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材料力學(xué)范文第1篇

關(guān)鍵詞：截面法；軸力；扭矩；剪力和彎矩；相反為正；

1、引言

材料力學(xué)是高等高職高專(zhuān)技術(shù)學(xué)校機(jī)械類(lèi)、數(shù)控技術(shù)、模具設(shè)計(jì)制造、土木工程類(lèi)等工科專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，其理論性強(qiáng)且與專(zhuān)業(yè)課、工程實(shí)際緊密聯(lián)系，是科學(xué)、合理選擇或設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）的尺寸、形狀、強(qiáng)度校核的理論依據(jù)。為后續(xù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)制造、模具設(shè)計(jì)與制造、液壓與氣動(dòng)技術(shù)等專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)和應(yīng)用奠定了很強(qiáng)的理論基礎(chǔ)，也為學(xué)生畢業(yè)后作為技術(shù)工人運(yùn)用力學(xué)知識(shí)，在實(shí)際工作中正確使用、維護(hù)、保養(yǎng)機(jī)械設(shè)備和建造公路與橋梁，正確分析和解決生產(chǎn)中有關(guān)的力學(xué)問(wèn)題提供了知識(shí)上的保證，對(duì)提高學(xué)生的實(shí)際操作水平、分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力及技術(shù)應(yīng)變能力都具有至關(guān)重要的作用。

2、材料力學(xué)特點(diǎn)

該課程具有理論性強(qiáng)、概念多、公式多、內(nèi)容抽象、教學(xué)內(nèi)容繁雜易混淆等特點(diǎn)，學(xué)生感到枯燥無(wú)味，容易產(chǎn)生厭學(xué)的情緒，對(duì)教學(xué)效果產(chǎn)生不利影響。而本課程又與很多后續(xù)課程密切相關(guān)，學(xué)習(xí)的好壞直接影響學(xué)生以后對(duì)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)，所以有必要對(duì)以往的教學(xué)進(jìn)行適當(dāng)改革，簡(jiǎn)化公式推到過(guò)程重視其靈活應(yīng)用，簡(jiǎn)化求解思路與過(guò)程，善于進(jìn)行比較歸納總結(jié)，找出相互間的異同和規(guī)律，提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。

材料力學(xué)內(nèi)力分析計(jì)算

構(gòu)件在工作時(shí)，一般要承受載荷、自重、約束力等作用，構(gòu)件橫截面上的內(nèi)力會(huì)隨著外的增加而增大，但內(nèi)力的增加時(shí)有限的看，若超過(guò)某一限度，構(gòu)件就不能正常工作甚至被破壞。為了保證構(gòu)件能夠在外力作用下安全可靠地工作，必須能清其內(nèi)力分布規(guī)律。

當(dāng)構(gòu)件發(fā)生軸向拉壓、剪切與擠壓、扭轉(zhuǎn)與彎曲等變形時(shí)，均可采用截面法來(lái)研究其內(nèi)力，即將構(gòu)件假想地沿某一橫截面切開(kāi)，去掉一部分，保留另一部分，同時(shí)在該截面上用內(nèi)力表示去掉部分對(duì)保留部分的作用，建立保留部分的靜力平衡方程求出內(nèi)力。解題步驟可歸納為：

截： 沿需求內(nèi)力的截面處，假想地用一平面把構(gòu)件截為兩段

?。?任取一段（一般取受力情況較簡(jiǎn)單的部分）為研究對(duì)象

代： 在截面上用內(nèi)力代替棄去部分對(duì)所取部分的作用

列： 列平衡方程，求出截面上內(nèi)力的大小

按照上述步驟求解構(gòu)件變形時(shí)的內(nèi)力，解題過(guò)程較繁瑣、麻煩，我們可以將其進(jìn)行簡(jiǎn)化，先找出內(nèi)力的正向，運(yùn)用下面的相關(guān)計(jì)算公式，利用口訣“相反為正”來(lái)快速準(zhǔn)確的求解。

3.1 軸力求解

截面法求軸力可化簡(jiǎn)為此公式求解：（口訣：相反為正）

任意截面上的軸力等于該截面任一側(cè)所有軸向外力的代數(shù)和，外力有正反，與軸力正向相反為正，反之為負(fù)。若構(gòu)件一側(cè)為固定端，則取截面非固定端為研究對(duì)象進(jìn)行求解。

例1：已知 P1=10kN；P2=20kN； P3=35kN；P4=25kN，求各截面軸力

該類(lèi)型題做熟練以后，還可以進(jìn)一步化簡(jiǎn)，不需畫(huà)出每段簡(jiǎn)圖，直接在原圖上標(biāo)出軸力正向，通過(guò)觀察求解。

3.2 扭矩求解

截面法求扭矩可化簡(jiǎn)為此公式求解：（口訣：相反為正）

任意截面上的扭矩等于該截面任一側(cè)所有外力偶矩的代數(shù)和，外力偶矩有正反，與扭矩正向相反為正，反之為負(fù)。若構(gòu)件一側(cè)為固定端，則取截面非固定端為研究對(duì)象進(jìn)行求解。

例2：主動(dòng)輪A的輸入功率PA=36kW，從動(dòng)輪B、C、D輸出功率分別為PB=PC=11kW，PD=14kW，軸的轉(zhuǎn)速n=300r/min.試求傳動(dòng)軸指定截面的扭矩。

該類(lèi)型題做熟練以后，還可以進(jìn)一步化簡(jiǎn)，不需畫(huà)出每段簡(jiǎn)圖，直接在原圖上標(biāo)出扭矩正向，通過(guò)觀察求解。

3.3 剪力與彎矩求解

截面法求剪力和彎矩可化簡(jiǎn)為此公式求解：（口訣：相反為正）

任意截面上的剪力等于該截面任一側(cè)所有垂直于軸向外力的代數(shù)和，外力有正反，與剪力正向相反為正，反之為負(fù)。

任意截面上的彎矩等于該截面任一側(cè)所有外力對(duì)該截面形心之矩的代數(shù)和，外力對(duì)該截面形心之矩有正反，與彎矩正向相反為正，反之為負(fù)。

若構(gòu)件一側(cè)為固定端，求梁發(fā)生彎曲時(shí)的剪力和彎矩時(shí)，應(yīng)取截面非固定端為研究對(duì)象進(jìn)行求解。

例3：如圖所示簡(jiǎn)支梁，已知：P=40kN，M=25kN.m，q=10kN/m試求1-1、 2-2截面上的內(nèi)力FS1、M1、FS2、M2 。

2、求各截面上內(nèi)力

小結(jié)

構(gòu)件發(fā)生軸向拉壓、剪切與擠壓、扭轉(zhuǎn)與彎曲等變形時(shí)，均可采用截面法來(lái)研究其內(nèi)力，解題步驟可歸納為截、取、代、列，但按照上述步驟求解構(gòu)件變形時(shí)的內(nèi)力，解題過(guò)程較繁瑣、麻煩，我們可以將其進(jìn)行簡(jiǎn)化，先找出內(nèi)力的正向，運(yùn)用下面的相關(guān)計(jì)算公式，利用口訣“相反為正”來(lái)快速準(zhǔn)確的求解。

參考文獻(xiàn)：

1.張定華，工程力學(xué)，高等教育出版社，2010

材料力學(xué)范文第2篇

關(guān)鍵詞 材料力學(xué) 內(nèi)力圖 教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.04.060

Internal Force Diagram Teaching in Mechanics of Materials

PENG Xulong

（School of Civil Engineering and Architecture， Changsha University of Science & Technology， Changsha， Hu'nan 410076）

Abstract Drawing Internal Forces in the "Mechanics of Materials" learning accounts a very important position， is a cross-sectional analysis of risk， danger points， and the major components were calculated on the basis of strength and students must master the important points. In this paper， the problem of student learning and the status of this part of the content from the clear teaching content and learning objectives optimization， reforming teaching methods means that several aspects discussed some exploration.

