趙 冰 張 巖

南陽理工學(xué)院 河南南陽 473004

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的探討

趙 冰 張 巖

南陽理工學(xué)院 河南南陽 473004

針對我院在材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，結(jié)合材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的特點(diǎn)和筆者近年來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體會，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)手段和考核制度三個方面提出了改革材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的措施。

材料力學(xué)；實(shí)驗(yàn)；教學(xué)；考核

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)是材料力學(xué)課程中一個重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中要求學(xué)生動手操作，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，對材料力學(xué)中的一些基本理論和結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，同時可以起到培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決問題的能力，養(yǎng)成獨(dú)立思考、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)。由此可見，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量是高校實(shí)施質(zhì)量工程、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要一環(huán)。

1 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的現(xiàn)狀與問題

我院土木工程、工程管理、機(jī)械設(shè)計制造、測控技術(shù)和建筑學(xué)5個專業(yè)開設(shè)有材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課，其中大部分專業(yè)的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課開設(shè)于第四學(xué)期即大二下學(xué)期，而這個時期是大學(xué)生由高中的被動式學(xué)習(xí)方式向大學(xué)的主動式學(xué)習(xí)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵期，這個時期的學(xué)生最希望能根據(jù)自己的興趣愛好獨(dú)立自主地學(xué)習(xí)。但長期以來開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目全部是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，欠缺對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不利于培養(yǎng)創(chuàng)新型高級工程應(yīng)用人才。

目前，由于課程總學(xué)時的壓縮，各專業(yè)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課占理論課的總學(xué)時不到10%，具體為機(jī)制、測控和建筑系專業(yè)為4個學(xué)時，工程管理專業(yè)為6個學(xué)時，土木工程專業(yè)為9個學(xué)時。開設(shè)了4～6個基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中機(jī)測項(xiàng)目3個，為基本力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)(拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn))；電測實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1～3個，為材料彈性模量測定、梁純彎曲下的正應(yīng)力測定和彎扭組合變形下的正應(yīng)力測定。

現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)，首先教師講解、演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，然后學(xué)生按步驟做實(shí)驗(yàn)、測數(shù)據(jù)，最后提交實(shí)驗(yàn)報告。該教學(xué)模式下，學(xué)生被動地接受，照抄式的進(jìn)行操作，不能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。另一方面由于學(xué)生的材料力學(xué)成績主要由理論課成績決定，使得很多學(xué)生做實(shí)驗(yàn)敷衍了事，違背了我們開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程的目的，也使得教學(xué)質(zhì)量難以保證。為此，必須探索新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提高學(xué)生的動手能力和應(yīng)用能力，同時對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練，切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)以及筆者近年來在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的體會，提出材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革措施，希望能夠通過教學(xué)實(shí)踐來提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

2 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課改革的措施與實(shí)踐

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

目前，隨著電測技術(shù)的發(fā)展，電測應(yīng)力分析技術(shù)已廣泛地應(yīng)用到各個工程領(lǐng)域中，應(yīng)用電阻應(yīng)變測量技術(shù)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行應(yīng)力分析，是解決結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題的重要手段。這就需要我們在實(shí)驗(yàn)課程中增設(shè)粘貼電阻應(yīng)變片和電阻應(yīng)變片連接接橋的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生掌握電測法的實(shí)驗(yàn)技能，鍛煉學(xué)生的動手能力，為后續(xù)的電測實(shí)驗(yàn)及進(jìn)入研究生階段深造打下良好的基礎(chǔ)。

我們將實(shí)驗(yàn)分為基本力學(xué)實(shí)驗(yàn)和綜合性力學(xué)實(shí)驗(yàn)兩個層次。

2.1.1 基本力學(xué)實(shí)驗(yàn)—機(jī)測實(shí)驗(yàn)

基本型實(shí)驗(yàn)是為驗(yàn)證已經(jīng)學(xué)習(xí)過的理論知識所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)《材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》明確實(shí)驗(yàn)任務(wù)，了解實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用；實(shí)驗(yàn)前，實(shí)驗(yàn)教師對實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備作介紹和演示，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)；學(xué)生按照指定的實(shí)驗(yàn)方案，參照儀器設(shè)備使用規(guī)程，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作。最終根據(jù)自己測定的數(shù)據(jù)寫出實(shí)驗(yàn)報告和體會。在該層次的教學(xué)中實(shí)驗(yàn)教師發(fā)揮的作用比較大。

2.1.2 綜合性力學(xué)實(shí)驗(yàn)—電測實(shí)驗(yàn)

