吴坤铭
（皖西学院 建筑与土木工程学院，安徽 六安 237012）
“材料力学”课程是土木类专业课程，课程紧密联系工程实际，通过理论、实验和计算，解决构件受力后的强度、刚度和稳定性问题，培养学生分析、解决工程实际问题的能力，提升学生创新思维能力，为土木工程等相关工程设计提供理论基础和计算方法，养成科学严谨的学习态度和理论结合实际的学习意识。本文结合皖西学院土木工程省级一流专业建设，以“材料力学”课程为例，围绕土木类人才实践创新能力培养，优化“材料力学”课程内容，加强实践教学，探索新工科背景下面向土木类人才培养的“材料力学”课程改革与实践并加以总结。
1.1 改革人才培养模式，加强实践创新能力培养
改革人才培养模式，修订专业人才培养方案，理论与实践并重，强化实践教学，探索“3+1”人才培养模式，即3年在校内开展理论和实践教学，1年在校外基地开展实践教学，以培养学生实践创新能力[1]为主线，设置课程实验、课程设计、生产实习、毕业设计等实践创新能力培养模块，探索人才培养新途径。
1.2 深化校企合作方式，不断提升师资队伍水平
为适应经济社会发展对土木类人才培养的要求，紧密依托地方产业发展深化校企合作，组织教师深入生产一线服务产业发展，参与研究和解决制约产业发展的关键共性技术问题，将解决产业发展的科研成果转化为教学资源，不断丰富教学内容，不断创新教学方式，增强教师掌握新技术和应用新技术解决实际问题的能力，不断提升师资队伍水平，不断提高人才的培养质量和社会服务能力。
1.3 依托校企合作平台，实施实践课程培养模块
依托校企合作平台，将实践类课程与生产实际紧密结合，生产实习、毕业实习等实践环节在校外基地开展，由校内、外教师联合指导，实习内容融入土木工程生产主要过程；
课程设计和毕业设计选题来源于实际工程，真题真做，将工程案例转化为专业课程教学内容，实现校企协同育人；
鼓励学生积极参加学科竞赛、“互联网+”创新创业大赛，在比赛中锻炼学生的综合素质和团队协作能力，探索培养土木类人才实践创新能力的新途径。
2.1 改革课程内容
不断优化课程内容，使传统经典内容与现代科技发展有机结合，基础知识与工程问题相结合[3]，重视实践教学，围绕人才培养持续优化课程内容。力学问题源于工程实践，服务于生产建设，“材料力学”课程的基本概念、内容和方法贯穿于工程问题[2]的解决和学科发展。因此，讲解“材料力学”课程知识，应加强学生对基本概念的理解和掌握，注重学生对分析和解决问题能力的培养，激发学生对力学课程的学习兴趣。通过介绍典型建筑工程、桥梁工程、水利工程等重大基础设施，使学生坚定中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信和文化自信，肩负起民族复兴的时代责任。
“材料力学”是土木类专业课程，通过定性分析和定量计算，研究构件受荷载作用后的强度、刚度和稳定性问题，为工程应用提供依据，确保构件在工程使用中满足既安全又经济的条件。如在讲解压杆稳定性时，以“雪灾导致的输电塔倒塌事件”为案例，从材料的低温冷脆、导线冷缩产生的温度应力、覆冰导致杆件内力变化等方面分析高压线塔倒塌的原因，培养学生的工程思维和解决实际问题的能力。为实现上述目标，根据应用型人才培养要求，改革课程内容，知识点紧密围绕工程实际，培养学生分析和解决问题的能力[4]。
2.2 改革实践教学
改革实验教学内容增加综合性、设计性项目，实行分层次实验教学，改变传统单一的验证性实验项目，强化实践教学，使学生掌握仪器设备使用、实验测试方法及数据处理方法，进一步认识材料的力学性能，加深对“材料力学”知识点的理解和掌握，培养学生实践创新能力。
实践教学是课程教学的重要组成部分，是保证课程教学质量的重要环节。“材料力学”实验是以材料力学理论为基础，通过拉伸、压缩等试验测定构件的屈服极限、强度极限、延伸率和截面收缩率等力学性能参数；
运用电测理论和方法测定构件在荷载作用下的应力、应变，分析构件的强度、变形和安全稳定性，确定研究方案的可行性，为工程设计提供方法和依据。
2.3 改革教学内容组织方式
改革课程教学内容组织方式，一方面，强化学生对基本概念、基本理论、基本方法和基本计算能力的掌握；
另一方面，运用多媒体教学手段，教学过程引入典型工程案例，介绍材料力学在解决实际问题中的应用，注重学生创新能力的培养。探索案例式教学，把课堂“搬进”现场，结合实际工程讲解“桁架、压杆、牛腿、组合变形”等基本概念，培养学生建立力学模型解决工程问题的能力，不断提高课程教学效果。通过改革教学内容组织方式，既教授学生求解具体力学问题的方法，又培养学生将工程实际问题提炼成力学问题的能力。
2.4 改革课程评价
