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材料力學范文第1篇

關鍵詞：截面法；軸力；扭矩；剪力和彎矩；相反為正；

1、引言

材料力學是高等高職高專技術學校機械類、數控技術、模具設計制造、土木工程類等工科專業的技術基礎課，其理論性強且與專業課、工程實際緊密聯系，是科學、合理選擇或設計結構（或構件）的尺寸、形狀、強度校核的理論依據。為后續機械設計基礎、機械設計制造、模具設計與制造、液壓與氣動技術等專業課的學習和應用奠定了很強的理論基礎，也為學生畢業后作為技術工人運用力學知識，在實際工作中正確使用、維護、保養機械設備和建造公路與橋梁，正確分析和解決生產中有關的力學問題提供了知識上的保證，對提高學生的實際操作水平、分析問題解決問題的能力及技術應變能力都具有至關重要的作用。

2、材料力學特點

該課程具有理論性強、概念多、公式多、內容抽象、教學內容繁雜易混淆等特點，學生感到枯燥無味，容易產生厭學的情緒，對教學效果產生不利影響。而本課程又與很多后續課程密切相關，學習的好壞直接影響學生以后對專業課的學習，所以有必要對以往的教學進行適當改革，簡化公式推到過程重視其靈活應用，簡化求解思路與過程，善于進行比較歸納總結，找出相互間的異同和規律，提高學習效率和學習效果。

材料力學內力分析計算

構件在工作時，一般要承受載荷、自重、約束力等作用，構件橫截面上的內力會隨著外的增加而增大，但內力的增加時有限的看，若超過某一限度，構件就不能正常工作甚至被破壞。為了保證構件能夠在外力作用下安全可靠地工作，必須能清其內力分布規律。

當構件發生軸向拉壓、剪切與擠壓、扭轉與彎曲等變形時，均可采用截面法來研究其內力，即將構件假想地沿某一橫截面切開，去掉一部分，保留另一部分，同時在該截面上用內力表示去掉部分對保留部分的作用，建立保留部分的靜力平衡方程求出內力。解題步驟可歸納為：

截： 沿需求內力的截面處，假想地用一平面把構件截為兩段

取： 任取一段（一般取受力情況較簡單的部分）為研究對象

代： 在截面上用內力代替棄去部分對所取部分的作用

列： 列平衡方程，求出截面上內力的大小

按照上述步驟求解構件變形時的內力，解題過程較繁瑣、麻煩，我們可以將其進行簡化，先找出內力的正向，運用下面的相關計算公式，利用口訣“相反為正”來快速準確的求解。

3.1 軸力求解

截面法求軸力可化簡為此公式求解：（口訣：相反為正）

任意截面上的軸力等于該截面任一側所有軸向外力的代數和，外力有正反，與軸力正向相反為正，反之為負。若構件一側為固定端，則取截面非固定端為研究對象進行求解。

例1：已知 P1=10kN；P2=20kN； P3=35kN；P4=25kN，求各截面軸力

該類型題做熟練以后，還可以進一步化簡，不需畫出每段簡圖，直接在原圖上標出軸力正向，通過觀察求解。

3.2 扭矩求解

截面法求扭矩可化簡為此公式求解：（口訣：相反為正）

任意截面上的扭矩等于該截面任一側所有外力偶矩的代數和，外力偶矩有正反，與扭矩正向相反為正，反之為負。若構件一側為固定端，則取截面非固定端為研究對象進行求解。

例2：主動輪A的輸入功率PA=36kW，從動輪B、C、D輸出功率分別為PB=PC=11kW，PD=14kW，軸的轉速n=300r/min.試求傳動軸指定截面的扭矩。

該類型題做熟練以后，還可以進一步化簡，不需畫出每段簡圖，直接在原圖上標出扭矩正向，通過觀察求解。

3.3 剪力與彎矩求解

截面法求剪力和彎矩可化簡為此公式求解：（口訣：相反為正）

任意截面上的剪力等于該截面任一側所有垂直于軸向外力的代數和，外力有正反，與剪力正向相反為正，反之為負。

任意截面上的彎矩等于該截面任一側所有外力對該截面形心之矩的代數和，外力對該截面形心之矩有正反，與彎矩正向相反為正，反之為負。

若構件一側為固定端，求梁發生彎曲時的剪力和彎矩時，應取截面非固定端為研究對象進行求解。

例3：如圖所示簡支梁，已知：P=40kN，M=25kN.m，q=10kN/m試求1-1、 2-2截面上的內力FS1、M1、FS2、M2 。

2、求各截面上內力

小結

構件發生軸向拉壓、剪切與擠壓、扭轉與彎曲等變形時，均可采用截面法來研究其內力，解題步驟可歸納為截、取、代、列，但按照上述步驟求解構件變形時的內力，解題過程較繁瑣、麻煩，我們可以將其進行簡化，先找出內力的正向，運用下面的相關計算公式，利用口訣“相反為正”來快速準確的求解。

參考文獻：

1.張定華，工程力學，高等教育出版社，2010

材料力學范文第2篇

關鍵詞 材料力學 內力圖 教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.04.060

Internal Force Diagram Teaching in Mechanics of Materials

PENG Xulong

（School of Civil Engineering and Architecture， Changsha University of Science & Technology， Changsha， Hu'nan 410076）

Abstract Drawing Internal Forces in the "Mechanics of Materials" learning accounts a very important position， is a cross-sectional analysis of risk， danger points， and the major components were calculated on the basis of strength and students must master the important points. In this paper， the problem of student learning and the status of this part of the content from the clear teaching content and learning objectives optimization， reforming teaching methods means that several aspects discussed some exploration.

