土木工程專業(yè)材料力學改革研究

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【摘要】結合土木工程專業(yè)材料力學課程教學中存在的問題，從卓越工程師的培養(yǎng)目標出發(fā)，把CDIO教學理念引入到材料力學教學體系中，從教學內容、教學手段和方法、考核評價等方面提出來了有效的教學改革措施，建立了基于CDIO理念的材料力學教學模式。該教學模式對于提高學生的學習熱情，培養(yǎng)學生的綜合實踐和創(chuàng)新能力有積極意義，是解決目前土木工程專業(yè)在力學教學中遇到問題的一個很好的借鑒途徑。

【關鍵詞】CDIO教育理念；材料力學；教學改革；課程考核體系

0引言

材料力學是土木工程專業(yè)的技術基礎課，是研究各類工程結構中普遍存在的受力和變形現(xiàn)象的學科，著重培養(yǎng)學生的邏輯思維、分析能力和解決實際問題能力。一直以來，我國大學中所講授的力學課程內容大多由前蘇聯(lián)引進的內容，內容陳舊、枯燥、抽象、重理論輕實踐。教學方法多采用灌輸式教學，造成課堂氣氛死板，有時甚至枯燥無味，大大降低了學生的學習熱情。這些問題不但加劇了學生的學習惰性，也影響到其它課程的學習狀況。針對以上問題，如何為實際工程提供合格的力學人才；如何在材料力學教學中充分調動學生的主動性和積極性；在目前有限的課時下，如何對舊有材料力學課程體系進行合并、篩選等工作已經(jīng)成為教學改革工作不可回避的事實。CDIO工程教育理念提倡在實踐中學習，在學習中實踐，這為該問題的解決提供了一種思路。

1CDIO工程教育模式

CDIO模式以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。CDIO模式強調與社會大環(huán)境相協(xié)調的綜合的創(chuàng)新能力，同時更關注工程實踐，加強培養(yǎng)學生的實踐能力，因此CDIO工程教育模式是提高大學生的創(chuàng)新和動手能力、推進產(chǎn)學研結合、加強實踐教學環(huán)節(jié)以及加強學生參與交流與合作能力的有效途徑。

2基于CDIO模式的材料力學教學大綱設計

CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面,大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。材料力學課程既包括專業(yè)知識學習，又強調應用能力的提升，根據(jù)這一教學目標設計的教學大綱如表1所示。

3改革方案設計

3.1教學內容的改革

對于傳統(tǒng)教學中的基本概念、原理和方法，我們在教學中應該重視，可為了拓寬學生的視野和運用力學知識建模的能力，我們又應該對教學內容優(yōu)化。隨著科學技術的發(fā)展，新的理論、新的學科、新的計算工具和計算方法、新的試驗方法不斷涌現(xiàn)，在教學內容中適當增加這方面的介紹和練習，可以拓寬和增強學生系統(tǒng)解決實際工程的能力。此外，學生普遍對繁瑣的理論推導缺乏熱情，因此有必要在教學中加入實習環(huán)節(jié)或模型演示環(huán)節(jié)，實現(xiàn)教學與實踐的結合，從而提高學生對力學課程的興趣。

3.2教學方法和教學手段的改革

如何調動學生的主動思考，如何加強學生獨立解決問題的能力，如何實現(xiàn)“在實踐中學習，在學習中實踐”？顯然單純的課堂教學很難實現(xiàn)這些目的。首先，材料力學應把課堂教學與案例教學或現(xiàn)場教學結合起來，并配合一定形式的課堂討論。這樣學生就能比較生動地、直觀地去學習基本理論，并且可以明確學習的目的性。例如：彎曲問題可以在施工現(xiàn)場結合梁的配筋布設講解；組合變形可以在實驗室用模具演示教學等等。另一方面，CDIO教育理念重視個人能力及技能的同時，強調團隊協(xié)作與交流，因此可以在教學過程中開展分組專項研討。專項研討任務以小組為單位，每組3~5人，讓學生到施工現(xiàn)場進行調研，結合工程實際確定材料力學研討主題，然后針對工程實際問題建立力學模型，通過小組探討解決工程問題，從而鍛煉學生收集信息、主動獲取新的知識、解決問題和創(chuàng)新的能力。再一方面，還可以在教學過程中開展自主實驗設計，推動學生自主學習能力。在教學手段上也應結合新技術、新方法的發(fā)展，在傳統(tǒng)的板書基礎上，融入PPT、Flash動畫、仿真數(shù)值模擬等教學手段。一方面加強學生對傳統(tǒng)力學知識的理解，另一方面，新的教學手段可以豐富教學內容，貼近工程實踐，拓寬學生的視野。例如：PPT相對于板書，可以發(fā)揮信息量大的優(yōu)點，讓學生在有限時間內完成更多的課上練習；Flash動畫可以在課堂上展現(xiàn)一些實驗現(xiàn)象或者工程實際現(xiàn)象，這有助于學生對抽象力學概念的理解等等。

4課程評價體系改革

課程的考核評價體系和考核方法主導著學生的學習動力和方向，其改革必須匹配材料力學課程的CDIO教學大綱，起到引導學生有意識開展專業(yè)能力鍛煉的目的。材料力學課程成績包括三部分：書面理論考試、匯報答辯、實驗報告，權重為0.4、0.4、0.2。書面理論考試主要以基本概念、基本理論、基本技能為主。匯報答辯要求學生對小組研討專項做成PPT，圖文并茂的在講臺上向老師和同學做報告，并回答老師和同學對改組項目提出的問題，考核重點在：調研的充分性、CDIO綜合能力的展現(xiàn)性、技術和理論的結合度、團隊的協(xié)作能力等方面。實驗報告要體現(xiàn)自主實驗設計的選題調研、方案設計、實物開發(fā)和交流評比等環(huán)節(jié)。

5結束語

基于CDIO的材料力學教學模式著手改革課程體系和教學模式、創(chuàng)新教學方法和教學手段、調整教學考核體系，從而調動學生的主動思考動力、培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作和交流能力、加強學生獨立解決問題的能力，讓學生“在實踐中學習，在學習中實踐”。

【參考文獻】

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作者：賈磊 單位：石家莊經(jīng)濟學院勘查技術與工程學院