塑性力学课程教学及考核模式改革的探索

马文亮

（华北水利水电学院土木与交通学院，河南郑州 450011）

塑性力学是固体力学的一个重要分支，是研究塑性物体变形规律的一门学科，也是工程力学专业的核心专业课程［1］（P1）。它具有推理严谨、计算结果准确的特点，是分析和解决许多工程技术问题的基础和依据。塑性力学是一门专业性很强的力学课程，学习塑性力学需要有扎实的高等数学、线性代数、理论力学、材料力学、结构力学和弹性力学基础［2］。因此，这门课程对于教师和学生来讲，既难教又难学。笔者认为，要想使教师教好、学生学好塑性力学这门课，就要从改革教学及考核模式两方面入手，进行积极的探索。

一、塑性力学课程教学及考核中存在的问题

（一）塑性力学课程的特点

塑性力学基本概念繁杂，基本方程和公式数量众多，推导过程冗长复杂，教学难度大。基于塑性力学的这些特点，如果教师采用传统的教学方法，就要花费大量的时间和精力在黑板上书写和推导公式，由于课堂时间有限，这样势必会大大减少有关基本原理和实例的讲解时间。另外，缺乏对基本原理的理解和实例的练习，学生也会对这些基本方程和公式印象不深、理解不透。

（二）塑性力学课程的要求

塑性力学课程要求学生起点高，逻辑性极强。塑性力学课程的学习要求学生要有扎实的数学、力学基础。近年来，由于高校不断扩招，学生的质量已有所下降，再加上工程力学专业是偏冷门专业，有很多学生是从其他专业调剂过来的，学习基础有些薄弱。因此，要想学好塑性力学，就必须保证学生从大一就学好高等数学、线性代数、理论力学、材料力学、结构力学和弹性力学等相关课程。另外，由于塑性力学的逻辑性极强，前面的知识点学不会，后面的内容就很难跟上，这样，就极容易导致一些学生由于各种原因学习跟不上，产生畏惧心理，丧失信心，半途而废。

（三）亟需建立一支结构合理的教师队伍

力学教学在工科院校的学生培养中占有重要的地位，需要一支庞大且专业的教师队伍［3］。但是，目前有很多工科院校力学教师队伍存在人员缺乏、课程压力大、教师队伍结构不合理等问题。这就导致教师忙于完成各门课程的教学任务，对学生的学习能力、认知能力缺乏足够的认知和心理准备，在教学过程中往往不能对学生做深入细致的辅导。

（四）学生学习劲头不足，基础相对薄弱，考研和就业压力大

塑性力学课程由于自身特点，专业性强，这就导致一些数学、力学基础薄弱的学生听不懂、跟不上，对冗长复杂的公式推导感到枯燥，从而导致有些学生兴趣淡化，逐渐放弃了塑性力学课程的学习。另外，塑性力学作为工程力学专业的一门专业力学课程，一般都安排在大四第一学期开设。由于考研和就业的双重压力，多数学生给这门课的定位很低，只要考试过关就可以了。一部分学生忙于考研，报了一些考研辅导班，把大量精力都用到了考研复习上;一部分学生忙于找工作，制作简历，参加各种人才招聘会，甚至有时还要请假去参加招聘面试。这些都会直接影响塑性力学课程的学习。

（五）塑性力学课程成绩考核体系有待完善

由于塑性力学课程内容繁杂、公式冗长、解题困难，导致塑性力学课程的成绩考核存在难点。如果采用考试方式，很多试题考场上学生难于解答;如果采用学生提交结课论文的方式，很多学生仅通过短时期的学习，对塑性力学课程了解有限，很难写出自己的感受，往往是到网上下载一篇论文应付了事。

二、塑性力学课程教学及考核模式的改革

华北水利水电学院从2007年开始开设塑性力学课程，课程设置48学时，在第七学期开课。经过五年的教学工作实践，笔者对塑性力学课程的教学内容、教学方式、学生的学习特点、学习态度等方面存在的问题有了一个初步的认识，积极探索了塑性力学课程教学及考核模式的改革。

