摘 要：主要围绕材料力学课程与专业课程衔接中的过程环节，多方面探讨了如何提高学生对知识的掌握程度和应用能力，培养学生的创新能力，有助于学生扎实学习该课程，为后续专业课程的学习提供基础。
关键词：材料力学；系统式教学方法；创新能力
材料力学是土木工程专业的一门重要核心课程［1］，是将来学生从事科研、工程结构设计等工作时必须掌握的专业基础知识。本课程内容多，内容涵盖土木工程、水利工程、机械制造与自动化、航空航天等多领域［2］，对于大学数学、大学物理等专业基础知识较差的学生学起来有较大难度。本文通过材料力学教学与土木工程专业课程衔接中的过程环节，多方面探讨如何培养好大学生的创新能力。
1 专业基础课的衔接
材料力学先修课程有大学数学、大学物理、理论力学等，衔接好先修课程内容是学好本课程的重要前提。如在讲解材料力学中静定结构、超静定结构力学性能时，适当概括讲解理论力学中的静力学平衡方程、虚位移原理等已修知识，并和材料力学理论知识实现融合贯通，分析及解决工程结构构件的力学性能，提高学生解决问题的能力。材料力学后续课程有结构力学、混凝土结构设计原理、钢结构基本原理等课程。在讲授实际材料力学课程中轴向拉伸和压缩、扭转、弯曲应力、弯曲位移、超静定问题、应力状态和强度理论、组合变形、压杆稳定等内容时，适当增加后续课程中的轴心受力构件、受弯构件、受扭构件、偏心受力构件等例子，运用材料力学分析简单的构件力学性能，从中提高学生分析能力和培养学生创新能力。
2 培养学生的创新能力
材料力学课程内容多、范围广，主要讲述对基本变形下的内力分析、应力计算公式推导、位移计算、稳定性验算等。针对土木工程中的钢筋混凝土结构、钢结构、组合结构构件，由于构件材料属性多样、构件受力复杂等原因，直接利用材料力学理论分析实际工程构件的力学性能有一定局限。本文为了提高学生对基本知识的应用能力、创新思维能力，在以下三个方面进行探讨。第一，在教学当中要使学生对材料力学课程产生兴趣。在课程讲授当中可以以实际工程构件的受力破坏为情景导入，使学生对构件破坏原因产生疑问，并通过不断的学习课程内容，逐步懂得结构构件的受力性能和破坏机理。从中不断提高学生自主解决问题的能力和创新思维能力。第二，通过借助有限元分析软件，模拟结构构件承载力、挠度、构件连接等，从视觉上加深学生对构件受力性能的理解。如利用ANSYS，MIDAS，ABAQUS等［3］有限元软件模拟结构构件受力及变形，可以分析不同影响因素对工程结构力学性能影响，扎实理解材料力学基本理论，激发学生创新思维能力。第三，通过大学生结构设计大赛等专业知识竞赛，学生制作实际工程结构模型、试件加载、测试数据及分析，加深学生对理论知识的理解程度。学生不仅对工程结构构件的受力全过程和破坏有直观的亲身体验，而且产生对本学科前沿知识的学习渴望，有助于激发学生的创新思维。
3 教学方法的应用
为了提高学生的创新能力，在材料力学教学当中需要多种教学方法有机结合应用。1）系统式教学方法。材料力学的知识点较多，学习起来比较吃力。利用系统的思想把知识点有机联系在一起，详细地学习每一知识点的内容，并通过归纳及分析、综合知识点，系统地学习相关内容。如学习构件的轴向拉伸和压缩时，系统的学习拉（压）杆件轴力图的画法，正应力的分布及其计算，强度条件，虎克定律，拉压杆变形的计算，应力－应变图及其主要特征；学习受弯构件受力时，系统地学习构件所受的外力、内力、应力－应变、极限荷载等知识，加深学生对知识的理解，同时有效培养学生的创新能力。2）启发式教学方法。课堂中主体为学生，教师可以采用启发式教学方法引导学生，使学生对本课程产生兴趣和注意力。如讲授轴心受力构件时，以实际建筑物中柱、桁架、刚架等实际构件受力情况为导向，向学生提出问题，使学生对其工作机理产生好奇和疑问，激发学生的积极性。学生从中可以独立思考、积极探索、利用知识点发表自己的观点，有效培养学生的创新能力。3）逆向式教学方法。逆向式教学相对于正向思维而言，从相反的方向和角度进行思考，从中发现问题或得到启发。如讲授弯曲应力和弯曲变形时，先给学生举实际受弯构件受弯破坏以后结果，让学生根据构件正截面破坏情况逆向思维，对受弯破坏进行思考及学习。即学生从弯曲正应力和切应力强度条件，刚度条件；正应力的分布及其计算，挠曲线的近似微分方程、边界条件及连续条件、积分法求梁的挠曲线方程，挠度和转角；截面上的剪力、弯矩的求法；列出剪力方程和弯矩方程，绘制剪力图和弯矩图，挠曲线、挠度、转角的概念，挠度和转角的关系等顺序逆向学习及思维，从中发现问题或启发，得到解决问题的方法，提高创新能力。
4 考核方式改革
考核是教学评价的一个重要的环节［4－6］，通过考核可以了解学生掌握知识的程度。但目前材料力学的考核基本上是理论知识的考核，对前沿性知识和知识点应用有关的考核较少。为了提高学生的创新思维能力，首先设置本课程的课程目标，具体见表1。 本课程的最终成绩由过程考核（占40％）成绩和课终考核（即期末考试，占60％）成绩组成，总计100％。过程考核由课后作业（20％）和课堂表现（20％）等组成。课终考核（60％）采用闭卷考试。总成绩以百分计，满分100分。本课程各考核环节所占分值比例及考核细则如表2所示。课程目标达成度评价包括课程分目标达成度评价和课程总目标达成度评价，计算方法如表3所示。其次，在考核当中适当的加入利用材料力学知识解决实际工程构件的力学分析或前沿性内容，考核学生利用所学知识点解决问题的能力。如在提高题中增加轴心受力构件、受弯构件、受扭构件等实际工程构件受力破坏有关的题，让学生利用所学知识分析工程构件的加载初期、弹性阶段、屈服阶段、极限荷载、破坏等全部过程的受力特性、应力－应变关系、变形等，并提出合理解决问题的方案，主要考核学生解决问题的能力和创新思维能力的培养程度。
5 结语
本文为了提高学生的创新思维能力，探讨了材料力学教学与专业课程的衔接、培养学生的创新能力、考核方式改革等方面。要教好学生、培养好学生的创新思维能力，要从课堂教学、模拟分析、实际构件制作及试验、考核等每一环节中注重培养学生学习前沿知识，并应用所学知识解决实际工程中问题的能力。
作者：裴长春 单位：延边大学工学院土木工程专业