材料力学实验教学的改革与探索

王步志

摘 要:本文分析了材料力学实验教学存在的主要问题及其原因,并提出了相应的对策。

关键词:材料力学实验教学 问题 对策

一、材料力学实验教学存在的主要问题及其原因

1.学生兴趣不高重视不够

目前材料力学的主要教学模式是验证性实验,实验教学始终处于从属地位。学生首先接受理论方面的知识,然后再通过实验验证所学知识的正确性,因此学生不能充分认识到材料力学实验的重要性。

由于实验之前已经了解了理论知识从而知道实验结果,所以学生对实验普遍失去兴趣,缺乏应有的积极性和主动性;并且,由于考核上不重视或不合理,所以学生的重视程度不够,认为已经掌握了材料力学的理论知识和有关公式,只要承认这些理论知识和公式是正确的,做不做实验都无所谓。实验教学处于理论教学的从属地位的另一体现就是,在材料力学课程的最后成绩中要么不考虑实验,要么只作为一种参考,这一现象进一步导致学生对实验课的重视不够。

由于学生对实验缺少兴趣并且对实验的重要性认识不够,有些学生不来做实验,或者只是来应付一下,在实验中不注意观察实验现象,实验结束后不认真分析实验数据和误差原因,不总结实验结果及其规律,对实验数据任意修改,甚至抄袭实验报告,使得材料力学实验从根本上失去了实际意义,无法提高学生的综合分析能力和科学实验研究能力。

2.实验条件不够

随着社会经济的快速发展,大部分院校招生规模扩大,学生人数日益增多,而材料力学实验教学的实验场地、实验设备、实验人员却难以大幅度增加,这对实验教学的质量带来很大的问题。并且,部分高校采用多处校区的发展格局,使得原本不足的实验资源进一步分散,使得材料力学实验的教学质量受到很大的限制和影响。由于实验条件的限制,学生上实验课时往往很多人围着一台设备,使得多数人是在“看”实验,很少有机会能动手“做”实验,这样很难达到实验的目的,更谈不上提高教学质量了,失去了实验教学在培养学生动手能力、创造能力、分析问题和解决实际问题能力方面的优势。

二、实验教学建议和改革措施

1.改革教学内容和模式

由于验证性实验使学生对实验失去兴趣,所以应该尽量改变理论教学和实验教学的顺序,在讲授理论知识之前要求学生先完成实验任务,使学生带着问题进行理论学习,或在理论学习之前先有了一定的感性认识。例如在教学低碳钢和铸铁的拉伸性能之前,可以先让学生完成该实验,让学生在实验中自己观察实验现象和应力应变曲线特点,然后带着问题来进行理论知识学习。除此之外,某些简单实验,教师可以在课堂上进行,例如在讲授弹性、塑性和脆性变形及其有关的材料力学性能之前,可以准备橡皮(弹性材料)、铁丝(塑性材料)和玻璃(脆性材料)进行简单变形的课堂演示,虽然这些材料的变形及其力学性能非常简单,变形现象学生也十分熟悉,但是课堂上的演示使学生印象更加深刻,知道所学知识原来和实际生活如此接近,达到很好的教学效果。

2.改革实验室管理模式

为了解决实验时学生人数太多的问题,可以改革实验室的运行管理模式和学生实验教学模式,实行实验室全开放,不在统一时间进行实验,只要学生提前预约就可以于任何时间进行实验,可以避免很多人同时实验造成的不能独立操作只能看,而平时又长期使实验室闲置的问题。

3.改善实验条件

实验条件是实验教学的物质基础,应该转变观念,充分认识实验室建设的重要性,不断改进实验室条件。培养知识、能力、素质协调发展的人才,光靠课堂上的理论教学是不可能实现的,实验教学在这方面发挥着重要的作用。随着我国高教事业的发展,特别是高校科研工作的广泛开展,实验室的作用更加显著,学校各级领导应该转变观念,树立起与时俱进的科学发展观,大力支持材料力学实验室的建设。

除此之外,在实验设备不足的情况下,特别是实验条件要求比较高或技术难度比较大,或者是暂时还不具备条件的实验,可以对实验操作过程进行录像。在实验教学过程中,数值模拟也是一种很好的辅助手段,不仅可以帮助完成一些特殊的实验,而且还可以展示某些构件的内部应力应变情况,使学生对实验及其有关理论知识的认识更深刻。目前某些教学课件和多媒体教学动画以及计算机仿真实验可以加以结合使用以辅助实验教学。录像演示也要播放实验之前的一些基本操作讲解和注意事项,从而解决由于实验室运行管理模式和学生实验教学模式改革而使教师工作量增加的问题,以弥补实验室师资条件的不足。

三、小结

本文针对学生对材料力学实验的兴趣不高、重视不够以及材料力学实验室条件不足等主要问题及其原因进行详细分析,提出一些有效的教学改革措施。

参考文献

1.张钧强,张京穗.关于材料力学教学方法的探讨[A].土木建筑教育改革理论与实践[C].2009

2.张海军,葛桥.材料力学实验教学体系改革的设想[J].天中学刊.2008.(02) ■