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【摘 要】本文将STS教育理念和方法整合入《材料力学》课堂中，给出两者的切入点、整合内容和整合方式，展示STS教育理念和方法如何有机渗透到《材料力学》中，并给出整合中存在的问题及解决方法。
【关键字】STS教育； 材料力学；切入点；整合内容；整合方式
【基金项目】华北科技学院教研基金资助课题（课题编号HKJY201437），课题名称：“力学”教学如何渗透STS教育，课题类别：指导类
【中图分类号】G4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）34-0040-02
我所在的大学以安全为特色，培养的学生主要服务于生产煤炭的行业。众所周知，煤炭在中国是主要能源之一，也是国家的重要支柱之一。因此，采煤安全，责任重于泰山。一人安全，全家幸福。如果采煤安全只依靠经验，根本无法保证现在全面机械化的采煤安全要求，因此，培养既有科学技术又有社会责任感的安全技术人员是社会持续发展的需要。
煤炭行业事故频发，究其原因安全意识淡薄，但是，根本原因还是头脑里缺乏科学技术社会之间的有机结合所致。建构这种素养其实不能通过一门或几门课结合STS教育模式就可以扭转，而是需要小到幼儿园大到社会的全方面位的渗透STS理念，才能逐步养成良好的科学技术社会有机结合的素养。
作为一名大学里教授力学的教师，更有责任将科学技术与社会责任感通过STS教育理念和教学方法渗透到课堂中去，使学生们立足当下，从实际问题出发发现问题，通过学习科学技术，解决问题，服务社会。
由于《材料力学》的课程学时有限，需要讲授的知识点较多，因此在教学中主要以某章节的内容为范例，充分调动学生的积极性和参与感，使学生慢慢体会理解这种教育模式，以便课后学生自己拓展和延伸。
《材料力学》是一门将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性，以保证结构能承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺寸，以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。这门课程紧密结合工程实际，学习过程中通过有机渗透STS教育，展现煤炭行业面临的亟待解决的实际问题，增强学生的社会责任感，激发学生的学习积极性和主动性，从而提高学生解决实际问题的能力。
下面针对我校采矿工程安全专业大学二年级的学生，结合STS教育模式展开一次2学时《材料力学》课程设计实例。通过这次实例一方面促进自己在教学方法方面积累经验，一方面促进学生积极参与学习，更重要的其实就是促进教学相长，教中有学，学中有教的教学模式。这次范例选《材料力学》中“弯曲内力和应力”一章，在这一章中整合STS教育临安和方法的内容、方式整理如下表。
下面按照上表结合STS教育时的切入点及整合的内容和方式，说明课堂上如何渗透STS教育理念。
首先，学生们自形成3人一组，结合弯曲构件的横截面特点、材料、工况和受力特点等，观察周围生活，收集资料。强调学生，注意收集煤矿生产中结构或设备中弯曲构件。学生可以通过照相、录像的手段记录下生活中观察到的弯曲构件，并形成PPT电子文档，自命名，发到QQ討论群文件里与其他小组成员共享，共同讨论，最后教师根据学生提出的问题和提供的生活实例，在课上展开讲解。
然后，针对学生关心的煤矿生产中使用的弯曲构件是否能安全承载展开讲解。有很多学生的家长或亲属朋友工作于煤矿生产的第一线，通过学生的咨询和了解，其实发生哪一种危险都是致命的。首先，必须保证煤矿生产中的结构和设备安全承载。以构成煤矿井下生产活动的主要结构--巷道支护为例，如图1所示。
这两个巷道使用的抗弯构件形状不同、材料不同、截面形状不同，工况是来自围岩的均布压力。学生们讨论提出：为什么实际生产中使用不同形状的巷道呢？哪个更安全呢？要解决这个问题，那么有必要分析下两种不同巷道情况下，受弯构件的内力，应力，以便分析它们强度问题。两种简化刚架的力学模型简化图如图2所示，剪力图、弯矩图和轴力图，如图3所示。
