同时还增大了教学信息量，在有限的学时内给学生尽可能多地传达了信息量。
四、优化实验教学，培养学生的创新能力
工科专业的实验教学是理论联系实际的重要环节，与课程体系、学科结构和教学改革等有着密切的关系，对培养大学生的工程意识和创新思维，以及动手能力和分析解决问题能力具有十分重要的意义。我校“工程材料力学性能”课程基本实验包括碳钢静拉伸，不同成分、热处理工艺对钢材力学性能的影响，金属的冲击韧性，金属的硬度，金属材料平面应变断裂韧性KIC的测定五个实验。这些实验比较适合金属材料、材料加工专业的学生，对于材料物理专业的学生来说，难以感受本专业特点。[2]因此，结合不同的专业特点，将“工程材料力学性能”课程的实验内容涵盖多个专业，分为必修、选修两部分。优化后的实验内容，不但可以增强学生的动手能力，还可以使不同专业的学生加深对自身专业的理解。比如，针对材料物理专业的本科生，可以开设纳米材料力学性能测试综合选修实验课。笔者结合自身的科研内容，制备一系列的纳米线及纳米薄膜材料，同时，材料科学与工程学院新引进的AgilentG200纳米压痕仪，可用来测量纳米材料的硬度、模量、应力—应变曲线等传统力学仪器不能测量的纳米材料的力学性能。该试验的开设，既使学生巩固了前期所修的“工程材料力学性能”课程，提高学生综合运用知识的能力，又拓宽了学生的视野，对纳米材料的力学性能有了更深层次的理解，为其后续的工作和科研奠定了良好的理论和实践基础。材料力学性能实验方法大都有国家标准，在实验教学过程中，教师除了传授最基本的操作方法外，还指导学生如何查找相关标准，对标准进行阅读，引导学生根据标准文件设计、实施相关实验，使实验操作真正做到有据可依，以期培养学生的工程规范意识。另外，针对教材标准滞后实际标准的现象，还介绍目前国内外近期标准，以其让学生了解近期的测试标准技术信息，同时还使学生对相关测试技术的发展有完整的认识，这对于他们将来的事业发展是非常有利的。[5]
五、优化考核方法，评价学生素质
传统的一张试卷定终身的考试形式早已不能满足现代素质教育、创新教育的需要。对此，老师采取了综合考核方法，从终结性教学评价模式向形成性教学评价方式转变。[6]综合考核方法中除了学生的期末笔试成绩外，还包括课堂提问、课后作业、实验成绩、小论文等多种评价手段。新的考核方式既锻炼了学生自主创新、知识综合运用的能力，又培养了学生查阅分析信息资料、收集分析数据和撰写科技论文的能力。此外，为了提高学生综合运用知识的能力，卷面考试有必要增加一些主观题。比如笔者在出考卷时，增加了一道综合应用题，内容是结合具体技术和方法，论述材料磨损的控制和防磨措施，从而要求学生将材料磨损的相关知识融会贯通，灵活运用。通过考核方式的改革，学生学习的积极性和主动性都大大提高。上述几个方面的改革探索，使学生能有效地掌握本门课程的知识，为后续课程和科研工作奠定良好的理论基础，同时为大学毕业生在将来实际工程中正确地选择和使用材料、改进材料性能以及分析材料失效行为等问题打下坚实的基础。
材料力学论文:树脂基复合材料力学性能及模型研究
摘要：为了对树脂基复合材料的力学性能进行深入研究，通过试验对比方式，将试验材料设置在不同的温度环境中，对其进行拉伸及面内切变性能，在此基础上对材料模量做出了细化研究，而后根据强度变化指标确定了有针对性的力学模型，从而对不同温度环境下的影响指标进行综合衡量。通过对试验内容进行分析可以得出这样的结果：在温度环境不同的情况下，复合材料的力学性能会随之发生改变，并呈现一定的规律特点。
关键词：温度环境下；树脂基复合材料；力学性能；模型
从当前形势来看，国外对于树脂基复合材料的环境因素研究已经小有成效，但是我国由于受到相应因素的限制，使得该项内容的研究正处于起步阶段，这就在一定程度上限制了材料发展与拓展性应用。
1实验
为了对复合材料的力学性能进行综合研究，本文选择了双马来酰亚胺树脂基复合材料层合板作为试验主体，它的主要应用材料就是树脂基复合材料，在经过施工技术的高效配合后，促使其结构更加稳定，形成固体形状，为了便于会将材料与试件连接在一起，可以将材料粘接在试件上，使用的粘接剂则应当来源于材料本身。在这一过程中还需要将试验件的层数做出合理设置，使其达到常规应用指标，与此同时还需要对铺层顺序进行合理划分，对其尺寸及规格进行科学选择，在实验中所应用的部件都应当进行加载检验，尤其是高温炉等设备的选择更应当与需求方向为基准，进行适应性选择，在这一过程中还需要对温控误差进行精准控制。在进行实验时，由于是对材料的力学性能及模型进行研究，分析处于不同温度环境下的材料性能，因此推进实验项目的首要条件就是通过对力的控制，将温度上升至预设标准中，而后需要确保该温度能够在相应时间点上保持恒温状态，这样就能为后期静态拉伸程序的进行提供基础保障，通过利用位移控制形式，根据实验指标逐步推进流程项目，在这一过程中需要对温度环境的差异性进行综合考量，只有针对不同温度环境，才能做出科学对比，力学性能测试才能更加具有研究价值，与此同时，静态拉伸实验应当以相关规范性标准为指导，不能盲目开展，应用仪器的适应性及精准度更需要进行综合衡量。
2结果及分析
实验中给出了不同温度、不同试验类型的典型试验件应力－应变曲线．从实验中可以看出，从室温到200℃内，材料的纵向拉伸应力－应变曲线呈直线，而横向拉伸与面内切变试件的应力－应变曲线存在明显的非线性特征，这主要是由于纵向是纤维控制破坏，而横向及面内切变方向是树脂基体控制破坏。在此温度范围内，纤维的性能基本不受影响，但温度使得树脂的性能下降，导致树脂基体传力能力下降，因此应力－应变曲线出现明显的非线性特征。在实验中可以发现，不同温度、不同载荷类型下试件（原型）的模量与强度试验值都存在一定差异。通过细化研究可以看出，随着温度升高，纵向拉伸模量、强度存在微小波动，平均模量较大变幅为2.82%，强度为1.41%。对于横向拉伸与面内切变轴向模量均随温度的升高而显著下降。在160℃时，材料的横向拉伸平均模量相对于室温下降了49.21%，强度下降了38.49%，面内切变模量下降了70.34%，强度下降了44.85%；在200℃时，横向平均模量、强度继续下降了25.13%和0.41%，面内切变模量与强度同样又下降了38.30%和15.95%。
3复合材料性能随温度变化理论预测模型的建立与讨论
3.1预测数学模型Ⅰ：单参数函数模型。一个单参数对数函数模型来来预测不同温度下复合材料的力学性能，本文就不对公式进行举例了，只有一个拟合参数k。针对不同温度、不同载荷工况试验数据进行拟合，拟合方法分别为Levenberg-Marquardt通用全局优化法的组合法和遗传算法。单参数模型采用对数形式，当拟合参数k（拟合参数）大于0时，随着温度升高，材料性能单调上升；当k小于0时，材料性能单调下降；当k等于0时材料材料性能不变，同时由于模型仅有1个参数，如果数据变化不大或数据比较接近，得到的预测结果基本上呈直线，通过纵向拉伸结果图进行研究可以发现，黑色线受到20℃和160℃点的影响，曲线基本为直线，使得200℃拟合结果存在一定的误差．另外，因公式采用对数的形式，在数学上本身就存在限制，即温度不能超过材料玻璃转化温度，当纵向拉伸试验温度在260℃时，本文材料的纵向拉伸性能的保持率仍然很高，因此模型存在本质性不足。综上，此公式不能用来描述材料性能存在非单调变化的问题，也无法对温度超过材料玻璃转化温度后的性能进行描述。
3.2预测模型Ⅱ：双参数函数模型。双参数幂函数模型采用幂函数的形式，在拟合参数增加时，温度对性能的影响越小；当n＝1时，材料性能随温度线性变化；当0＜n＜1时，随着n的增加，温度的变化对材料性能的影响越不敏感；当n＝0时，材料性能不随温度的变化而变化；当n＜0时，随着温度的升高，材料性能下降．另外，相对于单参数模型Ⅰ，由于引入了2个拟合参数，使得在不同n下，tr也可以对函数趋势进行调节，因此，可以实现对存在波动的数据进行拟合（这一点可以从相关图例中看到，采用模型Ⅱ拟合出的曲线走势发生一定的变化，更接近于不同温度下试验数据的均值点）。虽然模型Ⅱ基本可以满足工程要求，但由于函数采用幂函数形式，函数本身要求当指数n为0时，tr≠t，否则会出现失真情况。除此之外，还有改进预测模型Ⅲ，本文就不多做介绍了。
3.3种模型拟合结果分析及验证。通过对不同温度、载荷类型下的曲线拟合结果进行研究可以发现：采用LM法得到的拟合系数与采用GA法得到的拟合系数值基本一致，说明拟合方法具有全局性，且从拟合结果曲线来看，模型Ⅱ、模型Ⅲ拟合结果要优于模型Ⅰ。对于纵向拉伸模量，模型Ⅲ的残差平方和（Ess）最小（约3.081），模型Ⅰ与模型Ⅱ的Ess值接近；对于纵向拉伸强度，3种模型的拟合结果均存在一定的误差（803.046～1034.777），这主要原因是在不同温度下，材料均值存在一定的波动，在小范围内拟合公式的斜率不会在小范围内突然变化，因而产生了误差。但从实际测试结果来看，拟合曲线仍然很好的穿过数据点之间，且均出现在室温200℃基本保持水平，而当温度超过玻璃转化温度后（260℃）显著下降的规律；对于横向拉伸，模型Ⅲ拟合效果，且均基本穿过数据点；对于面内切变，模型Ⅱ、模型Ⅲ同样拟合结果比较好，但从Ess结果来看，模型Ⅲ的结果要优于模型Ⅲ。对于纵向模量及强度而言，采用3种模型拟合得到的曲线基本与试验结果重合；但对于横向模量，模型Ⅱ及模型Ⅲ拟合效果较好；对于横向强度，模型Ⅲ拟合效果好；对于面内切变性能，采用模型Ⅱ及模型Ⅲ拟合效果均较好。
材料力学论文:机械专业材料力学课程教学改革探讨
