材料力學實驗教學的改革與探索

王步志

摘 要:本文分析了材料力學實驗教學存在的主要問題及其原因,并提出了相應的對策。

關鍵詞:材料力學實驗教學 問題 對策

一、材料力學實驗教學存在的主要問題及其原因

1.學生興趣不高重視不夠

目前材料力學的主要教學模式是驗證性實驗,實驗教學始終處于從屬地位。學生首先接受理論方面的知識,然后再通過實驗驗證所學知識的正確性,因此學生不能充分認識到材料力學實驗的重要性。

由于實驗之前已經(jīng)了解了理論知識從而知道實驗結(jié)果,所以學生對實驗普遍失去興趣,缺乏應有的積極性和主動性;并且,由于考核上不重視或不合理,所以學生的重視程度不夠,認為已經(jīng)掌握了材料力學的理論知識和有關公式,只要承認這些理論知識和公式是正確的,做不做實驗都無所謂。實驗教學處于理論教學的從屬地位的另一體現(xiàn)就是,在材料力學課程的最后成績中要么不考慮實驗,要么只作為一種參考,這一現(xiàn)象進一步導致學生對實驗課的重視不夠。

由于學生對實驗缺少興趣并且對實驗的重要性認識不夠,有些學生不來做實驗,或者只是來應付一下,在實驗中不注意觀察實驗現(xiàn)象,實驗結(jié)束后不認真分析實驗數(shù)據(jù)和誤差原因,不總結(jié)實驗結(jié)果及其規(guī)律,對實驗數(shù)據(jù)任意修改,甚至抄襲實驗報告,使得材料力學實驗從根本上失去了實際意義,無法提高學生的綜合分析能力和科學實驗研究能力。

2.實驗條件不夠

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,大部分院校招生規(guī)模擴大,學生人數(shù)日益增多,而材料力學實驗教學的實驗場地、實驗設備、實驗人員卻難以大幅度增加,這對實驗教學的質(zhì)量帶來很大的問題。并且,部分高校采用多處校區(qū)的發(fā)展格局,使得原本不足的實驗資源進一步分散,使得材料力學實驗的教學質(zhì)量受到很大的限制和影響。由于實驗條件的限制,學生上實驗課時往往很多人圍著一臺設備,使得多數(shù)人是在“看”實驗,很少有機會能動手“做”實驗,這樣很難達到實驗的目的,更談不上提高教學質(zhì)量了,失去了實驗教學在培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)造能力、分析問題和解決實際問題能力方面的優(yōu)勢。

二、實驗教學建議和改革措施

1.改革教學內(nèi)容和模式

由于驗證性實驗使學生對實驗失去興趣,所以應該盡量改變理論教學和實驗教學的順序,在講授理論知識之前要求學生先完成實驗任務,使學生帶著問題進行理論學習,或在理論學習之前先有了一定的感性認識。例如在教學低碳鋼和鑄鐵的拉伸性能之前,可以先讓學生完成該實驗,讓學生在實驗中自己觀察實驗現(xiàn)象和應力應變曲線特點,然后帶著問題來進行理論知識學習。除此之外,某些簡單實驗,教師可以在課堂上進行,例如在講授彈性、塑性和脆性變形及其有關的材料力學性能之前,可以準備橡皮(彈性材料)、鐵絲(塑性材料)和玻璃(脆性材料)進行簡單變形的課堂演示,雖然這些材料的變形及其力學性能非常簡單,變形現(xiàn)象學生也十分熟悉,但是課堂上的演示使學生印象更加深刻,知道所學知識原來和實際生活如此接近,達到很好的教學效果。

2.改革實驗室管理模式

為了解決實驗時學生人數(shù)太多的問題,可以改革實驗室的運行管理模式和學生實驗教學模式,實行實驗室全開放,不在統(tǒng)一時間進行實驗,只要學生提前預約就可以于任何時間進行實驗,可以避免很多人同時實驗造成的不能獨立操作只能看,而平時又長期使實驗室閑置的問題。

3.改善實驗條件

實驗條件是實驗教學的物質(zhì)基礎,應該轉(zhuǎn)變觀念,充分認識實驗室建設的重要性,不斷改進實驗室條件。培養(yǎng)知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的人才,光靠課堂上的理論教學是不可能實現(xiàn)的,實驗教學在這方面發(fā)揮著重要的作用。隨著我國高教事業(yè)的發(fā)展,特別是高校科研工作的廣泛開展,實驗室的作用更加顯著,學校各級領導應該轉(zhuǎn)變觀念,樹立起與時俱進的科學發(fā)展觀,大力支持材料力學實驗室的建設。

除此之外,在實驗設備不足的情況下,特別是實驗條件要求比較高或技術難度比較大,或者是暫時還不具備條件的實驗,可以對實驗操作過程進行錄像。在實驗教學過程中,數(shù)值模擬也是一種很好的輔助手段,不僅可以幫助完成一些特殊的實驗,而且還可以展示某些構(gòu)件的內(nèi)部應力應變情況,使學生對實驗及其有關理論知識的認識更深刻。目前某些教學課件和多媒體教學動畫以及計算機仿真實驗可以加以結(jié)合使用以輔助實驗教學。錄像演示也要播放實驗之前的一些基本操作講解和注意事項,從而解決由于實驗室運行管理模式和學生實驗教學模式改革而使教師工作量增加的問題,以彌補實驗室?guī)熧Y條件的不足。

三、小結(jié)

本文針對學生對材料力學實驗的興趣不高、重視不夠以及材料力學實驗室條件不足等主要問題及其原因進行詳細分析,提出一些有效的教學改革措施。

參考文獻

1.張鈞強,張京穗.關于材料力學教學方法的探討[A].土木建筑教育改革理論與實踐[C].2009

2.張海軍,葛橋.材料力學實驗教學體系改革的設想[J].天中學刊.2008.(02) ■