材料力学

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇材料力学范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

材料力学范文第1篇

关键词：截面法；轴力；扭矩；剪力和弯矩；相反为正；

1、引言

材料力学是高等高职高专技术学校机械类、数控技术、模具设计制造、土木工程类等工科专业的技术基础课，其理论性强且与专业课、工程实际紧密联系，是科学、合理选择或设计结构（或构件）的尺寸、形状、强度校核的理论依据。为后续机械设计基础、机械设计制造、模具设计与制造、液压与气动技术等专业课的学习和应用奠定了很强的理论基础，也为学生毕业后作为技术工人运用力学知识，在实际工作中正确使用、维护、保养机械设备和建造公路与桥梁，正确分析和解决生产中有关的力学问题提供了知识上的保证，对提高学生的实际操作水平、分析问题解决问题的能力及技术应变能力都具有至关重要的作用。

2、材料力学特点

该课程具有理论性强、概念多、公式多、内容抽象、教学内容繁杂易混淆等特点，学生感到枯燥无味，容易产生厌学的情绪，对教学效果产生不利影响。而本课程又与很多后续课程密切相关，学习的好坏直接影响学生以后对专业课的学习，所以有必要对以往的教学进行适当改革，简化公式推到过程重视其灵活应用，简化求解思路与过程，善于进行比较归纳总结，找出相互间的异同和规律，提高学习效率和学习效果。

材料力学内力分析计算

构件在工作时，一般要承受载荷、自重、约束力等作用，构件横截面上的内力会随着外的增加而增大，但内力的增加时有限的看，若超过某一限度，构件就不能正常工作甚至被破坏。为了保证构件能够在外力作用下安全可靠地工作，必须能清其内力分布规律。

当构件发生轴向拉压、剪切与挤压、扭转与弯曲等变形时，均可采用截面法来研究其内力，即将构件假想地沿某一横截面切开，去掉一部分，保留另一部分，同时在该截面上用内力表示去掉部分对保留部分的作用，建立保留部分的静力平衡方程求出内力。解题步骤可归纳为：

截： 沿需求内力的截面处，假想地用一平面把构件截为两段

取： 任取一段（一般取受力情况较简单的部分）为研究对象

代： 在截面上用内力代替弃去部分对所取部分的作用

列： 列平衡方程，求出截面上内力的大小

按照上述步骤求解构件变形时的内力，解题过程较繁琐、麻烦，我们可以将其进行简化，先找出内力的正向，运用下面的相关计算公式，利用口诀“相反为正”来快速准确的求解。

3.1 轴力求解

截面法求轴力可化简为此公式求解：（口诀：相反为正）

任意截面上的轴力等于该截面任一侧所有轴向外力的代数和，外力有正反，与轴力正向相反为正，反之为负。若构件一侧为固定端，则取截面非固定端为研究对象进行求解。

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

该类型题做熟练以后，还可以进一步化简，不需画出每段简图，直接在原图上标出轴力正向，通过观察求解。

3.2 扭矩求解

截面法求扭矩可化简为此公式求解：（口诀：相反为正）

任意截面上的扭矩等于该截面任一侧所有外力偶矩的代数和，外力偶矩有正反，与扭矩正向相反为正，反之为负。若构件一侧为固定端，则取截面非固定端为研究对象进行求解。

例2：主动轮A的输入功率PA=36kW，从动轮B、C、D输出功率分别为PB=PC=11kW，PD=14kW，轴的转速n=300r/min.试求传动轴指定截面的扭矩。

该类型题做熟练以后，还可以进一步化简，不需画出每段简图，直接在原图上标出扭矩正向，通过观察求解。

3.3 剪力与弯矩求解

截面法求剪力和弯矩可化简为此公式求解：（口诀：相反为正）

任意截面上的剪力等于该截面任一侧所有垂直于轴向外力的代数和，外力有正反，与剪力正向相反为正，反之为负。

任意截面上的弯矩等于该截面任一侧所有外力对该截面形心之矩的代数和，外力对该截面形心之矩有正反，与弯矩正向相反为正，反之为负。

若构件一侧为固定端，求梁发生弯曲时的剪力和弯矩时，应取截面非固定端为研究对象进行求解。

例3：如图所示简支梁，已知：P=40kN，M=25kN.m，q=10kN/m试求1-1、 2-2截面上的内力FS1、M1、FS2、M2 。

2、求各截面上内力

小结

构件发生轴向拉压、剪切与挤压、扭转与弯曲等变形时，均可采用截面法来研究其内力，解题步骤可归纳为截、取、代、列，但按照上述步骤求解构件变形时的内力，解题过程较繁琐、麻烦，我们可以将其进行简化，先找出内力的正向，运用下面的相关计算公式，利用口诀“相反为正”来快速准确的求解。