摘要:材料力学课程是机械专业必修的专业基础课，随着高校人才培养模式的改变，材料力学教学改革势在必行。本文结合材料力学教学实际情况和个人教学经验，从改变教学理念、优化教学内容和改进教学方法3方面，进行了可行性研究，提出了相应实施方案。
关键词:教学改革;同伴教学法;知识拓展;情感投入
1教学改革的必要性
材料力学课程是机械专业必修的专业基础课，对后续课程学习和未来职业发展都相当重要。传统的材料力学是内容丰富、逻辑严密和结构完善的封闭体系，随着高校人才培养模式的重大改变，教学改革势在必行。目前机械类本科专业材料力学课程课时数量有限，授课内容偏多。这些都是影响教学质量和授课效果的不利因素，如何提高教学效率，保质保量地完成授课目标，是任课教师都应该重视的问题。
2改变教学理念
2.1采用同伴教学实现课堂互动
同伴教学法是由哈佛大学应用物理系主任埃里克•马祖尔教授首先提出并推广应用的创新教学模式，通过引导学生参与教学过程变传统单一的讲授为基于概念剖析的自主学习和合作探究，实现学生互动和师生互动。材料力学学时紧，概念多公式多计算量大，单纯的课堂讲述易降低学生学习兴趣，导致学生对知识点理解不准记忆不深。当前学生大多是1990年后出生，追求独立个性，耐性差惰性大，对相对枯燥的教学内容和讲授方法易产生逆反心理。采用同伴教学法实现课堂翻转，能够有效应对上述问题［1］。同伴教学法要求教师事先制定难度适宜的预习提纲以及基础测试题和提高题，学生参考提纲进行课前预习，通过阅读教材和查询参考资料，自行消化容易理解的知识点。课堂上学生在教师指导下讨论重点和难点，通过个人发言阐述自己的观点，通过相互讨论倾听别人的理解，由教师进行总结讲解，力求做到真正学懂并能掌握运用。基于同伴教学法的课堂教学能真正实现互动，充分调动学生的学习积极性和参与意识，培养出有自主创新意识和良好自学能力的学生。
2.2注重知识拓展激发学生兴趣
材料力学内容丰富涉及面广，基础厚口径宽。课堂教学中如果只注重课程本身，分析问题常会停留在较窄范围和较浅层面上。适当的知识拓展有时仅需三言两语，更宽和更深的知识就展现在学生面前，引发学生的深入思考和讨论。向后续课程方向、向工程实际方向和向交叉学科方向的知识拓展都能够极大地激发学生的学习热情，使课堂教学变得引人入胜。螺纹受力分析是机械设计课程中的内容，其公式推导属于材料力学中双向应力状态和强度理论范畴。材料力学中无明确提及，机械设计中直接引用，学生学到此处时常卡壳。针对此种情况，材料力学教师在讲授这部分内容时只需增加和螺纹连接相关的例题，费时不多效果明显，让学生切实感受到本课程在后续课程中的应用性。和材料力学相关的工程实例不胜枚举，适当联系对活跃课堂气氛帮助很大。如讲授应力集中时可以联系1954年英国海外航空公司彗星号大型喷气式客机失事事件，对飞机残骸打捞分析发现，失事原因是由于气密舱窗口处直径仅为3.175mm的铆钉孔边缘微小裂纹发展所致。力学公式多涉及发展史，讲述胡克定理时，可以讨论牛顿和胡克之间的争论，让学生了解力学发展离不开科学家的争辩和讨论。这些有助于激发学生就力学问题开展争论的热情。授课时颇受学生欢迎。
2.3强调情感投入引起学生共鸣
兴趣是好的老师，感兴趣就能学会，痴迷就能学好，情感能够左右学习结果是显而易见的［2］。按照美国教育心理学家布鲁斯的分类体系，情感领域的教学目标分为接受或注意、反应、评价或价值化、组织和价值体系的个性化5个层次。针对材料力学的基本特点和我校学生的实际情况，教师可以从前3个层次对学生进行课程情感的培养。学生对新课程通常有想知道这门课究竟讲什么有什么用的基本心理，在首次上课时教师就明确阐述课程内容，联系后续课程和工程实例，让学生先入为主地了解到课程的重要性。学生接受之后会做出相应响应提出疑问，教师引导学生逐步找到答案，对具有代表性的问题鼓励学生做归纳总结，让学生认识到材料力学好不难。在课程内容学习到一定阶段之后，引导学生将所掌握的材料力学规律和准则应用到生活或工程中，使学生形成利用材料力学原理评价工程性能的相应价值化观念，潜移默化中将材料力学融入到学生的情感评价系统中去。
3优化教学内容
材料力学课程基础部分包括4大基本变形、应力分析与强度理论、组合变形和压杆稳定，授课内容不宜做较大改动。结合我校应用性大学特点，讲授中应把握重点进行优化，减少理论推导，添加实践应用，培养出具有较强实用能力和动手能力的学生。如在讲述扭转的平面假设时，不需要从微观单元体分析应变应力的分布情况，只需要通过实验或软件让学生认识到应变应力均是转动半径的线性函数，即可简单快速地推导出应力计算公式。这种直观清晰的讲授方法节约时间，不需要太深数学基础，学生易接受，课堂效果好。对于部分学有余力和想要考研深造以后从事研究性工作的学生，可以在第6学期开设材料力学课程提高部分专业限选课，进行理论加深，补充交变载荷、动载荷、静不定结构和能量方法，做到因材施教，较大限度地满足学生的学习需求。
4改进教学方法
4.1利用试验装置进行教学创新
材料力学实验是教学的重要组成部分，我校机械专业材料力学目前开设4个实验:低碳钢和铸铁的拉伸和压缩试验、扭转试验、低碳钢弹性系数的测定实验，纯弯曲梁的正应力测定实验。这4个实验均属于验证性实验，缺乏创新性，学生收获不大。部分实验设备精度不高，有些实验数据不合理，难以达到实验目的，教学辅助作用有限。近年我院和清华大学合作研制成立了实验力学实验室，其中光学数字散斑技术(DSCM)在平面应力应变检测方面具有全场、实时、非接触的特点，检测精度和速度方面均处于国内经验丰富水平，可以满足材料力学相关实验的检测要求，利用先进实验条件进行材料力学实验教学创新是目前实验室已研究待结项的河南省教育厅项目。现在初步能够进行的创新实验包括:材料均匀性、连续性、各向同性实验，圆孔板、缺口试样的应力集中拉伸实验，梁的弯曲实验等。通过现场试验让学生对构件内部的应力应变等力学指标一目了然，使学生真实感受到外部荷载对物体的作用效果，教师在授课过程中可以达到事半功倍的效果。
4.2借助相关软件培养综合能力
随着计算机仿真技术的发展，CAE软件作为辅助教学手段已被广泛应用。材料力学以杆件为主要研究对象，杆件的基本变形和组合变形都可以用ANSYS仿真软件进行建模计算，以云图的形式给出应力应变分布规律和数值结果，直观生动地展现在学生面前［3］。现有大部分通用仿真软件用户界面友好，入门简单，有兴趣的学生可以自学。利用计算机软件进行优化设计是目前机械行业的发展趋势，通用软件建模和分析思路类似，学生有一定基础后，在工作中可以学习和掌握其他相关软件。
4.3依托网络平台提高教学质量
网上教学突破了传统教学在时间和空间上的限制，运用现代教育技术手段实现教学资源共享，师生沟通快捷方便，为学生自主学习提供了高质量的服务。我校网络课程教学平台搭建于2010年，使用初期师生的积极性较高，但只有校园IP地址能登陆极大地限制了平台的使用。材料力学例图和公式较多，平台输入功能不强，电子版作业提交缺乏区分度，部分学生以复制粘贴手法应付，这些不足之处都极大降低了平台的资源使用率和活动参与率。将课堂讲授和网络互动有机结合起来，才能更好地完成材料力学的教学工作。
5结语
教学改革的具体有效实施需要相关部门的支持和任课教师的相互配合，从试点班级逐步扩大，探索更加有利于学生成长和成才的教学改革方法。从机械专业现状分析，材料力学教学改革从工程师班开始推行是比较合适的。
材料力学论文:PE基木塑复合材料力学性能分析
摘要:简述了木塑复合材料具有的优点，通过试验分析，研究了该复合材料的力学性能，根据测试，指出木塑复合材料的力学性能较为稳定，性较高，但该材料强度和刚度较低，难以单独应用于建筑结构中。
关键词:木塑复合材料，力学性能，破坏特性，试验分析
木塑复合材料以木屑、竹屑、稻壳、麦秸等木纤维为主要骨料，在高温状态下与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等［1］热塑性高分子材料相互渗入，经注塑或挤塑成型的一种新型复合材料，其英文缩写为WPC。木塑复合材料的起源可以追溯到20世纪初期，1907年LeoHBend博士利用热固性酚醛树脂与木粉复合成了一种新材料，所制得的纤维板应用为房屋等建筑材料［2］。但是由于木粉和塑料的相容性较差，直到最近几十年，有关方面的研究才有所突破，木塑复合材料得以迅速发展。木塑复合材料集木材和塑料的优点于一身，不仅有像天然木材的雅致外观，而且克服了其不足，具有耐腐蚀、防潮、防霉、防虫蛀、尺寸稳定性高、不开裂、不翘曲、耐火、耐高温等优点;同时又比纯塑料硬度高，有类似木材的加工性，可进行切割、粘结，用钉子或螺栓固定连接，可涂漆等优点。此外，木塑复合材料可以充分利用废旧塑料和木材下脚料等废弃材料，提高废弃木材、塑料的回收利用率，是一种绿色、低碳、环保、可持续的新型建材，符合绿色建筑、可持续发展理念。正因其制作工艺简单，造价低廉，同时具备塑料木材二者的优点，综合性能优良［3］，近十几年来受到了国内外专家学者的广泛研究。木塑复合材料的力学性能会随着木粉、塑料基含量以及外加偶联剂等不同产生较大差异。本试验旨在研究其材料力学性能，根据测试所得的试验结果，对比Tamrakar等［4］、Alvarez-Valencia等［5］、李思远［6］、冯嘉［7］、徐朝阳等［8］得出的结论以及国内杨木速生材的力学性能，探讨木塑复合材料应用于建筑结构的可能性。
1材料力学性能试验
1．1试验试件
本试验所测试的试件均由苏州洲联材料科技有限公司提供。试件原料包括稻壳、秸秆、棕榈纤维等植物纤维，与PE基经改性复合而成。试件尺寸选取参考GB/T1040—2006［9］塑料拉伸性能试验方法和GB/T29418—2012［10］塑木复合材料产品物理力学性能测试两本规范，具体规格见表1。
1．2设备仪器
