材料力学实验教学改革探讨

陈红兵，郑应彬，罗书强

(西南大学 工程技术学院，重庆 400715)

材料力学实验教学改革探讨

陈红兵，郑应彬，罗书强

(西南大学 工程技术学院，重庆 400715)

分析了材料力学实验教学过程中存在的主要问题，提出了相应的教学改革措施。例如，改变材料力学实验教学观念；改革材料力学实验教学内容；改革材料力学实验教学方法；加强实验室建设；改革材料力学实验考核方法等。实践证明上述做法有助于提高实验教学质量，为学生专业课程的学习打下良好基础。

材料力学实验；教学改革；教学内容；实验成绩

教育部于2011年发布了教高[2011]1号文件“关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见”，目的在于促进我国从工程教育大国走向工程教育强国。目前，大部分高校的改革未能跟上社会需求变化的步伐；未能根据学生和教学内容的变化而改变；高等教育未能实现规模效益和质量效益齐头并进。现结合西南大学的实际情况，就材料力学实验教学中存在的问题进行探讨。

材料力学是工科专业的一门非常重要的基础课程，材料力学实验是其必要的教学环节。我校的机械类、土建类、纺织工程、金属材料工程等专业的学生都要学习材料力学。由于材料力学内容多,但课时在缩减，老师在课堂上无法一一讲述。材料力学实验教学也具有相似的情况，故很多实验学生无法全面参与动手操作。因此，学生做实验的积极性不高，实验教学效果不理想。所以，改革材料力学实验教学方法，建立适应新形势下的教学体系势在必行。

1 材料力学实验教学中存在的问题

1.1 对实验教学不够重视

材料力学实验长期以来被认为是理论教学的附属部分，其重要性没有得到足够重视。部分领导和老师在观念上存在着重理论、轻实践，重授课、轻实验的倾向，对实验室的作用认识有偏差，对人才素质的培养缺乏一种整体的观念。因而，直接影响实验教学和实验室管理[1]。而且，有部分学生认为做实验没有意义，枯燥乏味。很多时候，学生不能亲自操作实验设备，对实验报告应付了事，产生消极怠慢的思想。因此，学生从根本上忽视了实验的重要性，长此以往，对实验没有兴趣，学生的实验动手能力和分析问题能力得不到锻炼。

1.2 教学方法不够合理

由于材料力学的实验大部分实验项目属于验证性实验，例如，金属材料的拉伸、压缩实验。以往多采用灌输式的教学方式，不能有效地激发学生的主动性和积极性。同时，随着实验学时数缩减，如果继续采用传统的教学方法，学生做实验的时间明显不够，能够完成的实验项目必定减少。因此，在这种情况下无法锻炼学生的动手能力、分析问题和解决问题能力，教学效果不理想。

1.3 实验教学无法满足实际应用

随着科学技术的不断发展，新理论、新工艺、新方法、新材料不断出现，材料力学的内容也不断充实、完善和更新，从而使传统材料力学实验内容和方法显得落后，难以适应复杂多样的工程实际需要[1]。例如，金属材料的拉伸、压缩试验，只进行塑性(低碳钢)和脆性(铸铁)材料实验，而没有进行其他材料的实验，如塑料、复合材料、有色金属材料等。学生的实验知识不能应用于实际问题，因而学生对材料力学实验兴趣不浓，教学效果不理想。

1.4 实验教学考核体系不够完善

学生人数多，材料力学实验项目多；但实验老师少，实验学时少，实验教学工作量比较大。在以往的教学过程中，实验考核一般以学生的出勤率和实验报告为依据，没有对实验操作过程进行考评，在理论考试中也很少涉及实验方面的知识，故无法有效地评价学生掌握实验的能力和水平。

