浅谈材料力学设计性综合实验教学方法

浅谈材料力学设计性综合实验教学方法

　　 [摘要]本文介绍了材料力学实验课的特点及引入设计性综合实验教学方法,这样的实验教学改革有利于提高学生学习的积极性,对培养学生的自主学习能力,培养创新能力极为重要。
　　[关键词]材料力学 实验教学 设计实验 综合实验
　　
　　《材料力学》课程在土木工程专业中是一门重要的基础专业课,相对于其它专业课来说知识比较抽象,其理论性较强,其基本理论知识是往后课程学习和以后工程设计和工程实践中最基本的理论根据之一,涉及众多工程领域。学生通过学习,了解和掌握材料力学研究方法,能运用材料力学理论和方法去分析、计算解决实际工作中遇到的一些工程问题。实际教学中,由于本门课程具有理论性强、概念知识多、内容抽象、逻辑严密等特点,使教与学都颇具困难,因此,需要教学老师在教学实践中不断探索研究,提高教学质量、改善教学方法。材料力学的实验教学能使学生学到的抽象理论知识与实际情况结合起来,有助于建立完整的材料力学知识体系,另外实验教学有利于学生自学学习能力和创新能力的培养,在教学改革中应该重视实验教学环节。
　　一、材料力学实验教学内容的现状
　　1.实验课内容陈旧、单一
　　一般来说,材料力学实验课的实验项目少且较为单一,主要有是对铸铁和低碳钢两种金属材料进行简单的材料力学性能测试,包括拉伸、压缩、扭转、弯矩等主应力的验证性实验,内容形式固定,与工程实际情况联系不强。在实验中,学生都是按指定标准化程序实验操作,实验内容设计上也没有预留多少让学生有自主创造的空间,这样不但影响学生的学习热情,还扼杀了学生的创造思维。
　　2.实验条件不充足
　　随着高校扩招政策实施,在校学生数量不断增多,导致现有的仪器设备台套数远远不能满足现有学生人数的使用需求,而学校短期内又无法投入大量的人力物力不断扩张实验室面积、实验仪器数量。这样,迫于现状许多院校作出无奈选择,以前学生三两人一组做实验,现在要五六人一组做实验。这样形成了实验过程中个别人操作,多数学生观摩和记录的现象,这样就导致了许多学生抄袭以及对实验敷衍的心理。
　　二、材料力学综合设计型实验教学方法
　　1.引入综合设计型实验内容
　　结合经典材料力学实验方法的基础上,调整实验内容增加设计综合设计性实验内容,为学生提供宽松、开放的实验环境,让学生根据自己的意愿和能力灵活开展实验。在实验中,老师不设定具体实验方法方式。开展实验前,学生几个人自由组成以实验小组,分工合作,要阅读实验大纲要求、明确实验目的、了解实验室现有条件、自主查阅资料等,然后设计实验方案,跟老师讨论实施实验可行方案,最后独立完成实验,完成实验研究报告或实验小。
　　综合设计型实验要求老师始终以辅助的角色从旁指导学生实验,在确定大致的实验内容、提供相应实验环境和保证学生实验安全的基础上,让学生充分发挥主观能动性。实验对象不限于单一的金属材料,学生可根据自己的兴趣设计自己的实验方案。实验的工具也不限于实验室里的仪器设备,学生充分发挥所长,可以自主设计简易仪器设备,可以采用计算机编程、数值模拟试验等。实验的时间也不限于正常上课时间,一个实验项目可以在几天至两个星期内完成,让学生有充分时间调研、讨论和实验,同时也可以达到分流学生充分利用实验室资源的效果。

　　比如,学生要测量某种材料的力学性能,在完成资料调研和设计好实验计划书后,给老师检查,经过讨论交流,确定方案可行。然后老师就组织学生讲解和教会学生各种仪器设备的实验原理、操作方法和注意事项,学习万能试验机、压力试验机、扭转试验机、材料力学试验台、各种传感器、百分表等仪器设备的使用,掌握应变仪的操作、电阻应变片的粘贴方法,了解电测法基本原理等,在学生熟悉整个过程后就可以开始独立自主开始实验了。实验完成后按照要求编写实验报告或小。这样的实验教学方式,老师不再是主要的角色,学生自己掌握了实验过程中的主动性,自己动手、自己动脑、自己发现问题和解决问题。学生可以现学现用,及时掌握巩固所学,激发学生学习积极性。
　　2.加大开放实验、开放基金课题项目与课程实验结合的程度
　　开放性实验室包括时间的开放、资源的开放、实验内容的开放、管理方式的开放,学生可利用课余时间来实验室开展实验,有利于学生素质培养,能充分利用实验室资源。开放性实验室的开放程度应结合院校自身条件,以学生为本,立足于培养学生的技术应用能力、和实际操作能力的,充分利用实验室教学资源。我校为促进开放性实验室建设,培养高素质人才,设立了多种开放基金,鼓励本科生进行课外科研活动,比如:“实验室室开放基金项目”,“创新性实验计划”,其面向全校教学、科研实验室,基金项目支持各实验室提供的开放实验教学课题和学生自拟的实验课题,项目内容要有一定的新意,对培养学生的素质和能力要有推动作用。由于学校对实验室建设的大力支持,使得学院在设计实验项目、学生进行实验在操作上变得可以更加灵活。学生可以根据自己的时间安排、结合自己的兴趣来实验室开展自己的实验项目,优秀的实验项目还可以向学校实验室开放基金管理处申请立项,获得经费支持。学生也可以参与教师的科研实验,培养学生研究的思想,提高自身能力和素质。这些制度和政策,极大的推动我校创新人才培养机制的建设。
　　三、
　　在教学中院校应加强实验环节的,为学生实验搭建一个良好的服务平台,让学生在这个平台上充分发挥自主能动性和创造性思维,让学生通过材料力学的自主实验,为专业基础课打下坚实基础,有利于学生实践能力提高,培养了独立思考能力和团队协作能力。
　　
　　:
　　[1]牟萍,谢晓梅,文宁.材料力学设计性实验的设计与实现[J].实验技术与管理, 2007,24(4).
　　[2] 夏祁寒.力学实验教学改革对大学生实践能力和创新能力的培养.科技信息,2008.
　　[3] 深圳大学实验室开放基金项目管理办法(深大[2006]269号).
　　[4]赵婕.加强实验室开放,提高学生创新能力[J].西安邮电学院学报,2007,1.

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