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關(guān)于淺談材料力學(xué)拉伸實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革論文
一、教學(xué)改革的內(nèi)容
借鑒他校和他人改革思路，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)試件的選取、學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的地位等三個方面人手，對材料力學(xué)的拉伸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，具體內(nèi)容與做法是：將實(shí)驗(yàn)設(shè)計為一個綜合性實(shí)驗(yàn);用多種試件強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果;學(xué)生由被動接受變?yōu)橹鲃訁⑴c。
1.將實(shí)驗(yàn)設(shè)計為一個綜合性實(shí)驗(yàn)
材料力學(xué)原來開設(shè)的實(shí)驗(yàn)有多個，涉及材料的多種力學(xué)性能檢測方法，其中拉伸和壓縮放在一個實(shí)驗(yàn)(簡稱拉壓實(shí)驗(yàn))中。但這樣人為地分割之后，割裂了材料的拉伸和壓縮性能檢測方法之間的區(qū)別和聯(lián)系，容易給學(xué)生造成一種錯覺，使他們認(rèn)為拉伸和壓縮性能檢測方法是彼此獨(dú)立、互不相干的。材料力學(xué)性能檢測方法雖然在適用范圍和試件等方面有所不同，但仍可以相互補(bǔ)充，只有將它們緊密地結(jié)合在一起，才可以完成生產(chǎn)中的材料性能檢測任務(wù)。對于材料的強(qiáng)度，可以采用拉伸實(shí)驗(yàn)，也可以壓縮實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢測。前者適用于塑性材料(如低碳鋼)，后者適用于脆性材料(如鑄鐵)。二者各有千秋，在很多方面可以相互補(bǔ)充，所以在實(shí)際生產(chǎn)中常常將這兩種方法結(jié)合起來使用，綜合考查材料在拉伸和壓縮兩方面的性能。
材料的拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)被硬性地放在一起，由于實(shí)驗(yàn)時間的限制，材料拉伸實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容不可避免地會受到影響，將使材料拉伸性能檢測局限在一個很小的范圍內(nèi)，變成一個孤立的點(diǎn)，無法形成面，更不用說形成網(wǎng)了，所以將拉伸實(shí)驗(yàn)單獨(dú)開設(shè)，并設(shè)計為一個綜合性實(shí)驗(yàn)，且安排在相關(guān)內(nèi)容講完之后進(jìn)行。
2.用多種試件強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果
材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)原來開設(shè)的時候，為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性，待測試件多采用的是健全試件，即內(nèi)部沒有缺陷的試件。在進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)時用的是取自鋼筋的低碳鋼試件，雖然實(shí)驗(yàn)效果比較明顯，實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較可靠，但存在實(shí)驗(yàn)結(jié)果脫離生產(chǎn)實(shí)際這樣一個問題。實(shí)際工件內(nèi)部(對應(yīng)于試件內(nèi)部)如果有缺陷，或者，即使內(nèi)部無缺陷，但表面受到腐蝕，也會對材料的拉伸性能造成嚴(yán)重的影響，但以往實(shí)驗(yàn)中用的都是健全試件，內(nèi)部缺陷和表面腐蝕等的影響無法得到驗(yàn)證，直接導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)內(nèi)容脫離生產(chǎn)實(shí)際，從而影響了實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。
為了解決這個問題，在拉伸實(shí)驗(yàn)中采用多種試件來強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。比如除了準(zhǔn)備健全的標(biāo)準(zhǔn)試件外，還準(zhǔn)備一定數(shù)量的內(nèi)部帶有缺陷的試件和表面受到腐蝕的試件。表1是某鋼筋的健全試件和在NaCl溶液中浸泡一段時間后的腐蝕試件的拉伸性能測試結(jié)果。這樣，學(xué)生在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來之后，可以進(jìn)行比較，看看試件內(nèi)部有無缺陷和表面是否受到腐蝕等與健全試件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否一致，差別到底有多大，既加深了學(xué)生對材料拉伸性能檢測重要性和影響因素的認(rèn)識，又拉近了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際的距離，很好地強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。
3.學(xué)生由被動接受變?yōu)橹鲃訁⑴c
在原來的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，每次實(shí)驗(yàn)老師要求學(xué)生做什么和怎么做，學(xué)生只是被動地接受，被動地完成一個個任務(wù)，從來不管也不用管為什么要用這種材料力學(xué)性能檢測方法，以及為什么要這么做。學(xué)生的求索精神和參與熱情沒有被激發(fā)出來，這又從另一方面影響了實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。
拉伸實(shí)驗(yàn)改為綜合性實(shí)驗(yàn)以后，給出多種或多個試件，并給出使用條件和性能要求，要求學(xué)生綜合運(yùn)用檢測方法，將材料的拉伸性能檢測出來。學(xué)生由被動接受變?yōu)橹鲃訁⑴c，留給學(xué)生自由發(fā)揮的空間很大，這將會使其積極性得以發(fā)揮，創(chuàng)新能力得以展現(xiàn)。在整個實(shí)驗(yàn)過程中，除設(shè)備使用方法由老師講解以外，其余部分均由學(xué)生自己完成，包括拉伸實(shí)驗(yàn)材料的選用、拉伸性能檢測操作的完成、檢測結(jié)果的分析、檢測結(jié)論的給出(即拉伸性能測試結(jié)果)，還要給出內(nèi)部缺陷或表面腐蝕的影響。這種把基本的教學(xué)實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)際問題有機(jī)結(jié)合在一起的方案，不僅豐富了實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容，開闊了學(xué)生的專業(yè)視野，縮短了課堂教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際的差距，而且提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，從而培養(yǎng)了學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。
二、教學(xué)改革的成效
材料力學(xué)拉伸實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，全面提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)(學(xué)生滿意度調(diào)查結(jié)果見表2)。這項(xiàng)改革取得了較好的教學(xué)效果，具體體現(xiàn)在三個方面：促進(jìn)了學(xué)生及時吸收和靈活運(yùn)用知識;培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立個性和協(xié)作精神;提高了學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。
三、結(jié)束語
材料力學(xué)拉伸實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革取得了一定的成效，但仍存在一些缺點(diǎn)和不足，今后還要在多個方面加以改進(jìn)，比如：增加實(shí)際工件或試件，進(jìn)一步縮短課堂教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際的距離;利用多媒體手段，加強(qiáng)形象化教學(xué);加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的開放性力度等等
材料拉伸性能檢測在各種材料中的廣泛應(yīng)用已經(jīng)取得了很好的效果，材料力學(xué)拉伸實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革可使大學(xué)生的工程實(shí)踐能力和科研探索能力進(jìn)一步提高，對大學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)也有非常重要的意義。這一工作值得進(jìn)一步推進(jìn)和兀吾。
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