参考文献：

1.张定华，工程力学，高等教育出版社，2010

材料力学范文第2篇

关键词 材料力学 内力图 教学

中图分类号：G424 文献标识码：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

材料力学是工科院校土木工程、机械工程、车辆工程等专业的重要基础学科，也是了解和学习相关专业知识和技术的一门重要课程，它与后续课程有着密切的联系，同时又与工程实际具有密不可分的关系。作为这样一门承上启下的技术基础课程，一方面，学好材料力学将为学好后续课程直接发生效用，甚至能为学生提供可持续发展、保持充足后劲的不竭动力;另一方面，材料力学中的模型背景、分析方法和计算理论均来源于工程实践，强调创新、求真，其理论方法又为解决工程结构、机械零部件的安全有效等问题而服务，要求严谨实践，因此材料力学的教学对培养学生的工程意识、严谨的工作作风、创新精神和实践能力，起着至关重要的作用。

我校目前采用新的课程体系模式，即由“杆件内力应力与强度计算变形与刚度计算能量方法与超静定问题压杆稳定”为主线的基本教学内容新体系。①在材料力学的教学中，杆件内力图是分析危险截面、危险点，并对构件进行强度计算的主要依据。因而，内力图绘制部分的内容在材料力学学习中占极为重要的地位。②③④大多学生反映绘制内力图的教学内容比较抽象，学生学习时感到枯燥、无味，尤其是数学基础差的学生更将其视为畏途，产生消极情绪，甚至就此放弃学习材料力学。

针对这种现象以及教材体系内容，并分析了学生的思维特点与现行教学方法手段存在的不足，从以下几个方面对内力图部分教学进行探索改革。

1 学习目的明确

内力图是材料力学的拓展应用，也是教学的难点和重点。但在教学实践中，由于材料力学内容增加，学时不断减少，不少教师采用“填鸭式”或“满堂灌”的教学方法，赶时间地将材料力学的内容强加于学生，而忽略学生整体思路的掌握。很多学生在学完材料力学甚至其中某一部分内容后不知道为何而学，学了有什么用，理不清思路。

因此，在讲授内力图前，可以先介绍结构的破坏原理，从而引出应力的组合和最不利截面。最不利截面往往就是结构最先破坏的地方，应力组合是判断截面是否会破坏的准则。于是提出怎么找出最不利截面，杆件的每个截面都可以用截面法来计算，那么计算每个截面的内力，经过比较后找到最不利截面？内力图是什么呢，有什么用呢？把这些问题留给学生思考，引导学生根据内力图和最不利截面的概念得出内力图的作用。可以给出很多内力图，让学生挑出最不利截面位置，并加深学生对最不利截面及应力组合之间关系的理解，理解内力图在工程设计中的重要性。由此让学生知道内力图的重要性，提高对内力图学习的积极性和兴趣。

总之，在材料力学教学中鼓励学生积极提问，然后对问题进行分析归纳总结，引导学生解决问题，让学生独立思考以代替教学内容的罗列，提升学生的独立学习能力。

2 教学内容优化

在了解内力图的作用和意义之后，那怎么来得出内力图，这个时候可以让学生来提出自己的看法和见解，然后进行讨论。将课堂交给学生，可以了解学生的想法，及时调整教学内容和教学重点。教学内容要由易而难，由浅入深，注重知识结构的整体性和各课程的关联性。材料力学中的内力图从数学的角度来描述内力在杆件上的函数表达式。可以在学习前温习高等代数中函数，积分和微分的概念，提出内力图也可以用长度和力两个变量来表示。这样可以让学生重新理解高等代数的内容，也让学生对数理方程的应用有更好的了解，工程的所有问题都可以表述为数学问题，用数学方法来求解。写出一些内力图对应的函数方程，通过这些函数方程来了解内力图的变化，得到内力图的规律，与之前的学习内容进行对比。这种数学的思维方式对于提高工科学生的科学素质和思维十分重要。

弯矩图和轴力图相对简单，应先讲授。但讲授的重点应放在截面法具体怎么求内力上，这是因为有些学生想学好材料力学，但是之前理论力学部分的截面法和静力学学得不好，复习让一些学生捡起之前的知识，会让他们提高自信和兴趣。此外，过多枯燥的理论容易让学生失去兴趣，而在教学中引入生活常见的事物及工程实例，理解知识的用处，这样可以加深理解和提高学习的效率。剪力图和弯矩图相对比较复杂，这里可以以工厂厂房结构中的立柱和高铁桥梁的混凝土梁为例，画出不同的截面荷载图和内力图，让学生找规律。在有集中力的地方剪力图有突变，从左往右看突变的方向和集中力的方向一致，并且突变值等于集中力的大小，弯矩在集中力作用点会有折角，折角的尖角方向也同集中力方向（土木类的，机械类的相反，下同）;在有均布力作用的地方，剪力图是斜线，从左往右看，剪力图倾斜的方向同均布载荷的方向，而弯矩图为二次抛物线，抛物线凸出的方向同均布荷载的方向;在集中力偶作用的地方，剪力图无影响，而弯矩图有突变，如为顺时针的集中力偶，弯矩图往大的方向突变，突变值等于作用的集中力偶大小;无荷载作用的梁段，剪力图一般为水平线，或正或负或为零，而弯矩图一般为斜直线，如该段剪力为正，则弯矩图向下倾斜，反之向上。而内力最大的截面即最不利截面可能出现在哪呢？最大弯矩所在截面，那可能的位置就可以总结出来，剪力等于零的截面、剪力突变的截面或集中力偶作用的左右截面。这样让学生自己找规律，老师进行总结，将课堂交给学生，让他们成为主角。

