【专题系列】| 首批国家级一流本科课程——北航孟庆春 “材料力学”

点击蓝字 

关注我们

“材料力学”是工程基础类必修课程。北航建校之初就汇聚了一批具有国际视野的航空专家和力学家，成立了实力雄厚的材料力学教研室（包括实验室）。课程既吸收了前苏联严谨的材料力学课程体系，同时也汲取了西方教育的成功经验，形成了以学生为本、重视理论分析、计算能力和实验动手能力培养的教学特色，在我校历史上有很好的口碑。先后获评校优质课和精品课、北京市精品课、国家级精品课、国家级精品资源共享课立项，是国家工科基础课程（力学）教学基地的重要组成部分，曾获国家优秀教学成果优秀奖、二等奖和北京市一等奖。单辉祖教授主编的《材料力学Ⅰ、Ⅱ》教材多次再版，影响广泛，成为全国材料力学主流教材之一。

材料力学课程研究杆件与杆件系统的受力、变形与破坏规律，为合理设计构件与结构提供强度、刚度和稳定性分析的基本理论与方法。课程一方面具有很强的工程性，建立分析模型要引入诸多假设，分析过程中有各种近似处理方法，结论的可靠性要靠试验验证；另一方面，材料力学课是固体力学的基础，是变形体力学的第一课，具有很强的基础性，所解决的杆件拉压弯扭、组合变形、压杆稳定等问题形式多样，受力与变形公式多样，难以用一个统一的理论来概括。这是学生面对的新挑战。很多同学都有感受，材料力学课曾被列为北航“四大名补”课程之一。

为此，该课程在教学过程中坚持以解决工程问题为导向。首先，以抓主要矛盾的哲学思想为指导，引入假设建立分析模型，培养学生的“工程思维”。其次，突出拉压弯扭三个平面假设对杆件变形与受力本质的揭示，以受力平衡、变形协调等基本规律贯穿课程教学始终，引导学生看清问题本质、把握基本规律。第三，面向工程问题，引导学生严谨计算、规范作图、动手实验。要求学生以解决实际问题为目的，而非以“刷题”为任务。近20年来，课程学时不断压缩，但实验课时始终是16学时、10个项目，还有实验操作考试，保证了每个学生都有充足的动手机会。

总之，该课程引导学生着眼工程实际问题，强化工程思维，把握基本规律，从而做到在战略上藐视挑战。同时，要求学生在分析过程中要严谨计算、规范画好受力图、变形图，做到在战术上重视挑战。这样的教学安排，既突出训练学生解决工程实际问题的能力，也注重培养学生的科学素养与严谨学风，引导学生将分析思路与方法由简单问题向复杂问题拓展，开拓学生视野，留给学生思考、探索的空间，彰显课程的高阶性、创新性与挑战度，为北航“两领”人才培养添砖加瓦。

教学团队

材料力学教研室（包括实验室）是承载《材料力学》课程的基层教学组织，于北航1952年建校时组建。当时汇聚了一批具有国际视野的航空专家和力学家，高镇同院士是“材力”实验室的第一任主任。几十年来，老一辈教师成就了课程的辉煌，打造了教研室优良的传统。现在课程团队的负责人和骨干成员，都是在老教师言传身教的良好氛围中成长起来的。

1998年材料力学教研室合并到固体力学研究所，但是作为基层教学组织的运行机制仍然保留，同时教师队伍得到加强。固体力学研究所专业课教师加入材料力学教学团队，既保证了基础课教师的数量，又保证了教师有充足的时间做科研，提高教师的学术水平，基础课教师不会成为单纯的“教书匠”。虽然现已没有教研室建制，但教学团队组建完整，“教研室”的优良传统、丰富的教学经验得以传承。课程负责人负责课程建设、师资培养；固体所副所长负责教学管理、组织实施；实验室也有专门的负责人。