（一）合理使用塑性力学多媒体课件

塑性力学具有概念繁杂、基本方程和公式数量众多等特点。为了使教师从大量的公式书写中解放出来，使学生对一些基本概念和原理有更深入、直观的理解，在课堂教学中可以合理使用一些塑性力学多媒体课件。多媒体课件中讲述的内容主要是一些有关塑性力学计算的工程实例图片、塑性力学实验照片、塑性破坏过程动画、塑性力学基本方程和公式的推导过程。将这些直观性强的素材和繁杂的推导过程通过多媒体课件展现给学生，基本原理和具体例题仍然在黑板上板书讲授，这种多媒体与板书相结合的方法使学生增加了学习兴趣，把教学从枯燥、乏味的公式推导中解脱了出来。

（二）探索讨论式教学模式

为了给学生制定与学生专业和方向相适应的学习内容，笔者经过多年的教学研究和实践，编制了塑性力学讲义。第一节课就把讲义和授课计划发给学生，使学生了解课程的讲授进度。除了教师讲授的大部分内容外，按照授课计划要求，学生选取一部分内容自己讲授，使每个学生都有一个涉及具体问题的内容需要讲解，这就促使学生在讲课前通过各种渠道，查阅大量文献。学生主讲完成后，其他学生可以提问，由主讲学生或老师给予解答。在这种讨论式的教学模式中，教师和学生都是平等的，师生一起提出问题、争论问题、互相说服［4］，有效地培养了学生提出问题、分析问题、逻辑推理等方面的能力，同时也提高了教师的知识水平和教学水平，正所谓教学相长。例如在讲授空间应力状态主应力的计算方法时，需要求解一元三次方程，在同学生讨论这一问题时，有学生提出“求解一元三次方程的方法有哪些”这一问题，显然，这个学生课前做了充分准备。课堂上，就这一问题展开了讨论，有的学生在黑板上推导了求解一元三次方程的卡尔丹公式，这时，教师可向学生介绍求解高次方程的通用数值解法，并且利用数学计算软件Mathematica在计算机上进行演示。课程结束时，学生认为这种教学方法突破了陈旧的教学方式，给同学们展示自我的机会，从中学习了他人的长处，这对以后的毕业答辩及就业都有好处。讨论式教学模式激发了学生的学习兴趣，锻炼了学生的交流能力，调剂了学生单一、枯燥的学习生活，并且，这种教学模式也使基础薄弱的学生体会到了参与教学的乐趣，重拾了学习信心。

（三）适当选用计算软件完成力学计算

为了使学生了解现在力学发展的概况，在学习塑性力学经典理论的同时，让学生接触、了解一些常用的力学计算软件，主要是一些有限元计算软件，如ABAQUS、ADINA、ANSYS等。例如，在讲到材料的弹塑性本构关系时，涉及的例题解题过程冗长繁杂，除了经典解法外，还可以给学生演示采用有限元计算软件求解塑性力学问题，讲解弹塑性本构关系在软件中如何实现。适当选用计算软件完成力学计算，使学生开阔了眼界，了解了现在力学的发展概况及方向。

（四）建立一支结构合理的教师队伍

为了解决近年来力学教师队伍人员紧缺问题，学校加大了力学教师引入力度，近两年来引进具有博士学位的教师5名，有效缓解了力学教师队伍的课程压力。学院和教研室也采取有效措施，使教师和课程对应固定下来，也就是说，每位教师和所讲授的课程一旦确定，该教师以后就一直担任此课程的授课任务，没有特殊情况，尽量不改动。这就保证了教师在以后的授课过程中，对课程的内容越来越熟练，对课程特点的把握越来越精准，提高了力学课程的教学质量，非常有利于学生对力学课程的学习。

（五）改革塑性力学课程成绩考核方式

塑性力学课程解题繁杂，成绩考核一直是一个难点问题。笔者从2007年9月份开始担任工程力学专业塑性力学课程的授课任务，塑性力学课程的性质为考查课，五年来不断探索塑性力学课程成绩的考核方法，获得了一些经验。