3 改进教学方法和手段

在教学方法上，应以学生为主体，先易后难，先启发后讨论，循循善诱，始终以引路人的角色引导学生探讨、寻求和掌握知识的途径，启发学生积极思考，去研究、揭示问题的规律，从而获取新知识并掌握获取知识的方法和技巧。例如，在内力图的讲授中，应先讲授简单的轴力图和扭矩图的绘制。教会学生通过截面法求得各截面的内力大小，引导学生了解、认识内力是外力引起，并随外力变化而变化，然后画出轴力图和扭矩图。根据计算结果和轴力图讨论内力和外力的变化规律。并进一步引导学生逆向思维，既然规律如此，引导学生运用规律，去分析、校核轴力图，判断杆件上荷载的大小位置和计算结果是否正确，判断最不利截面的位置。在学生取得一定自信后再讲授较为复杂的剪力图和弯矩图的绘制，这样就更容易。

科技的发展进步和新事物的出现，教学方法和手段也需要随之改变，在课堂中运用新的教学方法和手段，引入新的事物。在实际工程应用中，有限元被广泛应用，一些基本的有限元思想和理论与材料力学是一致的。在这个时候可以引入工程有限元软件，介绍有限元中的杆系结构，并演示如何利用有限元软件画出杆件的内力图。这样的课程容易引起学生的好奇心和求知欲，加深材料力学的理解和应用。教学不单单是让学生记住内容，同时可以利用现有的工具简化工作内容，对这些工具的原理进行掌握。

4 结语

材料力学是工科院校土木工程，机械工程，车辆工程等专业了解和学习相关专业知识和技术的一门重要课程，而内力图绘制在材料力学学习中占极为重要的地位。针对学生学习这部分内容时的问题以及现状，从学习目的的明确和教学内容的优化，教学方法手段的改革这几个方面进行了一些探索讨论。在教学实践中发现，本文所述的教学综合改革激发了学生的学习兴趣，提高了学生独立思考、解决问题的能力，取得了良好的教学效果。

基金项目：本文系长沙理工大学教研教改项目（项目编号：JG1452）的研究成果

注释

① 李学罡，蔡明兮.材料力学[M].吉林：吉林科技出版社，2005.

② 韩志型.材料力学课程中内力计算的教学方法探讨[J].科技视界，2014（25）：155-156.

材料力学范文第3篇

“材料力学”是工科院校中一门重要的专业基础课。其主要研究单个杆件的强度、刚度及稳定性问题，是后续专业课学习的理论基础。同时“材料力学”也是学生首次接触到的有较强工程背景的一门课程[1]，是从原来的解析分析向工程近似分析的一个过渡。然而，近年来，随着专业培养方案的调整，“材料力学”课程的学时被压缩，以往的教学方法已经不能满足新形势的要求，如何在有限学时内让学生掌握“材料力学”的理论方法成为一个亟待解决的问题。

“材料力学”课程的一个特点是概念多，理论性、实用性强，数学推导、计算烦琐。对这类课程学生普遍缺乏学习兴趣，如果学生上课昏昏欲睡，对这些理论的推导过程、适用范围不甚理解，就会在应用这些公式解决实际问题时出现困难甚至错误[2]。“材料力学”课程承前启后，既是对前期理论力学知识的应用，又是为后期结构力学等课程的学习做好铺垫，这就要求学生对这门课程中的假设、概念及理论方法要有透彻的理解，这样才能为后续专业课的学习打下坚实的基础。然而，在初学阶段，学生要完全领会这套理论并非易事，难免会出现生搬硬套的现象。那么，如何让学生在短期内尽可能透彻地理解掌握“材料力学”中的理论方法成为教学中的一个关键问题。

针对以上问题，笔者结合自身的教学体会，在“材料力学”教学方法上进行了一些新的思考和尝试。

一、情理交融，以彰其美

“材料力学”课程中理论推导多、逻辑性强，这也是学生普遍反映缺乏学习兴趣的原因。这样的课程，如果就事论事、有一说一地讲授肯定会枯燥无味，然而，如果能在讲解过程中适当展开，从一个理论讲出一段情感一个道理，让学生深刻感受到“材料力学”是一种有血有肉的理论，展现出“材料力学”的美，这样会更好地吸引学生的注意力，提高其学习兴趣。

