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浅谈材料力学实验教学的改革与发展

时间:2022-03-09 08:18:35 来源:网友投稿

摘要:本文阐述了传统的材料力学实验教学的特点和现状,分析了材料力学教学实践中存在的问题及原因,结合实际情况,提出了实验教学改革和发展的几点设想。

关键词:材料力学实验;教学体系;教学目标;创新教育;改革

中图分类号:G40-034文献标志码:A 文章编号:1002—2589(2009)18—0217—02

众所周知,材料力学是工科专业的一门重要的专业基础课,材料力学实验是材料力学课程教学的重要组成部分,是培养学生动手能力和创新能力的重要环节,对加深基本理论和基本概念的理解有非常重要的作用。且材料力学实验与工程实际密切相连,有的教学实验直接在工程中得到应用,因而,材料力学实验环节的教学是学生从书本走向实践的重要一环,实验教学环节的成败将直接影响课程的教学质量。但目前材料力学实验教学中综合性实验和研究性实验开设比较少,个别实验缺乏启发性和思考性,演示实验与操作实验不尽合理,导致教学目的很难得以实现.因此,在材料力学实验教学中,我们应依据专业特点,整改实验项目和内容,调整完善教学体系,建立适合专业特点、满足素质教育和创新教育要求的实验教学新体系。

一、现行材料力学实验教学中存在的问题

(一)实验教学还处于从属地位

材料力学实验教学在培养方案中没有独立的教学地位,一直隶属于理论教学,实验仅仅是为了验证理论,致使学生对实验有“重理论、轻实验”的错误观念认识。不少学生认为做不做实验都无所谓;即使来做实验,也是“应付”而已,这种局面使得学生对实验课的重要性认识不足,从根本上忽视了实验的实际意义,实验报告相互抄袭,实验结果不分析,不总结,使得他们的实验技能及创新意志和创新能力并未得到实质性的提高。

在期末考试或考核中,实验课成绩占课程总学分的比例很少,这使得学生误以为参不参与实验环节都不大会影响该课程学分的最终评定,在很大程度上使学生对实验课的认识产生了偏差和错误。

(二)材料力学实验教学硬件无法满足教学需求

招生规模逐年扩大,专业及学生人数成倍增加,而实验室场地、设备、人员仍维持不变,出现了实验室场地、实验设备和实验人员等严重不足的情况,学生不是做实验而是“看”实验,这样很难满足教学目的,更谈不到提高实验教学质量,失去了实验教学的意义,导致学生的各种能力得不到提升,远远满足不了素质教育和创新教育的要求。

(三)实验教学目标与工程实际需要脱节

随着科学技术地不断发展,新工艺和新材料的涌现,材料力学的实验教学内容迫切需要不断地更新、充实和完善,但是现行材料力学实验设备、内容和方法陈旧,测试技术和手段落后,学生所学的材料力学知识与工程实际严重脱节,学生即使认真完成实验,也只能学到落后的实验测试方法,依然达不到工程实际的要求,所以学生学习兴趣不大,收获也较少。

二、对材料力学实验教学改革和发展的几点设想

(一)完善材料力学实验教学体系

经过多年的材料力学实验教学工作,笔者摸索出了一个适合高校发展要求的教学体系。根据我们学校的培养方案,培养的对象主要分为土建类专业本科生和非土建类专业本科生。因此,材料力学实验教学应单独开设单学期28课时的培养实验技能的实验课程,不再依附材料力学理论课程,提高材料力学实验教学在学校本科教育的地位。结合学生层次和专业特点,整合完善实验项目和实验内容,可把实验分为常规型实验,综合型实验和研究型实验。

1.常规型实验是依据材料力学基本原理、结合传统的材料力学实验技术,以培养学生基本实验技能为目的。在基本性实验中,应对传统实验项目进行精选、提高和整合,设定能提高学生动手能力的实验项目,注重结合工程实际问题,加强学生实验技能训练。