Key words mechanics of materials; internal force diagram; teaching

0 引言

材料力學是工科院校土木工程、機械工程、車輛工程等專業的重要基礎學科，也是了解和學習相關專業知識和技術的一門重要課程，它與后續課程有著密切的聯系，同時又與工程實際具有密不可分的關系。作為這樣一門承上啟下的技術基礎課程，一方面，學好材料力學將為學好后續課程直接發生效用，甚至能為學生提供可持續發展、保持充足后勁的不竭動力;另一方面，材料力學中的模型背景、分析方法和計算理論均來源于工程實踐，強調創新、求真，其理論方法又為解決工程結構、機械零部件的安全有效等問題而服務，要求嚴謹實踐，因此材料力學的教學對培養學生的工程意識、嚴謹的工作作風、創新精神和實踐能力，起著至關重要的作用。

我校目前采用新的課程體系模式，即由“桿件內力應力與強度計算變形與剛度計算能量方法與超靜定問題壓桿穩定”為主線的基本教學內容新體系。①在材料力學的教學中，桿件內力圖是分析危險截面、危險點，并對構件進行強度計算的主要依據。因而，內力圖繪制部分的內容在材料力學學習中占極為重要的地位。②③④大多學生反映繪制內力圖的教學內容比較抽象，學生學習時感到枯燥、無味，尤其是數學基礎差的學生更將其視為畏途，產生消極情緒，甚至就此放棄學習材料力學。

針對這種現象以及教材體系內容，并分析了學生的思維特點與現行教學方法手段存在的不足，從以下幾個方面對內力圖部分教學進行探索改革。

1 學習目的明確

內力圖是材料力學的拓展應用，也是教學的難點和重點。但在教學實踐中，由于材料力學內容增加，學時不斷減少，不少教師采用“填鴨式”或“滿堂灌”的教學方法，趕時間地將材料力學的內容強加于學生，而忽略學生整體思路的掌握。很多學生在學完材料力學甚至其中某一部分內容后不知道為何而學，學了有什么用，理不清思路。

因此，在講授內力圖前，可以先介紹結構的破壞原理，從而引出應力的組合和最不利截面。最不利截面往往就是結構最先破壞的地方，應力組合是判斷截面是否會破壞的準則。于是提出怎么找出最不利截面，桿件的每個截面都可以用截面法來計算，那么計算每個截面的內力，經過比較后找到最不利截面？內力圖是什么呢，有什么用呢？把這些問題留給學生思考，引導學生根據內力圖和最不利截面的概念得出內力圖的作用。可以給出很多內力圖，讓學生挑出最不利截面位置，并加深學生對最不利截面及應力組合之間關系的理解，理解內力圖在工程設計中的重要性。由此讓學生知道內力圖的重要性，提高對內力圖學習的積極性和興趣。

總之，在材料力學教學中鼓勵學生積極提問，然后對問題進行分析歸納總結，引導學生解決問題，讓學生獨立思考以代替教學內容的羅列，提升學生的獨立學習能力。

2 教學內容優化

在了解內力圖的作用和意義之后，那怎么來得出內力圖，這個時候可以讓學生來提出自己的看法和見解，然后進行討論。將課堂交給學生，可以了解學生的想法，及時調整教學內容和教學重點。教學內容要由易而難，由淺入深，注重知識結構的整體性和各課程的關聯性。材料力學中的內力圖從數學的角度來描述內力在桿件上的函數表達式。可以在學習前溫習高等代數中函數，積分和微分的概念，提出內力圖也可以用長度和力兩個變量來表示。這樣可以讓學生重新理解高等代數的內容，也讓學生對數理方程的應用有更好的了解，工程的所有問題都可以表述為數學問題，用數學方法來求解。寫出一些內力圖對應的函數方程，通過這些函數方程來了解內力圖的變化，得到內力圖的規律，與之前的學習內容進行對比。這種數學的思維方式對于提高工科學生的科學素質和思維十分重要。

彎矩圖和軸力圖相對簡單，應先講授。但講授的重點應放在截面法具體怎么求內力上，這是因為有些學生想學好材料力學，但是之前理論力學部分的截面法和靜力學學得不好，復習讓一些學生撿起之前的知識，會讓他們提高自信和興趣。此外，過多枯燥的理論容易讓學生失去興趣，而在教學中引入生活常見的事物及工程實例，理解知識的用處，這樣可以加深理解和提高學習的效率。剪力圖和彎矩圖相對比較復雜，這里可以以工廠廠房結構中的立柱和高鐵橋梁的混凝土梁為例，畫出不同的截面荷載圖和內力圖，讓學生找規律。在有集中力的地方剪力圖有突變，從左往右看突變的方向和集中力的方向一致，并且突變值等于集中力的大小，彎矩在集中力作用點會有折角，折角的尖角方向也同集中力方向（土木類的，機械類的相反，下同）;在有均布力作用的地方，剪力圖是斜線，從左往右看，剪力圖傾斜的方向同均布載荷的方向，而彎矩圖為二次拋物線，拋物線凸出的方向同均布荷載的方向;在集中力偶作用的地方，剪力圖無影響，而彎矩圖有突變，如為順時針的集中力偶，彎矩圖往大的方向突變，突變值等于作用的集中力偶大小;無荷載作用的梁段，剪力圖一般為水平線，或正或負或為零，而彎矩圖一般為斜直線，如該段剪力為正，則彎矩圖向下傾斜，反之向上。而內力最大的截面即最不利截面可能出現在哪呢？最大彎矩所在截面，那可能的位置就可以總結出來，剪力等于零的截面、剪力突變的截面或集中力偶作用的左右截面。這樣讓學生自己找規律，老師進行總結，將課堂交給學生，讓他們成為主角。

