材料力學綜合性、設計性實驗的研究與實踐

王曉天　李延君　溫泳

摘要：剖析了材料力學實驗教學中存在的問題，提出開展綜合性設計性實驗的必要性；闡述了綜合性、設計性實驗的內容及實施步驟，強調了綜合性、設計性實驗對學生工程素質和創新能力培養的重要作用及良好的實踐效果。

關鍵詞：綜合性、設計性實驗實驗教學創新能力

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0229-01

黨的十七大提出“提高自主創新能力，建設創新型國家”，創新型國家需要創新人才，尤其需要一種有利于大學生創新人才培養的高等教育環境。為了培養大學生的創新能力，促進基礎力學實驗教學的建設和改革，教育部高等學校力學教學指導委員會、中國力學學會教育工作委員會和高等學校國家級實驗教學示范中心工作委員會于2010年10月在東南大學九龍湖校區聯合舉辦了首屆“全國大學生基礎力學實驗競賽”，我校代表隊與來自全國96所大學的學生一起參加了本次競賽，并取得了較好的成績。在此背景下為了提高我校學生的力學競賽參賽水平，帶動學院的實驗教學的進一步建設和改革，同時配合我校學生課外科技及創新實踐活動，我們進行了材料力學綜合性、設計性實驗的研究與實踐。

1材料力學實驗教學的現狀與存在的不足

材料力學課程是土木工程專業一門重要的專業基礎課，該課程的理論性、應用性和實踐性很強并且與工程實際聯系緊密。材料力學實驗是材料力學課程重要的組成部分，它不僅對培養學生的動手能力、創新能力以及分析、解決實際問題的能力起著重要的作用，而且材料力學實驗技術在建筑、機械等工程中是不可少的。長期以來，我校材料力學實驗教學重視理論輕視動手實驗，實驗內容多以單元操作為主，僅僅局限于配合課堂教學、驗證原理，不注重創新性探索性；實驗模式落后，通常實驗教師將實驗要用的儀器設備準備好，然后講解實驗內容和實驗步驟，學生在預先準備好的儀器設備上依照步驟做實驗、獲取數據，最后提交實驗報告。這種實驗模式缺乏對學生獨立思考、動手實踐、分析和解決實際問題及創新等能力的培養。因此，探索新的實驗教學模式，開設綜合性、設計性實驗對培養學生動手實踐能力，訓練學生創新思維和團隊合作精神，提高我校材料力學實驗教學水平，促進材料力學實驗室建設和教學改革都將具有非常重要的意義。

2綜合性、設計性實驗的內容及實施

2.1 綜合性、設計性實驗的內容

綜合性、設計性實驗的主要目的是培養學生的動手能力和創新能力。為此，我們設計了具有一定工程背景的綜合性、設計性實驗的內容。

（1）電阻應變片的粘貼實驗、應變片在電橋中的接橋實驗。

實驗目的是讓學生掌握電阻應變片的粘貼、焊線技術，學生掌握應變片測量應力時的組橋技術及多點靜態電阻應變儀的使用。

（2）偏心拉伸實驗、彎扭組合變形主應力的測定。

電測技術廣泛應用于各種工程結構的應力分析中，是解決結構強度問題的重要手段。通過上述實驗讓學生掌握應變片測量應力的原理和方法。

（3）鋼桁架結構桿件受力及變形研究。

學生綜合應用電測方法等多種實驗手段，自行設計實驗方案，對鋼桁架撓度、桿件內力等進行測試，使學生初步掌握電測技術在工程測試中的應用。

2.2 綜合性、設計性實驗的實施

（1）查閱文獻。

教師首先講解利用CNKI等網絡資源查閱文獻資料方法，然后學生按照擬定的實驗項目與教師提出的相關要求有目的地查閱文獻資料，并進行整理、歸納和總結，為實驗方案的設計奠定一定基礎。

（2）實驗方案的設計和優化。

學生根據給定實驗目的要求和實驗條件，分小組自行設計實驗方案，注重方案的合理性和可行性，指導教師只予以輔助，從方案設計的合理性和實驗的可行性逐一梳理和認真審核，并提出需進一步完善的方案，供學生參考。經一至兩輪的審核、修改，最后確定最佳實驗方案。

（3）實驗操作。

學生根據自己確定的實驗方案，以小組為單位進行實驗操作，小組成員根據各自分工在實驗過程中各盡其責，同時又相互配合。遇到疑難問題由學生自己主動思考，整個解決問題的過程中學生是主體，教師僅起指導作用。

（4）編寫實驗報告。

實驗結束后，學生以小組為單位對實驗測得的數據進行科學處理、計算，并與理論值相比較，進行誤差分析，得出結論。提交完整的實驗報告。

3實施效果

材料力學綜合性、設計性實驗以學生課外科技及創新實踐活動的形式進行實踐的，取得了良好的效果。首先通過材料力學綜合性、設計性實驗使學生將理論課知識與工程應用有機的結合起來，同時培養了學生的工程意識；其次通過查閱文獻資料、設計實驗方案、完成實驗內容，充分調動了學生學習的主動性和積極性，提高學生的動手能力和實驗技能，培養了學生的創新、實踐能力和團隊合作精神；第三，編寫實驗報告，進行理論計算、實驗數據處理、誤差分析及實驗結果分析討論，培養學生實事求是的科學態度和綜合分析問題、解決問題的能力。為將來進一步的學習和研究創新打下堅實基礎。

4結語

實驗是高校教學內容的重要組成部分，材料力學綜合性、設計性實驗內容是在緊密結合課堂教學內容和工程實際應用的基礎上設定的，在學院的支持和教師的指導下，以其特有的組織形式進行實踐的。在培養學生的創新思維、實踐能力、協作能力、競爭意識等方面都起到非常重要的作用，在提高學生工程素質方面發揮著獨特的功能。我們期待著在下一屆的“全國大學生基礎力學實驗競賽”中取得更加優異的成績。

參考文獻

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