材料力学实验教学改革的实践与探讨

【摘要】二、材料力学实验教学改革的实践与探索 1.正确认识材料力学实验教学的重要性 科学实验是科学理论的源泉,转变实验教学观念是实验教学改革的核心。美国力学大师铁摩辛柯说过:“理论分...

[摘要] 为适应社会经济发展对人才的需求,针对目前材料力学实验教学普遍存在的弊端,我们提出必须重视实验教学,必须对材料力学实验教学中存在的问题进行改革,以提高实验教学质量,培养学生的实践能力和提高学生的综合素质。

[关键词] 材料力学实验 教学改革 实践能力

材料力学是工科专业的一门重要专业基础课,材料力学实验是材料力学课程教学的重要组成部份,是检验理论正确程度和解决实际问题的依据,是培养学生动手能力和创新能力的重要环节。随着社会的不断发展,对人才要求越来越高。现行的实验教学内容、教学方法已经不能满足我们培养具有“基础知识扎实、知识面广、有较好的创新能力和解决工程实际问题能力”的应用型人才目标的要求,必须进行改革。

一、材料力学实验教学中存在的主要问题

目前,材料力学实验教学中存在的主要问题是学生学习兴趣不大,积极性不高,动手能力差,以应付式的心态来对待实验课程,等等。具体原因有以下几个方面:(1)学生对实验教学的重要性认识不足,存在“重理论、轻实践”的错误观念。他们认为实验只是对所学理论知识的验证,实验课中能完成实验任务就行了。存在着上实验课态度不够端正,实验报告互相抄袭,实验数据不完整等现象。(2)实验仪器缺乏,实验教学条件有限。造成许多实验无法开展,只能由教师做实验、学生看实验的被动局面。(3)实验教学内容单一,结构失衡,缺乏设计性和综合性实验。(4)传统的实验教学方式和方法缺乏科学性,学生对实验课兴趣不高,导致动手能力不强。(5)实验教学目的与实践要求偏离甚远,学生所学的材料力学知识与工程实际严重脱节,不能很好地发挥实验教学对理论教学的辅助作用。(6)实验指导书的内容过于详细,学生只需按指导书上的实验步骤一步步地操作就能完成实验,始终处于被动学习的状态,不利于发挥学生的创造力。(7)实验教学考核体系不科学。

二、材料力学实验教学改革的实践与探索

1.正确认识材料力学实验教学的重要性

科学实验是科学理论的源泉,转变实验教学观念是实验教学改革的核心。美国力学大师铁摩辛柯说过:“理论分析和实验结果在材料力学研究中具有同等重要的地位,材料力学的历史是理论和实验二者最好的融合。”理论课与实验课是同等重要的,理论课侧重于相关理论的讲解,具有普遍意义。实验课侧重于解决工程实际问题,是理论知识学以致用的实践性课堂,否则再好的理论也只能束之高阁,也就失去了理论研究的意义。因此,只有明确实验教学的重要性,才能培养学生应用理论知识去分析解决工程实际问题的创新能力,这点对工科专业学生非常重要。

2.增添实验设备,改善实验教学条件

俗话说“工欲善其事,必先利其器”。要想提高实验教学的效果,实验室必须按照学生的人数比例配备先进的实验仪器设备。近3年来,随着我校“实验室发展与提升计划”的实施,材料力学实验室先后购置了一批材料力学多功能试验台、电子万能试验机、静态电子应变仪和压力试验机等设备,同时,还对实验室环境进行改造。基本解决了教学设备陈旧、老化、台套数少和教学场地狭小等问题,使得实验教学能力得到快速提升。

3.改进实验教学方法,提高学生学习兴趣

传统的“固定式”实验教学方法束缚了学生思维能力和创造能力。在新的教学过程中,应充分利用网络优势,把试验仪器的图片及操作方法、注意事项、实验的主要目的、实验操作步骤等放到实验室网站上,以便学生进行实验前预习。同时,利用多媒体技术,制作实验CAI 软件,将材料力学实验内容全部模拟完成,建立材料力学虚拟实验空间。这样既增添学生学习兴趣,让学生很快掌握如何操作试验机,掌握课本上抽象的内容,又能培养学生利用计算机等现代化手段进行科学实验的能力,为将来踏上工作岗位打下坚实的基础。

4.立足基本实验教学扩充新型内容

基于“夯实传统实验基础,增加探索性、设计型和综合型实验内容”的想法,我们将材料力学实验分为二部分:(1)低碳钢和铸铁材料的拉伸、扭转和压缩等三项实验作为基本的材料力学性能实验。把测定材料弹性模量和泊松比、圆管扭转应力和纯弯梁弯曲正应力等实验作为基本应力分析实验,这两类实验为必做实验,是整个材料力学实验内容体系的基础部分。(2)组合梁弯曲正应力分析、组合压杆临界力测定、圆管弯扭组合实验等探索性、设计性和综合性的实验系列,构成整个实验体系的提高部分。其次我们还穿插了一些建筑材料中的钢材、木材、有机材料等与专业密切相关的材料实验,这对于学生后续专业知识的学习、拓展专业深度及广度,具有重要意义。比如,材料力学实验中的电测法是“建筑结构检测”这门专业课的灵魂,一些重要的建筑结构往往采用电测法来分析结构的受力状态。此外,在实验教学过程中,我们根据专业特点利用投影设备给学生播放一些工程实例,加强实验与工程应用的联系,增强学生的感性认识,激发学生的学习兴趣。

5.实验室实行全天开放

我们已经通过实验室网站建立实验预约系统。同时,我们还把实验室现有的仪器设备的数量、功能、参数和主要运用领域等信息放上网站供学生查询。通过实验室开放,学生可以自由安排时间完成实验任务,学生也可以自己设计实验项目解决实际问题。此外,我们还积极动员学生利用实验室开放时间参加教师的科研项目。实验室开放给学生提供了一个宽松的实验环境,让学生从实验时间、空间、内容和过程都有自主的选择,老师真正做到“引导”作用。

6.改革材料力学实验教学的考核方式

传统材料力学实验教学的考核,只关注学生的出勤率及实验报告的填写,很少考虑学生参与实验的主动性等因素。为了使实验考核更加客观,提高学生参与实验的积极性、主动性和创造性,我们坚持从以下三个方面考核学生:(1)实验效果。以全班学生实验所得实验数据的平均值作为参考,确定每位学生实验的效果,此部分占实验总成绩的50%。(2)实验报告。重点考查学生的实验思路及对待实验的态度,此部分占实验总成绩的30%。(3)实验课堂过程。考查学生的实验出勤率及学生实验动手能力,此部分占实验总成绩的20%。

三、结束语

实验教学是培养学生实践能力和创新能力的基础,这已经成为众多实验教学工作者的共识。只有树立正确的观念,把实验教学与理论教学摆在同等重要的位置,实验教学改革才能成功。同时,实验教学改革也是一项不断更新的工作。只有紧跟社会发展的步伐,行业发展的趋势来不断完善教学方法和教学内容,才能不断提高教学质量,才能培养出“基础知识扎实、知识面广、有较好的创新能力和解决工程实际问题能力”的应用型人才。

参考文献:

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[4],李勇.材料力学实验教学的改革实践[J].天中学刊,2007,22(2):112-113.