3 改進教學方法和手段

在教學方法上，應以學生為主體，先易后難，先啟發后討論，循循善誘，始終以引路人的角色引導學生探討、尋求和掌握知識的途徑，啟發學生積極思考，去研究、揭示問題的規律，從而獲取新知識并掌握獲取知識的方法和技巧。例如，在內力圖的講授中，應先講授簡單的軸力圖和扭矩圖的繪制。教會學生通過截面法求得各截面的內力大小，引導學生了解、認識內力是外力引起，并隨外力變化而變化，然后畫出軸力圖和扭矩圖。根據計算結果和軸力圖討論內力和外力的變化規律。并進一步引導學生逆向思維，既然規律如此，引導學生運用規律，去分析、校核軸力圖，判斷桿件上荷載的大小位置和計算結果是否正確，判斷最不利截面的位置。在學生取得一定自信后再講授較為復雜的剪力圖和彎矩圖的繪制，這樣就更容易。

科技的發展進步和新事物的出現，教學方法和手段也需要隨之改變，在課堂中運用新的教學方法和手段，引入新的事物。在實際工程應用中，有限元被廣泛應用，一些基本的有限元思想和理論與材料力學是一致的。在這個時候可以引入工程有限元軟件，介紹有限元中的桿系結構，并演示如何利用有限元軟件畫出桿件的內力圖。這樣的課程容易引起學生的好奇心和求知欲，加深材料力學的理解和應用。教學不單單是讓學生記住內容，同時可以利用現有的工具簡化工作內容，對這些工具的原理進行掌握。

4 結語

材料力學是工科院校土木工程，機械工程，車輛工程等專業了解和學習相關專業知識和技術的一門重要課程，而內力圖繪制在材料力學學習中占極為重要的地位。針對學生學習這部分內容時的問題以及現狀，從學習目的的明確和教學內容的優化，教學方法手段的改革這幾個方面進行了一些探索討論。在教學實踐中發現，本文所述的教學綜合改革激發了學生的學習興趣，提高了學生獨立思考、解決問題的能力，取得了良好的教學效果。

基金項目：本文系長沙理工大學教研教改項目（項目編號：JG1452）的研究成果

注釋

① 李學罡，蔡明兮.材料力學[M].吉林：吉林科技出版社，2005.

② 韓志型.材料力學課程中內力計算的教學方法探討[J].科技視界，2014（25）：155-156.

材料力學范文第3篇

“材料力學”是工科院校中一門重要的專業基礎課。其主要研究單個桿件的強度、剛度及穩定性問題，是后續專業課學習的理論基礎。同時“材料力學”也是學生首次接觸到的有較強工程背景的一門課程[1]，是從原來的解析分析向工程近似分析的一個過渡。然而，近年來，隨著專業培養方案的調整，“材料力學”課程的學時被壓縮，以往的教學方法已經不能滿足新形勢的要求，如何在有限學時內讓學生掌握“材料力學”的理論方法成為一個亟待解決的問題。

“材料力學”課程的一個特點是概念多，理論性、實用性強，數學推導、計算煩瑣。對這類課程學生普遍缺乏學習興趣，如果學生上課昏昏欲睡，對這些理論的推導過程、適用范圍不甚理解，就會在應用這些公式解決實際問題時出現困難甚至錯誤[2]。“材料力學”課程承前啟后，既是對前期理論力學知識的應用，又是為后期結構力學等課程的學習做好鋪墊，這就要求學生對這門課程中的假設、概念及理論方法要有透徹的理解，這樣才能為后續專業課的學習打下堅實的基礎。然而，在初學階段，學生要完全領會這套理論并非易事，難免會出現生搬硬套的現象。那么，如何讓學生在短期內盡可能透徹地理解掌握“材料力學”中的理論方法成為教學中的一個關鍵問題。

針對以上問題，筆者結合自身的教學體會，在“材料力學”教學方法上進行了一些新的思考和嘗試。

一、情理交融，以彰其美

“材料力學”課程中理論推導多、邏輯性強，這也是學生普遍反映缺乏學習興趣的原因。這樣的課程，如果就事論事、有一說一地講授肯定會枯燥無味，然而，如果能在講解過程中適當展開，從一個理論講出一段情感一個道理，讓學生深刻感受到“材料力學”是一種有血有肉的理論，展現出“材料力學”的美，這樣會更好地吸引學生的注意力，提高其學習興趣。