2.综合型实验是在常规性实验的基础上的创新和发展,启迪学生的创新思维,培养学生从事科学研究的能力。研究型实验内容以教师已经完成的科研成果让学生重复实验。教师提供给学生几套实验方案,具体要求和实验目标,让学生完成由教师指定的实验材料和实验方法的框架下的实验。实验过程和结果分析则全部由学生自己完成。

3.研究型实验是全方位培养学生的综合素质,提高学生独立解决实际问题的能力。该部分实验只能针对小部分学有余力的学生开放,学生在实验过程中处于主体地位。实验内容主要是教师正在进行的科研项目,实验前教师只提出粗况的实验目标,具体的实验步骤和实验方案全部由学生自己决定,教师一般不参与实验,实验过程中教师与学生之间形成一种科研合作者的身份,要求学生能够自己制作实验样本,实验夹具和模具、设计实验方案和获取实验数据。

(二)采用计算机辅助教学

材料力学实验大都为破坏性实验,试件耗费较大,一般采取2~4人为一组的集体操作方式进行实验,学生只能得到部分的直接操作经验,既影响实验积极性又难于获得实验过程的完整概念。计算机辅助教学(CAI)是近年发展迅速的现代化教学手段,利用多媒体(声音、动画、文字)技术,制作实验CAI软件,将材料力学实验内容(实验设备、实验手段、操作过程、实验内容)全部模拟完成,建立材料力学虚拟实验空间。在教学过程中,利用计算机的特点,学生可多次重复进行实验。若在常规实验教学方法基础上增加计算机辅助实验教学,学生既可在校园网上也可以在材料力学虚拟实验间完成力学实验,这既节约了资金又增添学生学习兴趣,让学生很快掌握如何操作试验机,掌握课本上抽象的内容,这样不仅能节约大量的设计和调试时间,有效缓解学校扩招所带来的实验场地的压力;同时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,为学生将来踏上工作岗位打下坚实的基础。

(三)改变考核形式

在通常的实验考核方式上,一贯采用传统的笔试或平常考察的方法,不能真实反映学生的试验技能,也会使学生不重视实验考核,应采用理论和实践操作相结合的综合性考试方法进行考核,即根据学生层次,采用常规、综合、研究实验等综合考核的方法,以反映出学生真实的实验能力。

(四)提高学生的学习兴趣

解决实际问题,提高学生兴趣。单纯地教授材料力学对学生来说有些枯燥,而加入一些实际生活中的例子就会生动许多。对于土木工程专业,材料力学课是一门专业基础课,与该专业的后续课程有紧密的联系。在材料力学实验中可以适当穿插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,对于后续专业知识的学习、拓展专业深度及广度,具有重要意义。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,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,增强学生的感性认识,激发学生的学习兴趣。

(五)加大经费投入

学校要加大对实验室经费的投入,增加仪器台数以保证每个学生都有动手的机会。购置与专业更紧密结合并拓展的先进测试技术的仪器,提高学生学习兴趣,满足素质教育和创新教育的要求。购买研究性的仪器设备,增加实验教师人数和提升师资水平,为学生创新教育提供平台。

三、结束语

在实验教学改革实践中,只有通过改进实验课的教学内容和教学方法,调动学生的学习积极性,激发学生的学习兴趣,才能提高了教学质量;充分利用计算机辅助教学手段,为学生增加了动手机会,锻炼了学生的动手能力,培养了学生的实验技能。通过改革实验课的考核方法,严格要求学生,培养学生务实严谨的科学态度。鼓励学生积极参与研究型实验,最终实现大学实验教学的目的。

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A Discussion of The Reform and Development of Experimental Teaching of Mechanics of Materials

Mo Xiao-dong, Zhong Gen-quan

(Faculty of Civil and Transportation Engineering, Guangdong Univ. of Tech., Guangzhou 510006 China)

Abstract: In this paper, the traditional characteristic? and actuality of experimental teaching in material mechanics was introduced, some existent problems in teaching practice and its reasons were pointed out and analyzed. Combined with the actual situation, several ideas about the reformation and development of experimental teaching were given at the end.

Key words:Experiments in Material Mechanics;Teaching System;Teaching goals;Creative education;reformation

(责任编辑/肖莉虹)

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