工程教育认证背景下材料力学教学改革思考

李佰洲　蔡兰蓉　刘瑛

【摘 要】作为工科专业的专业基础课，材料力学在培养学生分析计算能力、工程实践能力和创新能力等方面发挥了重要的作用。随着工程教育认证工作的推进，改变教学理念、强化学生的工程概念和提高学生整体的综合能力成为材料力学教学改革的关键。本文讨论了在材料力学教学改革方面的一些想法，通过教学实践，取得了良好的效果。

【关键词】材料力学；工程教育认证；教学改革

中图分类号： G642.0 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）17-0095-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.17.046

【Abstract】As a professional basic course of engineering majors，mechanics of materials plays an important role on developing analytical and computational skills，engineering practice ability and innovation ability of students.As the work of engineering education accreditation proceeds，changing teaching philosophy，strengthening engineering concepts and improving comprehensive abilities have become the key points in teaching reform for mechanics of materials.Some ideas about the teaching reform were discussed in this paper.And good effects have been achieved through teaching practice.

【Key words】Mechanics of Materials；Engineering Education Accreditation；Teaching Reform

材料力学起源于17世纪，到19世纪中叶，已经形成了钢材为主要研究对象的材料力学。作为工科专业的基础课，材料力学是机械设计、机械原理、机械制造技术等课程的基础，一般开设在大学二年级的下学期，是学生第一次近距离接触工程实际问题，具有很强的针对性，所研究的强度、刚度和稳定性问题对工程实际有非常直观、具体的指导意义。

随着工业技术的发展，特别是在21世纪信息技术飞速发展的时代，材料力学在教学过程中面临着非常多的新问题和新挑战。特别是从2006年起，我国开始全面构建工程教育认证体系，2013年成为《华盛顿协议》的正式会员国，各高校工科专业相继开始工程教育认证，从认证的规模和通过认证的专业数量来看，工程教育认证已经是大势所趋，是专业生存的保证，也是对教学水平、教学方法和学生培养质量的一次综合考评。

天津职业技术师范大学机械工程学院于2017年开始准备在机械制造及其自动化和材料成型及控制工程专业开展工程教育认证，并要求所有专业的培养方案，全部以工程教育认证为标准进行改革。根据工程教育认证的指导思想，本文探讨一些教学改革过程中的心得。

1 教学过程设计

第一，对于工科专业的学生，必须加强学生的工程概念，对于培养学生解决工程实际问题的能力和创新精神是非常重要的。在材料力学的教材中，仍然有很多的例题是直接给出简化模型的，缺乏对工程实际问题的描述，这样在课程讲授过程中就忽略了一个非常重要的环节——建模，这是解决工程实际问题的第一步，也是最重要的一步，如何从实际问题抽象出合理的物理模型，从而简化计算过程，得到满足工程实际要求的结果，是至关重要的。因此，在选择例题的时候，要选择有实际工程背景的题目。同时，要尽量将教材中的力学模型还原为工程实际问题，加强学生的工程概念。

第二，以两条主线讲清材料力学整体架构。利用思维导图，给出材料力学整体框架及学习主线，针对不同的专业给出不同的主线。对于机械制造及其自动化专业，关注的是截面的应力状态和材料的变形问题，偏向固体力学，即材料力学需按照应力状态由简入繁的过程逐步学习。而对于材料成型及控制工程专业，更着重于材料所表现出来的力学性能，着重讲解每一种变形情况下材料的应力应变特性和变形特征。

2 教学内容设计

第一，打破以钢材为主的授课体系，突破均匀连续、各向同性、线弹性、小变形等假定，引入新材料、新结构，拓宽学生视野。从刘鸿文第六版的《材料力学》教材中可以看出，已经开始引入负泊松比、比强度和比模量的概念，增加了各向异性和正交各向异性材料的广义胡克定律，以及一些非线性问题。范钦珊第二版《材料力学》教材中也谈到了各向异性、材料缺陷对强度的影响、非线性粘弹性问题以及新材料、新的测试技术等问题。其目的都在于在经典的材料力学课程中，注入新的元素、新的活力，使授课内容更加丰富多彩，使学生直接面向真正的工程实际问题。

第二，积极引入新的教学方法，改变平时成绩考核方式，激发学习热情。工程教育认证的指导思想是以学生为主，并考查全员达成度，这与翻转课堂中的指导思想具有贯通性和一致性。因此，可以引入翻转课堂，将学生分组，布置大作业或者课程设计，并随机抽取其中一名学生在课堂上答辩，其他各小组提问，提出有效问题的小组加分。在一个学期的翻转课堂实践中，有效的促进了学生学习的积极性，同时，课堂气氛活跃，学生敢于发问，勇于提问，达到了预期的效果。

3 创新创业对材料力学教学的反哺

鼓励学生参加创客活动，并以此为基础，参加各类学科竞赛，通过知识的运用，反哺教学。2016年学院成立“Me+”创客空间，意在为学生提供最初的创新创业落脚点，激发创新创业热情，开通由学科到学院，由学院到学校，再由学校到社会的双创高速路。学生通过参加创客空间活动、大学生创新创业训练项目、机械创新设计大赛、华北五省机器人大赛等，意识到所学知识的重要性和如何应用之后，在2017年已经逐渐出现往届学生返回材料力学、机械设计课堂旁听的现象。同时，我们将创新创业的成果和学科竞赛的一些成果带回课堂，通过实例讲解材料力学知識，实现了创新创业对教学的反哺。

总之，工程教育认证对材料力学的教学提出了新的要求，促使这门经典力学课程必须做出改革。同时，从翻转课堂、新工科等新的教学方法和教学理念上看，其核心思想都是互通的，即学生才是教学的主体，培养人才才是最终的目标。本文通过教学实践，以过程设计，提高了学生的工程实践能力，针对不同的专业采用不同的教学主线，构建了学生材料力学课程的整体框架；以内容设计，让学生挣脱了教材的束缚，真正地面对工程实际问题，通过采取翻转课堂的教学方法，锻炼了学生分析解决问题的能力、团队协调的能力，语言表达能力和质疑的科学精神；以创新创业和学科竞赛，锻炼了学生创新能力、动手能力，从而反哺教学，再次加强了学生对力学课程的认知。

【参考文献】

[1]张宏伟.工程教育认证下机械类专业材料力学教学改革初探[J].西部素质教育，2017，8：165-166.

[2]顾永强，贾宏玉，李革，苏利亚.基于工程教育专业认证的工程力学课程教学改革[J].西部素质教育，2018，2：172-173.

[3]范钦珊.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2005.