例如，在介紹趙州橋等代表古人智慧結晶的工程典范時，引申出只有“美好”（力學中就指遵循力學規律）的東西才會長久的道理，無論是物質還是精神方面皆是如此，同時與陸游的“人間萬事消磨盡，只有清香似舊時”結合，鼓勵學生多行善事，志存高遠，青史留名；介紹比薩斜塔時，指出該斜塔因為有伽利略在上面做過著名實驗而聞名于世，因為伽利略的偉大使得比薩斜塔跟著出名，然而，那些游覽歷史古跡并刻下自己名字的游客以期借古跡之名千古流芳卻終不可得，隨即聯想到龔定庵的“科以人重科亦重，人以科傳人可知”，希望學生們將來都做“科以人重”的人，不要做“人以科傳”的人，期望他們將來個個都成就卓著，光芒萬丈；在講解彈性力做功只與最終變形量有關時，鼓勵學生你每一個人都一定會成功，只不過人生的軌跡不同，一時之失一事之失并不會影響他們人生最終的高度，在幫助學生理解力學原理的同時樹立“天生我材必有用”的信念；在講授偏心拉壓狀態下載荷位置與中性軸關系時，為了讓學生深刻體會載荷作用點和中性軸分布在截面形心的兩側，載荷作用點靠近形心時中性軸則遠離形心，反之，載荷作用點遠離形心時中性軸則靠近形心這種關系，由事及人聯想到杜甫的“人生不相見，動如參與商”，造化弄人、生活所迫可能讓大家同窗一別再難謀面，猶如此處的載荷的作用點和中性軸，這是同一情感的不同表達，古人交通不便，朋友間一旦離別就很難再見，所以古人重情誼，也告誡學生要珍惜彼此間的友誼。

這樣的講述讓學生體會到了“材料力學”的鮮活生動，意識到“材料力學”中蘊含著樸素的人生道理，使學生產生一種“此中有真意，欲辯已忘言”的美感，進而增強其對“材料力學”的興趣。

二、隨地取材，貼近生活

案例教學在“材料力學”講授過程中發揮著重要作用，案例不僅為理論知識提供了真實背景而且可以激發學生解決實際問題的興趣。大的工程案例會給學生留下宏觀印象，然而學生并不能應用所學完整地分析一個工程實例，這樣久而久之學生會對工程案例產生距離感，感到理論和實際一在平地一在天，甚至認為這些大型工程仿佛在白云外，遙不可及。如果在案例教學中不僅給學生介紹工程案例作為學生學習的最高理想，而且更多地介紹生活中身邊的案例，引導學生應用所?W解釋分析一個簡單現象，這樣更能加深學生對知識的印象和運用知識的能力。從這個角度講工程案例和身邊小例就像是詩和詞，詩是言志，讓人壯懷激烈；而詞則多描寫生活瑣事抒感，讓人有生活情趣。兩者應兼而有之，不可偏廢。

例如，在學習斜截面上的應力計算公式時，通過扭斷粉筆的簡單示例，比較其與低碳鋼的斷面區別，為了解釋斷面位置不同這個現象，再引導學生推導斜截面上的應力公式；通過包裝袋上的鋸齒狀邊緣或藥品袋上的剪開小口說明應力集中的現象；通過討論鋼尺受壓彎曲、展開紙張和卷成圓筒的紙張的豎立實驗，讓學生體會受壓桿件的極限承載力不僅與其截面面積有關而且與其截面形狀有關，為歐拉公式的推導做好鋪墊；通過竹子等橫截面形狀說明截面幾何形狀與結構剛度間的關系，讓學生對自然產生敬畏，更好地體會萬法自然。

三、反客為主，共同探討

“材料力學”的理論性強，傳統以教師為主導的單向講授方式枯燥無味，變單向講授為雙向探討、交流，以學生為中心，教師引導其思考、解決問題，以激發學生主動學習的積極性，培養學生積極思考的能力。本文通過引導學生對能量法進行探討，加深了學生對基本概念、理論和方法的理解。

（一）引出問題

孫訓方編《材料力學》（I）第二章中[3]，例題2-5，圖1（a）所示，桿系由圓截面鋼桿1和2組成。已知桿端鉸接，兩桿與鉛垂線均成α=30°的角度，長度均為l=2m，直徑均為d=25mm，鋼的彈性模量E=210GPa。設在結點A處懸掛一重量為P=100kN的重物，試求A點的位移A。

圖1 桿系受力變形圖

解：首先通過A點平衡（圖1（b）所示）求得各桿的軸力

FN1=FN2= （1）

再由胡克定律計算各桿的伸長量

l1=l2= = （2）

然后，再對結構進行幾何分析，如圖1（c）所示，在小變形假定下采用以直代曲的近似方法，最終會得到A點的鉛錘位移。

A=AA'≈AA''= （3）

將（2）式代入（3）式中，可得A點的鉛錘位移如下：

例題2-5中采用的是傳統受力分析的方法，逐個桿進行變形計算，然后再根據幾何關系計算整體結構的變形，這種方法的特點是過程清晰，容易理解掌握，但?算較為繁復。當然也有簡便方法，教材[4]針對同一個問題，在例題2-6中采用能量法進行了求解，求解過程如下：

