淺談在材料力學(xué)實驗中編寫思考題的意義

摘要實驗課是材料力學(xué)教學(xué)中的重要實踐性環(huán)節(jié)，它能幫助學(xué)生鞏固理論知識啟發(fā)學(xué)生積極思考培養(yǎng)分析解決實際問題的能力。

關(guān)鍵詞實驗思考題創(chuàng)造性思維

中圖分類號:G424文獻標(biāo)識碼:A

材料力學(xué)的任務(wù)是研究構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力變形規(guī)律，是建立滿足強度、剛度、穩(wěn)定性要求所需的條件，為既安全又經(jīng)濟地設(shè)計構(gòu)件提供科學(xué)的計算方法。構(gòu)件的剛度、強度、穩(wěn)定性與材料的力學(xué)性能有關(guān)，而材料的力學(xué)性能需要通過實驗來測定。此外，工程上還存在著單靠理論分析尚難解決的復(fù)雜問題，需要依靠實驗來解決。而材料力學(xué)實驗是材料力學(xué)學(xué)科的重要組成部分，是材料力學(xué)理論的建立和發(fā)展的基礎(chǔ)。材料力學(xué)實驗課教學(xué)中的一項重要內(nèi)容是要求學(xué)生除了完成規(guī)定的操作和數(shù)據(jù)處理外還必須完成一定數(shù)量的思考題，難度適宜而又能聯(lián)系實際的思考題，不僅可以充實基本實驗的內(nèi)容啟發(fā)學(xué)生積極思考增加學(xué)生對實驗課的深厚興趣而且對提高學(xué)生動手能力分析問題和解決問題的能力有重要意義。因而，也是改革材料力學(xué)實驗課教學(xué)的措施之一。

1 編寫實驗思考題的重要性

1.1 是培養(yǎng)學(xué)生能力的需要

實驗課是材料力學(xué)教學(xué)中的重要實踐性環(huán)節(jié)。它不僅能幫助學(xué)生鞏固理論知識，而且要啟發(fā)學(xué)生積極思考培養(yǎng)分析解決實際問題的能力。所以，在實際教學(xué)中，除了要求學(xué)生掌握基本儀器設(shè)備的操作和實驗技能外，還應(yīng)編寫一定數(shù)量的思考題，讓學(xué)生在課上或課后完成。從而促進學(xué)生既動手又動腦，不僅知其然，而且知其所以然;不僅在課堂上積極思考而且課后也能帶著問題進行創(chuàng)造性思維，這對于進一步開發(fā)智力培養(yǎng)學(xué)生實際工作能力有重要的意義。

1.2 是進一步充實和更新基本實驗內(nèi)容的一種方法

目前許多院校使用的實驗教材來看，基本實驗的內(nèi)容多年變化不大。隨著實驗力學(xué)的發(fā)展，材料力學(xué)實驗內(nèi)容的充實和更新顯得尤為必要。在基本的實驗中編寫實驗思考題就是充實和更新其內(nèi)容的一種行之有效的方法。以往的教材中的思考題存在以下缺點:一是分量不夠。往往是對實驗原理、方法和步驟等敘述比較詳細，而思考題只有一兩道。二是內(nèi)容簡淺和單調(diào)。如有的思考題僅是對操作方法和試驗規(guī)則的重復(fù)。三是提出的問題較籠統(tǒng)，針對性不強，不利于引導(dǎo)學(xué)生思考問題的關(guān)鍵。因而，不能增加學(xué)生對實驗課的興趣，也不利于啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。所以，編寫一定分量內(nèi)容新穎、針對性強的思考題是充實基本實驗內(nèi)容，提高實驗要求的一種可行性方法。

1.3 是一種經(jīng)濟的實驗教學(xué)措施改革

對力學(xué)實驗教學(xué)的改革，當(dāng)前已有不少獨到的見解和有成效的嘗試。諸如各院校又增加試驗項目進行設(shè)計性試驗等等，但是這些都必須有足夠的人力物力為前提，既必須增加經(jīng)費添置儀器設(shè)備，同時也要增加課時，對于一些教學(xué)條件有限的學(xué)院來說，這的確不是一件容易的事，所以在基本實驗中巧妙的加入一定分量的思考題，那么既可以充實和更新實驗內(nèi)容，又能利用現(xiàn)有條件，促使學(xué)生多動手，勤動腦，可以達到開發(fā)學(xué)生智力的目的，從而收到少花錢多辦事的效果，不失為一種經(jīng)濟的教學(xué)改革措施。