目前“材力”教学团队共有教师23人。其中，教授7位，副教授11位，北京市教学名师1人，北京市优秀教师2人，校级优秀主讲教师7人（全校2327位专任教师中共有96人），杰青和青年长江学者各1人，荣获首都劳动奖章1人，获北航立德树人优秀奖1人（全校10人），3位教师斩获北京市青年教师教学基本功竞赛一等奖（最高等级）。2人获工信部“同课异构”教学创新大赛一等奖，多位老师获得全国大学生力学竞赛优秀指导教师奖、北航青年拔尖人才、凡舟奖教金一等、二等奖项、北航优秀教学成果奖一等奖、生产实习优秀指导教师一等奖等奖项。教学团队于2008年获批国家级优秀教学团队。

孟庆春教授获得北京市教学名师奖、北航首届立德树人优秀奖

“材力”教师在全国及北京市教学基本功比赛中多次获奖

“材力”教师获得的北京市荣誉称号

特色经验

教学团队定期组织教学研讨、邀请名师讲座等多种形式的教学活动，充分发挥老教师的传帮带作用。团队实行青年教师导师制，对青年教师授课进行一对一、面对面的悉心指导。在团队建设中充分发挥北航的行业优势，促进新引进的有国外教育背景、学术水平高的青年教师到航空航天院所锻炼，把论文写在祖国大地上，把成果和感悟带到材料力学课堂中，以科研反哺教学，言传身教，引导和激励学生。

教学团队重视教学研究，不断创新教学模式。试行了小班研讨式教学，教学班人数少于30人，讨论课学时占1/4以上。精心设置了“力学建模”、“压杆的潜在与显现失稳”等多个启发学生批判、创新思维且与工程实际问题结合密切的讨论内容，初步建立了授课-研讨-研究的教学模式。同时承担了多项教学改革项目，例如北航来华品牌课项目，推出采用类比概念引入式、推导过程抽丝式、解决问题激励式、角色互换式等多种教学方法。设计了包括薄壁复合梁实验、飞机翼面加载实验、豆荚开裂实验、超材料设计实验等在内的多个自主综合创新实验项目，为优秀学生创造探索的空间。多年来，团队教师在《力学与实践》等教学类核心期刊上发表教学研究论文近80篇。

教学团队多年来一直兢兢业业以优质精品的授课资源服务于北航本科生。材料力学作为北航每年约1800名本科生的必修课，年授课达124000人学时。目前材料力学实验室是北航冯如杯、全国大学生力学竞赛等科技竞赛活动的培训实践基地，有些优秀的冯如杯获奖成果还转化为实验教学内容。在历年“全国周培源大学生力学竞赛”中，北航学生在教学团队成员指导下屡创佳绩。在2019年的第12届个人赛中共261人获奖，其中二等奖及以上获奖总人数位列全国高校第一。在2017年和2019年的近两届考查学生动手实践及团队合作能力的“理论设计与操作”团体赛中两次斩获全国一等奖的佳绩。作为上线的国家级精品资源共享课之一，《材料力学》的学习人数位居全国第二位，目前学习人数已经达到113851人。

全国周培源大学生力学竞赛，连续两届获团体赛一等奖

基于移动互联时代的信息化手段，搭建了北航材料力学微信公众平台，在平台里介绍了北航材料力学课程及团队成员情况，上传了团队成员发表的教学论文、材料力学理论课和实验课课件以及试题等资源，并可以实时发布教学相关信息、推送学习相关资料。让北航乃至全国师生能够实时了解北航材料力学课程的最新动态，一方面可调动学生学习的积极性、拓宽其视野、提高参与度，促进校内外教育资源的共享等，同时也进一步扩大北航在全国范围的影响。

北航的材料力学课程不仅是一门机械类工科的必修基础课，也是一门具有空天特色的力学专业基础课。课程既突出空天特色，又兼顾专业需求，始终着眼于工程实际问题，强调课程的工程性和基础性。课程建设的成功凝聚了几代北航“材力”人的努力和心血，一辈又一辈教师在传承中发展，在积淀中成长。材力教师秉承教书育人、为国育才的初心和理念，在党和国家对教育提出更高要求和期望的新的历史时期，从教材建设、青年教师培养、教学组织、教学改革与实践等多个方面提出了新的建设规划，正脚踏实地朝着更高目标奋斗。

教务处

2021年5月18日

文字 | 周游

编辑 | 刘明昊

往期阅读

你们点点“分享”，给我充点儿电吧~