材料力學(xué)綜合性、設(shè)計性實驗的研究與實踐

王曉天　李延君　溫泳

摘要：剖析了材料力學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，提出開展綜合性設(shè)計性實驗的必要性；闡述了綜合性、設(shè)計性實驗的內(nèi)容及實施步驟，強(qiáng)調(diào)了綜合性、設(shè)計性實驗對學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要作用及良好的實踐效果。

關(guān)鍵詞：綜合性、設(shè)計性實驗實驗教學(xué)創(chuàng)新能力

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0229-01

黨的十七大提出“提高自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國家”，創(chuàng)新型國家需要創(chuàng)新人才，尤其需要一種有利于大學(xué)生創(chuàng)新人才培養(yǎng)的高等教育環(huán)境。為了培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力，促進(jìn)基礎(chǔ)力學(xué)實驗教學(xué)的建設(shè)和改革，教育部高等學(xué)校力學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會、中國力學(xué)學(xué)會教育工作委員會和高等學(xué)校國家級實驗教學(xué)示范中心工作委員會于2010年10月在東南大學(xué)九龍湖校區(qū)聯(lián)合舉辦了首屆“全國大學(xué)生基礎(chǔ)力學(xué)實驗競賽”，我校代表隊與來自全國96所大學(xué)的學(xué)生一起參加了本次競賽，并取得了較好的成績。在此背景下為了提高我校學(xué)生的力學(xué)競賽參賽水平，帶動學(xué)院的實驗教學(xué)的進(jìn)一步建設(shè)和改革，同時配合我校學(xué)生課外科技及創(chuàng)新實踐活動，我們進(jìn)行了材料力學(xué)綜合性、設(shè)計性實驗的研究與實踐。

1材料力學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀與存在的不足

材料力學(xué)課程是土木工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程的理論性、應(yīng)用性和實踐性很強(qiáng)并且與工程實際聯(lián)系緊密。材料力學(xué)實驗是材料力學(xué)課程重要的組成部分，它不僅對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力以及分析、解決實際問題的能力起著重要的作用，而且材料力學(xué)實驗技術(shù)在建筑、機(jī)械等工程中是不可少的。長期以來，我校材料力學(xué)實驗教學(xué)重視理論輕視動手實驗，實驗內(nèi)容多以單元操作為主，僅僅局限于配合課堂教學(xué)、驗證原理，不注重創(chuàng)新性探索性；實驗?zāi)Ｊ铰浜?，通常實驗教師將實驗要用的儀器設(shè)備準(zhǔn)備好，然后講解實驗內(nèi)容和實驗步驟，學(xué)生在預(yù)先準(zhǔn)備好的儀器設(shè)備上依照步驟做實驗、獲取數(shù)據(jù)，最后提交實驗報告。這種實驗?zāi)Ｊ饺狈W(xué)生獨立思考、動手實踐、分析和解決實際問題及創(chuàng)新等能力的培養(yǎng)。因此，探索新的實驗教學(xué)模式，開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗對培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力，訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新思維和團(tuán)隊合作精神，提高我校材料力學(xué)實驗教學(xué)水平，促進(jìn)材料力學(xué)實驗室建設(shè)和教學(xué)改革都將具有非常重要的意義。

2綜合性、設(shè)計性實驗的內(nèi)容及實施

2.1 綜合性、設(shè)計性實驗的內(nèi)容

綜合性、設(shè)計性實驗的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。為此，我們設(shè)計了具有一定工程背景的綜合性、設(shè)計性實驗的內(nèi)容。

（1）電阻應(yīng)變片的粘貼實驗、應(yīng)變片在電橋中的接橋?qū)嶒灐?/p>

實驗?zāi)康氖亲寣W(xué)生掌握電阻應(yīng)變片的粘貼、焊線技術(shù)，學(xué)生掌握應(yīng)變片測量應(yīng)力時的組橋技術(shù)及多點靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用。

（2）偏心拉伸實驗、彎扭組合變形主應(yīng)力的測定。

電測技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析中，是解決結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題的重要手段。通過上述實驗讓學(xué)生掌握應(yīng)變片測量應(yīng)力的原理和方法。

（3）鋼桁架結(jié)構(gòu)桿件受力及變形研究。

學(xué)生綜合應(yīng)用電測方法等多種實驗手段，自行設(shè)計實驗方案，對鋼桁架撓度、桿件內(nèi)力等進(jìn)行測試，使學(xué)生初步掌握電測技術(shù)在工程測試中的應(yīng)用。

2.2 綜合性、設(shè)計性實驗的實施

（1）查閱文獻(xiàn)。

教師首先講解利用CNKI等網(wǎng)絡(luò)資源查閱文獻(xiàn)資料方法，然后學(xué)生按照擬定的實驗項目與教師提出的相關(guān)要求有目的地查閱文獻(xiàn)資料，并進(jìn)行整理、歸納和總結(jié)，為實驗方案的設(shè)計奠定一定基礎(chǔ)。

（2）實驗方案的設(shè)計和優(yōu)化。

學(xué)生根據(jù)給定實驗?zāi)康囊蠛蛯嶒灄l件，分小組自行設(shè)計實驗方案，注重方案的合理性和可行性，指導(dǎo)教師只予以輔助，從方案設(shè)計的合理性和實驗的可行性逐一梳理和認(rèn)真審核，并提出需進(jìn)一步完善的方案，供學(xué)生參考。經(jīng)一至兩輪的審核、修改，最后確定最佳實驗方案。

（3）實驗操作。

學(xué)生根據(jù)自己確定的實驗方案，以小組為單位進(jìn)行實驗操作，小組成員根據(jù)各自分工在實驗過程中各盡其責(zé)，同時又相互配合。遇到疑難問題由學(xué)生自己主動思考，整個解決問題的過程中學(xué)生是主體，教師僅起指導(dǎo)作用。

（4）編寫實驗報告。

實驗結(jié)束后，學(xué)生以小組為單位對實驗測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理、計算，并與理論值相比較，進(jìn)行誤差分析，得出結(jié)論。提交完整的實驗報告。

3實施效果

材料力學(xué)綜合性、設(shè)計性實驗以學(xué)生課外科技及創(chuàng)新實踐活動的形式進(jìn)行實踐的，取得了良好的效果。首先通過材料力學(xué)綜合性、設(shè)計性實驗使學(xué)生將理論課知識與工程應(yīng)用有機(jī)的結(jié)合起來，同時培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識；其次通過查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計實驗方案、完成實驗內(nèi)容，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，提高學(xué)生的動手能力和實驗技能，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新、實踐能力和團(tuán)隊合作精神；第三，編寫實驗報告，進(jìn)行理論計算、實驗數(shù)據(jù)處理、誤差分析及實驗結(jié)果分析討論，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和綜合分析問題、解決問題的能力。為將來進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和研究創(chuàng)新打下堅實基礎(chǔ)。

4結(jié)語

實驗是高校教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，材料力學(xué)綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)容是在緊密結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容和工程實際應(yīng)用的基礎(chǔ)上設(shè)定的，在學(xué)院的支持和教師的指導(dǎo)下，以其特有的組織形式進(jìn)行實踐的。在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐能力、協(xié)作能力、競爭意識等方面都起到非常重要的作用，在提高學(xué)生工程素質(zhì)方面發(fā)揮著獨特的功能。我們期待著在下一屆的“全國大學(xué)生基礎(chǔ)力學(xué)實驗競賽”中取得更加優(yōu)異的成績。

參考文獻(xiàn)

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