例如，在介绍赵州桥等代表古人智慧结晶的工程典范时，引申出只有“美好”（力学中就指遵循力学规律）的东西才会长久的道理，无论是物质还是精神方面皆是如此，同时与陆游的“人间万事消磨尽，只有清香似旧时”结合，鼓励学生多行善事，志存高远，青史留名；介绍比萨斜塔时，指出该斜塔因为有伽利略在上面做过著名实验而闻名于世，因为伽利略的伟大使得比萨斜塔跟着出名，然而，那些游览历史古迹并刻下自己名字的游客以期借古迹之名千古流芳却终不可得，随即联想到龚定庵的“科以人重科亦重，人以科传人可知”，希望学生们将来都做“科以人重”的人，不要做“人以科传”的人，期望他们将来个个都成就卓著，光芒万丈；在讲解弹性力做功只与最终变形量有关时，鼓励学生你每一个人都一定会成功，只不过人生的轨迹不同，一时之失一事之失并不会影响他们人生最终的高度，在帮助学生理解力学原理的同时树立“天生我材必有用”的信念；在讲授偏心拉压状态下载荷位置与中性轴关系时，为了让学生深刻体会载荷作用点和中性轴分布在截面形心的两侧，载荷作用点靠近形心时中性轴则远离形心，反之，载荷作用点远离形心时中性轴则靠近形心这种关系，由事及人联想到杜甫的“人生不相见，动如参与商”，造化弄人、生活所迫可能让大家同窗一别再难谋面，犹如此处的载荷的作用点和中性轴，这是同一情感的不同表达，古人交通不便，朋友间一旦离别就很难再见，所以古人重情谊，也告诫学生要珍惜彼此间的友谊。

这样的讲述让学生体会到了“材料力学”的鲜活生动，意识到“材料力学”中蕴含着朴素的人生道理，使学生产生一种“此中有真意，欲辩已忘言”的美感，进而增强其对“材料力学”的兴趣。

二、随地取材，贴近生活

案例教学在“材料力学”讲授过程中发挥着重要作用，案例不仅为理论知识提供了真实背景而且可以激发学生解决实际问题的兴趣。大的工程案例会给学生留下宏观印象，然而学生并不能应用所学完整地分析一个工程实例，这样久而久之学生会对工程案例产生距离感，感到理论和实际一在平地一在天，甚至认为这些大型工程仿佛在白云外，遥不可及。如果在案例教学中不仅给学生介绍工程案例作为学生学习的最高理想，而且更多地介绍生活中身边的案例，引导学生应用所?W解释分析一个简单现象，这样更能加深学生对知识的印象和运用知识的能力。从这个角度讲工程案例和身边小例就像是诗和词，诗是言志，让人壮怀激烈；而词则多描写生活琐事抒感，让人有生活情趣。两者应兼而有之，不可偏废。

例如，在学习斜截面上的应力计算公式时，通过扭断粉笔的简单示例，比较其与低碳钢的断面区别，为了解释断面位置不同这个现象，再引导学生推导斜截面上的应力公式；通过包装袋上的锯齿状边缘或药品袋上的剪开小口说明应力集中的现象；通过讨论钢尺受压弯曲、展开纸张和卷成圆筒的纸张的竖立实验，让学生体会受压杆件的极限承载力不仅与其截面面积有关而且与其截面形状有关，为欧拉公式的推导做好铺垫；通过竹子等横截面形状说明截面几何形状与结构刚度间的关系，让学生对自然产生敬畏，更好地体会万法自然。

三、反客为主，共同探讨

“材料力学”的理论性强，传统以教师为主导的单向讲授方式枯燥无味，变单向讲授为双向探讨、交流，以学生为中心，教师引导其思考、解决问题，以激发学生主动学习的积极性，培养学生积极思考的能力。本文通过引导学生对能量法进行探讨，加深了学生对基本概念、理论和方法的理解。

（一）引出问题

孙训方编《材料力学》（I）第二章中[3]，例题2-5，图1（a）所示，杆系由圆截面钢杆1和2组成。已知杆端铰接，两杆与铅垂线均成α=30°的角度，长度均为l=2m，直径均为d=25mm，钢的弹性模量E=210GPa。设在结点A处悬挂一重量为P=100kN的重物，试求A点的位移A。

图1 杆系受力变形图

解：首先通过A点平衡（图1（b）所示）求得各杆的轴力

FN1=FN2= （1）

再由胡克定律计算各杆的伸长量

l1=l2= = （2）

然后，再对结构进行几何分析，如图1（c）所示，在小变形假定下采用以直代曲的近似方法，最终会得到A点的铅锤位移。

A=AA'≈AA''= （3）

将（2）式代入（3）式中，可得A点的铅锤位移如下：

例题2-5中采用的是传统受力分析的方法，逐个杆进行变形计算，然后再根据几何关系计算整体结构的变形，这种方法的特点是过程清晰，容易理解掌握，但?算较为繁复。当然也有简便方法，教材[4]针对同一个问题，在例题2-6中采用能量法进行了求解，求解过程如下：

