應(yīng)用型本科院校材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討

朱街祿蘭美娟

(1.江西科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江西南昌 330098; 2.江西科技學(xué)院圖書(shū)館，江西南昌 330098)

應(yīng)用型本科院校材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討

朱街祿1蘭美娟2

(1.江西科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江西南昌 330098; 2.江西科技學(xué)院圖書(shū)館，江西南昌 330098)

針對(duì)應(yīng)用型本科院校材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，提出了重視驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法和教學(xué)模式、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、建立科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)考核方式等教學(xué)改革措施，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，為后續(xù)課程打下較好的力學(xué)基礎(chǔ)。

應(yīng)用型本科，材料力學(xué)，實(shí)驗(yàn)，教學(xué)改革

在工科各專業(yè)的課程設(shè)置中，材料力學(xué)占據(jù)較為重要的地位，該課程具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。材料力學(xué)是研究桿件材料的拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲等基本變形的學(xué)科，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)是該課程的重要組成部分，它可以加深學(xué)生對(duì)課程基本概念和基本理論的掌握，也可以幫助學(xué)生培養(yǎng)分析工程問(wèn)題、利用相關(guān)理論知識(shí)解決工程問(wèn)題的能力。另外，還可以幫助學(xué)生理解如何通過(guò)工程現(xiàn)象通過(guò)簡(jiǎn)化得到的力學(xué)模型，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論知識(shí)。由此可知，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)具有十分重要的意義，是一門(mén)來(lái)源于工程實(shí)踐，又服務(wù)于工程的學(xué)科。該課程對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神具有重要的意義。

1 當(dāng)前材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)際工程脫軌。當(dāng)前開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)模較小、設(shè)備簡(jiǎn)單，與國(guó)際的力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)模存在差距。對(duì)于工科大學(xué)生而言，如果在大學(xué)期間能接觸到桁架、剛架等工程中常見(jiàn)構(gòu)件，對(duì)于培養(yǎng)大學(xué)生的工程能力具有十分重要的意義。開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是理論性的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。主要是金屬材料如低碳鋼和鑄鐵的拉伸(壓縮)、剪切和扭轉(zhuǎn)等基本變形以及梁的彎曲應(yīng)力實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較單一且形式較固定，和實(shí)際工程的聯(lián)系不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性不高。

高校擴(kuò)招后，各高校的在校生數(shù)量迅速增多，而實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地及實(shí)驗(yàn)設(shè)備并沒(méi)有增加，不能滿足正常的使用要求。導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)課中能動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)少，大多數(shù)學(xué)生只能觀察老師或者同學(xué)操作，以致有學(xué)生對(duì)待實(shí)驗(yàn)課程較敷衍且實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。此外，實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重，有的已不能滿足正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這些都影響了實(shí)驗(yàn)課程的授課效果。

在實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后，很多學(xué)生覺(jué)得教學(xué)任務(wù)完成了，不重視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理，且同學(xué)之間相互抄襲實(shí)驗(yàn)結(jié)果的現(xiàn)象嚴(yán)重，缺少實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理也是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，要求學(xué)生處理完實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后與理論結(jié)果分析比較，找出實(shí)驗(yàn)的誤差原因，學(xué)會(huì)將理論結(jié)果和實(shí)際結(jié)果的分析比較，找出影響實(shí)驗(yàn)精確度的原因，以便更好地將理論知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)踐中。

2 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革探索

2.1 重視驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

在材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)置中，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占據(jù)了重要的環(huán)節(jié)，它較傳統(tǒng)，也是常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生應(yīng)通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，掌握力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本技能。但是，在教學(xué)過(guò)程中突出強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，導(dǎo)致忽視驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的重要性，認(rèn)為只有探究性實(shí)驗(yàn)才是科學(xué)探索，從而把驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)放在無(wú)關(guān)緊要的地位。在傳統(tǒng)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)確實(shí)存在教學(xué)內(nèi)容單一的情況，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中按照實(shí)驗(yàn)教材按部就班進(jìn)行操作就可以完成實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確實(shí)存在一定的弊端。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中，在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了一定的探索。例如彈性模量是材料力學(xué)中一個(gè)重要的概念，測(cè)驗(yàn)金屬材料的彈性模量是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中一個(gè)主要教學(xué)內(nèi)容。以往在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上，一般是學(xué)生在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上測(cè)量低碳鋼的應(yīng)力和應(yīng)變，然后根據(jù)胡克定理得到該材料的彈性模量。教師在試驗(yàn)機(jī)上邊操作邊講解，重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)操作和注意事項(xiàng)，但忽視了實(shí)驗(yàn)的目的和原理的講解。這樣學(xué)生僅僅知道如何測(cè)定材料的彈性模量，但對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的來(lái)源和理論基礎(chǔ)卻沒(méi)有涉及，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。其實(shí)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)需要教師和學(xué)生共同配合才能完成，教師需要在實(shí)驗(yàn)中積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對(duì)相關(guān)概念的理解和掌握，近年來(lái)我們?cè)隍?yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中進(jìn)行了一些探索，取得了較好的效果。