Key words mechanics of materials; internal force diagram; teaching

0 引言

材料力學(xué)是工科院校土木工程、機(jī)械工程、車(chē)輛工程等專(zhuān)業(yè)的重要基礎(chǔ)學(xué)科，也是了解和學(xué)習(xí)相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)的一門(mén)重要課程，它與后續(xù)課程有著密切的聯(lián)系，同時(shí)又與工程實(shí)際具有密不可分的關(guān)系。作為這樣一門(mén)承上啟下的技術(shù)基礎(chǔ)課程，一方面，學(xué)好材料力學(xué)將為學(xué)好后續(xù)課程直接發(fā)生效用，甚至能為學(xué)生提供可持續(xù)發(fā)展、保持充足后勁的不竭動(dòng)力;另一方面，材料力學(xué)中的模型背景、分析方法和計(jì)算理論均來(lái)源于工程實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新、求真，其理論方法又為解決工程結(jié)構(gòu)、機(jī)械零部件的安全有效等問(wèn)題而服務(wù)，要求嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)踐，因此材料力學(xué)的教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，起著至關(guān)重要的作用。

我校目前采用新的課程體系模式，即由“桿件內(nèi)力應(yīng)力與強(qiáng)度計(jì)算變形與剛度計(jì)算能量方法與超靜定問(wèn)題壓桿穩(wěn)定”為主線的基本教學(xué)內(nèi)容新體系。①在材料力學(xué)的教學(xué)中，桿件內(nèi)力圖是分析危險(xiǎn)截面、危險(xiǎn)點(diǎn)，并對(duì)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的主要依據(jù)。因而，內(nèi)力圖繪制部分的內(nèi)容在材料力學(xué)學(xué)習(xí)中占極為重要的地位。②③④大多學(xué)生反映繪制內(nèi)力圖的教學(xué)內(nèi)容比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)感到枯燥、無(wú)味，尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差的學(xué)生更將其視為畏途，產(chǎn)生消極情緒，甚至就此放棄學(xué)習(xí)材料力學(xué)。

針對(duì)這種現(xiàn)象以及教材體系內(nèi)容，并分析了學(xué)生的思維特點(diǎn)與現(xiàn)行教學(xué)方法手段存在的不足，從以下幾個(gè)方面對(duì)內(nèi)力圖部分教學(xué)進(jìn)行探索改革。

1 學(xué)習(xí)目的明確

內(nèi)力圖是材料力學(xué)的拓展應(yīng)用，也是教學(xué)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。但在教學(xué)實(shí)踐中，由于材料力學(xué)內(nèi)容增加，學(xué)時(shí)不斷減少，不少教師采用“填鴨式”或“滿(mǎn)堂灌”的教學(xué)方法，趕時(shí)間地將材料力學(xué)的內(nèi)容強(qiáng)加于學(xué)生，而忽略學(xué)生整體思路的掌握。很多學(xué)生在學(xué)完材料力學(xué)甚至其中某一部分內(nèi)容后不知道為何而學(xué)，學(xué)了有什么用，理不清思路。

因此，在講授內(nèi)力圖前，可以先介紹結(jié)構(gòu)的破壞原理，從而引出應(yīng)力的組合和最不利截面。最不利截面往往就是結(jié)構(gòu)最先破壞的地方，應(yīng)力組合是判斷截面是否會(huì)破壞的準(zhǔn)則。于是提出怎么找出最不利截面，桿件的每個(gè)截面都可以用截面法來(lái)計(jì)算，那么計(jì)算每個(gè)截面的內(nèi)力，經(jīng)過(guò)比較后找到最不利截面？?jī)?nèi)力圖是什么呢，有什么用呢？把這些問(wèn)題留給學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)內(nèi)力圖和最不利截面的概念得出內(nèi)力圖的作用?？梢越o出很多內(nèi)力圖，讓學(xué)生挑出最不利截面位置，并加深學(xué)生對(duì)最不利截面及應(yīng)力組合之間關(guān)系的理解，理解內(nèi)力圖在工程設(shè)計(jì)中的重要性。由此讓學(xué)生知道內(nèi)力圖的重要性，提高對(duì)內(nèi)力圖學(xué)習(xí)的積極性和興趣。

總之，在材料力學(xué)教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生積極提問(wèn)，然后對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析歸納總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題，讓學(xué)生獨(dú)立思考以代替教學(xué)內(nèi)容的羅列，提升學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力。

2 教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

在了解內(nèi)力圖的作用和意義之后，那怎么來(lái)得出內(nèi)力圖，這個(gè)時(shí)候可以讓學(xué)生來(lái)提出自己的看法和見(jiàn)解，然后進(jìn)行討論。將課堂交給學(xué)生，可以了解學(xué)生的想法，及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容要由易而難，由淺入深，注重知識(shí)結(jié)構(gòu)的整體性和各課程的關(guān)聯(lián)性。材料力學(xué)中的內(nèi)力圖從數(shù)學(xué)的角度來(lái)描述內(nèi)力在桿件上的函數(shù)表達(dá)式?？梢栽趯W(xué)習(xí)前溫習(xí)高等代數(shù)中函數(shù)，積分和微分的概念，提出內(nèi)力圖也可以用長(zhǎng)度和力兩個(gè)變量來(lái)表示。這樣可以讓學(xué)生重新理解高等代數(shù)的內(nèi)容，也讓學(xué)生對(duì)數(shù)理方程的應(yīng)用有更好的了解，工程的所有問(wèn)題都可以表述為數(shù)學(xué)問(wèn)題，用數(shù)學(xué)方法來(lái)求解。寫(xiě)出一些內(nèi)力圖對(duì)應(yīng)的函數(shù)方程，通過(guò)這些函數(shù)方程來(lái)了解內(nèi)力圖的變化，得到內(nèi)力圖的規(guī)律，與之前的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比。這種數(shù)學(xué)的思維方式對(duì)于提高工科學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和思維十分重要。