首先计算结构中储存的应变能

然后，利用功能原理求A点的铅锤位移，由外力做功等于结构内的应变能可列方程如下：

PA=Vε （4）

于是可以得到结点A的铅锤位移为：

此时，提出疑问，引导学生讨论。观察两种方法的计算结果，发现完全吻合。不禁让人产生疑问，因为，在以往理论力学的概念中，能量法可以理解为一种精确的解法，而例题2-5中以直代曲是一种近似方法，所以，这两种方法的计算结果应该有差异才对，可是为何例题2-5和2-6的结果完全一致？（连表达式都完全一致！）这种结果不可以用简单的“殊途同归”或“异曲同工”来解释。

（二）更进一步

带着上述疑问再来探讨教材[5]中的习题2-13。

习题2-13，图2所示A和B两点之间原有水平方向的一根直径d=1mm的钢丝，在钢丝的中点C加一竖直荷载F。已知钢丝产生的线应变为ε=0.0035，其材料的弹性模量E=210GPa，钢丝的自重不计。试求：（1）钢丝截面上的应力（假设钢丝经过冷拉，在断裂前可认为符合胡克定律）；（2）钢丝在C点下降的距离；（3）荷载F的值。

图2 钢丝受力图

解：由胡克定律和图2所示几何关系容易求得钢丝截面上的应力σ及C点下降的距离分别为：

图3 钢丝受力图

根据图3所示的受力情况，根据节点C的平衡可求得荷载F：

为了计算简便，可以借鉴例题2-6的做法，运用功能原理计算节点C的载荷F，则有：

解得，F=48.3N。

旧惑未解又添新愁！发现本该“殊途同归”却变成“殊途殊归”，两种方法竟然得到了两个截然不同的结果。显然，用能量法计算的结果错了，究竟错在什么地方呢？

（三）深入讨论

仔细观察例题2-6和习题2-13求解过程，发现应变能是按定义计算的，应该没有错误；如果出错，肯定是外力做功计算错误，而外力做功似乎也是按照定义计算的！要确定外力做功计算的正确与否，必须重温其概念。教材[6]在讲述功能原理时，外力做功的推导以一个轴向受拉杆为例，前提是在线弹性范围内，则外载荷F与杆的变形量l成线性关系（图4所示），此时，外力做功才可以写成下面的形式（例题2-6、习题2-13中的形式）：

W= Fl （5）

图4 弹性范围内载荷与变形的关系

面对上述结论的适用范围，自然就会问，单个杆件的变形与外载荷之间是线性关系，那么由杆件组成的结构中某节点的位移与外载荷之间是否依然保持这种线性关系呢？为了弄清这个问题，我们重新回顾例题2-6，研究A点位移A与外载荷P之间的关系。

图5 杆系变形几何分析

显然，在图5中，节点A的位移A=AA'，而A'是分别以B为圆心，以BA1长为半径和以C为圆心，以CA2为半径的两个圆弧的交点，由几何关系可知：

略去高阶无穷小后，上式可化简为：

考虑到，

所以A点的位移又可以写为：

这就是外载荷与A点位移间的关系，它们并非简单的线性关系。进一步化简后发现：

化简过程中略掉了高阶微量A2，发现A点的位移与外载荷近似成线性关系，然而在例题2-6中直接默认了这种线性关系存在，所以不加讨论地使用公式W=PA/2进行外力功的计算，这也是例2-6与例2-5的结果完全一致的原因。从这里也可以发现，“材料力学”中的能量方法并不同于理论力学中的能量方法，它是一种工程近似方法。至此，一个疑问已解决。

如果不假思索地直接运用式（5）计算外力做功，这样容易给学生造成误导，误以为所有情况下式（5）均成立，因此，也就出现了习题2-13中用能量法得出错误结果的情况。那么，在习题2-13中，外力F与C点的位移之间是否也存在线性关系呢？

图6 钢丝变形几何关系

从图6中可以看出，有如下几何关系成立：

注意到，FN = ≈ = ，代入上式可得：

发现外载荷F与C点位移并不是线性关系而是三次函数关系，所以计算外力功时不可以直接使用公式W=F/2，而需要根据功的定义，先计算微功然后再积分得到外力功，亦即

所以，正确的功能原理应写为：

解得，F=96.56N。

此时，由功能原理求得的结果与受力分析获得的结果才能吻合。而且，容易看到，能量法的计算结果与受力分析的计算结果并不完全一致！至此，所有疑问均已解决。

（四）归纳总结

材料力学范文第4篇

收稿日期：2013-09-23

基金项目：北京交通大学土建学院2010年教学改革项目“材料力学课程双语教学研究与建设”

作者简介：梁小燕（1973-），女，北京交通大学土木建筑工程学院副教授，博士，主要从事新型材料和结构力学行为分析的研究，（E-mail）。

摘要：随着教育国际化的发展，双语教学越来越受到各高校的重视。文章介绍了北京交通大学材料力学课程本科双语教学实践的情况，对该课程双语教学目标、教学体系、教学过程、教学方法及教学效果进行了总结和评述。通过双语教学，学生能深入了解国外大学同类专业材料力学的知识体系和内容，培养英语思维，提高正确使用、阅读英文原版专业技术书籍和参考文献的能力。