首先計算結構中儲存的應變能

然后，利用功能原理求A點的鉛錘位移，由外力做功等于結構內的應變能可列方程如下：

PA=Vε （4）

于是可以得到結點A的鉛錘位移為：

此時，提出疑問，引導學生討論。觀察兩種方法的計算結果，發現完全吻合。不禁讓人產生疑問，因為，在以往理論力學的概念中，能量法可以理解為一種精確的解法，而例題2-5中以直代曲是一種近似方法，所以，這兩種方法的計算結果應該有差異才對，可是為何例題2-5和2-6的結果完全一致？（連表達式都完全一致！）這種結果不可以用簡單的“殊途同歸”或“異曲同工”來解釋。

（二）更進一步

帶著上述疑問再來探討教材[5]中的習題2-13。

習題2-13，圖2所示A和B兩點之間原有水平方向的一根直徑d=1mm的鋼絲，在鋼絲的中點C加一豎直荷載F。已知鋼絲產生的線應變為ε=0.0035，其材料的彈性模量E=210GPa，鋼絲的自重不計。試求：（1）鋼絲截面上的應力（假設鋼絲經過冷拉，在斷裂前可認為符合胡克定律）；（2）鋼絲在C點下降的距離；（3）荷載F的值。

圖2 鋼絲受力圖

解：由胡克定律和圖2所示幾何關系容易求得鋼絲截面上的應力σ及C點下降的距離分別為：

圖3 鋼絲受力圖

根據圖3所示的受力情況，根據節點C的平衡可求得荷載F：

為了計算簡便，可以借鑒例題2-6的做法，運用功能原理計算節點C的載荷F，則有：

解得，F=48.3N。

舊惑未解又添新愁！發現本該“殊途同歸”卻變成“殊途殊歸”，兩種方法竟然得到了兩個截然不同的結果。顯然，用能量法計算的結果錯了，究竟錯在什么地方呢？

（三）深入討論

仔細觀察例題2-6和習題2-13求解過程，發現應變能是按定義計算的，應該沒有錯誤；如果出錯，肯定是外力做功計算錯誤，而外力做功似乎也是按照定義計算的！要確定外力做功計算的正確與否，必須重溫其概念。教材[6]在講述功能原理時，外力做功的推導以一個軸向受拉桿為例，前提是在線彈性范圍內，則外載荷F與桿的變形量l成線性關系（圖4所示），此時，外力做功才可以寫成下面的形式（例題2-6、習題2-13中的形式）：

W= Fl （5）

圖4 彈性范圍內載荷與變形的關系

面對上述結論的適用范圍，自然就會問，單個桿件的變形與外載荷之間是線性關系，那么由桿件組成的結構中某節點的位移與外載荷之間是否依然保持這種線性關系呢？為了弄清這個問題，我們重新回顧例題2-6，研究A點位移A與外載荷P之間的關系。

圖5 桿系變形幾何分析

顯然，在圖5中，節點A的位移A=AA'，而A'是分別以B為圓心，以BA1長為半徑和以C為圓心，以CA2為半徑的兩個圓弧的交點，由幾何關系可知：

略去高階無窮小后，上式可化簡為：

考慮到，

所以A點的位移又可以寫為：

這就是外載荷與A點位移間的關系，它們并非簡單的線性關系。進一步化簡后發現：

化簡過程中略掉了高階微量A2，發現A點的位移與外載荷近似成線性關系，然而在例題2-6中直接默認了這種線性關系存在，所以不加討論地使用公式W=PA/2進行外力功的計算，這也是例2-6與例2-5的結果完全一致的原因。從這里也可以發現，“材料力學”中的能量方法并不同于理論力學中的能量方法，它是一種工程近似方法。至此，一個疑問已解決。

如果不假思索地直接運用式（5）計算外力做功，這樣容易給學生造成誤導，誤以為所有情況下式（5）均成立，因此，也就出現了習題2-13中用能量法得出錯誤結果的情況。那么，在習題2-13中，外力F與C點的位移之間是否也存在線性關系呢？

圖6 鋼絲變形幾何關系

從圖6中可以看出，有如下幾何關系成立：

注意到，FN = ≈ = ，代入上式可得：

發現外載荷F與C點位移并不是線性關系而是三次函數關系，所以計算外力功時不可以直接使用公式W=F/2，而需要根據功的定義，先計算微功然后再積分得到外力功，亦即

所以，正確的功能原理應寫為：

解得，F=96.56N。

此時，由功能原理求得的結果與受力分析獲得的結果才能吻合。而且，容易看到，能量法的計算結果與受力分析的計算結果并不完全一致！至此，所有疑問均已解決。

（四）歸納總結

材料力學范文第4篇

收稿日期：2013-09-23

基金項目：北京交通大學土建學院2010年教學改革項目“材料力學課程雙語教學研究與建設”

作者簡介：梁小燕（1973-），女，北京交通大學土木建筑工程學院副教授，博士，主要從事新型材料和結構力學行為分析的研究，（E-mail）。

摘要：隨著教育國際化的發展，雙語教學越來越受到各高校的重視。文章介紹了北京交通大學材料力學課程本科雙語教學實踐的情況，對該課程雙語教學目標、教學體系、教學過程、教學方法及教學效果進行了總結和評述。通過雙語教學，學生能深入了解國外大學同類專業材料力學的知識體系和內容，培養英語思維，提高正確使用、閱讀英文原版專業技術書籍和參考文獻的能力。