彎矩圖和軸力圖相對(duì)簡(jiǎn)單，應(yīng)先講授。但講授的重點(diǎn)應(yīng)放在截面法具體怎么求內(nèi)力上，這是因?yàn)橛行W(xué)生想學(xué)好材料力學(xué)，但是之前理論力學(xué)部分的截面法和靜力學(xué)學(xué)得不好，復(fù)習(xí)讓一些學(xué)生撿起之前的知識(shí)，會(huì)讓他們提高自信和興趣。此外，過(guò)多枯燥的理論容易讓學(xué)生失去興趣，而在教學(xué)中引入生活常見(jiàn)的事物及工程實(shí)例，理解知識(shí)的用處，這樣可以加深理解和提高學(xué)習(xí)的效率。剪力圖和彎矩圖相對(duì)比較復(fù)雜，這里可以以工廠廠房結(jié)構(gòu)中的立柱和高鐵橋梁的混凝土梁為例，畫(huà)出不同的截面荷載圖和內(nèi)力圖，讓學(xué)生找規(guī)律。在有集中力的地方剪力圖有突變，從左往右看突變的方向和集中力的方向一致，并且突變值等于集中力的大小，彎矩在集中力作用點(diǎn)會(huì)有折角，折角的尖角方向也同集中力方向（土木類(lèi)的，機(jī)械類(lèi)的相反，下同）;在有均布力作用的地方，剪力圖是斜線，從左往右看，剪力圖傾斜的方向同均布載荷的方向，而彎矩圖為二次拋物線，拋物線凸出的方向同均布荷載的方向;在集中力偶作用的地方，剪力圖無(wú)影響，而彎矩圖有突變，如為順時(shí)針的集中力偶，彎矩圖往大的方向突變，突變值等于作用的集中力偶大小;無(wú)荷載作用的梁段，剪力圖一般為水平線，或正或負(fù)或?yàn)榱?，而彎矩圖一般為斜直線，如該段剪力為正，則彎矩圖向下傾斜，反之向上。而內(nèi)力最大的截面即最不利截面可能出現(xiàn)在哪呢？最大彎矩所在截面，那可能的位置就可以總結(jié)出來(lái)，剪力等于零的截面、剪力突變的截面或集中力偶作用的左右截面。這樣讓學(xué)生自己找規(guī)律，老師進(jìn)行總結(jié)，將課堂交給學(xué)生，讓他們成為主角。

3 改進(jìn)教學(xué)方法和手段

在教學(xué)方法上，應(yīng)以學(xué)生為主體，先易后難，先啟發(fā)后討論，循循善誘，始終以引路人的角色引導(dǎo)學(xué)生探討、尋求和掌握知識(shí)的途徑，啟發(fā)學(xué)生積極思考，去研究、揭示問(wèn)題的規(guī)律，從而獲取新知識(shí)并掌握獲取知識(shí)的方法和技巧。例如，在內(nèi)力圖的講授中，應(yīng)先講授簡(jiǎn)單的軸力圖和扭矩圖的繪制。教會(huì)學(xué)生通過(guò)截面法求得各截面的內(nèi)力大小，引導(dǎo)學(xué)生了解、認(rèn)識(shí)內(nèi)力是外力引起，并隨外力變化而變化，然后畫(huà)出軸力圖和扭矩圖。根據(jù)計(jì)算結(jié)果和軸力圖討論內(nèi)力和外力的變化規(guī)律。并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生逆向思維，既然規(guī)律如此，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用規(guī)律，去分析、校核軸力圖，判斷桿件上荷載的大小位置和計(jì)算結(jié)果是否正確，判斷最不利截面的位置。在學(xué)生取得一定自信后再講授較為復(fù)雜的剪力圖和彎矩圖的繪制，這樣就更容易。

科技的發(fā)展進(jìn)步和新事物的出現(xiàn)，教學(xué)方法和手段也需要隨之改變，在課堂中運(yùn)用新的教學(xué)方法和手段，引入新的事物。在實(shí)際工程應(yīng)用中，有限元被廣泛應(yīng)用，一些基本的有限元思想和理論與材料力學(xué)是一致的。在這個(gè)時(shí)候可以引入工程有限元軟件，介紹有限元中的桿系結(jié)構(gòu)，并演示如何利用有限元軟件畫(huà)出桿件的內(nèi)力圖。這樣的課程容易引起學(xué)生的好奇心和求知欲，加深材料力學(xué)的理解和應(yīng)用。教學(xué)不單單是讓學(xué)生記住內(nèi)容，同時(shí)可以利用現(xiàn)有的工具簡(jiǎn)化工作內(nèi)容，對(duì)這些工具的原理進(jìn)行掌握。

4 結(jié)語(yǔ)

材料力學(xué)是工科院校土木工程，機(jī)械工程，車(chē)輛工程等專(zhuān)業(yè)了解和學(xué)習(xí)相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)的一門(mén)重要課程，而內(nèi)力圖繪制在材料力學(xué)學(xué)習(xí)中占極為重要的地位。針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)的問(wèn)題以及現(xiàn)狀，從學(xué)習(xí)目的的明確和教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，教學(xué)方法手段的改革這幾個(gè)方面進(jìn)行了一些探索討論。在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，本文所述的教學(xué)綜合改革激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生獨(dú)立思考、解決問(wèn)題的能力，取得了良好的教學(xué)效果。

基金項(xiàng)目：本文系長(zhǎng)沙理工大學(xué)教研教改項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JG1452）的研究成果

注釋

① 李學(xué)罡，蔡明兮.材料力學(xué)[M].吉林：吉林科技出版社，2005.

② 韓志型.材料力學(xué)課程中內(nèi)力計(jì)算的教學(xué)方法探討[J].科技視界，2014（25）：155-156.

材料力學(xué)范文第3篇

“材料力學(xué)”是工科院校中一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。其主要研究單個(gè)桿件的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性問(wèn)題，是后續(xù)專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)。同時(shí)“材料力學(xué)”也是學(xué)生首次接觸到的有較強(qiáng)工程背景的一門(mén)課程[1]，是從原來(lái)的解析分析向工程近似分析的一個(gè)過(guò)渡。然而，近年來(lái)，隨著專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案的調(diào)整，“材料力學(xué)”課程的學(xué)時(shí)被壓縮，以往的教學(xué)方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足新形勢(shì)的要求，如何在有限學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生掌握“材料力學(xué)”的理論方法成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

“材料力學(xué)”課程的一個(gè)特點(diǎn)是概念多，理論性、實(shí)用性強(qiáng)，數(shù)學(xué)推導(dǎo)、計(jì)算煩瑣。對(duì)這類(lèi)課程學(xué)生普遍缺乏學(xué)習(xí)興趣，如果學(xué)生上課昏昏欲睡，對(duì)這些理論的推導(dǎo)過(guò)程、適用范圍不甚理解，就會(huì)在應(yīng)用這些公式解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)困難甚至錯(cuò)誤[2]?！安牧狭W(xué)”課程承前啟后，既是對(duì)前期理論力學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，又是為后期結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程的學(xué)習(xí)做好鋪墊，這就要求學(xué)生對(duì)這門(mén)課程中的假設(shè)、概念及理論方法要有透徹的理解，這樣才能為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，在初學(xué)階段，學(xué)生要完全領(lǐng)會(huì)這套理論并非易事，難免會(huì)出現(xiàn)生搬硬套的現(xiàn)象。那么，如何讓學(xué)生在短期內(nèi)盡可能透徹地理解掌握“材料力學(xué)”中的理論方法成為教學(xué)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

針對(duì)以上問(wèn)題，筆者結(jié)合自身的教學(xué)體會(huì)，在“材料力學(xué)”教學(xué)方法上進(jìn)行了一些新的思考和嘗試。

一、情理交融，以彰其美

“材料力學(xué)”課程中理論推導(dǎo)多、邏輯性強(qiáng)，這也是學(xué)生普遍反映缺乏學(xué)習(xí)興趣的原因。這樣的課程，如果就事論事、有一說(shuō)一地講授肯定會(huì)枯燥無(wú)味，然而，如果能在講解過(guò)程中適當(dāng)展開(kāi)，從一個(gè)理論講出一段情感一個(gè)道理，讓學(xué)生深刻感受到“材料力學(xué)”是一種有血有肉的理論，展現(xiàn)出“材料力學(xué)”的美，這樣會(huì)更好地吸引學(xué)生的注意力，提高其學(xué)習(xí)興趣。

