材料力学教学方法探讨

汪劲松

（铜陵学院，安徽铜陵244000）

材料力学教学方法探讨

汪劲松

（铜陵学院，安徽铜陵244000）

文章针对二本院校《材料力学》课程教学过程中出现的问题，总结出了提高教学效果的教学方法，即合理删减教学内容、理论结合实际调动学生的积极性、运用比较学习方法、强调数学基本功。

二本院校；材料力学；教学方法

在《材料力学》课程教学中，很多学生感到《材料力学》课程内容太多，并且其中应力、应变分析及组合变形难度较大，因此，每次考试都有不少学生“挂课”。本文针对这一问题，探讨如何搞好《材料力学》的教学工作。

一、教学过程中应理论联系实际，调动学生的积极性。

在教学过程中应首先应当分析这些假设的合理性。可在试样上划两条横向线和四条纵向线，然后弯曲该试样，观察变形后这些线条的变化，就可以解释假设的合理性。然后还要观察现实生活中人们所做的具体事情验证该公式。比如为什么大型桥梁要做成空心的？为什么梁的高度一般比宽度大？通过这些现象的观察和思考，可以让学生学以致用，提高学习兴趣，信服理论的正确性。否则只是从假设到理论，很难让人印象深刻，对理论的正确性也没有深入体会。

二、教学过程中应该注意比较学习方法的应用

《材料力学》涉及到轴向拉压、扭转、弯曲等基本变形形式，还有应力状态分析、组合变形和压杆稳定分析等内容，教材页数约300页[1]。在四十几节课的时间内讲完全部内容很显然每节课都得“满堂灌”。如果讲得又快又多，学生必然觉得枯燥乏味，注意力也难以集中，慢慢地会产生畏惧心理和厌学情绪。因此教师应当经常给学生鼓劲，还要设法帮学生理清头绪，化纷繁复杂为简单明了。

好在《材料力学》许多章节具有相似性，前后章节有关联性。知道这些相似性就会知道虽然教材内容很多，其实新的内容并不多，要学好这门课并不难[2]。明了其关联性和相似性，就会让学生感到思路清晰了，记忆和学习的难度减轻了。

比如相似性：第二章轴向拉压、第三章扭转和第五章弯曲都讲到了平面假设。这三章所讲的平面假设首先具有相似性。这三章所讲的平面都是指的横截面，且这个横截面在变形过程中都没有发生扭曲变形，变形之前是平面，变形后仍然是平面。其次要明了其不同点：（1）轴向拉压横截面在变形过程中是沿轴向平行移动，且面积要缩小或扩大；（2）扭转时横截面绕轴线转动，面积不变，似乎是刚体；（3）弯曲过程中横截面绕中性轴转动，面积也近似不变，且各横截面变形后相交于一条线（指纯弯曲）。

公式的推导过程也有很多是相似的。比如扭转切应力和弯曲正应力公式的推导过程都是如下：1）根据实验现象提出假设；2）根据变形几何关系得出应变与所研究点的位置之间的关系；3）根据胡克定律建立应力与应变之间的关系；4）根据静力学平衡关系求某点的应力与该点位置之间的关系，即是扭转切应力和弯曲正应力公式。

这三章公式的相似性也是显而易见的，如下表所示：

表1 基本变形有关公式比较表Tab.1 Comparison of formulae relating to basic deformations

材料力学公式推导的相似性非常普遍，应当经常提醒同学们注意。

比如关联性：很多同学觉得组合变形难以掌握。实际上组合变形只不过是轴向拉压、扭转、弯曲变形的叠加，也可以说是拉压、扭转、弯曲单独作用之结果的叠加。扭转和弯曲的叠加是矢量叠加，即要满足平行四边形法则。当我们做完力的分析之后，就可根据强度理论判断该构件是否满足强度条件。因此，只要我们掌握了简单的轴向拉压、扭转、弯曲的应力计算公式以及复杂应力状态的应力分析公式，求组合变形的强度条件并不难。

三、应强调数学基本功

《材料力学》与数学有着密切联系。对于二本院校的学生来说，他们有一定的初等数学基础，但大多数同学高等数学基础比较薄弱，许多学生连基本的微积分知识都没有掌握，因此，凡是涉及到微积分的内容，学生都感到头疼。比如第四章载荷集度、剪力和弯矩关系一节有许多微分方程，如：

这些公式对于有一定微积分基础知识的同学来说是很简单的实实在在的事实或图像，而对于那些对于简单的微积分知识都似懂非懂的同学来说，这些公式就是一堆令人头疼的符号，难以理解和记忆。

简单微积分知识在扭转切应力、弯曲正应力、切应力、平面图形的几何性质等章节都有应用，因此应当强调学生必须掌握基本的微积分知识。

四、合理删减教学内容

二本院校学生学习基础一般不是太好，这是众所周知的，也是无法回避的；另外，现在大学需要学习的课程较多，一般来说一个学期约七到十门，还有实践环节，相应地分配到《材料力学》课程的时间有限，一般在50课时左右。要在一个学期内面面俱到地学习掌握所有章节的内容必然给学生带来巨大的学习压力，这是不恰当的。老师应当根据专业需要和教学时间，对教学内容作适当取舍。比如对材料成形专业的学生，可以删减动载荷、交变应力两章。难点部分如小变形问题不可要求过高，可以作为兴趣题，供学有余力的学生自学，非圆截面杆的扭转、位移与应变分量、平面应力状态分析、莫尔强度理论、偏心压缩和截面核心等节可以删减。主要讲解材料受力破坏的一般规律，即轴向拉压、扭转以及弯曲变形的应力分析和强度理论、组合变形和失稳等的相关理论和相关公式。

五、强调适量练习的重要性

掌握了良好的学习方法会收到事半功倍的效果，但如果没有适量的练习，结果就好比花拳绣腿。在目前材料力学学时不断减少的情况下，已经出现了降低教学要求，减少习题训练量和习题难度大幅下降的现象，以至使学生在后续课程的学习中感到有些吃力，甚至有力不从心的感觉。相反，凡是在材料力学的教学过程中经过一定数量和一定难度习题训练的学生，在后续课程的学习，以及在后来的工作岗位上都获益匪浅。在学习材料力学的课程中，学生普遍反映材料力学“上课一听就懂,教材一看就会，习题一做就错”，这也是习题训练太少的缘故。加强学生的习题训练，可以从各个侧面促进学生对基本概念、基本理论和基本方法的理解和掌握，提高学生的计算能力，是保证材料力学教学质量的重要措施。

［1］刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2009.

［2］刘长文.材料力学教学方法探讨[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2004，5(4):147.

Discussion on the teaching method of mechanics of materials

Wang Jin-song
（Tongling University,Tongling Anhui 244000，China）

Aiming at the problems in the educational course of mechanics of materials which is offered for college students,The paper proposes some tentative teaching methods such as deleting some minor contents,stimulating student's interest by linking the theory to pratical use,empolying comprative study method,emphasizing mathematical ability.

college;mechanics of materials;teaching method

G642

A

1672-0547（2011）01-0096-02

2010-12-08

汪劲松（1971-），男，安徽怀宁人，铜陵学院机械工程系讲师，硕士，研究方向：冶金、材料加工工艺。