淺談在材料力學實驗中編寫思考題的意義

摘要實驗課是材料力學教學中的重要實踐性環節，它能幫助學生鞏固理論知識啟發學生積極思考培養分析解決實際問題的能力。

關鍵詞實驗思考題創造性思維

中圖分類號:G424文獻標識碼:A

材料力學的任務是研究構件在荷載作用下產生的內力變形規律，是建立滿足強度、剛度、穩定性要求所需的條件，為既安全又經濟地設計構件提供科學的計算方法。構件的剛度、強度、穩定性與材料的力學性能有關，而材料的力學性能需要通過實驗來測定。此外，工程上還存在著單靠理論分析尚難解決的復雜問題，需要依靠實驗來解決。而材料力學實驗是材料力學學科的重要組成部分，是材料力學理論的建立和發展的基礎。材料力學實驗課教學中的一項重要內容是要求學生除了完成規定的操作和數據處理外還必須完成一定數量的思考題，難度適宜而又能聯系實際的思考題，不僅可以充實基本實驗的內容啟發學生積極思考增加學生對實驗課的深厚興趣而且對提高學生動手能力分析問題和解決問題的能力有重要意義。因而，也是改革材料力學實驗課教學的措施之一。

1 編寫實驗思考題的重要性

1.1 是培養學生能力的需要

實驗課是材料力學教學中的重要實踐性環節。它不僅能幫助學生鞏固理論知識，而且要啟發學生積極思考培養分析解決實際問題的能力。所以，在實際教學中，除了要求學生掌握基本儀器設備的操作和實驗技能外，還應編寫一定數量的思考題，讓學生在課上或課后完成。從而促進學生既動手又動腦，不僅知其然，而且知其所以然;不僅在課堂上積極思考而且課后也能帶著問題進行創造性思維，這對于進一步開發智力培養學生實際工作能力有重要的意義。

1.2 是進一步充實和更新基本實驗內容的一種方法

目前許多院校使用的實驗教材來看，基本實驗的內容多年變化不大。隨著實驗力學的發展，材料力學實驗內容的充實和更新顯得尤為必要。在基本的實驗中編寫實驗思考題就是充實和更新其內容的一種行之有效的方法。以往的教材中的思考題存在以下缺點:一是分量不夠。往往是對實驗原理、方法和步驟等敘述比較詳細，而思考題只有一兩道。二是內容簡淺和單調。如有的思考題僅是對操作方法和試驗規則的重復。三是提出的問題較籠統，針對性不強，不利于引導學生思考問題的關鍵。因而，不能增加學生對實驗課的興趣，也不利于啟發學生的創造性思維。所以，編寫一定分量內容新穎、針對性強的思考題是充實基本實驗內容，提高實驗要求的一種可行性方法。

1.3 是一種經濟的實驗教學措施改革

對力學實驗教學的改革，當前已有不少獨到的見解和有成效的嘗試。諸如各院校又增加試驗項目進行設計性試驗等等，但是這些都必須有足夠的人力物力為前提，既必須增加經費添置儀器設備，同時也要增加課時，對于一些教學條件有限的學院來說，這的確不是一件容易的事，所以在基本實驗中巧妙的加入一定分量的思考題，那么既可以充實和更新實驗內容，又能利用現有條件，促使學生多動手，勤動腦，可以達到開發學生智力的目的，從而收到少花錢多辦事的效果，不失為一種經濟的教學改革措施。

2 編寫實驗思考題的要求和基本內容

實驗思考題和一般的理論教學思考題有其共同之處，也各有特點，它不僅要求學生運用已學的知識來進行理論上的分析推理，而且要通過實際操作進行實驗驗證，所以它在內容上和基本實驗是緊密聯系的。在實驗前做好預習是使實驗達到預期效果的一條有效途徑。因此，在實驗前要求學生閱讀教材和實驗指導書，明確實驗目的與要求，復習與實驗有關的理論，掌握實驗的方法和步驟，設計好記錄數據的表格。同時實驗指導教師要根據實驗內容有針對性地給學生一些思考題。編寫實驗思考題大致可分為以下三類:第一類是關于常用儀器設備的原理，使用和誤差分析方面的。例如常用的萬能實驗機和電阻應變儀等，就應通過編寫思考題，使學生更加深刻地了解使用方法和工作原理等，對使用中的關鍵問題有深刻的印象。在拉伸壓縮實驗前，可以給學生提出這樣的一些問題:萬能試驗機主要由哪幾部分組成?其工作原理是什么?使用萬能試驗機的注意事項。在彎曲實驗中可以給學生提出這樣一些問題:電測法的基本原理是什么?它的主要優缺點有哪些?應用范圍是什么?為什么要加溫度補償片?本實驗的補償片貼在哪里?第二類是拓展和加深基礎實驗內容方面的。材料力學的基礎實驗對鞏固和加深理論知識的理解很有幫助，這一類思考題大多屬于與基礎實驗的原理與方法有關的新的實驗項目。例如應變片電橋的原理，構件在各種不同荷載下的電測方法，應變片的性能參數的測定，應變片的粘貼與防護等。這些都可以在做完基礎實驗后，利用現有裝置進行實驗，對學生不增加負擔，卻增加了動手的機會。第三類是有一定難度的較為復雜的思考題。學生必須綜合運用已學會的材料力學知識才能解答。例如在完成測定材料彈性模量后安排的思考題:(1)為什么在實驗過程中要運用等量法加載測量?(2)為什么實驗過程中要把拉應力控制在比例極限內?(3)當試件夾裝不正時測試數據有什么影響?如何克服?

3 如何指導學生完成思考題

實驗課上以學生為主體，鼓勵學生多動手，充分發揮學生的積極性和主動性。實驗前指導教師對實驗內容要精講，突出重點，抓住關鍵，積極引導。這是一節實驗課的前奏，是實驗成功與否的一個重要環節。要想講精，要求知識正確，重點突出，語言精練，生動活撥，盡量少講，點到為止，使學生有足夠的時間去獨立思考和進行實驗活動。實驗中編寫較多的思考題，指導老師必然要花更多的力氣去指導，同時也要方法得當，首先要由簡到繁分布解決的原則，對較簡單的思考題可以在課堂上當場提問，要求學生回答，結合指導學生操作對較復雜的題，則可以先組織學生進行討論，得出正確的答案后，讓學生自己動手驗證。其次是教師也要進行適當的啟發和提示，對于難度較大的思考題，其涉及知識面較寬，有較多分析計算過程，必須留給學生課后去完成。

實踐證明，通過設置思考題，使學生帶著疑問去預習，能夠在實驗中找出疑難問題，加深對知識的理解，有利于知識的掌握和提高。總之，合理的編寫思考題可以使實驗課內容更加充實，教學形式更為生動活潑又不過多增加學生負擔。