綜合實(shí)驗(yàn)是將電測實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容一一列出，學(xué)生可以選擇2～3項(xiàng)自己感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行操作。我院材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室配有材料力學(xué)純彎梁及彎扭組合實(shí)驗(yàn)臺8套，在這些實(shí)驗(yàn)臺上可測定平面狀態(tài)下的應(yīng)力分布情況，而按照目前的教學(xué)大綱只開設(shè)了材料彈性模量測定和純彎曲梁的正應(yīng)力測定2個實(shí)驗(yàn)。這樣，一方面學(xué)生的思維限制在這2個實(shí)驗(yàn)上，求知欲得不到充分滿足；另一方面儀器設(shè)備使用率低，得不到充分利用。自選型實(shí)驗(yàn)即是針對上述情況提出的改革辦法。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生通過熟悉實(shí)驗(yàn)原理、掌握儀器操作后，可自由選擇感興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)構(gòu)件的受力狀態(tài)選定布片方案，粘貼應(yīng)變片，測試、記錄數(shù)據(jù)，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析誤差原因。實(shí)驗(yàn)過程中可以充分鍛煉學(xué)生的動手能力，提高實(shí)驗(yàn)操作技能，實(shí)行自選型實(shí)驗(yàn)，僅憑教學(xué)大綱中規(guī)定的學(xué)時無法滿足需要，學(xué)生可以利用自習(xí)時間完成。在原有的電測實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上可選做懸臂梁實(shí)驗(yàn)、薄壁圓筒在壓、扭作用下復(fù)合受力分析實(shí)驗(yàn)等。在該層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生成為了實(shí)驗(yàn)的組織者和實(shí)施者，學(xué)生根據(jù)選擇的問題來確定解決方案，制定實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)方法和具體操作步驟，經(jīng)實(shí)驗(yàn)教師審核后，就可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

2.2 教學(xué)手段的改革

對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段來說，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段多樣化。借助校園網(wǎng)和多媒體教學(xué)這一輔助手段，在我們已經(jīng)建立的材料力學(xué)精品課程教學(xué)平臺中開設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)專欄，對于基本力學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們將這些實(shí)驗(yàn)的基本原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備與量具的使用方法等做成多媒體課件放在課程網(wǎng)站中，實(shí)驗(yàn)問題由課堂中提出，問題要結(jié)合現(xiàn)場操作中出現(xiàn)的情況來提出。對于綜合性實(shí)驗(yàn)，我們僅將儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蟀l(fā)布到課程網(wǎng)站中，重點(diǎn)是讓學(xué)生自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，查閱有關(guān)資料來完成，要求學(xué)生能根據(jù)自己設(shè)計的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來提出問題并給出解答，實(shí)驗(yàn)前教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行分組討論，比較實(shí)驗(yàn)方案并通過實(shí)驗(yàn)來確定最優(yōu)方案。

2.3 考核制度的改革

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)采取實(shí)驗(yàn)教學(xué)單獨(dú)考核百分制評分，并在材料力學(xué)課程的最終成績中占20%。其中每次實(shí)驗(yàn)成績按照百分制來打分，分為準(zhǔn)備部分、現(xiàn)場操作和實(shí)驗(yàn)考核3個環(huán)節(jié)。學(xué)生最終的實(shí)驗(yàn)課成績?yōu)樗袑?shí)驗(yàn)成績的平均分。

(1)準(zhǔn)備部分：成績20分，其成績評定對于根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報告或者自己設(shè)計的實(shí)驗(yàn)方案；

(2)現(xiàn)場操作：成績40分，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)情況評定成績，對抄襲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)未取得指導(dǎo)教師簽字者實(shí)驗(yàn)成績按零分計；

(3)實(shí)驗(yàn)考核：成績40分，根據(jù)學(xué)生原始數(shù)據(jù)處理結(jié)果及問題回答情況等評定成績。

3 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,越來越需要高校培養(yǎng)出的學(xué)生不僅具有專業(yè)知識而且具有綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，我們在有限的條件下對材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革的目的也正是為了更好地適應(yīng)社會需求，通過改革切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，鍛煉學(xué)生綜合實(shí)踐能力，培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。在材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐中，只有通過不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容和教學(xué)手段，真正調(diào)動起學(xué)生的積極性，才能激發(fā)出學(xué)生的興趣,真正使學(xué)生自己動手操作。真正使高等教育面臨的高分低能問題得到切實(shí)的改善還有很長的一段路要走,需要我們堅持不懈地努力和改革。

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Abstract: This paper analysis the existed problems in the material mechanics experiment, combine characteristics of the course and teaching practice and experience, put forward the new teaching revolution plan for the material mechanics experiment from three aspects: experiment contents, teaching methods and checking system.

Key words: material mechanics; experiment; teaching; checking

The discussion of the material mechanics experiment teaching model revolution

Zhao Bing, Zhang Yan
Nanyang institute of technology, Nanyang, 473004, China

2010-09-24

趙冰，本科，講師，教研室主任。

南陽理工學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新”(編號：NIT2006JY-04)。