材料力学“以考促教”教学模式的研究与实践
摘 要：本文介绍了一种以考促教的材料力学课程的教学模式，目的是加强过程学习，把理论和工程案例相结合，激发学生的学习主动性和积极性，培养学生的创新意识和创新能力。
关键词：以考促教；材料力学；教学模式；教学实践
材料力学课程是理工科学生的一门专业基础课，特点是理论性强，公式多，难以掌握，因此，我们加大改革的力度，充分发挥考试的功能来促进教学内容、教学方式的改革，引导学生全面发展。
一、材料力学课程考试改革
1 考试改革方案。采用综合性的全程考试模式，学生的成绩由三部分组成：结合工程实际的大作业占总成绩的30％，学生的平时学习表现占总成绩的20％，基本知识闭卷考试占总成绩的50％。如果平时学习表现的成绩和结合工程实际大作业的成绩之和超过30分，学生有资格参加闭卷考试；如果超过40分，学生有资格申请免期末考试，考核后批准5％左右的学生免试。这样把学期末的一次性终结性考试改为全过程的形成性考试，促进学生自主学习，落实学习过程，实现教学步步为营，逐级扎实推进。
2 实施情况。结合工程实际问题的大作业是为了加强学生的学习过程和对所学知识的理解及其综合应用。大作业的内容及分值为：轴向拉压部分5分，扭转部分5分，弯曲部分8分，组合变形部分8分，压杆稳定部分4分，共计30分。当以上各部分内容的理论学习完成后，要求学生利用学习过的理论知识综合求解一个工程实际问题。这些问题可从教师发布在学校“教育在线”上的题目中选取，也可以是学生自己在工程实践和日常生活中接触到的工程问题。如弯扭组合部分，教师布置的问题之一是分析减速箱的转轴设计问题。如果学生选择了这个题目，就必须去查阅减速箱的资料，了解减速箱的工作原理，确定各种材料常数，计算轴的约束反力时需要简化载荷，需要应用空间力系的平衡知识等。有的学生在扭转部分提前自选这个题目作为大作业。计算结束后，学生发现结果不正确，当教师告知是将要学习的弯扭组合问题时，激发了学生的学习兴趣。在弯扭组合部分他们继续选这个题目作为大作业，并对计算结果进行了比较。又如，有的学生在选择篮筐作为平面弯曲问题的大作业时将篮筐作为悬臂梁来处理，查阅了篮球筐的材料，估计了运动员灌篮的最大载荷。总之，学生的选题很多，教师也从中受到很多启发。学生在完成大作业时需要查阅很多资料，有的学生几次更改选题，这样加深了学生对所学内容的理解、掌握和应用，结合工程实际的综合问题的评定要根据选题、模型简化的合理性、解题的正确性三个方面进行评定。
在教学过程中，鼓励学生写课程小论文，使学生有感而发。还鼓励学生在各种刊物上发表小论文，可以作为一个或几个大作业来计算平时成绩。成绩的认定与其选题、涉及的知识的广度及分析的深度有关。
学生的平时学习表现成绩主要评定学生的平时学习情况，是加强学习过程的手段之一。成绩根据学生的出勤情况、上课参与程度、课后作业的完成情况来评定。
基本知识期末闭卷考试部分是为了测试学生对材料力学基本知识的掌握情况，因为基本知识的综合应用已在大作业中体现，所以闭卷考试要降低难度，旨在督促学生记住和掌握这些基本公式。
鼓励学生个性化发展，对学有余力、有一定开创精神的学生免试。免试从严进行，要经过申报、考察平时学习表现、大作业的完成情况和小型面试来确定。平时学习考核成绩超过40分的学生有资格申报免试，根据学习过程考核的结果，批准5％左右的学生免试，免试学生课程总成绩为学习过程考核成绩乘以权重系数2。
二、教学内容和教学方式的改革
考核方式的改革要求与之对应的教学内容和教学方式也必须改革，只有这样，才可以保证考试改革方案得以实现。因此教师在讲授理论知识时必须对教学内容和教学方式进行改革。
1 教学内容的改革。引入工程案例组织教学内容，围绕工程中的具体问题组讲座论知识，在解决问题中学习力学分析问题的模型、方法和重要成果，通过生动直观的事例提升学生的学习兴趣，增强学生学习的动力和愿望。例如：在绪论中和学生一起讨论和分析简易起重机的安全工作条件。大多数学生提出钢索和横梁在工作时不能断裂，否则造成事故，这样就引出了强度的概念，经过启发，学生也意识到如果横梁变形太大会出现爬坡现象，并引起严重的振动，这样就引出了刚度的概念。在每一章的开始，我们都尽量以学生熟悉的工程问题为引子开始教学，这种工程案例教育贯穿材料力学课程的始终。
