作者简介：李琼（1977-），女，汉族，湖北荆州人，博士，讲师，研究方向：应用力学。
摘要：材料力学是机械，土木和建筑等专业的重要专业基础课，也是很多专业课的预备课程。本文探讨了材料力学课程教学中的常见问题，并提出了改进办法。
关键词：材料力学；力学现象；物理过程；教学改革
中图分类号：G641文献标志码：A文章编号：2095-9214（2015）08-0086-01
一、材料力学课程的特点
材料力学是研究结构的安全性和可靠性的一门学科，该课程是机械，土木和建筑等专业的重要专业基础课，是机械原理、土木和建筑结构等专业课的预备课程，也是进行课程设计和毕业设计的必修课程。它研究外力作用下物体内部微观的响应，即应力及应变的分布规律，该课程同时考察由材料的微观点阵结构所决定的材料力学性能，即能材料的应力与应变之间关系及应力与应变的极限。该课程内容繁杂，对本科生来说比较抽象，是专业基础课里面比较难的一门课，课堂上能感到相当一部分同学思路无法跟上，每次考试挂科人数众多，甚至有些学生重修都无法通过。本文基于材料力学的教学实践来探讨该课程教授过程中发现的问题，并提出改进方案。
二、材料力学课程教学中的问题探讨
1.概念理解不透。有些学生对材料力学中标志性的概念，如应力与应变，理解不透。不理解这些概念，就无从理解材料力学的其他内容。
2.知识点又多又杂。例如每种基本变形对应不同的内力分析，应力及应变计算方法；基本变形的强度条件，复杂应力状态的强度理论等，都非常繁杂。
3.公式多且难记忆。经常听到学生抱怨，材料力学里面要记各种计算的公式、复杂应力状态分析的公式等，公式很多也复杂。
4.做题无法下手，思路不清。有些学生概念和公式都掌握了，但是面对习题或试题，感觉束手无策。
5.表达不规范。学生作业和考试中出现表达不规范的问题，尤其是受力分析图、变形协调图等重要分析图都给省略了。
三、如何改进该课程的教学
1.针对概念难懂的问题：本人认为，教师讲述概念应循序渐进，逐步引导。一方面，教师可以试着从对实验现象的观察和分析入手来引入概念，这样就很生动，学生也不会觉得生疏。这一点在力学大师们的教材中体现得淋漓尽致。例如，前苏联力学大师铁木辛科编写了材料力学，弹性力学，等一系列力学教材，该系列教材写得深入浅出，每一概念和公式都由对实验现象的观察入手，让人觉得水到渠成。教师平时可以多读大师们写的教材来开阔思维和眼界；另一方面，教师对概念的讲解不应局限在字面上的意思，而要结合该学科研究的内容和待解决的问题来引入。例如，对应力这一重要概念的讲解，联系到材料力学是研究的内容是：结构在外力作用下内部会产生变形，变形会导致内力的产生，内力又会导致应力；每种材料能承受的应力是有极限的。于是当由外力产生的应力大于材料能承受的极限应力，结构就会发生破坏。材料力学的本质就是通过比较由外力产生的应力与材料能承受的极限应力之间的大小，来判断结构是否会发生破坏。应力就是为解决以上问题而产生的。相信如果像这样，从该学科所针对的研究内容的角度来介绍概念，学生理解起来会容易得多。
2.针对知识点太多太杂的问题：教师可以引导学生通过对知识点进行总结和归纳来提取出该学科的线索和框架，然后根据提取物对知识点进行归类。这样就能将零散的知识点串起来，使其繁而不杂。这就比如一个衣橱，要装很多衣服。如果首先将衣服归类，然后合理布置，将衣物规划好，这样衣柜就不会显得乱，而且我们找起衣服来也豪不费事。反之则衣柜会凌乱无章，找起衣服则会费事费力。知识也是一样，任何一门学科都有它的框架，需要将知识进行梳理，理出知识的框架和线索，将知识点分类，它们被有机地串起来了，这样用的时候就可以轻而易举地根据线索将所需知识点取出来。材料力学这门课的基本线索是：先是讨论用传统的力学分析方法解决强度问题：即由对拉伸，扭转和弯曲这几个基本变形的分析入手，对每一基本变形，都按照由外力到内力，由内力到应力和应变的步骤进行分析，然后根据强度条件来判断结构的安全性；基本变形介绍完后，介绍了复杂应力状态的分析方法，以及其强度条件的建立，以分析组合变形的安全性。简要讨论稳定性等问题，如压杆稳定。介绍利用不同于传统力学分析方法——能量法来求解位移等问题。在理出了基本线索后，就可以把知识点定位并理顺，这样知识点就不会显得杂乱了。
3.针对公式生疏难记的问题：一般每一个公式都是针对一个具体力学现象或物理过程，如果能好好分析，理解公式就不难了。比如，轴向拉伸公式：伸长量=（外力×杆长）/（弹性模量×横截面积）。这个公式是针对杆件拉伸这一物理过程，教师如果能通过实验，让学生观察和分析杆件拉升过程，杆件的伸长量受那些因素影响，以及外力，杆长等因素分别怎样影响伸长量。当学生了解这一物理过程，就不会觉得公式难以理解。
4.针对做题无法下手或思路不清的问题：这种情况是掌握了知识，但不会分析解决。解材料力学等工科习题，首先要分析该题涉及什么样的物理过程以确定解题思路，然后分析该物理过程与哪些知识有关，以选择合适的方法来解题。所以，分析物理过程是关键，物理过程把握准确了，解题思路才清晰，也才能选择正确的方法。
5.针对表达不规范的问题：教师上课是应反复强调，材料力学是一门力学课程，受力分析图，变形图这些步骤是不可以省略的，否则无法体现思路。
四、总结
综上所述，要学好材料力学或其他工程类的专业基础课或者专业课：要明确该学科所研究的现象和所要解决的问题；要理出该课程的框架和线索；做题时，先要分析该题描述的物理现象和过程；要掌握该学科的基本分析方法；要表达规范。
（作者单位：华侨大学机电及自动化学院）