2 編寫實驗思考題的要求和基本內(nèi)容

實驗思考題和一般的理論教學(xué)思考題有其共同之處，也各有特點，它不僅要求學(xué)生運用已學(xué)的知識來進行理論上的分析推理，而且要通過實際操作進行實驗驗證，所以它在內(nèi)容上和基本實驗是緊密聯(lián)系的。在實驗前做好預(yù)習(xí)是使實驗達到預(yù)期效果的一條有效途徑。因此，在實驗前要求學(xué)生閱讀教材和實驗指導(dǎo)書，明確實驗?zāi)康呐c要求，復(fù)習(xí)與實驗有關(guān)的理論，掌握實驗的方法和步驟，設(shè)計好記錄數(shù)據(jù)的表格。同時實驗指導(dǎo)教師要根據(jù)實驗內(nèi)容有針對性地給學(xué)生一些思考題。編寫實驗思考題大致可分為以下三類:第一類是關(guān)于常用儀器設(shè)備的原理，使用和誤差分析方面的。例如常用的萬能實驗機和電阻應(yīng)變儀等，就應(yīng)通過編寫思考題，使學(xué)生更加深刻地了解使用方法和工作原理等，對使用中的關(guān)鍵問題有深刻的印象。在拉伸壓縮實驗前，可以給學(xué)生提出這樣的一些問題:萬能試驗機主要由哪幾部分組成?其工作原理是什么?使用萬能試驗機的注意事項。在彎曲實驗中可以給學(xué)生提出這樣一些問題:電測法的基本原理是什么?它的主要優(yōu)缺點有哪些?應(yīng)用范圍是什么?為什么要加溫度補償片?本實驗的補償片貼在哪里?第二類是拓展和加深基礎(chǔ)實驗內(nèi)容方面的。材料力學(xué)的基礎(chǔ)實驗對鞏固和加深理論知識的理解很有幫助，這一類思考題大多屬于與基礎(chǔ)實驗的原理與方法有關(guān)的新的實驗項目。例如應(yīng)變片電橋的原理，構(gòu)件在各種不同荷載下的電測方法，應(yīng)變片的性能參數(shù)的測定，應(yīng)變片的粘貼與防護等。這些都可以在做完基礎(chǔ)實驗后，利用現(xiàn)有裝置進行實驗，對學(xué)生不增加負擔(dān)，卻增加了動手的機會。第三類是有一定難度的較為復(fù)雜的思考題。學(xué)生必須綜合運用已學(xué)會的材料力學(xué)知識才能解答。例如在完成測定材料彈性模量后安排的思考題:(1)為什么在實驗過程中要運用等量法加載測量?(2)為什么實驗過程中要把拉應(yīng)力控制在比例極限內(nèi)?(3)當(dāng)試件夾裝不正時測試數(shù)據(jù)有什么影響?如何克服?

3 如何指導(dǎo)學(xué)生完成思考題

實驗課上以學(xué)生為主體，鼓勵學(xué)生多動手，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動性。實驗前指導(dǎo)教師對實驗內(nèi)容要精講，突出重點，抓住關(guān)鍵，積極引導(dǎo)。這是一節(jié)實驗課的前奏，是實驗成功與否的一個重要環(huán)節(jié)。要想講精，要求知識正確，重點突出，語言精練，生動活撥，盡量少講，點到為止，使學(xué)生有足夠的時間去獨立思考和進行實驗活動。實驗中編寫較多的思考題，指導(dǎo)老師必然要花更多的力氣去指導(dǎo)，同時也要方法得當(dāng)，首先要由簡到繁分布解決的原則，對較簡單的思考題可以在課堂上當(dāng)場提問，要求學(xué)生回答，結(jié)合指導(dǎo)學(xué)生操作對較復(fù)雜的題，則可以先組織學(xué)生進行討論，得出正確的答案后，讓學(xué)生自己動手驗證。其次是教師也要進行適當(dāng)?shù)膯l(fā)和提示，對于難度較大的思考題，其涉及知識面較寬，有較多分析計算過程，必須留給學(xué)生課后去完成。

實踐證明，通過設(shè)置思考題，使學(xué)生帶著疑問去預(yù)習(xí)，能夠在實驗中找出疑難問題，加深對知識的理解，有利于知識的掌握和提高?？傊?，合理的編寫思考題可以使實驗課內(nèi)容更加充實，教學(xué)形式更為生動活潑又不過多增加學(xué)生負擔(dān)。