由梁的弯矩图可以看到这两种巷道支护都承受着上侧受压下侧受拉的弯矩，因此对于拉压性能相同的拱形钢架，横截面为上下对称的工字钢，而木刚架的横截面也是上下对称，但是为了增加抗弯能力，圆形截面的木材比同面积的矩形截面的木材抗弯能力弱，因此实际中的圆形截面木材消去左右部分构建为矩形截面。
最后，学生讨论，总结。经过比较两者最大正应力可知，拱形钢架比矩形木刚架更适于埋深深的巷道做维护。木刚架在跨度减小时，最大正应力减低，而不易发生强度失效。因此木支架一般用在围岩压力不大、巷道服务年限不长、断面较小的采区巷道里，有时也用作巷道掘进中的临时支架。矿用型钢支护用于围岩压力较大、断面较大的基本巷道里。因此，生活实际中的構件必须使用在合适的工况下，或者确定的工况下应选择合适的构件，以避免构件失效，发生人财物的损失。
这次结合STS教育理念的课程，虽然花费了学生和老师的时间很多，但是学生们知道了怎么学习《材料力学》，怎么用《材料力学》解决问题，怎么做决定，怎么争辩，怎么辩论，怎么交流，怎么合作，全面培养了学生科研能力，增强了学生的安全意识和社会责任心。生活中的误选择或误设计都是致命的伤害，因此必须有扎实牢固的科学技术本领，才能更好的服务社会，珍视生命，减低伤亡。
另一方面，对于教师来说，准备一堂课只考虑科学内容确实很容易，但是结合实际问题，跟着学生思路走，设计问题等就需要老师花费更多的时间尽量全面了解不同专业知识。对于习惯了传统教学方法的老师，确实是一个巨大的挑战。但是只要坚持不断的将STS教育理念有机的渗透到课堂中去，不仅学生兴趣得到了提高，而且也提高了教师的专业水平。所以，STS教育理念的有机渗透过程是一个双赢的过程，只有不怕失败，反复尝试，终有收获。
参考文献：
[1]孟邵红.STS教育：科技进步与社会发展的融合点[J].黑龙江高教研究，2001，102（4）：15-17.
[2]陈凡，陈佳. 我国当代科技与社会（STS）研究的现状及发展[J].自然辩证法研究，2001，27（12）：15-19.
作者简介：
方秀珍，1977年2月5日出生，女，出生地为吉林省梅河口市，现工作单位为华北科技学院基础部力学教研室教师，职称为讲师，学位为硕士研究生，毕业于东北大学理学院固体力学专业。现在所从事的研究方向是复合材料层合板基于遗传算法理论的铺设角的优化设计以及复合材料层合板后屈曲问题的探究。
【关键字】STS教育； 材料力学；切入点；整合内容；整合方式
【基金项目】华北科技学院教研基金资助课题（课题编号HKJY201437），课题名称：“力学”教学如何渗透STS教育，课题类别：指导类
【中图分类号】G4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）34-0040-02
我所在的大学以安全为特色，培养的学生主要服务于生产煤炭的行业。众所周知，煤炭在中国是主要能源之一，也是国家的重要支柱之一。因此，采煤安全，责任重于泰山。一人安全，全家幸福。如果采煤安全只依靠经验，根本无法保证现在全面机械化的采煤安全要求，因此，培养既有科学技术又有社会责任感的安全技术人员是社会持续发展的需要。
煤炭行业事故频发，究其原因安全意识淡薄，但是，根本原因还是头脑里缺乏科学技术社会之间的有机结合所致。建构这种素养其实不能通过一门或几门课结合STS教育模式就可以扭转，而是需要小到幼儿园大到社会的全方面位的渗透STS理念，才能逐步养成良好的科学技术社会有机结合的素养。
作为一名大学里教授力学的教师，更有责任将科学技术与社会责任感通过STS教育理念和教学方法渗透到课堂中去，使学生们立足当下，从实际问题出发发现问题，通过学习科学技术，解决问题，服务社会。
由于《材料力学》的课程学时有限，需要讲授的知识点较多，因此在教学中主要以某章节的内容为范例，充分调动学生的积极性和参与感，使学生慢慢体会理解这种教育模式，以便课后学生自己拓展和延伸。
《材料力学》是一门将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性，以保证结构能承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺寸，以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。这门课程紧密结合工程实际，学习过程中通过有机渗透STS教育，展现煤炭行业面临的亟待解决的实际问题，增强学生的社会责任感，激发学生的学习积极性和主动性，从而提高学生解决实际问题的能力。