例如，在介紹趙州橋等代表古人智慧結(jié)晶的工程典范時(shí)，引申出只有“美好”（力學(xué)中就指遵循力學(xué)規(guī)律）的東西才會(huì)長(zhǎng)久的道理，無(wú)論是物質(zhì)還是精神方面皆是如此，同時(shí)與陸游的“人間萬(wàn)事消磨盡，只有清香似舊時(shí)”結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生多行善事，志存高遠(yuǎn)，青史留名；介紹比薩斜塔時(shí)，指出該斜塔因?yàn)橛匈だ栽谏厦孀鲞^(guò)著名實(shí)驗(yàn)而聞名于世，因?yàn)橘だ缘膫ゴ笫沟帽人_斜塔跟著出名，然而，那些游覽歷史古跡并刻下自己名字的游客以期借古跡之名千古流芳卻終不可得，隨即聯(lián)想到龔定庵的“科以人重科亦重，人以科傳人可知”，希望學(xué)生們將來(lái)都做“科以人重”的人，不要做“人以科傳”的人，期望他們將來(lái)個(gè)個(gè)都成就卓著，光芒萬(wàn)丈；在講解彈性力做功只與最終變形量有關(guān)時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生你每一個(gè)人都一定會(huì)成功，只不過(guò)人生的軌跡不同，一時(shí)之失一事之失并不會(huì)影響他們?nèi)松罱K的高度，在幫助學(xué)生理解力學(xué)原理的同時(shí)樹(shù)立“天生我材必有用”的信念；在講授偏心拉壓狀態(tài)下載荷位置與中性軸關(guān)系時(shí)，為了讓學(xué)生深刻體會(huì)載荷作用點(diǎn)和中性軸分布在截面形心的兩側(cè)，載荷作用點(diǎn)靠近形心時(shí)中性軸則遠(yuǎn)離形心，反之，載荷作用點(diǎn)遠(yuǎn)離形心時(shí)中性軸則靠近形心這種關(guān)系，由事及人聯(lián)想到杜甫的“人生不相見(jiàn)，動(dòng)如參與商”，造化弄人、生活所迫可能讓大家同窗一別再難謀面，猶如此處的載荷的作用點(diǎn)和中性軸，這是同一情感的不同表達(dá)，古人交通不便，朋友間一旦離別就很難再見(jiàn)，所以古人重情誼，也告誡學(xué)生要珍惜彼此間的友誼。

這樣的講述讓學(xué)生體會(huì)到了“材料力學(xué)”的鮮活生動(dòng)，意識(shí)到“材料力學(xué)”中蘊(yùn)含著樸素的人生道理，使學(xué)生產(chǎn)生一種“此中有真意，欲辯已忘言”的美感，進(jìn)而增強(qiáng)其對(duì)“材料力學(xué)”的興趣。

二、隨地取材，貼近生活

案例教學(xué)在“材料力學(xué)”講授過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，案例不僅為理論知識(shí)提供了真實(shí)背景而且可以激發(fā)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的興趣。大的工程案例會(huì)給學(xué)生留下宏觀印象，然而學(xué)生并不能應(yīng)用所學(xué)完整地分析一個(gè)工程實(shí)例，這樣久而久之學(xué)生會(huì)對(duì)工程案例產(chǎn)生距離感，感到理論和實(shí)際一在平地一在天，甚至認(rèn)為這些大型工程仿佛在白云外，遙不可及。如果在案例教學(xué)中不僅給學(xué)生介紹工程案例作為學(xué)生學(xué)習(xí)的最高理想，而且更多地介紹生活中身邊的案例，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所?W解釋分析一個(gè)簡(jiǎn)單現(xiàn)象，這樣更能加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的印象和運(yùn)用知識(shí)的能力。從這個(gè)角度講工程案例和身邊小例就像是詩(shī)和詞，詩(shī)是言志，讓人壯懷激烈；而詞則多描寫(xiě)生活瑣事抒感，讓人有生活情趣。兩者應(yīng)兼而有之，不可偏廢。

例如，在學(xué)習(xí)斜截面上的應(yīng)力計(jì)算公式時(shí)，通過(guò)扭斷粉筆的簡(jiǎn)單示例，比較其與低碳鋼的斷面區(qū)別，為了解釋斷面位置不同這個(gè)現(xiàn)象，再引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)斜截面上的應(yīng)力公式；通過(guò)包裝袋上的鋸齒狀邊緣或藥品袋上的剪開(kāi)小口說(shuō)明應(yīng)力集中的現(xiàn)象；通過(guò)討論鋼尺受壓彎曲、展開(kāi)紙張和卷成圓筒的紙張的豎立實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會(huì)受壓桿件的極限承載力不僅與其截面面積有關(guān)而且與其截面形狀有關(guān)，為歐拉公式的推導(dǎo)做好鋪墊；通過(guò)竹子等橫截面形狀說(shuō)明截面幾何形狀與結(jié)構(gòu)剛度間的關(guān)系，讓學(xué)生對(duì)自然產(chǎn)生敬畏，更好地體會(huì)萬(wàn)法自然。

三、反客為主，共同探討

“材料力學(xué)”的理論性強(qiáng)，傳統(tǒng)以教師為主導(dǎo)的單向講授方式枯燥無(wú)味，變單向講授為雙向探討、交流，以學(xué)生為中心，教師引導(dǎo)其思考、解決問(wèn)題，以激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生積極思考的能力。本文通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)能量法進(jìn)行探討，加深了學(xué)生對(duì)基本概念、理論和方法的理解。

（一）引出問(wèn)題

孫訓(xùn)方編《材料力學(xué)》（I）第二章中[3]，例題2-5，圖1（a）所示，桿系由圓截面鋼桿1和2組成。已知桿端鉸接，兩桿與鉛垂線均成α=30°的角度，長(zhǎng)度均為l=2m，直徑均為d=25mm，鋼的彈性模量E=210GPa。設(shè)在結(jié)點(diǎn)A處懸掛一重量為P=100kN的重物，試求A點(diǎn)的位移A。

圖1 桿系受力變形圖

解：首先通過(guò)A點(diǎn)平衡（圖1（b）所示）求得各桿的軸力

FN1=FN2= （1）

再由胡克定律計(jì)算各桿的伸長(zhǎng)量

l1=l2= = （2）

然后，再對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何分析，如圖1（c）所示，在小變形假定下采用以直代曲的近似方法，最終會(huì)得到A點(diǎn)的鉛錘位移。

A=AA'≈AA''= （3）

將（2）式代入（3）式中，可得A點(diǎn)的鉛錘位移如下：

例題2-5中采用的是傳統(tǒng)受力分析的方法，逐個(gè)桿進(jìn)行變形計(jì)算，然后再根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算整體結(jié)構(gòu)的變形，這種方法的特點(diǎn)是過(guò)程清晰，容易理解掌握，但?算較為繁復(fù)。當(dāng)然也有簡(jiǎn)便方法，教材[4]針對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，在例題2-6中采用能量法進(jìn)行了求解，求解過(guò)程如下：

首先計(jì)算結(jié)構(gòu)中儲(chǔ)存的應(yīng)變能

然后，利用功能原理求A點(diǎn)的鉛錘位移，由外力做功等于結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)變能可列方程如下：