2.2 設(shè)計(jì)一些綜合性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

力學(xué)課程在各專業(yè)中處于基礎(chǔ)課程地位，可結(jié)合該課程和一些專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)出一些綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。如土木工程專業(yè)，我們將《材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)》和《土木工程材料》兩門(mén)課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)了混凝土試塊強(qiáng)度測(cè)量實(shí)驗(yàn)。由學(xué)生進(jìn)行材料配合比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)出混凝土試塊，在進(jìn)行不同周期的養(yǎng)護(hù)實(shí)驗(yàn)后，分別對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。在該實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生鞏固了材料的配合比概念，了解了混凝土在不同的養(yǎng)護(hù)周期后其強(qiáng)度的變化規(guī)律，還了解了混凝土作為一種脆性材料其抗拉和抗壓強(qiáng)度的差異。通過(guò)設(shè)計(jì)一些類似性的綜合性實(shí)驗(yàn)，突出了力學(xué)課程的基礎(chǔ)地位，同時(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)課程進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。還可以在教學(xué)中引入新材料、新建筑結(jié)構(gòu)類型、新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，針對(duì)優(yōu)秀的學(xué)生和有實(shí)驗(yàn)天賦的學(xué)生開(kāi)設(shè)，開(kāi)闊他們的視野，讓他們了解專業(yè)前沿的發(fā)展動(dòng)向，緊跟學(xué)科的發(fā)展方向。培育學(xué)生在高新技術(shù)應(yīng)用、創(chuàng)造力發(fā)揮方面的能力，幫助他們?yōu)榻窈蟮膶W(xué)習(xí)深造打下一定的基礎(chǔ)。

2.3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法和教學(xué)模式

該課程可以采用引導(dǎo)式、啟發(fā)式、合作式等類型的教學(xué)方法，課程的教學(xué)以學(xué)生獨(dú)立自主的分析和操作為主，任課老師的教學(xué)為輔。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，可盡量采用引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行思索，教師可幫助學(xué)生自主完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

在以下實(shí)驗(yàn)中如綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)及工程創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)老師只需提出實(shí)驗(yàn)的要求，對(duì)學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)工具，在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量到最后實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析等環(huán)節(jié)均可由學(xué)生自主完成，讓學(xué)生獨(dú)立和個(gè)性化地完成實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，對(duì)提出創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方案的同學(xué)應(yīng)給予鼓勵(lì)。

多媒體技術(shù)在近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展，將它應(yīng)用于教學(xué)中具有教學(xué)直觀、傳播信息量大的特征。將多媒體教學(xué)引入到力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可解決課程學(xué)時(shí)不足但實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多的矛盾。利用好多媒體既可以提高課程的教學(xué)效果，還可以豐富教學(xué)過(guò)程。將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，將兩者的特長(zhǎng)進(jìn)行了充分的發(fā)揮，可大大提高教學(xué)質(zhì)量。

2.4 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，培養(yǎng)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)老師

力學(xué)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)老師。建設(shè)現(xiàn)代化的力學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì)于促進(jìn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革具有重要的意義。需要結(jié)合發(fā)展購(gòu)置先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)校需要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投入力度。要提高力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)水平，具有高標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)設(shè)備，使得實(shí)驗(yàn)室符合國(guó)家相關(guān)教學(xué)要求，就必須不斷更新實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備。此外，還要提高力學(xué)實(shí)驗(yàn)教師的綜合素質(zhì)，新聘教師普遍是剛畢業(yè)的碩士研究生，他們具有較高的理論水平，但是普遍缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。工科各專業(yè)的實(shí)踐性普遍較強(qiáng)，缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的老師顯然不符合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。為了培養(yǎng)具有一定實(shí)踐能力的“雙師型”教師，可以安排力學(xué)實(shí)驗(yàn)老師到工程現(xiàn)場(chǎng)或者到有關(guān)高校學(xué)習(xí)，提高業(yè)務(wù)水平。還要不斷提高力學(xué)實(shí)驗(yàn)老師的工資待遇水平，做到待遇、事業(yè)留人。而且還要改變傳統(tǒng)觀念，對(duì)于實(shí)驗(yàn)老師在職稱評(píng)定、職務(wù)晉升等方面考慮到其工作崗位的特殊性適當(dāng)給予照顧，這樣才能建立一支穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)教師師資隊(duì)伍，才能不斷提高力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。