關鍵詞：材料力學；雙語教學；教學方法；效果評價

中圖分類號：G642.0；TB301 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2014）01-0091-03

隨著教育國際化的發展，亟需培養具備國際合作和交流能力的專業技術人才，因此，雙語教學越來越受到各高校的重視和支持。教育部制定了多項資助國內外大學生互訪的交流項目，國內外諸多高校之間也建立了互派學生學習的機制[1]。作為一種新的教學模式，雙語教學還有待進一步實踐和探索，還需要更多理論研究和教學實踐。筆者近年在北京交通大學材料力學課程進行了雙語教學的實踐探索，課程組在雙語教學過程中不斷總結和改進教學方法，取得了良好的教學效果。

一、材料力學課程雙語教學目標和教學體系

材料力學是固體力學的一個分支，該門課是工科院校土木工程、機電工程、能源動力工程等學科的專業基礎課。材料力學課程基礎性強，與實際工程聯系緊密。該課程要求學生既要深入理解基本概念、定律、方程、方法等，又要注重工程應用。雙語教學的要旨在于借鑒國外大學先進的教育理念和思想，開闊教師和學生的視野，把握材料力學的英文邏輯結構和闡述方法，培養學生融合中、英文思維方式的能力，使學生初步具備閱讀英文學術文獻的能力[2]。專業基礎課程雙語教學主要以英語為知識載體和交流工具，其核心仍然是課程專業知識而非英語本身。雙語教學是手段，材料力學專業知識的學習及其應用是目標。雙語教學的首要目的是使學生掌握一定的專業知識，了解專業知識的英語描述、表達方法和思維方式，其次才是適當提高學生英語交流能力。

二、材料力學課程雙語教學過程

（一）雙語教學的前期準備

教師在雙語課程教學中起著核心作用。為提高教師的雙語授課能力和水平，要求雙語授課教師要有相關的出國經歷或受過專門雙語教學的培訓，具備良好的雙語授課的外語能力，并能熟練掌握一本原版教材的內容。筆者作為材料力學雙語課程的骨干主講教師，曾赴美國的哥倫比亞大學進行長時間的訪問研究，觀摩了該校工程與力學學院材料力學課程的本科教學。該課程面向土木類專業大學二年級的學生，學時數為48學時，授課教師很注重公式推導、原理論證以及基本理論背景知識的闡述，同時也很重視培養學生解決問題、查閱資料及撰寫報告的能力。借鑒英語國家的課程教學理念及教學方法，從授課教師這一雙語教學的核心著手，提高雙語授課教師的綜合素質，為雙語教學的順利進行提供可靠保障。

對雙語教學的教材，北京交通大學選擇了國內外公認的材料力學課程優秀教材，即美國高校廣泛使用的《Mechanics of Materials》，由Hibbler R. C. 編著，是多次再版的優秀原版教材。對選定的英文原版教材，筆者進行了認真的閱讀和研究，做到熟練掌握其內容和思路。在講授每章內容時有針對性地提供重要知識點的部分英文參考資料，同時推薦兩本中文教材作為學生學習的主要參考書。選擇教材時應注意中英文教材課程體系的統一性，而中英文教材內容難易程度上的差別則鼓勵學生通過自主學習，取長補短來解決。

（二）雙語教學的實施

雙語教學并不是簡單地將中文翻譯為英文來講解，實踐中可將兩種語言搭配起來使用，教學方式將更加靈活，對學生也更有吸引力[3]。目前國內雙語教學形式主要有：英文電子教案與英文講解配合少量中文解釋；英文電子教案與中文講解配合少量英文解釋；英文附少量中文的電子教案與英文講解；等等[4]。筆者根據學生的特點，選擇了英文電子教案，基本理論、公式推導用中文講解，原理論證、算例演算用英文講解。為便于學生理解，復雜的基本理論及公式的邏輯關系用中文詳細講述，之后再給出科技術語的英文描述。同時，為營造濃厚的課堂英文教學氛圍，算例演算采用英文簡單句式來講述，授課過程中的提問、討論等環節盡量使用英語。教學過程中密切結合學生的反饋信息，對學生不理解的難點和重點內容，多使用中文來講解。

三、提高雙語課程教學效果的方法

為了提高雙語課程的教學效果，筆者在教學過程中嘗試采用以下幾種教學方法，加深學生對知識點的學習和對英文思維方式的理解，提高學生在材料力學知識學習中應用英文的能力；同時也拓寬他們的學術視野，為其今后從事力學及相關專業的研究打下堅實的基礎。

（一）對比教學法

教材是知識的主要載體，其章節結構體現了著作者知識體系的思路。力學課程內容繁雜，中英文力學教材在側重點、知識的難易程度方面不盡相同，即使主要的知識點相同，其論述思路也有所不同。為了讓學生明確學校材料力學課程教學大綱的內容，同時也了解歐美大學力學課程的思路和特點，授課教師應在講課中適當并適時地對中、英文教材的知識體系予以說明。同時，也建議學生將中、英文教材的內容對照起來學習，便于理解英文教材的思路和內容，提高學習效果。

