教育部于2010 年啟動的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(簡稱“卓越計劃”)旨在培養(yǎng)造就大量能為走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要且創(chuàng)新能力強(qiáng)的高質(zhì)量工程技術(shù)人才。
卓越計劃主要具備如下3 個特點：學(xué)校借鑒行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定工程人才培養(yǎng)計劃，企業(yè)深度參與人才培養(yǎng)過程，以及實施過程中側(cè)重強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生工程與創(chuàng)新能力[4]。該計劃力圖將工科本科生、碩士研究生、博士研究生培養(yǎng)為具備現(xiàn)場處理、設(shè)計開發(fā)和科學(xué)研究等多重工程師能力的后備人才。
材料力學(xué)是高校本科類工科專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程，能為后續(xù)結(jié)構(gòu)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計等專業(yè)性更強(qiáng)的課程打下堅實的理論基礎(chǔ)，是卓越計劃人才培養(yǎng)中不可或缺的重要課程。由于材料力學(xué)課程知識體系的嚴(yán)密性與完備性，很多高校還一直沿用經(jīng)典教材、傳統(tǒng)教學(xué)手段和考核方式開展課程教學(xué)，這與當(dāng)今社會對工程師知識結(jié)構(gòu)的需求存在一定程度的脫節(jié)，對該課程的改革迫在眉睫。
一、教材建設(shè)
教材的編寫應(yīng)該圍繞課程，而課程的設(shè)立又應(yīng)當(dāng)服務(wù)于人才培養(yǎng)�，F(xiàn)今高校采用的材料力學(xué)教材種類繁多。一般來說，許多知名院校機(jī)械類專業(yè)普遍采用劉鴻文主編的教材，土建類則采用孫訓(xùn)芳主編的教材。由于很多教材普遍存在學(xué)術(shù)化太強(qiáng)、與實踐脫節(jié)、缺乏能力及創(chuàng)新精神培養(yǎng)的不足之處，并不適合于卓越計劃下的人才培養(yǎng)目標(biāo)，因此，首先需要對材料力學(xué)教材進(jìn)行適當(dāng)改革。
(一)結(jié)合工程實際進(jìn)行內(nèi)容編排
目前，中國很多材料力學(xué)教材內(nèi)容的編排結(jié)構(gòu)基本上沿襲20 世紀(jì)50 年代蘇聯(lián)模式。由于過分注重學(xué)科理論體系的完整性，造成教材學(xué)術(shù)性太強(qiáng)，與工程實際聯(lián)系不夠緊密。卓越計劃下的材料力學(xué)教材應(yīng)密切聯(lián)系工程中出現(xiàn)的問題，這也體現(xiàn)了該課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)性的一面。在這方面，美國的材料力學(xué)教材編排普遍較好，給予工程中常見問題足夠的重視，將涉及到的理論結(jié)合具體問題單獨設(shè)章節(jié)，強(qiáng)化了學(xué)生處理工程實際問題能力，符合工程師人才培養(yǎng)定位，值得借鑒。
(二)簡化理論推導(dǎo)，重視結(jié)論應(yīng)用
卓越計劃下人才培養(yǎng)的特點首先在于應(yīng)用型，在材料力學(xué)教材知識的推演中，應(yīng)適當(dāng)簡化理論推導(dǎo)，側(cè)重于結(jié)論的應(yīng)用，多采用能反應(yīng)相關(guān)知識點應(yīng)用，且符合工程實際的典型例題。通過將生動鮮活的工程實例轉(zhuǎn)變?yōu)楹喢鞫笠牧W(xué)模型，再利用相關(guān)結(jié)論逐步分解求解過程，讓學(xué)生準(zhǔn)確、熟練的分析、解決各類相關(guān)工程問題。
(三)培養(yǎng)工程能力，提升創(chuàng)新精神
大學(xué)教育已經(jīng)從過去的精英教育轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娀逃�。在這個大環(huán)境下，卓越計劃對人才培養(yǎng)提出了新的要求。為了應(yīng)對人才培養(yǎng)模式的改變，一本好的材料力學(xué)教材除了傳授基本理論外，還應(yīng)重視對學(xué)生分析、解決問題能力的培養(yǎng)及創(chuàng)新精神的提升。這種分析、解決問題的能力包括以下兩方面：簡化實際問題，構(gòu)建力學(xué)模型能力及對結(jié)果分析、判斷和提升能力。
國內(nèi)大部分材料力學(xué)教材在理論推導(dǎo)和建模應(yīng)用上都非常詳盡，不留下任何疑問。這種知識結(jié)構(gòu)編排的弊端在于分析和解決問題能力訓(xùn)練不足，導(dǎo)致學(xué)生考慮問題過于理想化或遇到復(fù)雜情況無從下手。適用于卓越計劃的材料力學(xué)教材應(yīng)以夠用為度，不求面面俱到，具體應(yīng)用和推論可以作為例題或習(xí)題來處理。同時，在例題與習(xí)題編寫時應(yīng)精心設(shè)計問題引出，努力開拓學(xué)生思路和視野。在求解過程中，通過介紹模型簡化技巧和結(jié)果分析方法，提高解決工程實際問題的能力。
