淺談材料力學(xué)實驗課程改革的探索論文
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)生由理論開始走向工程實踐的橋梁，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扎實、動手能力不足、創(chuàng)新思維不強、缺乏團隊合作等問題。近年來卓越工程師、項目化教學(xué)、CDIO 等教學(xué)模式的廣泛應(yīng)用就是在對傳統(tǒng)教學(xué)模式的探索改革。就材料力學(xué)實驗課程而言通過實驗加強學(xué)生對材料力學(xué)理論概念的理解，注重實驗?zāi)芰筒僮骷寄艿南到y(tǒng)培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生用實驗的方法去分析問題、研究和解決工程問題，促進學(xué)生理論與實際相結(jié)合，提高相關(guān)實驗器材的利用率，進一步有效改善實驗條件，實現(xiàn)工程人才培養(yǎng)的目標(biāo)。
一 當(dāng)前實驗教學(xué)存在的不足
主要表現(xiàn)在：
(1)實驗教學(xué)內(nèi)容單一，設(shè)計性和綜合性實驗缺乏。
(2)當(dāng)前的實驗教學(xué)方式和方法缺乏多樣性，學(xué)生對實驗課興趣不高。
(3)實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容過于詳細，學(xué)生只需按指導(dǎo)書上的實驗步驟逐步操作就能完成實驗，始終處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，不利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。
(4)實驗儀器缺乏，實驗教學(xué)條件有限，造成許多實驗無法開展，只能進行演示實驗，由教師做實驗、學(xué)生看實驗，導(dǎo)致學(xué)生動手能力不強。
二 改革探索
1.編制實驗大綱
貴陽學(xué)院現(xiàn)已配置電子萬能試驗機一臺、扭轉(zhuǎn)試驗機一臺，依附理論課程的實驗學(xué)時僅6 學(xué)時，所以根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備和實驗學(xué)時數(shù)，編制實驗教學(xué)大綱。設(shè)置開設(shè)三個理論驗證實驗：拉伸試驗、壓縮實驗、扭轉(zhuǎn)實驗，每個實驗2 學(xué)時。這三個實驗為材料力學(xué)性能驗證的主要試驗，實驗的開設(shè)能讓學(xué)生通過實驗進一步加深對理論知識的理解，掌握實驗的`基本知識、方法和技術(shù)，能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、分析和解決實際問題的能力。對于培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力、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.改進教學(xué)方式
傳統(tǒng)的教學(xué)以老師為主，教師完全將實驗內(nèi)容，實驗步驟原封不動地告訴學(xué)生，學(xué)生只要依照教師的講解，無須進行思考，依葫蘆畫瓢就能完成實驗，不能發(fā)揮主動性。此次改革將教學(xué)方式完全改變，教師僅告知學(xué)生實驗題目、實驗設(shè)備、實驗?zāi)康�，整個實驗內(nèi)容、實驗步驟等均需要學(xué)生自己參閱資料文獻，參照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)去構(gòu)建實驗方案。制定后的實驗方案需要經(jīng)過老師審核后才能進行實驗，實驗結(jié)果是否能達到預(yù)期效果，增加了學(xué)生的興趣。通過這樣的一個過程，學(xué)生從“不會”到“學(xué)會”，更主要的是經(jīng)歷了如何解決難題，知道了“會學(xué)”“會用”的這樣一個過程。
3.開放實驗室
由于實驗設(shè)備數(shù)目不足和教學(xué)學(xué)時數(shù)有限，且各班學(xué)生人數(shù)較多，將班級分組后仍不能滿足學(xué)生一一參與操作。以12 級汽服班為例，全班共80 人，分成4 組，每組都有20人，在做實驗時僅三四名同學(xué)能動手，其他同學(xué)只能在邊上觀看，部分動手能力相對較弱或者惰性較強的同學(xué)就借機躲過了實驗。為了解決這個問題，將實驗室在課余時間開放，學(xué)生制定好方案后與教師聯(lián)系，預(yù)約時間進行實驗，盡量保證學(xué)生都能操作。
4.開展學(xué)生討論活動
在實驗課教學(xué)過程中，學(xué)生以小組開展實驗，小組成員分工協(xié)作，相互討論，設(shè)計、實施實驗。由于實驗設(shè)置方案的不同，每組實驗數(shù)據(jù)均有差異，又安排學(xué)生以小組為單位，進行分析討論，分析實驗方案的優(yōu)缺點、分析各組數(shù)據(jù)誤差、分析實驗結(jié)果、歸納總結(jié)實驗現(xiàn)象、驗證實驗結(jié)果。在這個過程中，學(xué)生既有分工，又有協(xié)作;既有獨立思考，又有團隊意識;溝通交流能力也得到了進一步的鍛煉和提高。
5.增加有限元分析
加強學(xué)生的綜合運用能力將有限元法引入到材料力學(xué)試驗教學(xué)中，讓學(xué)生參與用有限元軟件來求解材料在拉伸、扭轉(zhuǎn)等力學(xué)試驗對象任意部位的變形、應(yīng)力和應(yīng)變分布情況，同時用試驗方法加以試驗驗證，并比較仿真與實際實驗的區(qū)別。
運用這種方法使理論教學(xué)的內(nèi)容與其他課程的知識相融合、貫通，使同學(xué)們能夠?qū)W到測定材料力學(xué)性能試驗的基本知識和方法，深入了解試驗應(yīng)力分析的基本概念，加深對有限元軟件的分析應(yīng)用，對培養(yǎng)同學(xué)們的動手能力、綜合分析能力、創(chuàng)新能力十分重要，實現(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)生研究問題的濃厚興趣，對激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、工程意識起到了積極的作用。實踐證明，以這種方案開設(shè)材料力學(xué)實驗，調(diào)動了學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣，加強了他們的自學(xué)能力、團隊意識和綜合運用能力。本次探索能達到實驗課程開設(shè)的目的和要求，但是在實驗開設(shè)過程中，大多數(shù)內(nèi)容是在課下業(yè)余時間完成，這就需要教師拿出更多的時間，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)來引導(dǎo)學(xué)生。
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