2 探索材料力学实验教学改革措施

2.1 改变材料力学实验教学观念

长期以来材料力学实验从属于材料力学课程[2]。更新教学观念，大力推进教育教学改革，紧跟时代步伐，建立现代教育理念，提高人才培养质量也是一线教育工作者应尽的职责[3]。材料力学实验教学必须转变教学观念，要以学生能力培养为宗旨；充分体现学生在力学实验教学中的主体地位，激发学生参与力学实验教学的积极性与主动性[4]。教师在授课过程中要转变传统的教育观念，从知识传授为主的“填鸭式” 教学方法转向注重学生素质能力培养的“启发式”教学方法；加强引导学生由被动学习转向主动学习；注重锻炼学生分析问题和解决问题的能力。学生也必须改变观念，工科学生只有通过做实验才能够提高动手能力；才能够培养工程实践经验；才能够更好地发现问题，研究问题；才能更好地适应以后的工作岗位。

2.2 改革材料力学实验教学内容

为提高材料力学实验教学的质量，我们的基本思路是：精选基本性实验，革新简单的验证性实验，开设综合性、设计性实验，建立能培养学生工程素质的实验教学新体系[5]。根据新修订的专业培养方案，进一步完善和调整教学培养计划，强化实验技能和实践训练，增加实验课的比重，优化实验教学内容。依靠西南大学实验教学改革项目，重新编写了材料力学实验指导书，精选了一些基础性实验项目，制定了一些设计性、综合性选修实验项目，如表1所示。

表1 材料力学实验项目

通过老师对绪论和仪器设备部分的讲解，学生能够掌握电子万能试验机和扭转试验机以及冲击试验机的基本原理和操作要领，这样就便于学生独立进行试验操作。强调实验过程中的注意事项，特别是安全问题，这些工作的认真开展对于确保学生安全、顺利地进行实验特别重要。

基础性实验项目，例如，低碳钢的拉伸实验，学生在课堂已经知道拉伸时材料的应力、应变规律。通过实验进一步观察材料的变形及应力——应变曲线，试样经过弹性变形、屈服、强化、断裂几个阶段，学生能够留下深刻的印象，加深对理论知识的理解。

综合性实验项目，比如弯曲正应力测定实验，学生可以掌握电测法原理，矩形截面梁纯弯曲时弯曲正应力沿截面高度的分布规律等。

2.3 改革材料力学实验教学方法

以往的材料力学实验教学过程中，要求学生提前预习相关实验内容，但是学生不愿意花时间预习，到实验室后看着各种实验设备充满好奇，却无从下手，预习效果不理想。现在我们要求学生上实验课之前必须提交预习报告，随机提问进行回答，给予现场评分。检查完实验预习情况后，进行实验内容的讲解，引导学生进入实验状态。对于一般的基础性实验，学生可以参照材料力学实验指导书的步骤独立进行实验操作，老师在旁边进行指导。对于那些综合性的实验，则要求学生和老师一起准备，学生提方案，老师解决相关难点问题。然而，实验学时数有限，要在短时间内完成那么多实验项目，要让每个学生都全面参与实验操作，也是不太现实的问题，这样往往达不到理想的教学效果。

随着数字化校园建设的加快，我们可以充分利用学校的网络资源，进行网上教学活动。网站是实现教育、教学资源共享的最佳途径，也是当代大学生获取知识的重要途径[6]。以学校提供的网络教学平台为基础，将每个实验的实验设备、实验的基本原理、实验目的、实验步骤、注意事项等做成多媒体课件，配上由老师亲自讲解操作示范的视频以及电子实验报告等各种资料放到网上，以便学生学习，这样有利于提高教学效果。多媒体是指多种媒体信息的集成系统，这些媒体信息主要包括文本、图形、图像、视频、音频、动画等媒体对象[7]。对于一般基础性实验，学生通过网上资源学习，到实验室后完全能够独立开展实验，有利于节约时间，有利于提高教学效果。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[8]。另外，在网上布置一些课外作业，让学生带着问题预习，在网上开展学习论坛，方便师生交流。

