材料力学实验教学模式改革的探讨

赵 冰 张 岩

南阳理工学院 河南南阳 473004

材料力学实验教学模式改革的探讨

赵 冰 张 岩

南阳理工学院 河南南阳 473004

针对我院在材料力学实验教学中存在的问题，结合材料力学实验环节的特点和笔者近年来的实验教学体会，从实验内容、教学手段和考核制度三个方面提出了改革材料力学实验教学的措施。

材料力学；实验；教学；考核

材料力学实验是材料力学课程中一个重要的实践环节，在实验教学过程中要求学生动手操作，对实验数据进行分析整理，对材料力学中的一些基本理论和结论进行验证，同时可以起到培养学生观察、分析和解决问题的能力，养成独立思考、科学严谨的作风。由此可见，提高实验教学的质量是高校实施质量工程、培养创新人才的重要一环。

1 材料力学实验课的现状与问题

我院土木工程、工程管理、机械设计制造、测控技术和建筑学5个专业开设有材料力学实验课，其中大部分专业的材料力学实验课开设于第四学期即大二下学期，而这个时期是大学生由高中的被动式学习方式向大学的主动式学习方式进行转变的关键期，这个时期的学生最希望能根据自己的兴趣爱好独立自主地学习。但长期以来开设的实验项目全部是验证性实验，欠缺对学生创新能力的培养，不利于培养创新型高级工程应用人才。

目前，由于课程总学时的压缩，各专业开设的实验课占理论课的总学时不到10%，具体为机制、测控和建筑系专业为4个学时，工程管理专业为6个学时，土木工程专业为9个学时。开设了4～6个基础实验项目，其中机测项目3个，为基本力学性能实验(拉伸、压缩和扭转)；电测实验项目1～3个，为材料弹性模量测定、梁纯弯曲下的正应力测定和弯扭组合变形下的正应力测定。

现行的实验教学依附于理论教学，首先教师讲解、演示实验内容，然后学生按步骤做实验、测数据，最后提交实验报告。该教学模式下，学生被动地接受，照抄式的进行操作，不能激发学习兴趣。另一方面由于学生的材料力学成绩主要由理论课成绩决定，使得很多学生做实验敷衍了事，违背了我们开设实验课程的目的，也使得教学质量难以保证。为此，必须探索新的实验教学模式，提高学生的动手能力和应用能力，同时对学生进行实验设计、实验方法和实验技能的培养和训练，切实提高实验教学效果。结合实验教学的特点以及笔者近年来在实验教学中的体会，提出材料力学实验教学模式的改革措施，希望能够通过教学实践来提高实验教学质量。

2 材料力学实验课改革的措施与实践

2.1 实验内容的改革

目前，随着电测技术的发展，电测应力分析技术已广泛地应用到各个工程领域中，应用电阻应变测量技术对结构构件进行应力分析，是解决结构强度问题的重要手段。这就需要我们在实验课程中增设粘贴电阻应变片和电阻应变片连接接桥的实验教学环节，让学生掌握电测法的实验技能，锻炼学生的动手能力，为后续的电测实验及进入研究生阶段深造打下良好的基础。

我们将实验分为基本力学实验和综合性力学实验两个层次。

2.1.1 基本力学实验—机测实验

基本型实验是为验证已经学习过的理论知识所设置的实验。学生根据《材料力学实验指导书》明确实验任务，了解实验过程及实验设备的使用；实验前，实验教师对实验所用仪器设备作介绍和演示，强调实验注意事项；学生按照指定的实验方案，参照仪器设备使用规程，独立完成实验操作。最终根据自己测定的数据写出实验报告和体会。在该层次的教学中实验教师发挥的作用比较大。