1)电子万能试验机，WDW-50E;2)微机控制电液伺服万能试验机，WAW-600-G;3)静态应变测试仪，DH3816N。
1．3试验方法
本试验所用试验方法参考了美国材料测试协会(ASTM)D7032—10a［11］，D7031—11［12］，D4761—13［13］以及中国国家规范GB/T1040—2006［9］，GB/T29418—2012［10］等国内外规范材料。根据所查阅的国内外规范材料，所有规范均推荐木塑复合材料试验加载速率均以每分钟1%(±10%)的变形为宜;各规范所规定的试件尺寸要求也基本相同，轴压试件的长度与其截面最小尺寸宜在3倍～4．5倍之间，弯曲试件跨度与厚度应满足L=(16h+50)mm±2mm;国内与国外的规范仅在实验前准备及弯曲试验加载点布置上存在细微区别。综合考虑，本试验最终以国内规范为准。轴向拉伸强度及弹性模量测量按GB/T1040—2006［9］进行，轴向压缩强度及弹性模量测量按GB/T29418—2012［10］进行，弯曲强度及弹性模量测量按GB/T29418—2012［10］进行。根据GB/T29418—2012［10］要求，试验前，所有的试件放入温度为(23±2)℃、相对湿度为50%±10%的恒温室中72h，保持木塑材料质量和内部湿度平衡。试验加载速率均为每分钟1%的变形，弯曲试验按照1/3点加载，四点弯曲方式。
2试验结果与分析
2．1破坏形态轴向
拉伸试验过程中，构件没有明显伸长。试验力达到较大值前，试验力—位移曲线几乎呈线性增长;破坏前，试件表面并未出现微裂缝。荷载达到较大值时，试件突然发生脆性断裂，断裂声清脆响亮。试件被拉断后，试验力瞬间下降，受拉承载力降为0，一裂就坏，属于脆性破坏。受拉破坏试验力—位移曲线见图1。试件断裂面呈不规则的锯齿状，破坏面基本垂直于试件表面。其中个别试件断裂面在某些区域出现明显的凹进、凸出，这是由于这些区域边缘挤压相对不密实造成，断裂面易向薄弱部位发展。相对于轴向拉伸破坏和受弯破坏，轴向压缩试验中，试件塑性变形明显。从开始加载到试件最终受压破坏，试件的轴向变形值很大，压缩量明显。试验力小于30kN时，试验力—位移近似呈线性增长;超过30kN时，试验力—位移曲线开始出现非线性增长，试验力增长速率逐渐小于位移增长速率;试验力接近较大试验力时，试件承载力不再提高，轴向变形进一步加大，材料表现出较好的延性。此时，若控制加压设备以固定的位移变化速率加载，荷载将逐渐下滑;变形到达临界值后，试件表面向四周鼓出，不再平整，并在试件侧表面中间部位出现纵向裂缝，试件承载力急剧下降;最终，试件出现竖向贯通裂缝，试件端部被压溃，试件丧失承载力，发生受压破坏，属于延性破坏。受压破坏试验力—位移曲线见图2。弯曲强度试验加载过程中，试件跨中部位下挠并不明显。试验力小于500N时，试验力—位移近似呈线性增长;大于500N时，试验力的增长速率逐渐慢于位移增长速率，试验力—位移曲线开始出现非线性增长。试件即将破坏时，跨中挠度值不大，试件底面也并未出现微裂缝。荷载达到较大值时，试件突然发生脆性断裂，断裂声清脆响亮。试件受弯破坏后，试验力瞬间下降，受弯承载力降为0，属于脆性破坏。试件的断裂面与受拉破坏的断裂面相似。受弯破坏时，下部受拉区先于受压区达到极限拉应变发生破坏。由于木塑材料是由粒状木质纤维材料与塑料基复合热熔挤出成型，其内部没有纤维联结作用，一旦出现裂缝，便迅速发展，发生一裂就断的脆性破坏。受弯破坏时，受压区压应变远小于材料极限压应变。受弯破坏试验力—位移曲线见图3。
2．2试验结果
本次试验共测得木塑复合材料的轴拉、轴压、弯曲强度值及相应弹性模量值各一组，其中每组共5个试件。具体试验结果见图4～图9。
2．3结果分析
根据上述试验结果，得到材料轴向拉伸、压缩、弯曲强度及相应弹性模量的平均值，详见表2。此外，表2中还列出了国内外研究学者测得的木塑材料力学性能结果以及国内杨木速生材的力学性能测试结果。由表2可知，本次试验测得木塑材料的抗拉、抗压和抗弯强度平均值均大于20MPa，且各强度值较为相近。其中，试件抗压强度相对较大，为25．88MPa。此外，抗压强度值的离散率也是三类强度试验结果中低的，变异系数仅为2．00%，材料抗压性能较稳定。拉伸和弯曲强度相对较小、离散率较大。本试验测得各种荷载作用下的弹性模量差异较大。其中，拉伸弹性模量相对较大，为4．63GPa。此外，拉伸弹性模量离散率也为三类弹性模量试验结果中低，变异系数仅为1．93%。相对于拉伸弹性模量值，材料的压缩模量值较低，仅为1．51GPa，且其数据离散率也较大，变异系数高达11．28%。由试验结果可得，木塑复合材料为各向异性材料。实际测得其压缩模量较低，材料在承受轴向压力时，变形较大，试验现象与测试结果相吻合。此外，材料拉伸弹性模量较大，拉伸强度较低，材料的极限拉应变较低，其值远小于极限压应变。故材料在受弯破坏时，受拉区首先达到极限拉应变而破坏，此时受压区还处于弹性变形范围内，压应变远小于极限压应变。实际测得的弯曲强度与拉伸强度十分接近，正验证了这一点。对比国内外学者得到的相似试验结果，由于试验所用木塑材料、试验方法不同，试验结果存在较大差异。木塑材料组成以及外加剂添加不同对材料力学性能造成较大影响。各试验在测量拉伸强度其弹性模量时，试验方法基本相同，由于操作简单，测试结果的差异主要受材料本身影响。对比发现，木塑材料拉伸强度较大为20．3MPa，与国内应用较为普遍的杨木速生材的拉伸强度存在较大差距，但是木塑材料变异系数远低于速生材，材料性能相对稳定。相对于拉伸强度，木塑材料的压缩强度达到了速生材压缩强度的63%，变异系数更是远低于速生材。在弯曲强度以及弯曲模量的测量中，各试验所得结果相差较大，除试件材料本身差异外，加载方式的不同以及试件跨高比不同均对结果产生较大影响。表2中木塑复合材料弯曲强度较大为40．1MPa，达到速生材的68%，弯曲弹性模量较大为3．6GPa，为速生材的67%，两者的变异系数均小于速生材。尽管木塑材料的力学性能有了很大改进，但受其界面相容性影响，相对于其他结构材料，其强度较低;此外，由于木塑材料本身存在粘弹性，在长期使用过程中会产生较大的蠕变。因此，木塑材料很难单独应用于建筑结构，成为梁、柱等承重构件。虽然近年来在界面改进剂的研究中有重大突破，但是Raj等［15］和Lu等［16］研究表明，单独改善塑料和木材的界面相容性对木塑复合材料强度的提高十分有限，难以产生根本性变化。为显著提高木塑构件的强度和刚度，改善其力学性能，使其能应用于建筑结构，目前较为常用的方法有两种，一是在木塑型材内部复合铝合金材料，在生产制作的过程中与木塑共同挤出，铝合金材料能够有效提高其强度和刚度;另一种办法是在木塑板材外包裹FRP材料，研究表明在木塑板材外包裹FRP材料后，其拉伸强度较高提高3倍，拉伸模量较高提高2倍［4］。
3结语
1)材料受拉和受弯破坏均为明显的脆性破坏。受压破坏则表现出延性破坏的特征。2)材料拉伸模量高，拉伸强度低，受拉破坏时，极限拉应变很小;材料压缩模量高，压缩强度相对较大，极限压应变相对较大。3)材料受弯破坏本质上是受拉区的拉伸破坏，其强度与材料抗拉强度相近。4)试验测得的数据离散率不大，材料性能较为稳定，但是由于其强度和刚度均较低，不建议单独用作建筑结构，可复合其他材料，改善其力学性能。
材料力学论文:激发剂对水泥基材料力学性能的影响
摘要:以强度作为评价指标，选取硫酸钠、氯化钙、二水石膏三种激发剂进行了试验，分析了不同激发剂及其掺量对水泥基材料力学性能的影响，并得到了掺入激发剂水泥基材料的强度发展规律，结果表明:氯化钙的后期激发效果好。
关键词:激发剂，水泥基材料，抗压强度
中图分类号:TU502 文献标识码:A
0引言
生产1t水泥熟料，将向大气排放1t二氧化碳，严重污染了大气环境。随着人类对环境保护愈加重视，建材工业也提出了发展生态型、绿色环保材料的目标。如何减少水泥基材料中的水泥用量，同时又能达到材料的使用强度要求，已成为建筑材料研究中的一个热点问题［1］。目前，粉煤灰作为一种工业废渣，在建筑材料方面得到了较为广泛的应用［2］。粉煤灰活性激发较为有效的方法主要有3种:1)物理活化，在机械粉磨破坏作用下，粉煤灰的玻璃体将更加分散，比表面积大幅增加，从而分子热运动加速，促进粉煤灰的水化;2)化学活化，即通过碱(石灰、水玻璃等)、硫酸盐(CaSO4，Na2SO4等)、氯盐等化学激发剂来激发粉煤灰的活性;3)热力激发方法，热力激发是指粉煤灰在蒸汽养护的水热条件下，使其硅氧四面体聚合体解聚成单聚体和双聚体［3，4］。相比其他激发方式，化学激发受场地和工艺条件制约影响小，是较为常用的激发方式。到目前为止，许多学者采用不同化学激发剂，进行了一些水泥砂浆和混凝土的化学激发试验，取得了许多成果。蔺喜强等认为单掺氯化钙对粉煤灰水泥砂浆的激发效果优于氯化钠等化学分析［4］。刘妍等认为硫酸钠对钛石膏—粉煤灰复合胶凝材料的激发效果较好，并根据其具体试验条件得到了掺量［5］。从许多研究可以看出，对于同种化学激发剂的激发效果存在一些矛盾的结论。事实上，化学激发的效果和具体试验条件密切相关，一些文献中的矛盾应归因于不同的实验条件［6］。通常，的激发措施和激发剂的掺量都要通过试验得到。本文拟通过选取不同激发剂，替代部分水泥用量，以强度作为评价指标，研究不同化学激发剂对水泥基材料力学性能的影响，为水泥基材料绿色环保化提供一定的试验依据。
1原材料与配合比