关键词：材料力学；双语教学；教学方法；效果评价

中图分类号：G642.0；TB301 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2014）01-0091-03

随着教育国际化的发展，亟需培养具备国际合作和交流能力的专业技术人才，因此，双语教学越来越受到各高校的重视和支持。教育部制定了多项资助国内外大学生互访的交流项目，国内外诸多高校之间也建立了互派学生学习的机制[1]。作为一种新的教学模式，双语教学还有待进一步实践和探索，还需要更多理论研究和教学实践。笔者近年在北京交通大学材料力学课程进行了双语教学的实践探索，课程组在双语教学过程中不断总结和改进教学方法，取得了良好的教学效果。

一、材料力学课程双语教学目标和教学体系

材料力学是固体力学的一个分支，该门课是工科院校土木工程、机电工程、能源动力工程等学科的专业基础课。材料力学课程基础性强，与实际工程联系紧密。该课程要求学生既要深入理解基本概念、定律、方程、方法等，又要注重工程应用。双语教学的要旨在于借鉴国外大学先进的教育理念和思想，开阔教师和学生的视野，把握材料力学的英文逻辑结构和阐述方法，培养学生融合中、英文思维方式的能力，使学生初步具备阅读英文学术文献的能力[2]。专业基础课程双语教学主要以英语为知识载体和交流工具，其核心仍然是课程专业知识而非英语本身。双语教学是手段，材料力学专业知识的学习及其应用是目标。双语教学的首要目的是使学生掌握一定的专业知识，了解专业知识的英语描述、表达方法和思维方式，其次才是适当提高学生英语交流能力。

二、材料力学课程双语教学过程

（一）双语教学的前期准备

教师在双语课程教学中起着核心作用。为提高教师的双语授课能力和水平，要求双语授课教师要有相关的出国经历或受过专门双语教学的培训，具备良好的双语授课的外语能力，并能熟练掌握一本原版教材的内容。笔者作为材料力学双语课程的骨干主讲教师，曾赴美国的哥伦比亚大学进行长时间的访问研究，观摩了该校工程与力学学院材料力学课程的本科教学。该课程面向土木类专业大学二年级的学生，学时数为48学时，授课教师很注重公式推导、原理论证以及基本理论背景知识的阐述，同时也很重视培养学生解决问题、查阅资料及撰写报告的能力。借鉴英语国家的课程教学理念及教学方法，从授课教师这一双语教学的核心着手，提高双语授课教师的综合素质，为双语教学的顺利进行提供可靠保障。

对双语教学的教材，北京交通大学选择了国内外公认的材料力学课程优秀教材，即美国高校广泛使用的《Mechanics of Materials》，由Hibbler R. C. 编著，是多次再版的优秀原版教材。对选定的英文原版教材，笔者进行了认真的阅读和研究，做到熟练掌握其内容和思路。在讲授每章内容时有针对性地提供重要知识点的部分英文参考资料，同时推荐两本中文教材作为学生学习的主要参考书。选择教材时应注意中英文教材课程体系的统一性，而中英文教材内容难易程度上的差别则鼓励学生通过自主学习，取长补短来解决。

（二）双语教学的实施

双语教学并不是简单地将中文翻译为英文来讲解，实践中可将两种语言搭配起来使用，教学方式将更加灵活，对学生也更有吸引力[3]。目前国内双语教学形式主要有：英文电子教案与英文讲解配合少量中文解释；英文电子教案与中文讲解配合少量英文解释；英文附少量中文的电子教案与英文讲解；等等[4]。笔者根据学生的特点，选择了英文电子教案，基本理论、公式推导用中文讲解，原理论证、算例演算用英文讲解。为便于学生理解，复杂的基本理论及公式的逻辑关系用中文详细讲述，之后再给出科技术语的英文描述。同时，为营造浓厚的课堂英文教学氛围，算例演算采用英文简单句式来讲述，授课过程中的提问、讨论等环节尽量使用英语。教学过程中密切结合学生的反馈信息，对学生不理解的难点和重点内容，多使用中文来讲解。

三、提高双语课程教学效果的方法

为了提高双语课程的教学效果，笔者在教学过程中尝试采用以下几种教学方法，加深学生对知识点的学习和对英文思维方式的理解，提高学生在材料力学知识学习中应用英文的能力；同时也拓宽他们的学术视野，为其今后从事力学及相关专业的研究打下坚实的基础。

（一）对比教学法

教材是知识的主要载体，其章节结构体现了著作者知识体系的思路。力学课程内容繁杂，中英文力学教材在侧重点、知识的难易程度方面不尽相同，即使主要的知识点相同，其论述思路也有所不同。为了让学生明确学校材料力学课程教学大纲的内容，同时也了解欧美大学力学课程的思路和特点，授课教师应在讲课中适当并适时地对中、英文教材的知识体系予以说明。同时，也建议学生将中、英文教材的内容对照起来学习，便于理解英文教材的思路和内容，提高学习效果。

