材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的探索

【摘 要】材料力學(xué)是工科學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，實(shí)驗(yàn)是該課程的一個(gè)主要組成部分，其重要性不言而喻。本文針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程中存在的不足，結(jié)合貴陽(yáng)學(xué)院現(xiàn)狀和資源從編制教學(xué)大綱、改進(jìn)教學(xué)方式、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室、開(kāi)展學(xué)生討論活動(dòng)四個(gè)方面對(duì)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革，有一定的成效。

【關(guān)鍵詞】材料力學(xué)實(shí)驗(yàn) 改革探索

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2015）09-0075-01

材料力學(xué)是工科學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程與工程實(shí)際有緊密的聯(lián)系，課程內(nèi)容既為后續(xù)課程奠定良好的力學(xué)基礎(chǔ)，又可直接應(yīng)用于工程計(jì)算，具有鮮明的基礎(chǔ)性和應(yīng)用性，是工科學(xué)生由理論開(kāi)始走向工程實(shí)踐的橋梁，在工程教育中具有重要的地位。但是當(dāng)前高校學(xué)生普遍存在理論知識(shí)扎實(shí)、動(dòng)手能力不足、創(chuàng)新思維不強(qiáng)、缺乏團(tuán)隊(duì)合作等問(wèn)題。近年來(lái)卓越工程師、項(xiàng)目化教學(xué)、CDIO等教學(xué)模式的廣泛應(yīng)用就是在對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的探索改革。就材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程而言通過(guò)實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)材料力學(xué)理論概念的理解，注重實(shí)驗(yàn)?zāi)芰筒僮骷寄艿南到y(tǒng)培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)的方法去分析問(wèn)題、研究和解決工程問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合，提高相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材的利用率，進(jìn)一步有效改善實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)現(xiàn)工程人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

一 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的不足

主要表現(xiàn)在：（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一，設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)缺乏。（2）當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和方法缺乏多樣性，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課興趣不高。（3）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的內(nèi)容過(guò)于詳細(xì)，學(xué)生只需按指導(dǎo)書(shū)上的實(shí)驗(yàn)步驟逐步操作就能完成實(shí)驗(yàn)，始終處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，不利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。（4）實(shí)驗(yàn)儀器缺乏，實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件有限，造成許多實(shí)驗(yàn)無(wú)法開(kāi)展，只能進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，由教師做實(shí)驗(yàn)、學(xué)生看實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力不強(qiáng)。

二 改革探索

1.編制實(shí)驗(yàn)大綱

貴陽(yáng)學(xué)院現(xiàn)已配置電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)一臺(tái)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)一臺(tái)，依附理論課程的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)僅6學(xué)時(shí)，所以根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)，編制實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。設(shè)置開(kāi)設(shè)三個(gè)理論驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：拉伸試驗(yàn)、壓縮實(shí)驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)。這三個(gè)實(shí)驗(yàn)為材料力學(xué)性能驗(yàn)證的主要試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)能讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加深對(duì)理論知識(shí)的理解，掌握實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、方法和技術(shù)，能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、啟發(fā)學(xué)生思維、養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究精神起著極其重要的作用。

2.改進(jìn)教學(xué)方式

傳統(tǒng)的教學(xué)以老師為主，教師完全將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)步驟原封不動(dòng)地告訴學(xué)生，學(xué)生只要依照教師的講解，無(wú)須進(jìn)行思考，依葫蘆畫(huà)瓢就能完成實(shí)驗(yàn)，不能發(fā)揮主動(dòng)性。此次改革將教學(xué)方式完全改變，教師僅告知學(xué)生實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟等均需要學(xué)生自己參閱資料文獻(xiàn)，參照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)去構(gòu)建實(shí)驗(yàn)方案。制定后的實(shí)驗(yàn)方案需要經(jīng)過(guò)老師審核后才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否能達(dá)到預(yù)期效果，增加了學(xué)生的興趣。通過(guò)這樣的一個(gè)過(guò)程，學(xué)生從“不會(huì)”到“學(xué)會(huì)”，更主要的是經(jīng)歷了如何解決難題，知道了“會(huì)學(xué)”“會(huì)用”的這樣一個(gè)過(guò)程。

3.開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)目不足和教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)有限，且各班學(xué)生人數(shù)較多，將班級(jí)分組后仍不能滿足學(xué)生一一參與操作。以12級(jí)汽服班為例，全班共80人，分成4組，每組都有20人，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)僅三四名同學(xué)能動(dòng)手，其他同學(xué)只能在邊上觀看，部分動(dòng)手能力相對(duì)較弱或者惰性較強(qiáng)的同學(xué)就借機(jī)躲過(guò)了實(shí)驗(yàn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，將實(shí)驗(yàn)室在課余時(shí)間開(kāi)放，學(xué)生制定好方案后與教師聯(lián)系，預(yù)約時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，盡量保證學(xué)生都能操作。

4.開(kāi)展學(xué)生討論活動(dòng)

在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生以小組開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，小組成員分工協(xié)作，相互討論，設(shè)計(jì)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)置方案的不同，每組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均有差異，又安排學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行分析討論，分析實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)、分析各組數(shù)據(jù)誤差、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生既有分工，又有協(xié)作；既有獨(dú)立思考，又有團(tuán)隊(duì)意識(shí)；溝通交流能力也得到了進(jìn)一步的鍛煉和提高。

5.增加有限元分析，加強(qiáng)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力

將有限元法引入到材料力學(xué)試驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生參與用有限元軟件來(lái)求解材料在拉伸、扭轉(zhuǎn)等力學(xué)試驗(yàn)對(duì)象任意部位的變形、應(yīng)力和應(yīng)變分布情況，同時(shí)用試驗(yàn)方法加以試驗(yàn)驗(yàn)證，并比較仿真與實(shí)際實(shí)驗(yàn)的區(qū)別。

運(yùn)用這種方法使理論教學(xué)的內(nèi)容與其他課程的知識(shí)相融合、貫通，使同學(xué)們能夠?qū)W到測(cè)定材料力學(xué)性能試驗(yàn)的基本知識(shí)和方法，深入了解試驗(yàn)應(yīng)力分析的基本概念，加深對(duì)有限元軟件的分析應(yīng)用，對(duì)培養(yǎng)同學(xué)們的動(dòng)手能力、綜合分析能力、創(chuàng)新能力十分重要，實(shí)現(xiàn)了學(xué)以致用的培養(yǎng)目的。用更形象、更直觀、更科學(xué)的創(chuàng)新方式培養(yǎng)學(xué)生研究問(wèn)題的濃厚興趣，對(duì)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、工程意識(shí)起到了積極的作用。

實(shí)踐證明，以這種方案開(kāi)設(shè)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)了他們的自學(xué)能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和綜合運(yùn)用能力。本次探索能達(dá)到實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)的目的和要求，但是在實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)過(guò)程中，大多數(shù)內(nèi)容是在課下業(yè)余時(shí)間完成，這就需要教師拿出更多的時(shí)間，付出更多的精力與學(xué)生溝通、探討，也要求教師具備更高的綜合素養(yǎng)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生。

參考文獻(xiàn)

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〔責(zé)任編輯：林勁〕