（二）調研學習法

對教材中的重要知識點，教師應盡可能地多搜集一些中、英文素材，包括背景資料和工程應用資料，向學生介紹其在國內外的應用情況。也鼓勵學生對自己感興趣的內容進行調查研究，激發學生在重要知識點上的好奇心和求知欲望，提高其學習的自主性。如個別學生搜集了生活中發生的基本變形及組合變形構件的資料，并進行了不同工況下變形形式的對比分析，這對他們理解相關知識十分有利。對學習中積極互動的學生在平時成績的考核方面予以肯定；對用英文撰寫學習報告的學生則給予更多的獎勵。

（三）寫作訓練法

英文寫作是學生的弱項，雙語課程教學有助于提高其英文寫作能力。對于重要知識點，應要求學生精讀原版教材，熟悉英文教材闡述力學知識的思路、語言和方法，向學生適當介紹歐美學者撰寫的有關研究論文，鼓勵學生查找和利用相關英文文獻，撰寫針對有關知識點的研究性小論文。筆者所在學校部分對力學有濃厚興趣的學生進行了大膽嘗試，撰寫了研究性小論文，得到了很好的鍛煉。這種方式大大提高了學生將英語與專業知識相結合的能力，有助于開闊學生的視野，培養其創新思維。

（四）激勵思考法

參加材料力學課程雙語教學的學生是大學二年級學生，具備一定的英語基礎，應鼓勵他們與教師用英文交流，在作業、報告和考試中使用英文；教學中，教師也應激發其在專業知識學習中主動使用英文和了解英文思維方式的積極性。引導學生從中、外教材的對比中提出新的問題或新的觀點。

這些教學措施增強了學生英文思維的能力，提高了學生的學習興趣，開闊了學生的視野和創新思維，也為學生的進一步深造提供了良好的訓練機會。

四、雙語教學效果評價

雙語課程的考核以學生對知識點的理解與應用為主，輔以使用英文的能力。考核采用百分制，主要包括期末考試、課堂表現和作業部分、實驗部分等三方面的內容，分別占總成績的70%、20%和10%。雙語教學的試卷為純英文試題，考察的知識點及深度和中文教學班級盡量保持一致。學生與教師的英文互動、英文完成作業、提交課程的英文學習報告等，均由授課教師根據其表現及完成情況適當予以加分，以鼓勵學生自覺、積極地參與雙語教學過程。

以北京交通大學2011級機電學院材料力學課程雙語教學班的43名學生為例，他們的成績符合正常的分布規律。與未參與雙語教學的學生相比，前者的優秀率和不及格率均低于后者，兩者的良好率、考試通過率和最高分則比較接近；雙語教學班92%以上的學生通過了考試，18%的成績達到優秀。平均成績有一定差別，相差3～6分。這說明參加雙語教學學生的學習積極性略好于其他班級學生。可見，在保證課程教學內容和教學質量的前提下，雙語教學同樣可以取得良好的教學效果。

學期末對材料力學雙語教學過程進行了考評，考評共有10個評價標準，包括教學態度、教學法、授課效果、輔導答疑、實驗、作業等方面的內容，雙語教學評教綜合得分為98.56分，居全校評教的前20%。這一結果說明學生對雙語教學是肯定的，對授課教師的教學效果是認可的，材料力學課程雙語教學實踐是成功的。

五、結語

材料力學課程是土木工程、機電工程等專業重要的專業基礎課之一。筆者近年在北京交通大學機電工程專業進行了材料力學雙語教學的實踐。教學中借鑒了其他課程雙語教學的經驗，在保證課程教學內容和教學質量的前提下，材料力學課程雙語教學取得良好的教學效果。通過雙語教學，學生深入了解了國外大學同類專業材料力學的知識體系和內容，親身體驗了英語教學過程，培養了英語思維習慣，掌握了課程專業內容的英語表達，提高學生正確使用、閱讀英文原版專業技術書籍和參考文獻資料的能力。同時，雙語教學拓寬了學生的知識面，提高了學生的英語應用水平和獲取國外新知識的實際能力，這是大學基礎英語學習和專業英語學習難以達到的。當然，雙語教學方法以及其他配套教學環節還有許多不足之處，需要在以后的教學實踐中不斷探索和完善。

參考文獻：

[1] 査建中. 論工程教育國際化[J]. 高等工程教育研究， 2008 （5）8-14.

[2] 毛軍，梁小燕，等. 流體力學課程雙語教學的實踐與思考[J]. 高等建筑教育， 2011，20 （4）120-124.

[3] 杜文風. 結構力學雙語教學實驗及評價體系研究[J].高等建筑教育， 2012，21（2）51-54.

[4] 周亞麗. 高等學校本科雙語教學模式的探討[J]. 科技信息， 2009 （22）401-402.