（二）调研学习法

对教材中的重要知识点，教师应尽可能地多搜集一些中、英文素材，包括背景资料和工程应用资料，向学生介绍其在国内外的应用情况。也鼓励学生对自己感兴趣的内容进行调查研究，激发学生在重要知识点上的好奇心和求知欲望，提高其学习的自主性。如个别学生搜集了生活中发生的基本变形及组合变形构件的资料，并进行了不同工况下变形形式的对比分析，这对他们理解相关知识十分有利。对学习中积极互动的学生在平时成绩的考核方面予以肯定；对用英文撰写学习报告的学生则给予更多的奖励。

（三）写作训练法

英文写作是学生的弱项，双语课程教学有助于提高其英文写作能力。对于重要知识点，应要求学生精读原版教材，熟悉英文教材阐述力学知识的思路、语言和方法，向学生适当介绍欧美学者撰写的有关研究论文，鼓励学生查找和利用相关英文文献，撰写针对有关知识点的研究性小论文。笔者所在学校部分对力学有浓厚兴趣的学生进行了大胆尝试，撰写了研究性小论文，得到了很好的锻炼。这种方式大大提高了学生将英语与专业知识相结合的能力，有助于开阔学生的视野，培养其创新思维。

（四）激励思考法

参加材料力学课程双语教学的学生是大学二年级学生，具备一定的英语基础，应鼓励他们与教师用英文交流，在作业、报告和考试中使用英文；教学中，教师也应激发其在专业知识学习中主动使用英文和了解英文思维方式的积极性。引导学生从中、外教材的对比中提出新的问题或新的观点。

这些教学措施增强了学生英文思维的能力，提高了学生的学习兴趣，开阔了学生的视野和创新思维，也为学生的进一步深造提供了良好的训练机会。

四、双语教学效果评价

双语课程的考核以学生对知识点的理解与应用为主，辅以使用英文的能力。考核采用百分制，主要包括期末考试、课堂表现和作业部分、实验部分等三方面的内容，分别占总成绩的70%、20%和10%。双语教学的试卷为纯英文试题，考察的知识点及深度和中文教学班级尽量保持一致。学生与教师的英文互动、英文完成作业、提交课程的英文学习报告等，均由授课教师根据其表现及完成情况适当予以加分，以鼓励学生自觉、积极地参与双语教学过程。

以北京交通大学2011级机电学院材料力学课程双语教学班的43名学生为例，他们的成绩符合正常的分布规律。与未参与双语教学的学生相比，前者的优秀率和不及格率均低于后者，两者的良好率、考试通过率和最高分则比较接近；双语教学班92%以上的学生通过了考试，18%的成绩达到优秀。平均成绩有一定差别，相差3～6分。这说明参加双语教学学生的学习积极性略好于其他班级学生。可见，在保证课程教学内容和教学质量的前提下，双语教学同样可以取得良好的教学效果。

学期末对材料力学双语教学过程进行了考评，考评共有10个评价标准，包括教学态度、教学法、授课效果、辅导答疑、实验、作业等方面的内容，双语教学评教综合得分为98.56分，居全校评教的前20%。这一结果说明学生对双语教学是肯定的，对授课教师的教学效果是认可的，材料力学课程双语教学实践是成功的。

五、结语

材料力学课程是土木工程、机电工程等专业重要的专业基础课之一。笔者近年在北京交通大学机电工程专业进行了材料力学双语教学的实践。教学中借鉴了其他课程双语教学的经验，在保证课程教学内容和教学质量的前提下，材料力学课程双语教学取得良好的教学效果。通过双语教学，学生深入了解了国外大学同类专业材料力学的知识体系和内容，亲身体验了英语教学过程，培养了英语思维习惯，掌握了课程专业内容的英语表达，提高学生正确使用、阅读英文原版专业技术书籍和参考文献资料的能力。同时，双语教学拓宽了学生的知识面，提高了学生的英语应用水平和获取国外新知识的实际能力，这是大学基础英语学习和专业英语学习难以达到的。当然，双语教学方法以及其他配套教学环节还有许多不足之处，需要在以后的教学实践中不断探索和完善。

参考文献：

[1] 査建中. 论工程教育国际化[J]. 高等工程教育研究， 2008 （5）8-14.

[2] 毛军，梁小燕，等. 流体力学课程双语教学的实践与思考[J]. 高等建筑教育， 2011，20 （4）120-124.

[3] 杜文风. 结构力学双语教学实验及评价体系研究[J].高等建筑教育， 2012，21（2）51-54.