PA=Vε （4）

于是可以得到結(jié)點(diǎn)A的鉛錘位移為：

此時(shí)，提出疑問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生討論。觀察兩種方法的計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)完全吻合。不禁讓人產(chǎn)生疑問(wèn)，因?yàn)?，在以往理論力學(xué)的概念中，能量法可以理解為一種精確的解法，而例題2-5中以直代曲是一種近似方法，所以，這兩種方法的計(jì)算結(jié)果應(yīng)該有差異才對(duì)，可是為何例題2-5和2-6的結(jié)果完全一致？（連表達(dá)式都完全一致?。┻@種結(jié)果不可以用簡(jiǎn)單的“殊途同歸”或“異曲同工”來(lái)解釋。

（二）更進(jìn)一步

帶著上述疑問(wèn)再來(lái)探討教材[5]中的習(xí)題2-13。

習(xí)題2-13，圖2所示A和B兩點(diǎn)之間原有水平方向的一根直徑d=1mm的鋼絲，在鋼絲的中點(diǎn)C加一豎直荷載F。已知鋼絲產(chǎn)生的線應(yīng)變?yōu)棣?0.0035，其材料的彈性模量E=210GPa，鋼絲的自重不計(jì)。試求：（1）鋼絲截面上的應(yīng)力（假設(shè)鋼絲經(jīng)過(guò)冷拉，在斷裂前可認(rèn)為符合胡克定律）；（2）鋼絲在C點(diǎn)下降的距離；（3）荷載F的值。

圖2 鋼絲受力圖

解：由胡克定律和圖2所示幾何關(guān)系容易求得鋼絲截面上的應(yīng)力σ及C點(diǎn)下降的距離分別為：

圖3 鋼絲受力圖

根據(jù)圖3所示的受力情況，根據(jù)節(jié)點(diǎn)C的平衡可求得荷載F：

為了計(jì)算簡(jiǎn)便，可以借鑒例題2-6的做法，運(yùn)用功能原理計(jì)算節(jié)點(diǎn)C的載荷F，則有：

解得，F(xiàn)=48.3N。

舊惑未解又添新愁！發(fā)現(xiàn)本該“殊途同歸”卻變成“殊途殊歸”，兩種方法竟然得到了兩個(gè)截然不同的結(jié)果。顯然，用能量法計(jì)算的結(jié)果錯(cuò)了，究竟錯(cuò)在什么地方呢？

（三）深入討論

仔細(xì)觀察例題2-6和習(xí)題2-13求解過(guò)程，發(fā)現(xiàn)應(yīng)變能是按定義計(jì)算的，應(yīng)該沒(méi)有錯(cuò)誤；如果出錯(cuò)，肯定是外力做功計(jì)算錯(cuò)誤，而外力做功似乎也是按照定義計(jì)算的！要確定外力做功計(jì)算的正確與否，必須重溫其概念。教材[6]在講述功能原理時(shí)，外力做功的推導(dǎo)以一個(gè)軸向受拉桿為例，前提是在線彈性范圍內(nèi)，則外載荷F與桿的變形量l成線性關(guān)系（圖4所示），此時(shí)，外力做功才可以寫(xiě)成下面的形式（例題2-6、習(xí)題2-13中的形式）：

W= Fl （5）

圖4 彈性范圍內(nèi)載荷與變形的關(guān)系

面對(duì)上述結(jié)論的適用范圍，自然就會(huì)問(wèn)，單個(gè)桿件的變形與外載荷之間是線性關(guān)系，那么由桿件組成的結(jié)構(gòu)中某節(jié)點(diǎn)的位移與外載荷之間是否依然保持這種線性關(guān)系呢？為了弄清這個(gè)問(wèn)題，我們重新回顧例題2-6，研究A點(diǎn)位移A與外載荷P之間的關(guān)系。

圖5 桿系變形幾何分析

顯然，在圖5中，節(jié)點(diǎn)A的位移A=AA'，而A'是分別以B為圓心，以BA1長(zhǎng)為半徑和以C為圓心，以CA2為半徑的兩個(gè)圓弧的交點(diǎn)，由幾何關(guān)系可知：

略去高階無(wú)窮小后，上式可化簡(jiǎn)為：

考慮到，

所以A點(diǎn)的位移又可以寫(xiě)為：

這就是外載荷與A點(diǎn)位移間的關(guān)系，它們并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。進(jìn)一步化簡(jiǎn)后發(fā)現(xiàn)：

化簡(jiǎn)過(guò)程中略掉了高階微量A2，發(fā)現(xiàn)A點(diǎn)的位移與外載荷近似成線性關(guān)系，然而在例題2-6中直接默認(rèn)了這種線性關(guān)系存在，所以不加討論地使用公式W=PA/2進(jìn)行外力功的計(jì)算，這也是例2-6與例2-5的結(jié)果完全一致的原因。從這里也可以發(fā)現(xiàn)，“材料力學(xué)”中的能量方法并不同于理論力學(xué)中的能量方法，它是一種工程近似方法。至此，一個(gè)疑問(wèn)已解決。

如果不假思索地直接運(yùn)用式（5）計(jì)算外力做功，這樣容易給學(xué)生造成誤導(dǎo)，誤以為所有情況下式（5）均成立，因此，也就出現(xiàn)了習(xí)題2-13中用能量法得出錯(cuò)誤結(jié)果的情況。那么，在習(xí)題2-13中，外力F與C點(diǎn)的位移之間是否也存在線性關(guān)系呢？

圖6 鋼絲變形幾何關(guān)系

從圖6中可以看出，有如下幾何關(guān)系成立：

注意到，F(xiàn)N = ≈ = ，代入上式可得：

發(fā)現(xiàn)外載荷F與C點(diǎn)位移并不是線性關(guān)系而是三次函數(shù)關(guān)系，所以計(jì)算外力功時(shí)不可以直接使用公式W=F/2，而需要根據(jù)功的定義，先計(jì)算微功然后再積分得到外力功，亦即

所以，正確的功能原理應(yīng)寫(xiě)為：

解得，F(xiàn)=96.56N。

此時(shí)，由功能原理求得的結(jié)果與受力分析獲得的結(jié)果才能吻合。而且，容易看到，能量法的計(jì)算結(jié)果與受力分析的計(jì)算結(jié)果并不完全一致！至此，所有疑問(wèn)均已解決。

（四）歸納總結(jié)

材料力學(xué)范文第4篇

收稿日期：2013-09-23

基金項(xiàng)目：北京交通大學(xué)土建學(xué)院2010年教學(xué)改革項(xiàng)目“材料力學(xué)課程雙語(yǔ)教學(xué)研究與建設(shè)”

作者簡(jiǎn)介：梁小燕（1973-），女，北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院副教授，博士，主要從事新型材料和結(jié)構(gòu)力學(xué)行為分析的研究，（E-mail）。

摘要：隨著教育國(guó)際化的發(fā)展，雙語(yǔ)教學(xué)越來(lái)越受到各高校的重視。文章介紹了北京交通大學(xué)材料力學(xué)課程本科雙語(yǔ)教學(xué)實(shí)踐的情況，對(duì)該課程雙語(yǔ)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)體系、教學(xué)過(guò)程、教學(xué)方法及教學(xué)效果進(jìn)行了總結(jié)和評(píng)述。通過(guò)雙語(yǔ)教學(xué)，學(xué)生能深入了解國(guó)外大學(xué)同類(lèi)專(zhuān)業(yè)材料力學(xué)的知識(shí)體系和內(nèi)容，培養(yǎng)英語(yǔ)思維，提高正確使用、閱讀英文原版專(zhuān)業(yè)技術(shù)書(shū)籍和參考文獻(xiàn)的能力。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué)；雙語(yǔ)教學(xué)；教學(xué)方法；效果評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0；TB301 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2014）01-0091-03