2.1.2 综合性力学实验—电测实验

综合实验是将电测实验的主要内容一一列出，学生可以选择2～3项自己感兴趣的实验项目进行操作。我院材料力学实验室配有材料力学纯弯梁及弯扭组合实验台8套，在这些实验台上可测定平面状态下的应力分布情况，而按照目前的教学大纲只开设了材料弹性模量测定和纯弯曲梁的正应力测定2个实验。这样，一方面学生的思维限制在这2个实验上，求知欲得不到充分满足；另一方面仪器设备使用率低，得不到充分利用。自选型实验即是针对上述情况提出的改革办法。在这种教学模式下，学生通过熟悉实验原理、掌握仪器操作后，可自由选择感兴趣的实验内容，在教师的指导下，根据构件的受力状态选定布片方案，粘贴应变片，测试、记录数据，比较实验结果，分析误差原因。实验过程中可以充分锻炼学生的动手能力，提高实验操作技能，实行自选型实验，仅凭教学大纲中规定的学时无法满足需要，学生可以利用自习时间完成。在原有的电测实验项目的基础上可选做悬臂梁实验、薄壁圆筒在压、扭作用下复合受力分析实验等。在该层次的实验教学中，学生成为了实验的组织者和实施者，学生根据选择的问题来确定解决方案，制定实验方案、实验方法和具体操作步骤，经实验教师审核后，就可进行实验操作。

2.2 教学手段的改革

对于实验教学手段来说，打破传统的教学模式，将实验教学手段多样化。借助校园网和多媒体教学这一辅助手段，在我们已经建立的材料力学精品课程教学平台中开设实验教学专栏，对于基本力学实验，我们将这些实验的基本原理、实验目的、实验步骤以及实验设备与量具的使用方法等做成多媒体课件放在课程网站中，实验问题由课堂中提出，问题要结合现场操作中出现的情况来提出。对于综合性实验，我们仅将仪器设备、实验目的要求发布到课程网站中，重点是让学生自行设计实验方案，查阅有关资料来完成，要求学生能根据自己设计的实验内容来提出问题并给出解答，实验前教师带领学生进行分组讨论，比较实验方案并通过实验来确定最优方案。

2.3 考核制度的改革

材料力学实验采取实验教学单独考核百分制评分，并在材料力学课程的最终成绩中占20%。其中每次实验成绩按照百分制来打分，分为准备部分、现场操作和实验考核3个环节。学生最终的实验课成绩为所有实验成绩的平均分。

(1)准备部分：成绩20分，其成绩评定对于根据学生提交的实验预习报告或者自己设计的实验方案；

(2)现场操作：成绩40分，根据现场实验情况评定成绩，对抄袭实验数据未取得指导教师签字者实验成绩按零分计；

(3)实验考核：成绩40分，根据学生原始数据处理结果及问题回答情况等评定成绩。

3 结束语

随着现代技术的发展,越来越需要高校培养出的学生不仅具有专业知识而且具有综合实践能力和创新能力，我们在有限的条件下对材料力学实验教学模式进行改革的目的也正是为了更好地适应社会需求，通过改革切实提高实验教学质量，锻炼学生综合实践能力，培养全面发展的高素质应用型人才。在材料力学实验教学改革实践中，只有通过不断改进实验课的内容和教学手段，真正调动起学生的积极性，才能激发出学生的兴趣,真正使学生自己动手操作。真正使高等教育面临的高分低能问题得到切实的改善还有很长的一段路要走,需要我们坚持不懈地努力和改革。

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Abstract: This paper analysis the existed problems in the material mechanics experiment, combine characteristics of the course and teaching practice and experience, put forward the new teaching revolution plan for the material mechanics experiment from three aspects: experiment contents, teaching methods and checking system.

Key words: material mechanics; experiment; teaching; checking

The discussion of the material mechanics experiment teaching model revolution

Zhao Bing, Zhang Yan
Nanyang institute of technology, Nanyang, 473004, China

2010-09-24

赵冰，本科，讲师，教研室主任。

南阳理工学院教育教学改革研究项目“材料力学实验教学模式的改革与创新”(编号：NIT2006JY-04)。