水泥:宁波市售海螺32．5级复合硅酸盐水泥(P．C32．5)，其物理力学性能指标见表1，化学成分指标见表2;粉煤灰为浙江宁波北仑港电厂生产的Ⅰ级粉煤灰(FA)，化学成分指标和物理性质见表2和表3;水:自来水;砂:普通河砂，细度模数为2．7，Ⅱ区级配合格。激发剂:硫酸钠、氯化钙、二水石膏。试验配合比见表4。为研究不同激发剂对水泥砂浆性能的影响，挑选出较好效果的激发剂，选取硫酸钠、氯化钙、二水石膏作为激发剂进行了试验。采用标准砂，制作砂浆试件，来研究这几种激发剂对不同试块强度的影响。激发剂的用量按水泥用量的百分比来进行计算，分别为1%，3%，5%，试验配合比见表4。
2制备与测试方法
按照各配合比和规范GB/T17671水泥砂浆强度检验方法进行试验，制作160mm×40mm×40mm的水泥砂浆试块，24h后拆模，并移入水池中进行室温下的浸水养护，到3d，7d，28d时对水泥砂浆试块抗压强度进行测试。
3试验结果与分析
3．1不同激发剂对抗压强度的影响
图1表示了各激发剂掺量均为1%时，3种激发剂对砂浆不同养护龄期时抗压强度的影响规律。由图1看出，掺加3种不同激发剂的粉煤灰水泥胶砂在3d和7d早期的强度均高于未掺加激发剂的空白样，但二水石膏对早期3d的激发效果不明显，氯化钙和硫酸钠的激发效果较好，分别提高了20%和16%。在28d时，各激发剂对强度增长的贡献较大。氯化钙的后期激发效果好，比空白样高约5．7MPa，二水石膏的后期激发效果最小，仅比空白样高3．9MPa。上述3种激发剂对粉煤灰的激发作用大小为氯化钙＞硫酸钠＞二水石膏。这种现象应归因于粉煤灰的化学性质为弱酸性，主要成分是SiO2，Al2O3，其在碱性环境中OH－的作用下，粉煤灰颗粒表面的硅氧键和铝氧键断裂形成不饱和键，容易与水泥体系中形成的Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙C-S-H和水化铝酸钙C-A-H等胶凝材料。然而粉煤灰火山灰反应所需的Ca(OH)2只有在后期才能较为充分地生成。这就是掺加激发剂试块的强度在早龄期略高于空白样，而水化后期强度比空白样有了很大的提高的原因。
3．2不同激发剂掺量对抗压强度的影响
对不同激发剂在不同掺量条件下的粉煤灰水泥胶砂强度进行了研究，根据表4的试验配合比成型试件进行测试，试验结果分别见图2～图4。图2表示了二水石膏对粉煤灰水泥胶砂抗压强度的影响。由图2中结果可知，在本论文研究的二水石膏0%～5%范围内，3d龄期时，各种二水石膏掺量的水泥胶砂试块抗压强度差别不大，均略高于基准空白胶砂，这说明在3d龄期时水泥胶砂的抗压强度提高不明显，起不到早期使水泥能够强度变快的作用。但随着龄期增加，掺二水石膏的胶砂强度增长较快，在28d时，掺1%二水石膏的水泥胶砂比基准胶砂强度提高22%。图3表示了硫酸钠对粉煤灰水泥胶砂抗压强度的影响。由图3可知，在本文研究的硫酸钠0%～5%范围内，3d龄期时，各种硫酸钠掺量的水泥胶砂试块抗压强度差别不大，均略高于基准空白胶砂，但可看出，随着硫酸钠掺量增大到5%，抗压强度相比1%和3%掺量时更低。随着龄期增加，掺硫酸钠的粉煤灰水泥胶砂强度增长较快，在28d时，掺1%硫酸钠的水泥胶砂比基准胶砂强度提高27%。图4表示了氯化钙对粉煤灰水泥胶砂抗压强度的影响。由图4可知，在本文研究的氯化钙0%～5%范围内，3d龄期时，相比前述的硫酸钠和二水石膏，各种氯化钙掺量的水泥胶砂试块抗压强度较高，可见氯化钙的早期激发效果更好;但亦可看出，随着氯化钙掺量增大到5%，28d抗压强度相比1%和3%掺量时更低，对于氯化钙而言，掺量不宜过高;随着龄期增加，掺氯化钙的粉煤灰水泥胶砂强度增长较快，在28d时，掺1%硫酸钠的水泥胶砂比基准胶砂强度提高32%。本文采用的激发剂对粉煤灰水泥胶砂的激发机理主要有以下几个方面，试验中所用激发剂主要成分为硅酸盐和硫酸盐，二水石膏的主要成分为二水硫酸钙，含有较多的钙离子，因此激发剂中的硫酸根离子在钙离子的作用下，可以与溶解在液相石膏中的氧化铝发生水化反应生成钙矾石(AFt)，与此同时，和水泥水化机理一样，激发剂中所含有的硅酸盐水化后也能够形成C-S-H凝胶，这些水化生成的钙矾石和C-S-H凝胶可以填充粉煤灰水泥砂浆中的孔隙和空隙，降低其孔隙率，使水泥砂浆更加致密，从而强度更高。从图2～图4的结果可以看出，各种激发剂的掺量存在极限，在给定的实验条件下有一个掺量。这要归因于激发剂本身的组成与性质，其主要成分是盐，如果掺量过高，在粉煤灰水泥胶砂水化后期，激发剂会在试样表面以薄层结晶的形态析出，即激发剂中的硫酸盐成分会引起泛霜现象［7］。
3．3掺激发剂对粉煤灰水泥胶砂经济性的影响
根据本文的实验结果，在掺1%胶凝材料总量的激发剂时，以粉煤灰等量取代20%水泥配制的粉煤灰水泥砂浆，其力学性能(抗压强度)高于不掺激发剂的空白组试件22%～30%，明显优于空白组的抗压强度。相比水泥的价格，粉煤灰是工业废渣，非常廉价，本文采用的氯化钙激发剂的掺量很小，仅为1%。所以，选择合适的激发剂种类，掺加适量的激发剂，可以节约水泥20%，既能满足其力学性能要求，又是环保节能的绿色建材，且降低了建材的成本。
4结语
1)掺有激发剂的粉煤灰水泥胶砂早期强度均高于空白样，相比氯化钙，硫酸钠和二水石膏激发剂对粉煤灰早期活性的激发作用不明显;在水化28d时，各激发剂单掺对粉煤灰的激发作用大小为氯化钙＞硫酸钠＞二水石膏。2)各种激发剂在不同掺量的情况下，硫酸钠与二水石膏对粉煤灰的激发效果随着其掺量的增加而减弱，在1%掺量时;氯化钙对粉煤灰的激发效果在其掺量为1%和3%时均较好，在5%掺量时反而抗压强度下降。3)氯化钙激发剂对粉煤灰活性的激发效果好。这表明选择合适的激发剂种类，掺加适量的激发剂，可以节约水泥20%，既能满足其力学性能要求，又是环保节能的绿色建材，且降低了建材的成本。
材料力学论文:材料力学课程教学改革与创新的思考
【摘 要】材料力学课程是高等教育中的重要课程，只有在日常教学中加强对其的改革和创新，才能更好地培养更多适应时展需要的人才。文章正是基于此，从材料力学课程改革与创新的必要性入手，提出了几点针对性措施，希望能够更好地促进学生学习能力的提升。
【关键词】材料力学课程 教学改革 创新 思考
近年来，很多院校注重对材料力学课程教学的改革与创新，但是实际上并没有达到预期的效果。究其根源，主要是形式化太严重，口头上提倡的改革与创新在实践中并没有得到有效的体现，所以不得不引起我们的思考。
一、必要性思考
在很多院校中，工科专业是一门十分重要的专业，而材料力学课程又是整个工科专业中最为重要而又基础性的课程。学生通过学习材料力学课程，不仅能掌握基本力学知识，还能提升实践能力，将实际的问题转化成简单的力学模型，不仅能促进学生工程概念的养成，而且还能促进学生解决实际问题能力的提升。很多学校在近年来已经注重对材料力学课程的开设，并在逐步改革和创新，而其中所暴露出来的问题不得不引起我们的思考，例如教学内容臃肿、学生难以掌握其重难点、教师在教学过程中缺乏灵活性和学生学习成绩较差等问题。所以我们不得不反思如何才能确保教学改革和创新的成效，尤其是为了适应新时代背景下的实际需要，加强对教学的改革和创新显得尤为必要[1]。
二、具体的思考
（一）教学内容方面的思考
在材料力学课程的教学改革与创新中，教学内容是改革和创新的主要内容，也是决定改革与创新成败的关键所在。尤其是在现代科技快速发展的今天，迫切需要加强材料力学教学内容的改革与创新。这就需要教师紧密结合当代学生的层次与特点，在确保教学质量的前提下，针对教学内容进行删减和压缩，并尽可能地引进新的材料力学知识。在整个教学过程中，要注重学生创新精神的养成和实践能力的培养。教师在组织教学内容时，应从传统的体系框架中解脱出来，切实强化新课改理念的渗透，注重对有关材料力学问题研究思路与方法的传授，不断提高学生在工程问题方面的素质与能力。所以，在教学过程中应注重新概念理论、方法理念的引入，促进学生思维能力的提高和创新意识的养成。具体来说，以往在进行材料力学课程教学时，主要是对基本变形进行较为完整的介绍，例如拉伸与压缩、剪切与扭转、弯曲等均属于基本变形，主要是对其内力和应力、变形和强度以及刚度等方面的计算，具有按部就班的特点，学生往往进行灌输性学习。在教学内容改革和创新的过程中，教师应紧密结合课程特点，将弯曲作为核心讲授内容，并对扭、拉、压、剪等进行分析，在分析弯曲的基础上，对内力、应力以及边等计算的方法进行讲授，从而从传统的教学体系中摆脱出来，不仅能强化学生的学习兴趣，也能促进材料力学教学质量的提升。而在教学有关扭、拉、压、剪的内容时，教师则应进行启发式教学，引导学生结合教学过程对公式的形成过程进行推导，从传统的灌输性学习转移到自主学习上来，这对于促进教学成效的提升具有不可或缺的作用[2]。
（二）教学方式方法的思考
在注重教学内容改革与创新的基础上，还应切实注重教学方式方法的改革与创新。具体来说，主要是做好以下几个方面的工作。
一是在教学方法方面。为了更好地促进学生素质与能力的提升，教师必须紧密结合学生的层次与特点，针对性地进行课程设置，并在这一环节中进行教学方式的创新。因为很多学生的理解和接受能力有限，所以有时难免会难以掌握教师所教学的内容，尤其是在做作业时，学生往往不会举一反三。因此，教师应针对性地进行教学方法的改革。教师在例题讲解过程中应注重对问题思路的分析，通过推理的方式，将整个解题过程分成分析题意和解答两个环节，并对学生提出的问题进行改进和完善，将学生所需掌握的内容与题目紧密结合起来，这样才能更好地激发学生的学习兴趣。因此，采取分层教学就是一种不可忽视的选择。
二是在教学手段方面。主要是加强以多媒体技术为代表的现代教育技术的应用，因为其能使教学过程变得生动活泼，增强学生的学习兴趣。但是就当前来看，多媒体往往被滥用，而且很多多媒体课件编制的质量较差。因此，教师必须提升多媒体课件的制作水平，并在教学中注重多媒体技术运用的实效性和适应性，促进教学手段的改进和创新。