2007—2008学年第一学期，共有31名学生上塑性力学课，其中男生26名，女生5名。该次课程的成绩考核为:平时考勤占总成绩的20%，结课论文占总成绩的80%。考核结果为:男生成绩优秀6名，良好14名，中等5名，及格1名;女生成绩优秀3名，良好2名。本次成绩考核过程和结果表明，通过平时考勤和结课论文来决定考核成绩并不科学，主要出现的问题是学生平时不认真听课，结课时提交一篇论文，有的论文从网上下载，并未写出自己对塑性力学的认识。女生一般平时出勤率较高，论文撰写认真，成绩普遍好于男生。

2008—2009学年第一学期，共有45名学生上塑性力学课，其中男生37名，女生8名。该次课程的成绩考核为:平时考勤占总成绩的20%，课堂作业占总成绩的30%，结课论文占总成绩的50%。考核结果为:男生成绩优秀8名，良好15名，中等8名，及格6名;女生成绩优秀5名，良好2名，中等1名。本次成绩考核过程和结果表明，增加了课堂作业成绩项，使成绩考核更趋近合理，但课堂作业和结课论文仍然存在应付了事现象。

2009—2010学年第一学期，共有59名学生上塑性力学课，其中男生49名，女生10名。该次课程的成绩考核为:平时考勤占总成绩的20%，课堂作业占总成绩的20%，闭卷考试占总成绩的60%。考虑到塑性力学解题繁杂，此次闭卷考试出了4道计算题，每题25分。考核结果为:男生成绩优秀8名，良好28名，中等5名，及格7名，不及格1名;女生成绩优秀5名，良好4名，中等1名。本次成绩考核过程和结果表明，由于考题简单，题量少，大多数学生考试成绩较好，但仍然有1名学生不及格，通过闭卷考试基本上能反映出学生平时的学习情况，考核成绩比较客观、真实。

2011—2012学年第一学期，共有53名学生上塑性力学课，其中男生47名，女生6名。该次课程的成绩考核为:平时考勤占总成绩的10%，课堂讨论占总成绩的30%，课堂作业占总成绩的10%，开卷考试占总成绩的50%。此次开卷考试较闭卷考试增加了题量，出了6道计算题。考核结果为:男生成绩优秀6名，良好8名，中等16名，及格17名;女生成绩良好3名，中等3名。本次成绩考核过程和结果表明，男生成绩中下等的人数明显比女生多，但高分也多出现在男生中。这主要是因为以往的闭卷考试记忆性题目占了较大比例，女生较容易获得高分;本次采用开卷考试，增加了灵活运用部分的试题，男生综合运用知识的能力得以体现;另外，还与课堂讨论成绩的引入有关。但女生成绩分布都集中在中间，这说明女生对开卷考试还是比较适应的，当然，也与女生较男生学习刻苦有关。

通过对塑性力学成绩考核体系的不断探索和改革，该体系将越来越完善，越来越合理，平时考勤、课堂讨论、课堂作业、开卷考试等成绩的纳入，使成绩考核变得更加客观、合理。

三、结语

对于许多年轻教师来说，还缺乏塑性力学课程的教学实践和教学研究经验，课程建设也处于起步阶段。为了做好塑性力学课程的教学工作，提高我校工程力学专业人才培养质量，还需不断研究、探讨和学习他人的教学经验，使我校塑性力学课程建设上一个新台阶。

:

［1］徐秉业，刘信声．应用塑性力学［M］．北京:清华大学出版社，1995．

［2］曾科，张美玲，李婷婷．关于工科院校连续介质力学课程的教学探索［J］．赤峰学院学报（自然科学版），2012，（6）．

［3］蒋学东，班书昊．力学教师适应新时代要求探讨［J］．现代商贸工业，2011，（14）．

［4］黄婷．论探究式教学法在力学课程中的应用［J］．广西民族师范学院学报，2012，（3）．