下面针对我校采矿工程安全专业大学二年级的学生，结合STS教育模式展开一次2学时《材料力学》课程设计实例。通过这次实例一方面促进自己在教学方法方面积累经验，一方面促进学生积极参与学习，更重要的其实就是促进教学相长，教中有学，学中有教的教学模式。这次范例选《材料力学》中“弯曲内力和应力”一章，在这一章中整合STS教育临安和方法的内容、方式整理如下表。
下面按照上表结合STS教育时的切入点及整合的内容和方式，说明课堂上如何渗透STS教育理念。
首先，学生们自形成3人一组，结合弯曲构件的横截面特点、材料、工况和受力特点等，观察周围生活，收集资料。强调学生，注意收集煤矿生产中结构或设备中弯曲构件。学生可以通过照相、录像的手段记录下生活中观察到的弯曲构件，并形成PPT电子文档，自命名，发到QQ討论群文件里与其他小组成员共享，共同讨论，最后教师根据学生提出的问题和提供的生活实例，在课上展开讲解。
然后，针对学生关心的煤矿生产中使用的弯曲构件是否能安全承载展开讲解。有很多学生的家长或亲属朋友工作于煤矿生产的第一线，通过学生的咨询和了解，其实发生哪一种危险都是致命的。首先，必须保证煤矿生产中的结构和设备安全承载。以构成煤矿井下生产活动的主要结构--巷道支护为例，如图1所示。
这两个巷道使用的抗弯构件形状不同、材料不同、截面形状不同，工况是来自围岩的均布压力。学生们讨论提出：为什么实际生产中使用不同形状的巷道呢？哪个更安全呢？要解决这个问题，那么有必要分析下两种不同巷道情况下，受弯构件的内力，应力，以便分析它们强度问题。两种简化刚架的力学模型简化图如图2所示，剪力图、弯矩图和轴力图，如图3所示。
由梁的弯矩图可以看到这两种巷道支护都承受着上侧受压下侧受拉的弯矩，因此对于拉压性能相同的拱形钢架，横截面为上下对称的工字钢，而木刚架的横截面也是上下对称，但是为了增加抗弯能力，圆形截面的木材比同面积的矩形截面的木材抗弯能力弱，因此实际中的圆形截面木材消去左右部分构建为矩形截面。
最后，学生讨论，总结。经过比较两者最大正应力可知，拱形钢架比矩形木刚架更适于埋深深的巷道做维护。木刚架在跨度减小时，最大正应力减低，而不易发生强度失效。因此木支架一般用在围岩压力不大、巷道服务年限不长、断面较小的采区巷道里，有时也用作巷道掘进中的临时支架。矿用型钢支护用于围岩压力较大、断面较大的基本巷道里。因此，生活实际中的構件必须使用在合适的工况下，或者确定的工况下应选择合适的构件，以避免构件失效，发生人财物的损失。
这次结合STS教育理念的课程，虽然花费了学生和老师的时间很多，但是学生们知道了怎么学习《材料力学》，怎么用《材料力学》解决问题，怎么做决定，怎么争辩，怎么辩论，怎么交流，怎么合作，全面培养了学生科研能力，增强了学生的安全意识和社会责任心。生活中的误选择或误设计都是致命的伤害，因此必须有扎实牢固的科学技术本领，才能更好的服务社会，珍视生命，减低伤亡。
另一方面，对于教师来说，准备一堂课只考虑科学内容确实很容易，但是结合实际问题，跟着学生思路走，设计问题等就需要老师花费更多的时间尽量全面了解不同专业知识。对于习惯了传统教学方法的老师，确实是一个巨大的挑战。但是只要坚持不断的将STS教育理念有机的渗透到课堂中去，不仅学生兴趣得到了提高，而且也提高了教师的专业水平。所以，STS教育理念的有机渗透过程是一个双赢的过程，只有不怕失败，反复尝试，终有收获。
参考文献：
[1]孟邵红.STS教育：科技进步与社会发展的融合点[J].黑龙江高教研究，2001，102（4）：15-17.
[2]陈凡，陈佳. 我国当代科技与社会（STS）研究的现状及发展[J].自然辩证法研究，2001，27（12）：15-19.
作者简介：
方秀珍，1977年2月5日出生，女，出生地为吉林省梅河口市，现工作单位为华北科技学院基础部力学教研室教师，职称为讲师，学位为硕士研究生，毕业于东北大学理学院固体力学专业。现在所从事的研究方向是复合材料层合板基于遗传算法理论的铺设角的优化设计以及复合材料层合板后屈曲问题的探究。