三是在教学形式方面。主要是注重现有课程体系的分析和研究，以其为创新前提，且在此过程中创新教学方法，总结教学经验，紧密结合学生的需求开展教学工作，促进学生分析问题、解决问题能力的提升。例如在课程教学实践方面，教师可以设置趣味材料力学课程，通过创新教学形式，培养学生的创新能力，从而促进学生工程素质水平的提升。对于学生的能力，应科学地评价，并通过教学实践对教学改革进行不断的深化和完善，才能更好地将理论与实践进行有效的结合，促进学生学习兴趣提升的同时提高教学质量[3]。
三、结语
综上所述，材料力学课程的改革与创新已经势在必行。为了更好地促进这一课程教学成效的提升，教师必须在教学工作中注重教学内容和方式方法的改革与创新，才能更好地促进整个教学质量的提升，从而培养出更多的适应时展需要的人才。
材料力学论文:应用型本科材料力学轴力计算教学方法探讨
【摘 要】现代科学技术的飞速发展要求当代大学生必须在一定的学时内掌握越来越多的知识，材料力学作为一门重要的技术基础课，在课程总课时减少的情况下，压缩每个知识点讲授时间成为系统完成课程教学的重要途径。本文对拉压杆件轴力求解的教学方法进行了探讨，将传统的截面法简化，直接从杆件受力图观察求和计算轴力。通过在教学过程中的实践应用，表明该方法便于学生理解掌握。
【关键词】轴力；截面法；直接求和法
1.引言
现代科学技术的快速发展要求大学生掌握的知识越来越广，各门课程的教学课时均需要压缩[1]。材料力学作为一门重要的技术基础课，是机械工程与土木工程以及相关工科专业大学生的必修课程，在基础课程学习与专业课程学习之间起着重要的桥梁作用。对于以应用型人才为主要培养目标的二本院校学生，相对基础比较薄弱，学习主动性较差，如何在较短的课时内将知识点简明扼要地向学生讲解，并使其掌握应用，是对大学课程教学改革的一项重要挑战[2]。材料力学中的轴力图是拉压变形中重要的教学内容之一，是材料力学内力分析中比较简单却重要的基础知识。轴力求解是正确绘制轴力图的重点，轴力求解方法的理解掌握也是后序扭转与弯曲变形中内力求解方法的基础。本文针对学生在学习材料力学轴力求解时容易犯的错误，在传统截面法求解轴力的基础上，尝试直接由杆件外力分析图中观察计算轴力，并应用于教学实践中，探索材料力学教学改革的具体方法。
2.轴力求解的教学方法探讨
2.1截面法
现有材料力学教材中，主要以截面法求解轴力，并依此来完成杆件轴力图的绘制[3][4]。截面法的“截p取p代p平”四字要领，需要将所求轴力的截面假想地截开，取构件其中一部分为研究对象，在所取部分的截面上以一个正方向的轴力取代舍弃部分对所取部分的作用，通过所取部分的静力平衡条件列平衡方程求得截面轴力。
如图2-1（a）所示，杆件分别在ApBpCpD四个位置分别受到F1 pF2 pF3 pF4四个轴向外力。绘制该杆件的轴力图需要分别将ABpBCpCD段内任意截面1-1截面p2-2截面p3-3截面的轴力求出。根据截面法，分别截取图2-1（b）p2-1（c）p2-1（d），并在截面1-1p截面2-2p截面3-3上以内力N1 pN2p N3代替舍去部分对所取部分的作用。对
截面法的依据为物体的平衡条件。物体在静载荷平衡状态，无论是整体还是其中的任意部分，所受力系总是一个平衡力系。当取整体为研究对象时，杆件每个截面两侧的相互作用力为内力，而在截面法中取部分为研究对象时，舍弃部分对所取部分的作用由内力变为外力。对于拉压杆件，横截面内力称为轴力，规定背离截面的方向为正方向。截面法计算轴力时均预先在所截开的面上加一个正方向的轴力，这样计算得到的轴力正负即为轴力图的正负。该方法理论严谨，便于理解轴力图的实质。
然而，在实际教学中，发现部分同学在将舍去部分对所取部分作用以力“代”替时，经常会有将所设轴力方向画错的现象，尤其在截面轴力实际方向很容易判断得出的情况下，如图2-1（b），从直观上可以判断出截面2-1所受轴力的实际方向应该指向截面，与轴力正方向的规定相背。很多同学在画受力图时误将截面1-1的轴力N1按实际方向画出（如图2-2），导致通过平衡方程求得的轴力为正值，以至于最终的轴力图出错。
2.2 直接求和法
为了减少学生在应用截面法求解轴力时容易由于给定轴力方向与正方向相反导致轴力求解错误的问题，我们可以通过分析构件所求截面一侧所受的外力直接求解轴力。
事实上，通过对（2-1）式-（2-3）式的观察，可以得出，某截面轴力即为该截面一侧所有外力之代数和：
其中K为截面一侧所受外力总数。
按照截面轴力正方向的规定，将杆件截面一侧所受外力同样规定为指向所求截面为正，背离截面为负。根据静力学平衡原理，可以理解为，对于每一个主动外力，截面均需要对应有一个等值反向的力与之平衡，并且主动外力与截面内力必然同时指向或同时背离截面。因此，外力代数和即为截面轴力，依此可以确定轴力大小及方向。
直接由杆件外力和计算截面轴力，无需将每个求轴力的截面截断，再画每个截断部分的受力图，使得轴力求解步骤得到了简化。此外，与截面法相同，无论取截面哪一侧，由直接求和法所得截面轴力结果均相同，在此不再赘述。
3.教学效果
2015年在对三个机械电子工程专业班级的材料力学教学中仅讲解了截面法，学生在作业中轴力图出错率较高，正确率仅为60%。通过调整教学方法，同样对机械电子工程专业的学生，在2016年的教学中，讲解截面法原理的基础上加入了直接求和法的内容，结果学生对轴力图的理解应用能力明显提高，作业中轴力图出错率下降，正确率提高到75%。此外，针对商学院学生物理基础整体薄弱的现状，对他们主要讲授直接求和法求解轴力，在课堂练习中发现学生对轴力图的掌握程度也明显得到了提高。
4.结束语
技术基础课程的学习是本科生掌握相关专业知识的必要准备。对于应于型本科生，花较少的时间掌握技术基础课程的应用可以留出更充足的时间学习专业课程。
今后的材料力学教学，需要更多地探索总结如何让学生尽可能快地理解掌握应用每一个知识点，最终达到以较少的课时完成尽可能多的知识学习。
材料力学论文:网络环境下《材料力学》课程多元混合式教学模式探析
摘 要：多元智能理论认为人类思维和认识的方式是多元的，教学方式应随着教学内容、学生群体、教师特性的差异而改变。材料力学是一门集理论、实验、应用于一体的课程，单一的教学模式难以达到良好的教学效果。文章提出了基于材料力学教学的多元混合式教学模式，根据不同的教学内容将传统课堂讲授、自主学习、翻转课堂、对分课堂、小组探究等多种模式有机结合，经过两轮的教学实践，取得了良好的效果。
关键词：多元智能理论;材料力学;多元混合式教学
一、引言
翻转课堂模式[1]无疑是近年来在国内外广泛关注的新模式，越来越多的教师结合课程教学开展翻转课堂教学实践，取得了不少成果。经过笔者的教学实践，感觉在操作层面上还存在一些问题。首先，学生在缺少教师监控的环境下难以保持学习的动力。对于学习自主性不是太高的地方高校大学生来说，自主学习的动力主要取决于学习者自身的内因，但来自教师和同学等方面的外部因素也会起到很大的作用。课前的网络学习没有了教师的监控，学生的学习热情和学习动力都会大打折扣。再者，学生自主学习碰到的疑问无法及时得到反馈，学生累积的疑问会越来越多，进而影响学习的热情和自主性，学生容易半途而废，或者敷衍了事，学习的知识就变得支离破碎，没有系统性和条理性。[2]
在此大背景下，混合式学习（Blended Learning）的概念应运而生。混合式学习是指在学习过程中，将面授学习（Face-to-FaceLearning，F2F）的优势与在线学习（OnlineLearning）的优势相融合，以达到有效学习的一种学习模式。目前混合学习的基本理念几乎是公认的，即在“适当的”时间，将“适当的”学习技术与“适当的”学习风格相契合，对“适当的”学习者传递“适当的”能力，从而取得化的学习效果与学习方式。[3]混合学习是学习理念的一种提升，这种提升会使得学生的认知方式发生改变，教师的教学模式、教学策略、角色也都发生改变。 但混合学习模式在操作层面上，给老师和学生都带来了挑战，其挑战来自混合学习理念中的五个“适当的”，即如何才能做到“适当”，这就要求教师要认真研究教学内容、学生群体状态等诸多要素。材料力学课程是机械类、土木各专业的重要技术基础课，[4]课程学习的目的是为后续课程以及未来的工作搭建一个扎实稳固的基础性支撑平台。课程内容相对庞杂，有以高等数学、理论力学作为基础的理论知识，也有基于实验的材料性能知识，更有直接面向工程的应用性知识。内容中，有的需要学生理解，有的需要掌握，有的则要会应用，还有的需要学生学会分析，锻炼综合能力。因此，根据课程中不同的教学内容和教学目标设计，合理应用传统教学、网络教学、对分课堂等有效教学方法，形成适合课程特点、适合教师风格、适合学生学习习惯的多元混合教学模式。本文结合材料力学内容特点，提出了“教师精讲+自主学习+对分课堂+翻转课堂+小组协作探究学习”的多元混合式教学模式，经过两轮的教学实践，取得了良好的效果。
二、多元智能理论与多元混合式教学
多元智能理论是由美国哈佛大学教育研究院的心理发展学家霍华德・加德纳（HowardGardner）在1983年提出。加德纳从研究脑部受创伤的病人发觉到他们在学习能力上的差异，从而提出本理论。他认为我们每个人都拥有八种主要智能：语言智能、逻辑―数理智能、空间智能、运动智能、音乐智能、人际交往智能、内省智能、自然观察智能。多元智能理论有助于老师从学生的智能分布去更加了解自己的学生，知道学生之间存在差异，同一个同学对不同内容的接受程度也存在差异，应该采取多样化的更适合他们的教学方法。[5]