沒有創(chuàng)新就無法參與競爭，能否培養(yǎng)學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域開拓和創(chuàng)新精神應(yīng)作為一部教材是否優(yōu)秀的評判標(biāo)準(zhǔn)之一。這就要求不僅要讓學(xué)生“知其然”，還要“知其所以然”，對于重要內(nèi)容還應(yīng)給予學(xué)生逆向和多向啟發(fā)，靈活運(yùn)用知識，不因循守舊，敢于創(chuàng)新。除此之外，經(jīng)典材料力學(xué)教材主要局限于傳統(tǒng)材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為分析，而面對當(dāng)今各種新材料的大量涌現(xiàn)并廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工程的新形勢力不從心。作為傳統(tǒng)教材知識的引導(dǎo)與補(bǔ)充，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加一些新型工程材料的力學(xué)知識。
二、教學(xué)方法
(一)采用多種教學(xué)手段
可以采用多種教學(xué)手段并用的方式來加深學(xué)生對知識的理解。采用多媒體授課形式應(yīng)該是當(dāng)前主流教學(xué)手段。多媒體教學(xué)成功開展有個前提，就是要制作一個能使授課內(nèi)容在圖像、聲音、配合度等方面完美結(jié)合的多媒體課件。這樣的課件能使課程知識變得更加形象生動、容易理解，提高教學(xué)效果，但制作起來并非易事，需要花大量的時間、精力以及具備較高的制作技巧。較為理想的做法是將傳統(tǒng)的板書、多媒體及其他各種教學(xué)手段結(jié)合起來，取長補(bǔ)短，從而提高教學(xué)質(zhì)量。例如，在理論推導(dǎo)時，由于涉及知識點較多，可以采用板書形式。學(xué)生跟隨教師在黑板上的推導(dǎo)演繹步伐，理清思路，得到結(jié)論。又如，在講到工程實例時，對于簡單的模型可以通過教具形式展示，而當(dāng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時，選擇多媒體來演示就更為合適了。另外，考慮到力學(xué)仿真軟件在工程計算中使用的廣泛性，講授時也可以將工程實例結(jié)果用仿真圖形表示出來，讓學(xué)生有更為感性的認(rèn)識，印象也更為深刻。
(二)提高教學(xué)互動性
知識的傳授是一個系統(tǒng)工程，包括教師的講解以及學(xué)生的理解，衡量課堂教學(xué)成功與否的關(guān)鍵要看學(xué)生是否真正掌握了相應(yīng)知識。在材料力學(xué)課堂教學(xué)中，除去對知識的準(zhǔn)確講解外，還應(yīng)活躍課堂氣氛，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和能動性，增進(jìn)與學(xué)生間的有效交流，營造課堂學(xué)習(xí)的良好氛圍。例如，針對某些工程實例中的材料力學(xué)問題，組織學(xué)生進(jìn)行有準(zhǔn)備的分組討論，給學(xué)生更多闡述自己觀點和展示自己能力的機(jī)會,提高他們的工程師素養(yǎng)。
(三)培養(yǎng)學(xué)生建模能力
教材中的例題很多過于模型化、理想化，缺乏足夠的工程背景。在講授時，可適當(dāng)交待例題的工程背景，指導(dǎo)學(xué)生如何將復(fù)雜的工程問題逐步簡化得到所需理論模型，進(jìn)而結(jié)合材料力學(xué)相關(guān)知識求解。這種簡化建模能力也是卓越計劃下培養(yǎng)的人才所應(yīng)具備的基本技能，在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)重視對學(xué)生這方面能力的培養(yǎng)。
三、考核方式
現(xiàn)行材料力學(xué)考核方式主要采用對學(xué)生平時打分、實驗成績、期末考試3 方面按照一定比例綜合而成。期末考試在其中占的比重最大，由于高校擴(kuò)招導(dǎo)致生源質(zhì)量參差不齊，期末考試的難度也一降再降，導(dǎo)致很多試題直接套用公式即可解決。造成的后果是部分學(xué)生平時對待課程非常松懈，認(rèn)為只要在考前突擊復(fù)習(xí)一兩周，把公式、結(jié)論記住就能高枕無憂了，完全不顧知識點的工程應(yīng)用背景。這種考核方式無法真實反映學(xué)生對材料力學(xué)的掌握程度，更與卓越計劃強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生掌握解決工程實際問題能力的人才培養(yǎng)目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)，必須進(jìn)行改革。
卓越計劃下的材料力學(xué)課程考核重點應(yīng)當(dāng)是考核學(xué)生綜合能力，而不僅僅是簡單的考核對知識的理解程度。就平時打分環(huán)節(jié)而言，可以嘗試采用多樣化的考核形式。例如，可以從課堂教學(xué)中的交流、探討來考核學(xué)生的掌握情況;也可以通過布置工程具體問題，從學(xué)生的大作業(yè)或小論文完成情況考察學(xué)習(xí)情況。在做實驗部分的考核時，除了要求學(xué)生完成常規(guī)的拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲等驗證性實驗之外，還可增設(shè)一些工程背景較強(qiáng)的開放性、創(chuàng)新性實驗。學(xué)生通過自行設(shè)計實驗方案，獨立完成實驗操作及對實驗數(shù)據(jù)的整理分析后，既能更好的掌握相關(guān)材料力學(xué)知識，也能促進(jìn)其工程實踐能力提升及創(chuàng)新精神培養(yǎng)。當(dāng)然，期末考試也是必不可少的考核環(huán)節(jié)，但在試卷中應(yīng)當(dāng)盡可能多出一些利用材料力學(xué)基本概念、基本理論和基本方法解決問題的綜合性和啟發(fā)性試題。