隨著教育國(guó)際化的發(fā)展，亟需培養(yǎng)具備國(guó)際合作和交流能力的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，因此，雙語(yǔ)教學(xué)越來(lái)越受到各高校的重視和支持。教育部制定了多項(xiàng)資助國(guó)內(nèi)外大學(xué)生互訪的交流項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)外諸多高校之間也建立了互派學(xué)生學(xué)習(xí)的機(jī)制[1]。作為一種新的教學(xué)模式，雙語(yǔ)教學(xué)還有待進(jìn)一步實(shí)踐和探索，還需要更多理論研究和教學(xué)實(shí)踐。筆者近年在北京交通大學(xué)材料力學(xué)課程進(jìn)行了雙語(yǔ)教學(xué)的實(shí)踐探索，課程組在雙語(yǔ)教學(xué)過(guò)程中不斷總結(jié)和改進(jìn)教學(xué)方法，取得了良好的教學(xué)效果。

一、材料力學(xué)課程雙語(yǔ)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)體系

材料力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)分支，該門(mén)課是工科院校土木工程、機(jī)電工程、能源動(dòng)力工程等學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。材料力學(xué)課程基礎(chǔ)性強(qiáng)，與實(shí)際工程聯(lián)系緊密。該課程要求學(xué)生既要深入理解基本概念、定律、方程、方法等，又要注重工程應(yīng)用。雙語(yǔ)教學(xué)的要旨在于借鑒國(guó)外大學(xué)先進(jìn)的教育理念和思想，開(kāi)闊教師和學(xué)生的視野，把握材料力學(xué)的英文邏輯結(jié)構(gòu)和闡述方法，培養(yǎng)學(xué)生融合中、英文思維方式的能力，使學(xué)生初步具備閱讀英文學(xué)術(shù)文獻(xiàn)的能力[2]。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程雙語(yǔ)教學(xué)主要以英語(yǔ)為知識(shí)載體和交流工具，其核心仍然是課程專(zhuān)業(yè)知識(shí)而非英語(yǔ)本身。雙語(yǔ)教學(xué)是手段，材料力學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)及其應(yīng)用是目標(biāo)。雙語(yǔ)教學(xué)的首要目的是使學(xué)生掌握一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，了解專(zhuān)業(yè)知識(shí)的英語(yǔ)描述、表達(dá)方法和思維方式，其次才是適當(dāng)提高學(xué)生英語(yǔ)交流能力。

二、材料力學(xué)課程雙語(yǔ)教學(xué)過(guò)程

（一）雙語(yǔ)教學(xué)的前期準(zhǔn)備

教師在雙語(yǔ)課程教學(xué)中起著核心作用。為提高教師的雙語(yǔ)授課能力和水平，要求雙語(yǔ)授課教師要有相關(guān)的出國(guó)經(jīng)歷或受過(guò)專(zhuān)門(mén)雙語(yǔ)教學(xué)的培訓(xùn)，具備良好的雙語(yǔ)授課的外語(yǔ)能力，并能熟練掌握一本原版教材的內(nèi)容。筆者作為材料力學(xué)雙語(yǔ)課程的骨干主講教師，曾赴美國(guó)的哥倫比亞大學(xué)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的訪問(wèn)研究，觀摩了該校工程與力學(xué)學(xué)院材料力學(xué)課程的本科教學(xué)。該課程面向土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)大學(xué)二年級(jí)的學(xué)生，學(xué)時(shí)數(shù)為48學(xué)時(shí)，授課教師很注重公式推導(dǎo)、原理論證以及基本理論背景知識(shí)的闡述，同時(shí)也很重視培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題、查閱資料及撰寫(xiě)報(bào)告的能力。借鑒英語(yǔ)國(guó)家的課程教學(xué)理念及教學(xué)方法，從授課教師這一雙語(yǔ)教學(xué)的核心著手，提高雙語(yǔ)授課教師的綜合素質(zhì)，為雙語(yǔ)教學(xué)的順利進(jìn)行提供可靠保障。

對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)的教材，北京交通大學(xué)選擇了國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的材料力學(xué)課程優(yōu)秀教材，即美國(guó)高校廣泛使用的《Mechanics of Materials》，由Hibbler R. C. 編著，是多次再版的優(yōu)秀原版教材。對(duì)選定的英文原版教材，筆者進(jìn)行了認(rèn)真的閱讀和研究，做到熟練掌握其內(nèi)容和思路。在講授每章內(nèi)容時(shí)有針對(duì)性地提供重要知識(shí)點(diǎn)的部分英文參考資料，同時(shí)推薦兩本中文教材作為學(xué)生學(xué)習(xí)的主要參考書(shū)。選擇教材時(shí)應(yīng)注意中英文教材課程體系的統(tǒng)一性，而中英文教材內(nèi)容難易程度上的差別則鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短來(lái)解決。

（二）雙語(yǔ)教學(xué)的實(shí)施

雙語(yǔ)教學(xué)并不是簡(jiǎn)單地將中文翻譯為英文來(lái)講解，實(shí)踐中可將兩種語(yǔ)言搭配起來(lái)使用，教學(xué)方式將更加靈活，對(duì)學(xué)生也更有吸引力[3]。目前國(guó)內(nèi)雙語(yǔ)教學(xué)形式主要有：英文電子教案與英文講解配合少量中文解釋?zhuān)挥⑽碾娮咏贪概c中文講解配合少量英文解釋?zhuān)挥⑽母缴倭恐形牡碾娮咏贪概c英文講解；等等[4]。筆者根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，選擇了英文電子教案，基本理論、公式推導(dǎo)用中文講解，原理論證、算例演算用英文講解。為便于學(xué)生理解，復(fù)雜的基本理論及公式的邏輯關(guān)系用中文詳細(xì)講述，之后再給出科技術(shù)語(yǔ)的英文描述。同時(shí)，為營(yíng)造濃厚的課堂英文教學(xué)氛圍，算例演算采用英文簡(jiǎn)單句式來(lái)講述，授課過(guò)程中的提問(wèn)、討論等環(huán)節(jié)盡量使用英語(yǔ)。教學(xué)過(guò)程中密切結(jié)合學(xué)生的反饋信息，對(duì)學(xué)生不理解的難點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容，多使用中文來(lái)講解。

三、提高雙語(yǔ)課程教學(xué)效果的方法

為了提高雙語(yǔ)課程的教學(xué)效果，筆者在教學(xué)過(guò)程中嘗試采用以下幾種教學(xué)方法，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和對(duì)英文思維方式的理解，提高學(xué)生在材料力學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)中應(yīng)用英文的能力；同時(shí)也拓寬他們的學(xué)術(shù)視野，為其今后從事力學(xué)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（一）對(duì)比教學(xué)法

教材是知識(shí)的主要載體，其章節(jié)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了著作者知識(shí)體系的思路。力學(xué)課程內(nèi)容繁雜，中英文力學(xué)教材在側(cè)重點(diǎn)、知識(shí)的難易程度方面不盡相同，即使主要的知識(shí)點(diǎn)相同，其論述思路也有所不同。為了讓學(xué)生明確學(xué)校材料力學(xué)課程教學(xué)大綱的內(nèi)容，同時(shí)也了解歐美大學(xué)力學(xué)課程的思路和特點(diǎn)，授課教師應(yīng)在講課中適當(dāng)并適時(shí)地對(duì)中、英文教材的知識(shí)體系予以說(shuō)明。同時(shí)，也建議學(xué)生將中、英文教材的內(nèi)容對(duì)照起來(lái)學(xué)習(xí)，便于理解英文教材的思路和內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)效果。