多元智能理论应用在课程教学中，给我们诸多启发。一是要改变以往的学生观，多元智能理论认为几乎每个人都是聪明的，但聪明的范畴和性质呈现出差异。要用赏识和发现的目光去看待学生，改变以往用一把尺子衡量学生的标准，要重新认识到每位学生都是某些方面的天才，只要我们正确引导和挖掘他们，每个学生都能成才。二是要用多元化的教学方法，多元智能理论强调应该根据每个学生的智能优势和智能弱势选择最适合学生的方法。根据不同的教学内容选择不同的教学方法，促进学生潜能的开发，最终促进每个学生都成为的自己。三是教师要改变自己的教学目标，多元智能并不主张将所有人都培养成全才，而是认为应该根据学生的不同情况来确定每个学生最适合的发展道路。通俗来讲，多元智能理论不是让学生千军万马过独木桥，也不是简单地要求给学生多架几座桥，而是主张给每条学生都铺一座桥。教育的价值除了为社会培养有用之才，更在于发展和解放人本身。
多元混合式教学模式一定程度地体现了多元智能教育理念，在多元混合教学环境中，学习者的多元智能可以得到潜移默化的浸润式的发展，如果教育者对混合式教学环境进行精心设计，学习者多元智能的发展将更具系统性和成效性。混合式教学环境能够为学习者的多元智能发展创设适应性、触发性和诱导性的学习氛围，是诱导、激发和强化多元智能发展的强效活动平台。本文的多元混合式教学突破了传统课堂教学时间和空间维度的限制，可以帮助学习者扩大交流对象，通过教学中对分课堂、小组研讨、翻转课堂、问题探究等多种形式的教学活动安排，能够为学习者创设情境化的问题空间，引导学习者学会解决现实问题，从而建构有意义的知识。[6]此外，在多元混合式教学实践中，学生通过运用现代教育技术，如多媒体软件、文字处理软件、PPT课件制作、数据处理工具等，不仅可以极大地提高学习效率、节省学习时间，而且可以开拓和体验全新的学习方式，感受新型的学习文化，更重要的是锻炼了学生的表达、自主学习、团队合作、批判思维等能力。
三、《材料力学》课程多元混合教学模式改革
1.教学目标设计
课程教学模式改革总体教学目标基于以下三点：①提升专业素养，教会学生力学概念、力学基本分析方法、力学知识体系、工程中的力学问题、力学文化与力学扩展。②重视能力培养，培养学生分析问题解决问题的能力、自主学习的能力、而优雅的书面和口头表达能力、批判性思维能力、团队协作能力、终身学习能力、人生规划与幸福生活能力和领导力。③关注人格养成，引导学生习得一种积极乐观的良好思维习惯，具有高贵的品格和丰富内心世界，真实、善良、健康、快乐地工作和生活。
2.信息化学习环境创建
只有在丰富的信息化学习环境下，才能保障课程教学模式改革的顺利实施。本课程搭建了资源丰富的网络教学综合平台，教学资源栏目上传了课程信息化教学设计、按照章节区分的教学课件、按照知识点区分的教学课件、电子教案、实验教学、课堂拓展等9个二级栏目。教学活动栏目设计了：教学笔记、课程作业、答疑讨论、研究型教学、播客单元、在线测试、课程问卷等10个二级栏目。在课程建设栏目设计了：课程教学研究、课程学习、学习进程、教师教案、学习讨论区、研究型学习、行程性评价、翻转课堂学习指导等13个二级栏目，教学平台能够满足信息化环境下教学模式改革的需求。另外平台上的教学邮箱、学习笔记、答疑讨论、常见问题指导、课程通知等栏目很好地实现了师生之间、生生之间及时的信息交互，充分营造了交流讨论的学习氛围，为教学模式改革的顺利进行构建了较为理想的信息化学习环境。
3.材料力学多元混合教学模式
基于以上目标，设计了“教师精讲+自主学习+对分课堂+翻转课堂+小组协作探究学习”的多元混合式教学模式。教师精讲主要是讲透基本概念、基本原理、重点难点、易混淆点。其他内容主要是开展自主学习、对分课堂、翻转课堂、小组协作探究等学习形式，充分发挥了学生学习的主体地位。
（1）学生自主学习
对于理论性不强、文字叙述较多、学生通过浏览网络平台的相关学习资源能够自主完成学习的内容（应力集中、非圆截面杆扭转、提高弯曲强度措施、提高弯曲刚度措施、提高压杆稳定性措施）安排学生自学。
主要环节包括：教师提前布置学习任务、在网络平台上学习任务书和学习指导书;学生课下通过查阅文献、研读教材、研读授课课件、观看老师的微视频等资源进行学习，撰写学习报告，提交在网络教学平台上;教师审阅学习报告，就学生学习的效果进行跟踪指导和评价，及时把发现的问题通过网络教学平台反馈给学生;教师针对大多数学生存在的共性问题进行课堂反馈和交流;所有的环节结束后，学生独立完成在线测试，以检测自己的学习效果。
（2）对分课堂学习
对分课堂是一种有效的“教师讲授+学生讨论的合作学习模式，[7]该模式以思维训练为导向，逐步引导学生会学习、会表达、会思考、会提问、会解决问题。注重学生的课后复习，鼓励督促学生平时学习，把应该付出的努力分散到整个学期。
主要步骤为：①分组：教师预先根据学情分析，开课之前对学生进行随机分组，4人一组，并指定一名小组长，将分组情况提前公示在网络教学平台上，以备学生随时查阅。②及时次上课交代好分组情况，并要求小组4人并排坐在一起，预备进入小组讨论和小组探究学习。③课上：要求学生认真听讲、掌握核心知识。④课下：要求学生独立学习、自主阅读教材、浏览课件、温习授课内容，并独立思考、独立完成作业。⑤待作业完成后，学生就所学习的内容，以及自己对内容的掌握程度梳理“亮考帮”，即将自己学习的结果分为三个等级展示出来：较大的收获、学懂的、不懂的。⑥小组讨论：下一次课上，利用10-15分钟进行4人小组的交流讨论，组员之间温习课本内容、分享学习体会或针对自己的“亮考帮”互相解答疑问。在此过程中，组员之间为别人解答、为自己释疑。讨论结束后各小组要总结本次讨论的精华和解决不了的困惑。⑦教师与学生之间互动讨论：教师随机抽查4-5组的小组讨论效果，被抽查到的同学一定要说“我们组的收获是……”，“我们组遗留的困惑是……”。教师针对共性的疑惑给出解答，同时展示、点评作业，促进学生的共同进步。对分课堂可以让全班每一位同学都动口、动脑、彼此交流意见想法。在交流的过程中，训练学生能够清楚阐明自己的观点，并且能被他人正确理解;也能训练学生学习倾听，理解他人的观点。
（3）翻转课堂学习
翻转课堂学习模式强调学生课前预习，在预习环节发现自己解决不了的、困惑的、迷茫的问题，课上师生、生生交流讨论，解决迷茫点、困惑点。
本课程设计的主要步骤为：①学习准备：对分课堂的4人小组合并形成翻转课堂6-8人学习小组。评价组由班长2人+学习委员2人+课代表2人组成，评价组提前制定翻转课堂表现的评分标准，经教师审阅并给出指导意见;评价组再进行修改，最终形成对讲课组和提问组都有所考评的评价标准。②网络学习与师生交流，内容包括任务、进入学习、撰写学习报告、审阅与答疑、修改报告、网上提交等环节。③课堂讨论与生生交流，首先是登台讲课，课堂交流环节按照学习小组进行，教师根据学生的分组名单随机抽取一位学生登台讲课，讲课时间控制在8-10分钟。然后是生生交流，讲解完成后其他小组同学就讲课同学的学习效果以及学习质量提出质疑。讲课同学的小组成员可以帮助讲课同学回答问题。
（4）小组协作探究学习
为了培养学生分析问题解决问题的能力，提高学生的团队意识，锻炼学生的书面写作和口头交流表达能力，设计了小组协作探究学习环节。[8]
主要步骤为：①教师提前2-3周在网络平台上小组探究学习项目，学生4人一组，每人领取一项任务。②学生各自独立完成自己的任务，学习有困难的学生可以求助组内成员的帮助。③2-3周之后，待学生各自完成自己的任务，组内成员之间进行交叉批阅、纠错，然后将自己的学习成果进行拍照留存，形成Word文档或PPT文档，并将纸质成果上交，作为行程性评价的一部分。④纸质材料上交后，进入课堂交流环节。本着学生自主自愿的原则，学生登上讲台面对全体同学讲解思考的过程、分析问题的思路、解决问题的方法、付出努力之后的收获体会，目的在于对学生思维能力、探索精神的培养。⑤讲解完成后，必须回答同学提出的问题。此环节重点在于吸引学生的参与，提升学生的交流表达能力，锻炼学生的逻辑思维和推理能力。教师多鼓励学生大胆登台讲解，敢于在众人面前表达自己的想法。⑥学生之间的课堂交流环节之后，教师针对概念含糊不清之处给予进一步的指导和纠正。同时在网络教学平台上公示教师对此次小组作业的进一步解疑和分析过程的指导。
四、效果与总结
1.学生学习成绩得到提高
实验班与平行班期末考试采用了相同的试卷。从实验班和平行班的成绩对比来看，实验班级的总体成绩普遍得到提高。
2.学生的综合能力得到锻炼和提高
我们对103名学生进行了课程教学改革满意度调查和综合能力调查，见表3。
进行学生能力提高调查：通过材料力学课程的学习，我在以下几个方面得到了提高（可选择多项），见表4。
从调查结果可以看出，学生的综合能力都得到不同程度的锻炼和提高，认为自己自主学习能力得到提高的学生最多，其次是口头表达和逻辑思维能力。学生综合能力的提高，透过学生的留言也充分地得到了印证。如学号为14120201078的同学写道：在这个新学期我摒弃了上学期一些不好的学习习惯，比如上课玩手机、做作业时总是想着看参考答案等。这表明我克服了自己较大的敌人那就是惰性，这也是本学期我较大的收获。并且我也获得了丢失的自信。在材料力学课程的学习过程中，我获得了以下能力：①总结知识点，归纳分析的能力;②学会了提出问题，比以前更加善于提出问题。③提高了与人沟通的能力，更加自信地与他人分析讨论问题，能清楚地表达自己的观点。如学号为14110202008的同学写道：材料力学课堂形式多样，小组协作、翻转课堂、小组讨论等在各个方面综合提高了我们的能力。课前讨论环节在一定程度上“逼迫”我们发现问题、积极思考;小组协作对于我们的团队合作能力得到了提高;翻转课堂提升了我敢于在公众场合大声说话的勇气。透过本学期材料力学课程的学习，我在综合素质方面得到了提高，让我有了一个20岁青年应有的冲劲儿，有勇气敢于在公共场合大胆地表达自己的想法，敢于表现自己。
