材料力學(xué)實驗教學(xué)的改革與探索

【摘 要】本文針對學(xué)生對材料力學(xué)實驗的興趣不高、重視不夠以及材料力學(xué)實驗室條件不足、考核制度單一等主要問題及其原因進行詳細分析，提出一些有效的教學(xué)改革措施。

【關(guān)鍵詞】材料力學(xué)實驗；實驗教學(xué)；教學(xué)改革；改革措施

材料力學(xué)是工科機械類、土木類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，對學(xué)好后序?qū)I(yè)課程至關(guān)重要。而材料力學(xué)的實驗對于學(xué)生掌握材料力學(xué)理論知識起著很重要的作用，它實際上是材料力學(xué)教學(xué)的重要組成部分，對學(xué)生進行科學(xué)實驗訓(xùn)練，加深理解所學(xué)理論知識，提高學(xué)生動手能力，科學(xué)創(chuàng)新思維能力起著積極和重要的作用。近幾年來，隨著教學(xué)改革的不斷深入，材料力學(xué)實驗教學(xué)從實驗內(nèi)容、實驗方法到實驗手段等方面均發(fā)生了很大的變化，基本實驗質(zhì)量得到了全面提升，一批新開發(fā)的綜合型、設(shè)計型實驗逐漸走向成熟，并取得了階段性成果。但是，在改革過程中，還暴露出一些問題，值得教育者們進行深入思考和探討。

1 實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

1.1 學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高

目前材料力學(xué)的主要教學(xué)模式是驗證性實驗，實驗教學(xué)始終處于從屬地位。學(xué)生首先接受理論方面的知識，然后再通過實驗驗證所學(xué)知識的正確性，因此學(xué)生不能充分認識到材料力學(xué)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(xué)生對實驗普遍失去興趣，缺乏應(yīng)有的積極性和主動性。并且，在材料力學(xué)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(dǎo)致學(xué)生對實驗課的重視不夠。

1.2 實驗條件不足

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(xué)生人數(shù)日益增多，而材料力學(xué)實驗教學(xué)的實驗場地、實驗設(shè)備、實驗人員卻難以大幅度增加，這對實驗教學(xué)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(xué)實驗的教學(xué)質(zhì)量受到很大的限制和影響。由于實驗條件的限制，學(xué)生上實驗課時往往很多人圍著一臺設(shè)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(xué)質(zhì)量了，失去了實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)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。

1.3 考核制度單一

由于學(xué)生對實驗缺少興趣并且對實驗的重要性認識不夠，有些學(xué)生不來做實驗，或者只是來應(yīng)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。由于實驗報告作為考核的唯一標準，這樣很難避免學(xué)員在做實驗報告時，相互抄襲，使得材料力學(xué)實驗從根本上失去了實際意義，無法提高學(xué)生的綜合分析能力和科學(xué)實驗研究能力。

2 實驗教學(xué)改革的主要措施

2.1 改革教學(xué)內(nèi)容和模式

由于驗證性實驗使學(xué)生對實驗失去興趣，所以應(yīng)該盡量改變理論教學(xué)和實驗教學(xué)的順序，在講授理論知識之前要求學(xué)生先完成實驗任務(wù)，使學(xué)生帶著問題進行理論學(xué)習(xí)，或在理論學(xué)習(xí)之前先有了一定的感性認識。例如在教學(xué)低碳鋼和鑄鐵的拉伸性能之前，可以先讓學(xué)生完成該實驗，讓學(xué)生在實驗中自己觀察實驗現(xiàn)象和應(yīng)力應(yīng)變曲線特點，然后帶著問題來進行理論知識學(xué)習(xí)。對于某些簡單實驗，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(guān)的材料力學(xué)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(xué)性能非常簡單，變形現(xiàn)象學(xué)生也十分熟悉，但是課堂上的演示使學(xué)生印象更加深刻，知道所學(xué)知識原來和實際生活如此接近，達到很好的教學(xué)效果。除此之外，根據(jù)教學(xué)要求，運用多媒體教學(xué)動畫以及計算機仿真實驗等教學(xué)手段，以達到增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。