2.5 探索建立科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)考核方式

力學(xué)實(shí)驗(yàn)考核主要是為了對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本理論和正確操作實(shí)驗(yàn)的相關(guān)技能進(jìn)行考核，必須建立科學(xué)合理的考核評(píng)價(jià)方式?？茖W(xué)合理的評(píng)價(jià)方式可以客觀檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情況以及公正客觀地對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)也會(huì)給學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性產(chǎn)生一定程度的影響。在力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)中，我們?cè)谧⒁鈱?duì)學(xué)生考試的結(jié)果進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)的同時(shí)，還要重視學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的參與程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，學(xué)生的每次實(shí)驗(yàn)成績(jī)由以下組成，分別是出勤情況、對(duì)待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度、動(dòng)手操作能力、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)等。在實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)的計(jì)算中，我們將其分為考核成績(jī)和平時(shí)成績(jī)兩部分。平時(shí)成績(jī)的評(píng)定則根據(jù)該課程開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)難度以及綜合設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)加權(quán)計(jì)算得到，其比值占總成績(jī)的50%?？己顺煽?jī)依據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)情況、儀器操作的能力、實(shí)驗(yàn)操作的創(chuàng)新性等內(nèi)容加權(quán)得到，該項(xiàng)也占總成績(jī)的50%。另外，為了提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)參與的積極性，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的重視程度，我們?cè)诳己苏n程的總成績(jī)時(shí)，也參考實(shí)驗(yàn)成績(jī)，如果實(shí)驗(yàn)成績(jī)不合格，則該課程的總評(píng)成績(jī)也不合格。通過(guò)相關(guān)的改革措施，學(xué)生普遍提高了對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度，覺(jué)得力學(xué)實(shí)驗(yàn)是公共基礎(chǔ)課程，對(duì)于今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)具有重要的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

力學(xué)理論來(lái)源于工程實(shí)踐的總結(jié)，同時(shí)力學(xué)知識(shí)在工程技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用?！恫牧狭W(xué)》實(shí)驗(yàn)對(duì)于培養(yǎng)工程人才具有重要的意義。在今后的教學(xué)探索中，還應(yīng)著眼于學(xué)生在掌握相關(guān)的理論知識(shí)后，能否熟練運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)去解決工程中的實(shí)際問(wèn)題。本文總結(jié)了我們?cè)谝韵聨讉€(gè)方面進(jìn)行的教學(xué)改革，分別是:重視驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、設(shè)計(jì)一些綜合性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法和教學(xué)模式、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，培養(yǎng)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)老師、探索建立科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)考核方式。實(shí)踐證明，我們的教學(xué)改革是成功的。今后還將進(jìn)行進(jìn)一步的探索，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)的工程技術(shù)專業(yè)人才。

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Exploration and practice of the reform in the experimental teaching ofmaterialmechanics in applied undergraduate colleges

Zhu Jielu1Lan M eijuan2

(1．Mechanical Engineering College，Jiangxi University of Science＆Technology，Nanchang 330098，China; 2．Jiangxi University of Science＆Technology Library，Nanchang 330098，China)

In light ofmaterialmechanics experiment teaching status of applied undergraduate colleges，the paper puts forward teaching reform methods，such as emphasizing testing experiment，improving experiment curriculum teachingmethod and teachingmode，strengthening laboratory construction，and establishing scientific and rational experiment assessmentmethods，with a view to improve students’learning activity，which has laid a foundation for continuousmechanics learning.

applied undergraduate，materialmechanics，experiment，teaching reform

G642.0

A

1009-6825(2015)29-0235-03

2015-08-06

朱街祿(1982-)，男，碩士，講師; 蘭美娟(1982-)，女