3.结束语
从调查反馈信息来看，多数同学喜欢并积极参与这种教学模式，课前学生们查阅资料、收集信息、小组讨论、网络讨论、整理学习报告;课上学生登台讲解，回答同学们的提问，也提出问题质疑别人;课后查漏补缺、完成在线测试。这种模式给学生充分的自主学习时间与空间，让学生真正地参与教学的各个环节，做课堂的主人，做学习的主宰，充分锻炼了学生的思维能力、自学能力、交流表达能力，同时也增强了自信心，加强了同学之间的交流和联系，促进了同学之间的深度合作。学生们的收获是显而易见的。但也存在一些不足，如个别同学思想比较传统，仍然抱住传统的观念、传统的学习方法不放，对教学模式和信息化教学带有一定的抵触和偏见，认为“期末我考个高分不就行了吗，干嘛这么复杂”。
本文基于多元智能理论对多元混合式教学模式的研究和探索才刚刚起步。多元混合式教学不但在教学实践上融合了传统课堂教学和网络化教学的优势，而且它是一种更加开放、更加包容的教学模式，可以根据教学目标、教学内容、学生群体差异、教师特性等不断接纳、改进、融合各种新的教学方法。
材料力学论文:材料力学课程案例教学的研究
[摘 要]案例教学是将材料力学理论与实际问题紧密结合的有效教学模式之一。在材料力学的教学中，案例教学是一种行之有效的方法，可以服务专业，弥补教材，激发兴趣。然而案例的收集和分析是一个经常性的工作，作为教员要思维敏捷，多关注生活、工程中的焦点问题，要多学习专业知识，找准武器装备课程中的相关问题，提炼适合材料力学课程的案例或实例，让材料力学课程的教学充满活力，这样才能让学员喜欢力学课程。实施好材料力学的案例教学还任重而道远。
[关键词]材料力学 案例教学
材料力学课程是研究工程结构或机械的各组成部分正常工作条件下，所应满足强度、刚度和稳定性条件的一门专业技术基础课程，既是后续课程的重要理论基础，又可以直接解决一些基本的工程实际问题。在教学中如何提高教学效果，培养学员的工程意识和解决问题的综合能力，是教员一直努力的方向。本文首先分析材料力学教学的现状和案例教学的优势，然后结合课程内容，从生活、运动、工程、装备中选择案例或实例的做法。
一、材料力学教学的现状
（一）专业需求
作为专业基础课的材料力学课程教员，要树立基础服务专业的理念，有必要列举专业课中的实例进行分析，布置作业时也可以结合武器装备课程中的零部件，进行适当的强度、刚度和稳定性分析。这可以让学员直观感受到力学理论的实际应用，从而激发学员的学习兴趣，调动其学习的主动性。
（二）教材不足
我们的教学对象是从学校到学校的二年级大学生，没有任何工程背景和装备知识，更谈不上经验，所以学习的理论和实际是脱节的，学员感到理论枯燥乏味，作为教员有责任将抽象的理论知识与工程实际问题有机地结合起来，还原教材中简图的实际原貌，使学员对力学知识的用途有更深层的认识，也有助于提高学员的力学建模能力。
（三）学习效果
学员目前完成作业的状态，主要停留在简单的套用公式上，因此学员觉得没有必要做，完成时也不认真，稍难一点就去找习题答案看，而不去动脑思考，有的学员甚至拿来抄，显然这很难达到巩固所学知识和方法的效果。作为教员有责任通过多种途径收集整理具体实际问题，供学员进行分析，真正达到举一反三的效果。
二、案例教学在材料力学教学中的重要性
案例教学近年来对我国的高校教学改革具有重要的推动作用，在很多课程的教学中都开展了案例教学。[1] [2] [3]材料力学的发展遵循着人类认识自然界的规律，从实践到理论，再回到实践，因此案例教学是将材料力学理论与实际紧密结合的有效教学形式之一。[4]
因具体案例本身有着实际的工程、生活背景，首先能够吸引学员的注意力，想要搞清楚事故的原因，学习也就由被动变主动了;然后建立力学模型，分析所需理论知识，听起来也就不再那么枯燥了;用理论定性或定量来分析事故的原因，学员也就会有一种出乎想象、原来如此的感受。学员从案例分析的过程中，不仅感受到材料力学理论不再抽象，真正做到系统掌握理论知识，达到灵活运用的教学目的，还可以从案例中吸取经验教训，逐步树立问题意识，养成思考习惯。
案例教学不仅激发学习兴趣，其分析也不再是停留在公式的简单套用上，而是要将实际问题抽象为力学模型，强调在实践中抓主要矛盾而略次要矛盾的思想，很好地弥补了教材例题和习题的不足。另外，案例的合理选择也可以服务于专业，所以说案例教学可以达到一举多得的效果。
三、材料力学案例的选择
（一）生活型案例
基本变形内容是材料力学课程中后续组合变形等内容的基础，讲完这部分内容后，可将空调外机支架的安全性问题分析布置给学员完成，让学员自己查找空调外机和支架坠落伤人的事件，提出问题，分析归纳原因，并给出分析报告。讲到压杆稳定时，请学员看银枪刺喉的视频，认真观察、思考其与所学内容的关系，建立力学模型并定性分析，理解杂技是一种精心设计的演出，其中包含一定的力学原理。
现在新闻中经常会报道司机由于酒驾造成的交通事故，为了让学员能有理性的认识，可列举2014年某市一司机酒后开车撞到人行道上碗口粗树上的案例，对保险杠的强度进行分析。
通过分析生活中的案例，学员体会到力学就在我们身边，从而逐步养成善于观察的习惯。例如有的学员就提出学术报告厅、教室里投影仪的悬挂构件的受力、变形、应力等问题。
（二）运动型案例
学员都是十八九岁的年轻人，喜欢运动和刺激，讲到动载荷时，播放2011年12月31日，津巴布韦一位蹦极者由于安全绳索断裂，坠入波涛汹涌的“鳄鱼河”中的视频，还有安全绳索未断但由于太长，蹦极者被鳄鱼咬掉头的视频，通过建立力学模型，分析事故的可能原因，课后请学员自己上网查找蹦极设施中绳索的要求和规格，理解蹦极时的注意事项。让学员选一项自己喜欢的项目，建立抽象力学模型，应用材料力学知识来做定性分析。
军校学员每天都要有一定的体能和军事训练，一些受伤时有发生。在400米障碍训练中，学员很容易腿受伤，列举医学上小腿骨折的三种类型：单纯性骨折、粉碎性骨折、开放性骨折，从强度不足的角度定性分析骨折原因，然后结合训练中的体会，从力学的角度总结科学训练的要点，为学员减少训练中的受伤提供一点帮助。
通过分析运动型案例，学员会感受到力学的魅力所在，也就更加喜欢力学。有的学员还可以还原教材上外伸梁受集中载荷的实例，正是每天都要训练的双杠，然后查阅资料进行分析，真正达到学以致用的效果。
（三）工程型案例
随着社会的发展，科学技术的进步，环境的保护，过去给人们带来方便的高大烟囱，由于烟尘的直排造成一定的环境污染，需要对废旧烟囱进行拆除。讲到动载荷内容时，播放国内外拆除烟囱的视频，请学员观察倒下过程，注意二次折断的现象，建立抽象力学模型，指出涉及的相关知识点，并定性分析其原因。
讲到提高梁弯曲强度措施时，列举某展览馆工程曾因梁内漏放附加的钢筋，承载能力不够，当附加荷载，比如隔墙的空心砖砌上后，梁上出现裂缝，引起砖墙裂损坍塌的案例，分析在钢筋混凝土梁中钢筋的关键作用和钢筋的合理配置，理解设计和施工中按照严格的规范要求去做的重要性，否则就会酿成严重事故。
近两年学院内先后进行了训练中心、综合教学楼和学员宿舍楼的建设，一些施工设备就在工地，如打桩机、脚手架、塔吊等，是学员很好的学习机会。我们和工地负责人联系，在保障安全的情况下，带领学员到现场参观，请工程技术人员介绍一些和力学相关的结构和设备的特点及施工时的注意事项，学员感受到了力学的广泛应用，也对施工人员充满了敬意，结束后要求学员在学习的过程中自行选择一个相关题目进行建模分析。
（四）装备型案例
材料力学课程开设在大学二年级，学员没有专业背景，但二年级学员在新生军训时都打过枪，因此列举部队射击训练或试验中，弹壳、击针出现的实际现象分析。比如讲拉压变形时，分析弹壳出现横断的原因;讲应力状态时，分析弹壳纵裂、炸壳的原因;讲动载荷和稳定性时，分析击针出现折断或弯曲变形的原因。
结合装备热点问题，收集相关例子分析。比如，2012年11月23日，舰载机飞行员驾驶国产歼-15舰载机首次成功降落航空母舰“辽宁舰”，标志着我军突破了滑跃起飞、阻拦着舰等飞行的关键技术。着舰时舰载机的拦阻钩连杆作为其中的主要承力构件，需要有足够的强度，因此讲到组合变形时，请学员观察图片，分析连杆的受力，推测连杆横截面的形状，课后请学员查阅资料，和实际的拦阻钩连杆进行对比分析，理解设计的理论依据。
根据教学进度和学员的专业，和专业教研室联系，带领学员参观相关专修室，有针对性地观察零部件，比如观察履带板的构造和连接，并特别提醒学员注意有的履带板中有橡胶衬套，有的则没有。这样讲到剪切与挤压变形，分析连接履带板的履带销的剪切和挤压问题时，学员就有直观认识，更容易理解。讲到扭转变形时，在学员理解圆轴扭转的强度、刚度分析后，请学员分析履带板中橡胶衬套的变形，从结构和受力分析中看到与所学的圆轴扭转问题不同，因此不能运用所学结论，这时引导学员重新从方法的源头上分析，通过观察变形，提出假设，然后建立几何关系、物理关系、静力关系，请学员自行推导应力和扭转角的计算公式。从这些例子的分析中，学员切实体会到学会知识很重要，掌握分析方法更重要。
四、结语
在材料力学的教学中，案例教学是一种行之有效的方法，可以服务专业，补充教材，激发兴趣。然而案例的收集和分析是一个经常性的工作，作为教员要思维敏捷，多关注生活、工程中的焦点问题，要多学习专业知识，找准武器装备课程中的相关问题，提炼适合材料力学课程的案例或实例，让材料力学课程的教学充满活力，这样才能让学员喜欢力学课程。
材料力学论文:浅谈基于地方本科高校应用型人才培养的材料力学教学改革