為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)內(nèi)容要緊緊圍繞教學(xué)目標，緊跟工程實踐要求，改變傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容，添加更具時代特色的創(chuàng)新實驗內(nèi)容，并運用新的國家標準充實教學(xué)內(nèi)容，要保持理論教學(xué)和實驗教學(xué)的協(xié)調(diào)和溝通。學(xué)生首先要掌握先進的科學(xué)知識，在實驗室才能夠施展他的才華，從而推動實驗教學(xué)進程不斷向縱深發(fā)展。為此，可開設(shè)一些綜合性、設(shè)計性、前瞻性的實驗項目。內(nèi)容分為三個層次：第一層次為基本力學(xué)性能實驗，第二層次為電測實驗，第三層次為綜合設(shè)計性實驗，此外還可以設(shè)計一些與工程實踐緊密聯(lián)系且有一定難度的綜合創(chuàng)新性實驗，讓學(xué)生獨立進行實驗設(shè)計，組織實驗方案的實施，完成實驗任務(wù)。在實驗過程中，學(xué)生既有學(xué)習(xí)新知識的驅(qū)動力，也提高了分析問題解決問題的能力。

2.2 改善實驗條件

實驗條件是實驗教學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)，應(yīng)該轉(zhuǎn)變觀念，充分認識實驗室建設(shè)的重要性，不斷改進實驗室條件，積極更新實驗設(shè)備，合理利用資源，提高儀器的利用率。對傳統(tǒng)老式液壓式萬能材料試驗機進行改造，購買沖擊試驗機、扭轉(zhuǎn)試驗機、純彎曲實驗裝置、彎扭組合實驗裝置、壓桿穩(wěn)定裝置、等強度梁實驗裝置、BDCL材料力學(xué)多功能實驗臺。這些電測實驗都要使用靜態(tài)應(yīng)變儀，那么我們整合資源充分考慮到這些特點，在滿足正常實驗要求下，使得應(yīng)變儀資源共享，極大地提高儀器的利用率。新的實驗設(shè)備不僅滿足正常的實驗教學(xué)要求，同時也滿足實驗教員進行教學(xué)研究的要求。實驗教員還利用現(xiàn)有資源自主研發(fā)一些新的實驗儀器或者對實驗儀器進行相應(yīng)的技術(shù)改進，提高科研學(xué)術(shù)水平。

2.3 完善考核制度

材料力學(xué)實驗是工科學(xué)生必修的一門學(xué)科的基礎(chǔ)實驗課程，實驗成績考核是實驗教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有建立科學(xué)的實驗成績考核制度，完善實驗課程考核方法，才能真正發(fā)揮單獨設(shè)置實驗課程教學(xué)的重要作用，使學(xué)生實驗成績做到真實反映學(xué)生的實驗水平。

在考核過程中，堅持讓學(xué)生完成預(yù)習(xí)，是我們強調(diào)的重點環(huán)節(jié)之一，這樣做可以督促學(xué)生在實驗前做到心中有數(shù)，為實驗順利進行提供必要保證。每次實驗中，盡可能為學(xué)生提供更多的獨立操作機會，對每名學(xué)生的實際操作情況、實驗態(tài)度、實驗結(jié)果質(zhì)量等均予記分。對做實驗不認真者，除及時批評外，也進行相應(yīng)扣分。書寫實驗報告是學(xué)生對自己所學(xué)知識進行歸納總結(jié)的重要方式，也是培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生科學(xué)思維、邏輯推理和文字表達能力的有效手段。實驗報告書寫不合格者退回重寫，并予以相應(yīng)扣分。

3 結(jié)語

總之材料力學(xué)實驗真正的目的是在完成教學(xué)計劃的前提下，重點培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思想，在興趣中學(xué)習(xí)，舉一反三，使學(xué)到的東西真正應(yīng)用到實踐中去。材料力學(xué)實驗教學(xué)改革是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工作，它不僅需要校領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，還需要教師、實驗室管理人員和學(xué)生的共同努力，不斷探索、不斷總結(jié)、不斷完善、不斷改進教學(xué)方法和手段來提高實驗教學(xué)質(zhì)量，只有這樣才能把學(xué)生培養(yǎng)成理論基礎(chǔ)扎實、動手能力強的創(chuàng)新型人才。

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