以反馈信息为导向的材料力学教学方法初探

摘要：提出以学生的反馈信息为导向，改进材料力学课程的教学，提高学生学习材料力学课程的能力。本文针对材料力学教学过程中，学生给出的反馈信息，提出教学实践中的改进方法和建议。

关键词：力学教学;教学方法;材料力学;反馈

中图分类号：G642.41     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）08-0179-02

一、引言

材料力学是高等学校工科类专业的一门重要专业基础课[1-3]，主要研究杆件的简单小变形问题，对学生的后续课程，如弹性力学、连续介质力学起着承上启下的重要作用[4]。该课程是工程实际模型的粗略简化，简单，实用;同时该课程中引入了很多抽象的基础概念，这些基础概念较为抽象，理论性强。当今，随着计算机的发展，计算机辅助工程（CAE）是工科学生必须掌握的技能，对材料力学课程的理解不深刻，会为学生掌握CAE带来困难。例如很多学生学习过材料力学课程中的强度理论，但仍然不知道Von Mises应力的含义。所以进行材料力学课程的教学改进，有利于培养学生的实践能力和创新能力[5-7]。本文讨论在教学实践中，利用学生给出的反馈信息，来改善教学。

二、学生的反馈信息的有效性

切实地利用学生反映的真实问题来改善教学方法，但要甄别反馈信息的有效性。教育的目的是让学生学习，而不是让学生满意，学习和满意有一定的矛盾关系。例如为了让学生在本科阶段打下良好的基础，在材料力学教学中，讲解一点应力状态和强度理论部分的时候，适当地引入了在后续的弹性力学课程中的应力张量和应变张量的概念;而在非力学专业的弹性力学课程中，由于课时的限制，主要是讲解平衡方程、几何方程、和物理方程和各种解析解，该课程不会为了联系材料力学，而对应力张量和应变张量进行详细说明。在讲授材料力学的过程中，有学生反馈：“我的学习是为了通过考试，并且拿到优秀。而讲的一些问题，在教材中看不到，并且考试也不会考。虽然讲解的东西让人理解一些更深层次的东西，但是希望老师不要讲解课程以外的东西。”有的时候为了希望学生深刻地理解概念，但和学生对课程的满意相矛盾。教师一般希望学生能够更好地掌握这门课，并且有一定的思考，而学生则希望拿到高分，获得奖学金和保研名额。

在现今对教师的要求中，学生评分占重要一项，如果不考虑学生的意见，学生就会给教师一个较低的评级，学生评级越高，意味着教师的奖励级别也高。如果尽一切可能创造动机让学生开心，这可能意味着教授课程质量的下降，这样学生的反馈的信息不能起到引导教学作用。学生是学习者，而不是消费者，所以不要给学生希望给他们的东西，真正重要的是改进学习的质量和学习过程，要采纳学生的反馈信息必须比学生评教的信息更加全面。学生没有教师的学习经历和经验，教师必须利用这一点。教师对后续的课程的重点，以及在科研方面所用到的一些知识有所了解，这样就会更好地利用课堂，指导学生不会走弯路，更好、更快地掌握基础知识，所以学生的满意度不是改进教学的决定要素，只能作为参考。教育工作者必须找出学生反馈信息中的有效信息，加以利用，使学生的反映更加有用，变成改进教学的有用信息，而对教学产生影响。

三、有效的教学形式能够提高反馈信息的质量

学习过程是有经验可循的，这样就能够收集学生的反馈信息，有效地改善课程教学。去除学生的自我考虑，学生的反馈信息，在很大程度上依赖于教学过程中，学生学习什么样的课程以及什么样的课程计划。对材料力学的深入学习能够使学生：①有自主意识的学习;②广泛地和其他学生交流，包括概念和实际应用;③打下良好的理论基础;④对自己学习的自我评估和检查。有些教学方法是尽可能地完成教学任务，如：①大量的课后习题;②过多的课程材料;③学生缺乏动机去了解后续课程;④满足学生的评教。这样看似学生很快地掌握了课程，但如果对课程的来龙去脉一概不理，学生虽然能够很好地完成材料力学习题，但由于不寻求更深的含义，将来还会对本课程疑惑。这种快速教学的方法，虽然重点是学生能通过课程，但是很容易让学生忘记课程，教师应尽量避免出现上述情况。教学过程中发现，学生有能力学好材料力学，并了解后续课程，并且通过和其他学生的交流，从而带动其他学生学习。一名已经毕业的机械专业的学生表示：“如果给定一些实际的问题，我真的会坐下来思考这些问题，随着对材料力学课程的理解，能够自己简化实际模型，并且深入理解了材料力学教材。开始学习书上大量的公式时候，总有疑惑，不知道为什么会引入到这么多的概念和公式，而对实际问题的思索，让我对材料力学的课程，感受更深，并且能够想到很多问题。尤其当进行机械设计时，仍能够提出更多的问题，需要向教师请教。”这表明让学生通过不同的角度观察课程，可以让学生提出更多的关于课程的问题，所以教师采用好的教学方法能够促进学生加强反馈信息，并且在几年之后都会给出反映。

