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教学畅谈 | 管理学院孔杰:新工科背景下教学方法的创新与研究—以《材料力学》课程为例

更新时间:2022-09-02 17:51:28 点击:

新工科理念的提出,更强调了学科间的交叉性、实用性与综合性。材料力学这门课是材料科学与力学交叉形成的一门课程,原理抽象、内容枯燥、公式繁琐,是学生学习这门课的主要障碍。因此,在新工科背景下,如何提高学生学习材料力学的质量和积极性是一个亟待思考的问题。笔者通过分析材料力学课程的学科特点以及在传统教学模式中“教”和“学”存在的问题,剖析其问题的来源和产生的机理,引入案例教学法,强化实训实操,鼓励参赛和考研, 进一步培养学生的学习兴趣,提高教学质量和教学效率,为学生未来就业和考研打下坚实的基础。

一、案例融合,通俗易懂

案例教学法的原理就是引用日常生活实例,逐一进行假设和简化原始模型,将各个实例的原始模型进行归纳和统一,形成一个固有的定理或公式,再将其带入到实际案例进行检测和检验,验证其是否具有普遍性,并用于设计或解决我们在实际生产和生活中遇到的各种问题。案例教学法最重要的是理论与实践相结合,由于所列举的实例都是来自生活中的案例,学生可以很好的理解,能更直观、更形象的将其本质拆开。即使学习能力差的学生,也可以很快的接受和产生兴趣,调动了学习的积极性,使得枯燥无聊的课程充满了欢乐和意义。由于教师在使用案例教学法时需要做大量的前期准备工作,需要教师到企业和社会中去,到工程现场和一线生产中去收集资料和数据,无形中就提高了自身的知识水平。案例教学常见于形象理解法、物理概念法,具体如下:

(一)形象理解法

通过工程实例图或三维透视图更好地展示教材中的力学概念或专业术语,促使学生理解透彻、一看即懂。



(二)物理概念法

力学知识一般较为抽象,不好理解。通过让学生理解力学原理是怎么来、怎么学、怎么用、用哪里,脑海中产生物理画面感,学习效果就会事半功倍。比如中央电视台的受力类似于下图小孩蹲马步,两腿的宽度和身体的前倾都决定了结构的稳定性和安全性;再比如竹子上细下粗,在大风作用下可通过柔性变形保持稳定。据如此类,把这种物理概念嫁接到建筑设计中,我们就明白了金字塔、中国塔寺、高层建筑等为什么是顶部细、底部粗了,悬臂结构设计理念由此而来。



二、强化实训,夯实基础

大学生在学习过程中经常出现听得懂、看得懂,就是做题不知如何使用各类专业定理的情况。通过实训,要求学生独立制作各类建筑模型,帮助学生提升对力学构件设计概念和力学定理的应用场景的认知。


5实训建模实效图


三、勇于参赛,提升技能

鼓励本专业学生参加全国各类力学大赛,如周培源大学生力学竞赛、结构力学设计大赛等赛事,能增长见识、开拓视野、提高专业实际运用能力。本专业学生参加了2022年湖南区结构力学设计比赛,虽未晋级,但从比赛过程中获得了经验,提升了专业认知和实操能力,对未来就业和考研起到了很大帮助。