[4] 周亚丽. 高等学校本科双语教学模式的探讨[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）

材料力学范文第5篇

1.综合性实验（弯扭组合实验、等强度梁实验、压杆稳定实验等）

此类实验可以强化学员对理论知识的理解和应用，并了解、掌握电测法实验的工作原理及各种电桥的组桥方式和使用方法。借助于多媒体实验教学手段，使实验内容结合工程实际，让学员更生动具体的了解电测应力的测试方法和手段，加深学员对力学实验的正确认识。

2.创新设计性实验（桁架应力综合分析实验、叠梁实验、复合梁实验等）

以现场工程实际情况为背景，模拟现场实际问题，让学员展开探索、开动脑筋。学员可以根据自己的学习兴趣和能力设计不同深度的实验，并亲自动手完成各种实验。例如，根据学校操场主席台的桁架结构，做出相应的桁架模型。学员可以根据现场实际情况，模拟、设计现场各种工况。先进行理论计算，再进行ANSYS的仿真计算，最后进行试验测试并采集数据，把理论数据、仿真数据和试验数据进行对比，发现并分析数据出现异同的原因，结合所学知识开动脑筋解决问题。学员在实验过程中可以锻炼发现问题和解决问题的能力，掌握了电阻应变片的粘贴技术和测试原理以及更多地了解了电桥电路在实际工程中的应用。

二、改进实验教学手段和方法，加强自主能力培养

加强实验教学方法研究，采用多样化实验教学手段和方法。实验教学方法应体现三个方面的转移：

1.从单一的验证性实验转变为综合设计性实验以及开放式实验

如果说演示性实验是理论知识的形象化和感性认识的增加，验证性实验是知识向能力的初步转化，那么综合性、设计性实验则是对学员知识、能力、素质的全面检验和提高，是实验教学“出彩”的地方。这样才能把学员吸引到实验室中来，充分发挥他们的聪明才智，真正在实践中得到锻炼，把实验教学搞活，把所学的知识用活，使实验教学具备不断发展的内在驱动力，从而加强学员自主学习能力的培养。开放实验室是实验教学的一次升华，它不仅延长开放时间，更包括内容、手段、思想等的全面开放；不能孤立地看待实验，应注意开放实验与科技创新相结合，与科研活动相结合。

2.从讲授实验原理、实验步骤转变到传授实验思想和实验方法

在教学方法上应从灌输式转向启发式，倡导以学员为主体的教学理念，改变以往以教员为中心的教学模式。在实验教学中，教员主要讲授实验原理和实验方法，实验方案的选择、实验步骤的确定都由学员完成，这样学员可以自主学习、独立思考、自行设计、自主操作、自由发挥，极大地提高了他们的创新意识、创新思维能力。

3.从理想化的教学实验转变到真实环境的科学实验，实现虚

拟实验和实物实验有机结合在校园网上建立了材料力学网络虚拟实验室，其建立完全改变了传统材料力学实验的教学模式。以前采用集中授课方法讲授新理论、新知识，现在学员通过在网上登录材料力学虚拟实验室就可以完成实验内容的预习；以前总是为繁琐的实验课预约而烦恼，现在学员通过网络预约实验，极大地提高了预约效率。学员可以在自主选择的时间内完成实验，再由教员进行必要的指导、讲评和批复。

三、改革实验教学质量评价体系，体现科学公正性

在实验考核方面，过去评价的唯一标准是实验报告，这样的考核存在很大的弊端。对材料力学的考核方式做了一些大胆的尝试：

1.材料力学实验课可独立设课，单独考核

由于材料力学实验没有独立设课，而是作为材料力学课程的一部分，导致部分学员不重视实验课。为了约束不重视实验课的学员，使实验教学不再流于形式，必须足够重视实验课程。

2.改变过去以实验报告作为实验考核的唯一标准

实行出勤率、实验态度、实验预习、实验操作、实验报告及实验理论考试相结合的综合性考核方法。对于实验考核成绩的记入，考试成绩（包括笔试和实际操作测试）占总成绩的60%，平时成绩（主要是出勤率、预习报告和实验报告）占总成绩的40%。这样的实验考核可以实现实验教学质量的全过程监控。真正体现实验成绩的真实性和公正性，充分反映学员的综合能力和创新能力，并同时具有可比性和可操作性。

3.针对不同类型的实验提出不同的考核标准

目前材料力学实验主要有三大类型：基础性实验、综合设计性实验和开放性实验。因此根据课程特点，以及检验学员的实践动手能力、综合设计、创新开发能力的需要，针对不同类型的实验提出了不同的考核标准。

4.在加强实验课程考核的同时，还须加强学员实践能力的阶段性考核

针对具体专业学员的学习目标，可以在其四年学习过程中设置两到三次实践技能考核，分别考核学员的基本动手能力、综合实践能力与创新开发能力。动手能力考核可以采用实验操作的形式；综合实践能力考核可以采用抽考具体的实验项目的形式；创新开发能力考核可以采用综合创新类实践活动来实现。要求学员大学四年期间必须进行一次综合创新类活动，如全国性的设计类竞赛、科技创新活动等。总之，这些考核的目的是为了学员在实践类课程教学环节中有明确的目的和任务，促使学员从实践到理论、从感性到理性的转变，提高实践课的层次和实际效果，培养学员的力学素质、工程素质以及创新精神。

四、结束语