（二）調(diào)研學(xué)習(xí)法

對(duì)教材中的重要知識(shí)點(diǎn)，教師應(yīng)盡可能地多搜集一些中、英文素材，包括背景資料和工程應(yīng)用資料，向?qū)W生介紹其在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況。也鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)查研究，激發(fā)學(xué)生在重要知識(shí)點(diǎn)上的好奇心和求知欲望，提高其學(xué)習(xí)的自主性。如個(gè)別學(xué)生搜集了生活中發(fā)生的基本變形及組合變形構(gòu)件的資料，并進(jìn)行了不同工況下變形形式的對(duì)比分析，這對(duì)他們理解相關(guān)知識(shí)十分有利。對(duì)學(xué)習(xí)中積極互動(dòng)的學(xué)生在平時(shí)成績(jī)的考核方面予以肯定；對(duì)用英文撰寫(xiě)學(xué)習(xí)報(bào)告的學(xué)生則給予更多的獎(jiǎng)勵(lì)。

（三）寫(xiě)作訓(xùn)練法

英文寫(xiě)作是學(xué)生的弱項(xiàng)，雙語(yǔ)課程教學(xué)有助于提高其英文寫(xiě)作能力。對(duì)于重要知識(shí)點(diǎn)，應(yīng)要求學(xué)生精讀原版教材，熟悉英文教材闡述力學(xué)知識(shí)的思路、語(yǔ)言和方法，向?qū)W生適當(dāng)介紹歐美學(xué)者撰寫(xiě)的有關(guān)研究論文，鼓勵(lì)學(xué)生查找和利用相關(guān)英文文獻(xiàn)，撰寫(xiě)針對(duì)有關(guān)知識(shí)點(diǎn)的研究性小論文。筆者所在學(xué)校部分對(duì)力學(xué)有濃厚興趣的學(xué)生進(jìn)行了大膽嘗試，撰寫(xiě)了研究性小論文，得到了很好的鍛煉。這種方式大大提高了學(xué)生將英語(yǔ)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合的能力，有助于開(kāi)闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。

（四）激勵(lì)思考法

參加材料力學(xué)課程雙語(yǔ)教學(xué)的學(xué)生是大學(xué)二年級(jí)學(xué)生，具備一定的英語(yǔ)基礎(chǔ)，應(yīng)鼓勵(lì)他們與教師用英文交流，在作業(yè)、報(bào)告和考試中使用英文；教學(xué)中，教師也應(yīng)激發(fā)其在專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)中主動(dòng)使用英文和了解英文思維方式的積極性。引導(dǎo)學(xué)生從中、外教材的對(duì)比中提出新的問(wèn)題或新的觀點(diǎn)。

這些教學(xué)措施增強(qiáng)了學(xué)生英文思維的能力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)闊了學(xué)生的視野和創(chuàng)新思維，也為學(xué)生的進(jìn)一步深造提供了良好的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。

四、雙語(yǔ)教學(xué)效果評(píng)價(jià)

雙語(yǔ)課程的考核以學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與應(yīng)用為主，輔以使用英文的能力?？己瞬捎冒俜种疲饕ㄆ谀┛荚?、課堂表現(xiàn)和作業(yè)部分、實(shí)驗(yàn)部分等三方面的內(nèi)容，分別占總成績(jī)的70%、20%和10%。雙語(yǔ)教學(xué)的試卷為純英文試題，考察的知識(shí)點(diǎn)及深度和中文教學(xué)班級(jí)盡量保持一致。學(xué)生與教師的英文互動(dòng)、英文完成作業(yè)、提交課程的英文學(xué)習(xí)報(bào)告等，均由授課教師根據(jù)其表現(xiàn)及完成情況適當(dāng)予以加分，以鼓勵(lì)學(xué)生自覺(jué)、積極地參與雙語(yǔ)教學(xué)過(guò)程。

以北京交通大學(xué)2011級(jí)機(jī)電學(xué)院材料力學(xué)課程雙語(yǔ)教學(xué)班的43名學(xué)生為例，他們的成績(jī)符合正常的分布規(guī)律。與未參與雙語(yǔ)教學(xué)的學(xué)生相比，前者的優(yōu)秀率和不及格率均低于后者，兩者的良好率、考試通過(guò)率和最高分則比較接近；雙語(yǔ)教學(xué)班92%以上的學(xué)生通過(guò)了考試，18%的成績(jī)達(dá)到優(yōu)秀。平均成績(jī)有一定差別，相差3～6分。這說(shuō)明參加雙語(yǔ)教學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性略好于其他班級(jí)學(xué)生?？梢?jiàn)，在保證課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)質(zhì)量的前提下，雙語(yǔ)教學(xué)同樣可以取得良好的教學(xué)效果。

學(xué)期末對(duì)材料力學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行了考評(píng)，考評(píng)共有10個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，包括教學(xué)態(tài)度、教學(xué)法、授課效果、輔導(dǎo)答疑、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等方面的內(nèi)容，雙語(yǔ)教學(xué)評(píng)教綜合得分為98.56分，居全校評(píng)教的前20%。這一結(jié)果說(shuō)明學(xué)生對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)是肯定的，對(duì)授課教師的教學(xué)效果是認(rèn)可的，材料力學(xué)課程雙語(yǔ)教學(xué)實(shí)踐是成功的。

五、結(jié)語(yǔ)

材料力學(xué)課程是土木工程、機(jī)電工程等專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一。筆者近年在北京交通大學(xué)機(jī)電工程專(zhuān)業(yè)進(jìn)行了材料力學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)的實(shí)踐。教學(xué)中借鑒了其他課程雙語(yǔ)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，在保證課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)質(zhì)量的前提下，材料力學(xué)課程雙語(yǔ)教學(xué)取得良好的教學(xué)效果。通過(guò)雙語(yǔ)教學(xué)，學(xué)生深入了解了國(guó)外大學(xué)同類(lèi)專(zhuān)業(yè)材料力學(xué)的知識(shí)體系和內(nèi)容，親身體驗(yàn)了英語(yǔ)教學(xué)過(guò)程，培養(yǎng)了英語(yǔ)思維習(xí)慣，掌握了課程專(zhuān)業(yè)內(nèi)容的英語(yǔ)表達(dá)，提高學(xué)生正確使用、閱讀英文原版專(zhuān)業(yè)技術(shù)書(shū)籍和參考文獻(xiàn)資料的能力。同時(shí)，雙語(yǔ)教學(xué)拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，提高了學(xué)生的英語(yǔ)應(yīng)用水平和獲取國(guó)外新知識(shí)的實(shí)際能力，這是大學(xué)基礎(chǔ)英語(yǔ)學(xué)習(xí)和專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)學(xué)習(xí)難以達(dá)到的。當(dāng)然，雙語(yǔ)教學(xué)方法以及其他配套教學(xué)環(huán)節(jié)還有許多不足之處，需要在以后的教學(xué)實(shí)踐中不斷探索和完善。

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Practice and exploration of bilingual teaching in mechanics of materials

LIANG Xiaoyan， ZHU Ying， MAO Jun

（School of Civil Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， P. R. China）

材料力學(xué)范文第5篇

1.綜合性實(shí)驗(yàn)（彎扭組合實(shí)驗(yàn)、等強(qiáng)度梁實(shí)驗(yàn)、壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)等）