Practice and exploration of bilingual teaching in mechanics of materials

LIANG Xiaoyan， ZHU Ying， MAO Jun

（School of Civil Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， P. R. China）

材料力學范文第5篇

1.綜合性實驗（彎扭組合實驗、等強度梁實驗、壓桿穩定實驗等）

此類實驗可以強化學員對理論知識的理解和應用，并了解、掌握電測法實驗的工作原理及各種電橋的組橋方式和使用方法。借助于多媒體實驗教學手段，使實驗內容結合工程實際，讓學員更生動具體的了解電測應力的測試方法和手段，加深學員對力學實驗的正確認識。

2.創新設計性實驗（桁架應力綜合分析實驗、疊梁實驗、復合梁實驗等）

以現場工程實際情況為背景，模擬現場實際問題，讓學員展開探索、開動腦筋。學員可以根據自己的學習興趣和能力設計不同深度的實驗，并親自動手完成各種實驗。例如，根據學校操場主席臺的桁架結構，做出相應的桁架模型。學員可以根據現場實際情況，模擬、設計現場各種工況。先進行理論計算，再進行ANSYS的仿真計算，最后進行試驗測試并采集數據，把理論數據、仿真數據和試驗數據進行對比，發現并分析數據出現異同的原因，結合所學知識開動腦筋解決問題。學員在實驗過程中可以鍛煉發現問題和解決問題的能力，掌握了電阻應變片的粘貼技術和測試原理以及更多地了解了電橋電路在實際工程中的應用。

二、改進實驗教學手段和方法，加強自主能力培養

加強實驗教學方法研究，采用多樣化實驗教學手段和方法。實驗教學方法應體現三個方面的轉移：

1.從單一的驗證性實驗轉變為綜合設計性實驗以及開放式實驗

如果說演示性實驗是理論知識的形象化和感性認識的增加，驗證性實驗是知識向能力的初步轉化，那么綜合性、設計性實驗則是對學員知識、能力、素質的全面檢驗和提高，是實驗教學“出彩”的地方。這樣才能把學員吸引到實驗室中來，充分發揮他們的聰明才智，真正在實踐中得到鍛煉，把實驗教學搞活，把所學的知識用活，使實驗教學具備不斷發展的內在驅動力，從而加強學員自主學習能力的培養。開放實驗室是實驗教學的一次升華，它不僅延長開放時間，更包括內容、手段、思想等的全面開放；不能孤立地看待實驗，應注意開放實驗與科技創新相結合，與科研活動相結合。

2.從講授實驗原理、實驗步驟轉變到傳授實驗思想和實驗方法

在教學方法上應從灌輸式轉向啟發式，倡導以學員為主體的教學理念，改變以往以教員為中心的教學模式。在實驗教學中，教員主要講授實驗原理和實驗方法，實驗方案的選擇、實驗步驟的確定都由學員完成，這樣學員可以自主學習、獨立思考、自行設計、自主操作、自由發揮，極大地提高了他們的創新意識、創新思維能力。

3.從理想化的教學實驗轉變到真實環境的科學實驗，實現虛

擬實驗和實物實驗有機結合在校園網上建立了材料力學網絡虛擬實驗室，其建立完全改變了傳統材料力學實驗的教學模式。以前采用集中授課方法講授新理論、新知識，現在學員通過在網上登錄材料力學虛擬實驗室就可以完成實驗內容的預習；以前總是為繁瑣的實驗課預約而煩惱，現在學員通過網絡預約實驗，極大地提高了預約效率。學員可以在自主選擇的時間內完成實驗，再由教員進行必要的指導、講評和批復。

三、改革實驗教學質量評價體系，體現科學公正性

在實驗考核方面，過去評價的唯一標準是實驗報告，這樣的考核存在很大的弊端。對材料力學的考核方式做了一些大膽的嘗試：

1.材料力學實驗課可獨立設課，單獨考核

由于材料力學實驗沒有獨立設課，而是作為材料力學課程的一部分，導致部分學員不重視實驗課。為了約束不重視實驗課的學員，使實驗教學不再流于形式，必須足夠重視實驗課程。

2.改變過去以實驗報告作為實驗考核的唯一標準

實行出勤率、實驗態度、實驗預習、實驗操作、實驗報告及實驗理論考試相結合的綜合性考核方法。對于實驗考核成績的記入，考試成績（包括筆試和實際操作測試）占總成績的60%，平時成績（主要是出勤率、預習報告和實驗報告）占總成績的40%。這樣的實驗考核可以實現實驗教學質量的全過程監控。真正體現實驗成績的真實性和公正性，充分反映學員的綜合能力和創新能力，并同時具有可比性和可操作性。

3.針對不同類型的實驗提出不同的考核標準

目前材料力學實驗主要有三大類型：基礎性實驗、綜合設計性實驗和開放性實驗。因此根據課程特點，以及檢驗學員的實踐動手能力、綜合設計、創新開發能力的需要，針對不同類型的實驗提出了不同的考核標準。

4.在加強實驗課程考核的同時，還須加強學員實踐能力的階段性考核

針對具體專業學員的學習目標，可以在其四年學習過程中設置兩到三次實踐技能考核，分別考核學員的基本動手能力、綜合實踐能力與創新開發能力。動手能力考核可以采用實驗操作的形式；綜合實踐能力考核可以采用抽考具體的實驗項目的形式；創新開發能力考核可以采用綜合創新類實踐活動來實現。要求學員大學四年期間必須進行一次綜合創新類活動，如全國性的設計類競賽、科技創新活動等。總之，這些考核的目的是為了學員在實踐類課程教學環節中有明確的目的和任務，促使學員從實踐到理論、從感性到理性的轉變，提高實踐課的層次和實際效果，培養學員的力學素質、工程素質以及創新精神。

四、結束語