改革课程评价，一是课堂教学，二是实践教学，三是卷面考核。全面、客观、科学、合理地评价学生学习和掌握课程知识点情况，是提高学生课程学习效果的关键环节，也是学生反馈课程教学质量、促进教师改进课程教学的重要步骤。课堂教学评价，包括课堂问题回答情况、课堂作业完成情况、课后习题完成情况、课堂出勤情况等。实践教学评价，包括实验预习情况、实验操作情况、实验报告撰写情况、实验出勤情况，参与开放性和创新性实验情况等。卷面考核评价，主要为课程知识点掌握的卷面考核。上述三部分课程评价占比分别为20%、20%、60%，提高过程考核占比，学生学习力学课程的积极性得到进一步提高，学习效果得到进一步提升，课程考核不及格率显著下降。
3.1 制定了符合培养要求的课程教学大纲
围绕人才培养要求，改革课程教学内容，制定符合新工科背景下面向土木类人才培养的“材料力学”课程教学大纲[5]；
将土木类专业人才培养方案要求的相关指标点落实到“材料力学”课程的教学目标、教学内容、进度安排和考核方式中；
依据课程知识点要求，制定“材料力学”实验教学大纲，开发实验教学项目，加强对土木类人才的实践创新能力培养；
实行分层次实验教学，增加类型多样的选修实验项目，探索新工科背景下面向土木类人才培养的新途径。
3.2 编制了满足实践教学需要的实验指导书
依据“材料力学”实验教学大纲编制满足实践教学需要的实验指导书，开展分层次实验教学，实验项目分为：基本实验、提高实验、开放实验、创新实验。基本实验为必修实验项目，主要培养学生掌握金属材料的基本力学性能测试和分析能力；
提高实验、开放实验、创新实验为选修实验项目，主要培养学生力学建模能力、实践能力和创新精神。
提高实验，以钢梁或钢筋混凝土梁为研究对象开发梁的纯弯曲实验项目，运用电桥原理设置实验任务，掌握电阻应变片的粘贴技术、电阻应变补偿技术等；
对照实验任务学生自主完成电阻应变片粘贴、导线焊接、应变片与电阻应变采集仪连接等，制定实验加载方案、记录实验过程和现象、对实验数据进行分析和处理、完成实验报告。
开放实验，依托“材料力学”开放实验教学平台，开设的实验项目有：金属材料基本变形实验，金属材料弹性模量E及泊松比μ电测实验，金属梁弯曲电测实验，金属梁弯扭组合电测实验等；
对照实验任务学生运用所学原理和方法，自主准备实验、制定实验方案、开展实验、分析和处理实验结果、完成实验报告。
创新实验，依托工程力学创新平台，运用电阻应变片工作原理开设的实验项目有：门式刚架、门式排架的内力测试等验证结点特性实验，学生自主制定实验方案，确定待测截面和位置，确定应变片组合方式并粘贴，应变片与采集仪的导线连接等，加载、采集和记录实验数据、分析和处理实验结果，完成实验报告。
通过开展分层次实验教学，开设相关实验项目并编制相应实验教学指导书为学生研究性学习、创新能力培养、土木类结构检测及研究方案制定等打下坚实的基础。
3.3 改革教学内容组织强化了创新能力培养
改革教学内容组织，强化学生对基本概念、基本理论、分析方法的理解和掌握，运用多媒体等教学手段，在教学过程中引入与“材料力学”相关的工程案例，运用启发式等教学方法[6]，以“弯曲正应力”为例，通过列举工程中的弯曲现象或弯曲构件，引导学生通过观察弯曲现象把握弯曲变形的本质特征，提出“梁横截面上各层纤维变形不均匀”的问题，根据纯弯曲实验现象，综合几何关系、物理条件和静力学方程，建立并推导弯曲正应力计算公式，找出“梁横截面上不均匀的应力是导致横截面上各层纤维变形不均匀”的原因。通过上述方式培养学生力学建模能力，加强对学生创新能力的培养。将实验等实践教学与生产实际紧密结合，将工程问题转化为教学内容，深化校企合作，协同育人，不断提高课程教学效果。
3.4 改革完善了课程评价
实践表明，逐步充实、完善“材料力学”课程综合评价，强化过程考核，合理分配课堂教学、实践教学、卷面考核等在综合评价中所占比例，改变传统单一的考核方式，更加科学、合理地评价学生对课程知识点掌握，反馈教师课程教学情况，促进教学质量提升，学生学习积极性得到进一步提高。
围绕“材料力学”课程建设，课程组先后主持安徽省教育厅质量工程项目3项和校级质量工程项目1项；
近年来，通过不断努力，“材料力学”课程建设水平得到不断提升。通过课程改革，学生学习“材料力学”课程兴趣得到很大提高，依托学校力学实验室、创新平台、校企实践基地开展创新实验项目教学，围绕每年一届的安徽省大学生力学竞赛和基础力学实验团体赛，组织课程组老师线上线下一对一加强对参赛学生的辅导，在安徽省大学生力学竞赛中取得了优异成绩，如2016年安徽省大学生力学竞赛皖西学院获团体省一等奖、2017年安徽省大学生力学竞赛基础力学实验团体赛皖西学院获省一等奖。
总之，“材料力学”课程通过改革和建设，不断优化课程内容，加强实践教学等，将实践创新能力培养融入到实践教学环节，充分利用实验室、实践基地、创新平台等，强化土木类人才实践创新能力培养。通过课程改革丰富了教学内容，激发了学生对力学课程的学习热情，同时也取得了一定的成绩，今后将继续结合新工科背景下对土木类人才培养的要求，进一步改革和完善“材料力学”课程，对我校应用型人才培养课程建设进行有益探索和实践。
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