[摘 要]地方本科高校培养应用型人才是教育在经济社会发展中转方式调结构的必然选择。但我国目前地方高校在材料力学课程教学方面存在不足，不能满足社会发展对应用型人才的需求。分析应用型本科高校材料力学教学过程中存在的问题，并将应用型人才培养观念注入材料力学课程的教学之中，提出具有针对性的课堂教学改革模式与方法，从教学观念的改变、师资队伍的建设和课堂实践教学等方面探究基于应用型人才培养观念下的材料力学教学创新措施。
[关键词]应用型人才 材料力学 教学改革
地方本科高校培养应用型人才，是近年来国家人才培养战略调整的重要举措，也是地方本科高校服务区域经济社会发展的有效手段和途径。[1]当前应用型本科高校处于转型发展的关键时期，为了培养“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的为地方经济服务的实用型、应用型人才，教师要从根本上转变教学观念，更新教学方法。材料力学课程是高校各工科专业重要的专业基础课，是一门与生产实际联系较为紧密的课程，在应用型人才培养背景下，教学内容、方式等也都需要进行必要的调整和改进。
一、应用型人才培养对材料力学课程的要求
新建应用型本科院校的培养目标决定其人才培养必须改变本科教育的传统模式，必须到业界的实际环境中去感受、去认识、去理解、去实训。[2]应用型人才的培养对材料力学课程提出了不同的要求。
（一）材料力学课程内容要与工程实践相结合
培养应用型人才应注重培养学生的实践能力，所以在材料力学授课内容上应更贴近工程实际，所讲例题、模型、理论等要和实际的工程背景密切结合。
（二）材料力学课程在教学过程中应侧重于培养学生的能力
应用型人才的培养应更注重培养学生解决问题、分析问题的能力而非一般的知识传授，因此在讲课过程中应把培养学生解决、分析问题的能力以及将来工作后的再学习能力作为重点。
（三）材料力学课程在教学过程中要注重培养学生的工程素质
应用型人才的培养要求学生在掌握理论知识的同时，更要锻炼动手操作能力，使学生的工程素质能真正得到提高。
二、目前材料力学课程在教学中存在的问题
面对应用型人才培养对课程的要求，现阶段材料力学课程在授课过程中主要存在以下问题。
（一）材料力学课程体系与应用能力培养割裂
材料力学课程体系和教学一直受传统专业的影响，通常都是将其直接作为一门纯理论课程开展教学活动，过分注重传授知识，轻视工程实训及综合素质与能力的培养，这些都制约了学生工程能力的培养及提升。
（二）教师队伍缺乏系统的工程实践锻炼，教学与工程实际不能紧密结合
目前地方院校中尽管具有博士学位的教师比例不断提高，但多数是刚刚走出校门的青年教师，没有经历过系统的工程实训锻炼，教学过程中常常以理论讲解为重点，实践环节缺失，形成知识传递从书本到书本，导致学生在学习过程中难以将理论与工程实际相结合。学生在完成材料力学课程的学习后，纵使掌握了理论却不知如何在工程实践中应用，如何用理论解决实际问题，从而导致失去学习的兴趣。
（三）授课方法单一
目前的材料力学讲课方式，主要采用灌输式教学，学生与老师之间互动环节缺乏，学生的接受能力及讲课效果如何，教师了解较少，再者，评价学生学习成绩时比较重视卷面考试，忽略学生的实践应用能力。
三、基于应用型人才培养观念下的材料力学教学改革的建议
针对应用型人才培养对材料力学课程提出的新要求，分析在材料力学讲课过程中所出现的各种问题，多方面考虑本课程在教改时应注意的因素，提出下面几点建议。
（一）课程教改的前提是教学观念的转变
教师的教学观念会直接影响讲课内容、授课效果及学生的学习成效。教师应按照应用型人才培养的观念，在教学的同时不断总结教学经验及存在的问题，实现教学方法的改进及创新，有针对性地培养人才，把以前将知识传递给学生的观念，转变为传授学生技能、培养学生的工程素养。教师在讲课时力求言简意赅，重点突出，尽量减少理论的推导，加强思路及分析方法的介绍;侧重于学生学习方法的培养以及创新能力的培养，使学生的创新意识及工程素养在潜移默化中得到培养和提高;力求使学生在学习理论知识和锻炼实践创新能力方面获得双丰收。
另外，针对材料力学课程特点，鼓励教师走出课堂，多到工厂、企业中去。建立教师定期轮换到企业锻炼的制度，以便了解、掌握近期的工程信息，使得自己在教学中能及时更新教学案例。特别对于新教师，通过参加企业的生产劳动，参与企业的技术研发等可使自身的实践能力和科研水平得到提高，知识面得到拓宽，使得自己在讲课过程中也能做到言之有物，内容丰富，贴合实际。再者，高校在引进人才方面，不仅要注重教师学习经历也应注重工程经历，高薪引进理论扎实、工程素养高的工程技术人才充实到教师队伍中。
（二）课程教改的基础是教学内容的更新
工程背景介绍和重大工程事故分析能够增强学生的感性认识，进而加深对材料力学基本内容的理解。[3]为了使材料力学的教学内容更加贴合工程实际，所讲内容不能照本宣科，应及时更新和适当增加更具有工程背景的材料。材料力学讲授的内容主要包括四种基本变形、组合变形、应力应变分析、强度理论、压杆稳定、能量方法等几大方面，在讲述每部分内容时，要有意识地和常见的工程实际相联系，在讲清楚如何应用理论去解决实际问题的同时，利用多媒体多放映一些相关的动画和图片，使学生对材料的变形和破坏有直观的认识和了解。对近期发生的工程事故进行事故分析，比如多发的脚手架坍塌事故，从理论上分析发生的可能原因，如何加以避免等等。通过工程实例的讲解，使学生形成相关的工程概念和工程应用意识，以获得良好的教学效果。
先进复合材料是新材料研究的重点和方向[4]，为使学生能了解到学科前沿，拓宽知识面，以适应科技发展趋势，在讲课过程中可适当增加这部分的教学内容，来激发学生的求知欲望和学习兴趣。
（三）课程教改的关键是教学手段的改革
传统的教学方法在现阶段已不再适合应用型人才的培养，教学手段的改革是课程教改的关键。目前理论学时一再缩减，细致入微、面面俱到的教学方式占用学时过多，学生也会感到枯燥，产生倦怠心理。因此，就要在系统把握教材的基础上，删减教学内容，有针对性地精讲重点内容，让学生扎实掌握一些重要的理论与解题方法，并结合工程实训来深化对理论知识的理解和巩固，以达到正确应用理论的目的。同时，教师要多和学生交流，深入了解学生的实际能力和水平，根据学生的接受能力来采取合适的讲解方式，做到有的放矢。把课堂效率及学生学习的效果放在首位，把分析问题与解决问题的方法作为重点讲解内容，从而使学生运用知识的能力与处理问题的能力得到培养与锻炼，学生的实践应用能力也得到加强。例如：对于“组合变形”这一部分，要着重讲解分析方法，即分析清楚构件在外载荷作用下有哪些基本变形叠加，各变形对应着怎样的公式，应力分布如何，当学生清楚这些后，剩下的就变成已经学过的知识，就容易理解了，对于结果的计算，就不必再赘述。这种重点突出针对性强的教学方法既节约了时间，也使学生容易理解和掌握。
现代科技的引入，使传统教学方法和手段发生了巨大变化，也为材料力学的教学改革提供了广阔的发展空间。[5]对于现实中的工程问题，在教学过程中，可采用图表、图形、动画、数值仿真等多种形式，进行力学建模，使教学更加形象直观;或通过网络来获取更加充足的相关的信息资源，使教学内容丰富，教学重点突出，从而激发学生的学习兴趣，使学生的想象能力及自主探究水平得到提高。例如：通过动画模拟来演示“压杆稳定”的动态失稳过程，让学生观察形象逼真的坍塌过程，使学生感受到学习乐趣的同时也能进一步深化对理论知识的理解与掌握。
另外，还可充分利用互联网，进行分布式、分段式教学的尝试，即学生根据自身的实际能力和水平，对本课程的学习时间自行安排。学习本课程遇到的问题通过互联网提交，由任课教师进行监控和跟踪，对于学习水平不同的学生区别对待，并布置不同的习题，教师应及时对其评价，以便掌握不同层次的学生学习本课程的情况，实现真正的差异化教学。
（四）课程教改的重点是实验教学的加强
为适应未来的工作需要，满足不断变化的就业需求，应用型人才就要具备良好的实验操作能力，在实验中展现出娴熟的动手操作技巧，因此，材料力学的实验教学应作为重点来加强。通过实验教学使学生的动手操作能力得到培养和锻炼，并使实践能力逐步得到提高。例如在进行拉压扭转、冲击等一系列的实验中，从试样的选材及制作再到具体做实验，都可在老师的指导下由学生自己完成，使学生能够从中得到锻炼并掌握更多的技能，进一步培养学生的创新能力及参与实践的能力。还可创建现实与虚拟相结合的教学实验室，逐渐培养学生的参与实践及创造能力。在实验课的教学过程中，教师要改变以前的全盘托出、大包大揽的教学方法，采用启发、引导的方式，培养学生的学习热情，使学生由被动学习变为主动学习，积极参与、主动思考，从而提高实验课的教学效果。
再者，教师在进行科研工作时，也可将科研课题渗透到教学工作中去，并将科研中得到的知识和经验有针对性地融汇到课堂教学上，从而使讲课内容不断丰富、不断创新，也使学生能了解到学科前沿的知识，并掌握更多的新技术，在产、学、研一体化过程中，真正锻炼学生的实践能力与知识运用能力，从而激发学生的学习热情与创造能力，灵活掌握与应用所学知识，提高学习效果。
四、结论
应用型人才培养不仅要求材料力学课程的内容要和工程实际相结合，而且要求教学的过程更应注重培养学生的工程素养和工程实践能力。目前，材料力学课程体系与内容和工程实际结合不够紧密，实践环节比较缺乏，传统的教学模式已不再适用于应用型人才培养的要求。应根据学生的学习特点，改变现有的教学观念，不断摸索出材料力学的教学方法与创新思路，积极采取各种有效措施来提高师资队伍的综合素质，提高材料力学的教学质量和总体水平，达到应用型人才的培养目标。