2 教学方式改革，在教学活动中以讨论的方式展开以工程案例为引子的教学。将每次教学时间设置为3个时间段：(1)课前5分钟设为“我问你答”时间，围绕相关工程案例提出几个问题，让学生回答。既可以了解学生的知识基础，也可以把学生的思路导入本课内容。(2)课上绝大部分时间设为“我们共同解决”时间，约80分钟左右，根据学生的知识基础，为解决前面的问题，引导学生与老师共同去完成本次课上理论知识的学习，(3)下课前5～10分钟时间设为“你问我答”时间。根据学习的内容，让学生对老师提问。当堂解决学生的疑问，也在解答中对这部分知识点进行总结。
为了让学生认识工程中的力学问题，充分利用计算机辅助教学，引入的工程案例尽量用工程实际图片或动画来演示，逐步建立理论与实际联系的概念。充分利用网上教学资源，在学校内部建立了“材料力学”网站。把教学大纲、教学日历、教学课件、教学辅助软件、每次课后的习题、大作业等全部发布在网上，学生可以自主地上网学习。
三、成效
我校在2007年1月至2008年6月对两个专业共三个班次的材料力学进行了教学和考核改革的实践。
1 成绩统计。2007年1月至2007年6月，在05级机械设计制造及其自动化专业的一个班进行试点，共27人参加，学生的总评平均成绩为74.8分。免期末考试的学生占3.7％(1人)，平时考核不及格率0％(0人)，闭卷考试不及格率11％(3人)，总评不及格率3.7％(1人)。
2008年1月至2008年6月，在06级两个专业的两个班进行试点，其中机械设计制造及其自动化专业一个班、18人参加，总评平均成绩为76.52分。免试百分比0％(0人)，平时考核不及格5.60％(1人)，闭卷不及格百分比11.1％(2人)，总评不及格百分比5.60％(1人)。过程装备与控制工程专业的一个班、28人参加，总评平均成绩为76.24分。免试百分比0％(0人)，平时考核不及格0％(0人)，闭卷不及格百分比10.7％(3人)，总评不及格百分比3.57％(1人)。
从上面的统计结果可以看出，三个班的成绩很稳定，学生的总评成绩和往年传统教学班的学生成绩比较，差别不大，但及格率有所提高。
2 学生反馈。每学期结束后我们都对学生进行问卷调查，共73人参加，调查的问题及反馈结果如下：
问题1：本学期的教学和考核模式与传统的模式比较，哪种对你更有帮助?84.9％的学生选择了新的考核模式。
问题2：本学期的教学和考核模式与传统的模式比较，哪种加强了理论与工程实践的联系?90.4％的学生选择了新的考核模式。
问题3：你认为本学期的教学和考核模式与传统的模式比较，哪种更适合材料力学的教与学?75.3％的学生选择新了的考核模式。
问题4：本学期的教学和考核模式与传统的模式比较，哪种加重了你的学习负担?56.1％的学生选择了新的考核模式。
问题5：本学期的教学和考核模式与传统的模式比较，你更喜欢哪一种?65.7％选择了新的考核模式。
从问卷调查结果可以看出：这个新的教学和考核方式受到大多数选课学生的欢迎，并且确实加强了理论学习与工程实践的结合。但也反映出了一些问题，学生平时学习负担有所加重，如果激发了学生的学习兴趣，学生愿意在平时的学习中投入更多的精力和时间，这有利于对学校学风的建设。
另外我们也对后继课程“机械原理”和“机械设计”的教师进行了访谈，这些教师反映学生的力学知识比较扎实，在“机械设计”课程设计时大多数学生克服了以往学和用互相脱节的问题，大多数学生能够独立地进行受力分析、画剪力、弯矩图及应用强度理论进行设计。
3 教师体会。通过两年的教学实践，我们深深体会到，学生学习的积极性提高了，学生向老师请教的问题多了，“偷懒”的学生少了。尽管改革使我们付出的时间和精力比过去多，但教师收获也大，学生经常会提出教师没有准备的问题，教学相长。这样也会促进教师学习和进步。
以上是我们这两年来在教学中做的一些工作，实践证明：以考促教的教学模式，有一定的合理性、可行性。加强了过程学习，促进教师对教学内容和教学方式的改革，从而全面推进教学质量的提高。
[责任编辑：文和平]