四、学生自身的知识影响反馈信息的形成

学生反馈的信息跟前期学习的课程密切相关。有的学生在学习材料力学课程时，反馈的信息是对前面一些课程的疑惑，那么在教学中必须注意这一点。材料力学需要的前期课程为理论力学和微积分，即便当时这两门课学习很好的学生，在学习材料力学课程的时候也有所忘记。学生一般在大学二年级学习材料力学，即便在大一时候学习良好，由于高中的经历可能更加深刻，有些思维还没有完全转变，如标量和常量的概念非常牢固。教学中可以适当地提示：实际用到的量一般不是常量而是变量，这样变化的量的累加就是积分。用函数曲线围成的面积表示积分，斜率为导数。理论力学中都是矢量研究，矢量的投影即为标量。这样适当地帮助学生回忆，会带来良好的结果。学生反馈：“在材料力学的学习中，通过回忆高等数学和理论力学，感觉学习的这些课程是一个整体，解决实际问题可能需要好多课程的联合，这样对于知识的掌握更加全面，也对为什么学习前期课程有了一定的了解。”

五、课程结束后学生的反馈信息

注重工作中，或者在读研究生的学生的反馈信息。授课不是一锤子买卖，讲完即完成任务，而要多方面了解课程后续的影响。当学生本科毕业后，其反馈的意见没有任何附加的情感因素，所以这个时候的反馈信息可能更加有效。如很多学生都反映，即便材料力学和弹性力学都学得很好，当学习CAE软件，如Ansys，Abaqus等的时候，大量的概念和方法还是理解不了，有时候都不知道该看哪些书。通过反馈信息，应该注意到教学中要尽量保持本课程的延续性，如增加应力、应变张量的介绍，提出一些问题让学生思考，了解材料力学是实际问题的粗略简化，而实际的进一步详细的数学模型，要通过提出问题，让学生自己考虑。

六、专业不同学生的反馈信息

材料力学是机械和土木专业学生共同的专业基础课，即便教材不同，讲授的时候也要考虑专业特点。如毕业的机械学生反馈：“采用能量法绘制剪力弯矩图，在后期的工作和学习中很少用到，而学习的时候花费了很大的力气，尤其是超静定问题。”但是土木的学生反映，能量法还应该多讲讲，因为下一步，他们要学习结构力学。教学计划的改变非一朝一夕，那么在讲授的过程中就要根据专业特点突出重点。如机械的学生，就要突出应变能的概念，讲解体积应变和形状应变，详细介绍第四强度理论，自然就给出了Von Mises应力。而对于土木的学生，重点讲解力法解超静定问题，为结构力学做准备。

七、反馈信息的记录和总结

为了促进学生的学习，那么通过学生的成绩来改善教学，是最好的方法。但是，如果目标是提高学习，反馈的信息会变为：学生应该怎么做，而不是教师是如何做的。即使一门精心设计和受欢迎的课程，教师也应该随着社会的发展，设置相关的改进目标。有意义的反馈信息是什么建议可以加强教学，或者换句话说，什么是必要的改进，让学生能够改善学习。简单的方法是教师保持教学的记录，记下学生的习题解答，记下学生提出的问题，分析这些和教学改变的联系。把这些都收集起来，并在未来几年被存档，虽然成绩并不全面，仍要记录下该学期学生的成绩，以此作为一定的评估。

八、结论

本文认为，学生的反馈信息是揭示教学和学生的学习过程的一个重要来源，利用反馈信息，可以让教师更好地理解和改善教学。教育不仅要提高学生的学习成绩，而且要通过学生的反馈信息，来解决课程教学的有效性和长期性。教学不应该让学生满意，为了他们的将来，要给他们更好的东西。应该不停地记录下现在的学生，和学习完材料力学课程几年后学生的反馈信息，以便在教学中进行时时改变，这样能适应社会的变化，以促进学生学习的提高。

致谢：感谢黑龙江省教育科学“十二五”规划课题，基于“卓越工程师”培养的农业院校材料力学课程教学改革与实践（GBC1213126）对本文的支持

参考文献：

[1]孙立红，吴云鹏，刘宝良.深化材料力学教学改革提升学生专业素养[J].高等教育研究，2008，（9）：54-55.

[2]马崇武，车京兰.对材料力学教学改革的研究[J].高等理科教育，2004，（6）：76-78.

[3]谢仲贤，邱铁平.转变“工程力学”教学方法的探讨[J].力学与实践，2000，24（4）：55-57.

[4]胡玮军.材料力学教学改革探讨[J].科技信息：学术研究，2007，（8）：82-83.

[5]范钦珊，陈建平，唐静静，等.研究型大学需要研究型教学[J].中国大学教学，2009，（11）：8-10.

[6]张洪霞.材料力学教学与考试改革的探讨[J].中国电力教育，2009，（5）：75-76.

[7]杜惠英，李晓阳，李祥琴，等.对工科基础力学教学改革的探索[J].力学与实践，2001，23（3）：57-59.