此類(lèi)實(shí)驗(yàn)可以強(qiáng)化學(xué)員對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用，并了解、掌握電測(cè)法實(shí)驗(yàn)的工作原理及各種電橋的組橋方式和使用方法。借助于多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合工程實(shí)際，讓學(xué)員更生動(dòng)具體的了解電測(cè)應(yīng)力的測(cè)試方法和手段，加深學(xué)員對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的正確認(rèn)識(shí)。

2.創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)（桁架應(yīng)力綜合分析實(shí)驗(yàn)、疊梁實(shí)驗(yàn)、復(fù)合梁實(shí)驗(yàn)等）

以現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際情況為背景，模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)員展開(kāi)探索、開(kāi)動(dòng)腦筋。學(xué)員可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣和能力設(shè)計(jì)不同深度的實(shí)驗(yàn)，并親自動(dòng)手完成各種實(shí)驗(yàn)。例如，根據(jù)學(xué)校操場(chǎng)主席臺(tái)的桁架結(jié)構(gòu)，做出相應(yīng)的桁架模型。學(xué)員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，模擬、設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)各種工況。先進(jìn)行理論計(jì)算，再進(jìn)行ANSYS的仿真計(jì)算，最后進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試并采集數(shù)據(jù)，把理論數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)并分析數(shù)據(jù)出現(xiàn)異同的原因，結(jié)合所學(xué)知識(shí)開(kāi)動(dòng)腦筋解決問(wèn)題。學(xué)員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以鍛煉發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，掌握了電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)和測(cè)試原理以及更多地了解了電橋電路在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和方法，加強(qiáng)自主能力培養(yǎng)

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研究，采用多樣化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法應(yīng)體現(xiàn)三個(gè)方面的轉(zhuǎn)移：

1.從單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)

如果說(shuō)演示性實(shí)驗(yàn)是理論知識(shí)的形象化和感性認(rèn)識(shí)的增加，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是知識(shí)向能力的初步轉(zhuǎn)化，那么綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則是對(duì)學(xué)員知識(shí)、能力、素質(zhì)的全面檢驗(yàn)和提高，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)“出彩”的地方。這樣才能把學(xué)員吸引到實(shí)驗(yàn)室中來(lái)，充分發(fā)揮他們的聰明才智，真正在實(shí)踐中得到鍛煉，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)搞活，把所學(xué)的知識(shí)用活，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)具備不斷發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，從而加強(qiáng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一次升華，它不僅延長(zhǎng)開(kāi)放時(shí)間，更包括內(nèi)容、手段、思想等的全面開(kāi)放；不能孤立地看待實(shí)驗(yàn)，應(yīng)注意開(kāi)放實(shí)驗(yàn)與科技創(chuàng)新相結(jié)合，與科研活動(dòng)相結(jié)合。

2.從講授實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟轉(zhuǎn)變到傳授實(shí)驗(yàn)思想和實(shí)驗(yàn)方法

在教學(xué)方法上應(yīng)從灌輸式轉(zhuǎn)向啟發(fā)式，倡導(dǎo)以學(xué)員為主體的教學(xué)理念，改變以往以教員為中心的教學(xué)模式。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教員主要講授實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)方案的選擇、實(shí)驗(yàn)步驟的確定都由學(xué)員完成，這樣學(xué)員可以自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、自行設(shè)計(jì)、自主操作、自由發(fā)揮，極大地提高了他們的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維能力。

3.從理想化的教學(xué)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變到真實(shí)環(huán)境的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)虛

擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)物實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合在校園網(wǎng)上建立了材料力學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，其建立完全改變了傳統(tǒng)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式。以前采用集中授課方法講授新理論、新知識(shí)，現(xiàn)在學(xué)員通過(guò)在網(wǎng)上登錄材料力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室就可以完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí)；以前總是為繁瑣的實(shí)驗(yàn)課預(yù)約而煩惱，現(xiàn)在學(xué)員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)預(yù)約實(shí)驗(yàn)，極大地提高了預(yù)約效率。學(xué)員可以在自主選擇的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，再由教員進(jìn)行必要的指導(dǎo)、講評(píng)和批復(fù)。

三、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，體現(xiàn)科學(xué)公正性

在實(shí)驗(yàn)考核方面，過(guò)去評(píng)價(jià)的唯一標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這樣的考核存在很大的弊端。對(duì)材料力學(xué)的考核方式做了一些大膽的嘗試：

1.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課可獨(dú)立設(shè)課，單獨(dú)考核

由于材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有獨(dú)立設(shè)課，而是作為材料力學(xué)課程的一部分，導(dǎo)致部分學(xué)員不重視實(shí)驗(yàn)課。為了約束不重視實(shí)驗(yàn)課的學(xué)員，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再流于形式，必須足夠重視實(shí)驗(yàn)課程。

2.改變過(guò)去以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為實(shí)驗(yàn)考核的唯一標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)行出勤率、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及實(shí)驗(yàn)理論考試相結(jié)合的綜合性考核方法。對(duì)于實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)的記入，考試成績(jī)（包括筆試和實(shí)際操作測(cè)試）占總成績(jī)的60%，平時(shí)成績(jī)（主要是出勤率、預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告）占總成績(jī)的40%。這樣的實(shí)驗(yàn)考核可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的全過(guò)程監(jiān)控。真正體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的真實(shí)性和公正性，充分反映學(xué)員的綜合能力和創(chuàng)新能力，并同時(shí)具有可比性和可操作性。

3.針對(duì)不同類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)提出不同的考核標(biāo)準(zhǔn)

目前材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要有三大類(lèi)型：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)。因此根據(jù)課程特點(diǎn)，以及檢驗(yàn)學(xué)員的實(shí)踐動(dòng)手能力、綜合設(shè)計(jì)、創(chuàng)新開(kāi)發(fā)能力的需要，針對(duì)不同類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)提出了不同的考核標(biāo)準(zhǔn)。

4.在加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程考核的同時(shí)，還須加強(qiáng)學(xué)員實(shí)踐能力的階段性考核

針對(duì)具體專(zhuān)業(yè)學(xué)員的學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以在其四年學(xué)習(xí)過(guò)程中設(shè)置兩到三次實(shí)踐技能考核，分別考核學(xué)員的基本動(dòng)手能力、綜合實(shí)踐能力與創(chuàng)新開(kāi)發(fā)能力。動(dòng)手能力考核可以采用實(shí)驗(yàn)操作的形式；綜合實(shí)踐能力考核可以采用抽考具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的形式；創(chuàng)新開(kāi)發(fā)能力考核可以采用綜合創(chuàng)新類(lèi)實(shí)踐活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。要求學(xué)員大學(xué)四年期間必須進(jìn)行一次綜合創(chuàng)新類(lèi)活動(dòng)，如全國(guó)性的設(shè)計(jì)類(lèi)競(jìng)賽、科技創(chuàng)新活動(dòng)等。總之，這些考核的目的是為了學(xué)員在實(shí)踐類(lèi)課程教學(xué)環(huán)節(jié)中有明確的目的和任務(wù)，促使學(xué)員從實(shí)踐到理論、從感性到理性的轉(zhuǎn)變，提高實(shí)踐課的層次和實(shí)際效果，培養(yǎng)學(xué)員的力學(xué)素質(zhì)、工程素質(zhì)以及創(chuàng)新精神。

四、結(jié)束語(yǔ)