多媒体教学具有直观、信息量大的特点，利用多媒体课件可以有效解决学时数不足，实验内容多的问题，这样既丰富了教学过程，同时也提高了教学效果[9]。将传统的实验课授课方式与现代教育技术有机地结合起来，发挥其各自的特长，促使材料力学实验教学达到理想的效果。

2.4 加强实验室建设

实验教学改革离不开先进的仪器设备，学校和院系要加大对实验室的投入，拥有先进技术的测试仪器是提高学生学习兴趣和素质的关键[5]。要提高实验教学水平，提高实验的检测手段，使基础实验达到国家新标准，就必须更新设备。

此外，还要不断提高实验教师的素质。新进实验教师普遍是刚毕业的研究生或者本科生，他们具有一定的理论知识，但是缺乏相应的工程实践经验。为了提高实验教学效果，可以选派实验教师深入工程现场或进入有关高校培训，不断提高其业务能力。而且，还要提高实验教师的待遇，这样才能留住人才，才能用好人才。改变观念，重视实验指导教师。如在晋职、评优方面，要考虑其工作的特殊性适当放宽政策，这样才有利于引进和留住人才，稳定实验指导教师队伍[10]。只有这样实验室建设才能够取得明显效果。

2.5 改革材料力学实验考核方法

课程设置的目的是为了保证学生掌握所学专业知识和基本技能。考核是检查学生掌握知识水平的基本办法。采用科学的考核办法，对于教学质量，学生的学习能力和毕业生素质都有很大的帮助[11]。

对于出勤率的考核，每次实验课都要点名、记录学生的出勤情况。对于预习效果考核，教师可以通过随堂提问的方式进行检查，或者学生通过电子邮件把预习报告发给老师，由教师统一批改。实验操作主要是考察学生的动手能力、独立思考能力和操作步骤；对于分组实验，还要考察学生的团队合作能力[11]。每次实验结束后，检查实验数据，对学生的表现进行现场评定，老师应尽可能地客观、公正。在实验过程中，教师要随时注意学生的操作步骤，以便及时发现问题、纠正问题。实验报告主要检查实验结果的正确性和书写的规范性，杜绝同学之间抄袭或篡改实验数据。

3 结束语

改革材料力学实验教学模式，不断完善实验条件和努力提高教学质量是我们一直不断努力的方向。通过以上的教学改进措施，材料力学实验教学效果得到明显提高，学生实践动手能力、科学研究能力、分析问题、解决问题的能力以及工程素养都得到了提高。

[1] 游斌，李彦军．工程力学实验教学改革探讨[J]．江西蓝天学院学报，2010，5(3):37-39.

[2] 汤繁华，杨晓华，陈海涛．材料力学实验教学方法的若干改进[J]．实验室科学，2011，14(2):35-37．

[3] 赵秀兰, 江长胜，胡必琴．基于创新型人才培养的《环境土壤学》课程教学改革探讨[J]．西南师范大学学报：自然科学版，2010，35(6):239-242.

[4] 刘玉庆，刘玉梅．本科力学实验的创新化教学[J]．科技信息，2012(1)：308-315．

[5] 何洪，张 莉，郭胜锋．材料力学实验教学体系改革与思考[J]．西南农业大学学报：社会科学版，2012，10(2)：197-199．

[6] 袁振霞，常利武，许君风．提高材料力学实验课教学效果的探索与实践[J]．中国电力教育，2011(23)：121-122．

[7] 梁志达，罗玉军．高校《工程实验力学》教学研究及实践[J]．实验科学与技术，2013，11(3)：77-79．

[8] 赵冰，张岩．材料力学实验教学模式改革的探讨[J]．中国现代教育装备，2011(3)：115-116．

[9] 裴立宅，刘翠娟，樊传刚．材料力学性能课程的教改思路[J]．中国轻工教育，2010(3)：64-66．

[10] 欧阳思洁，钱灿荣．材料力学实验教学改革实践与思考[J]．实验科学与技术，2012，10(4)：79-81．

[11] 吴艳阳，赵旭伟，傅捷，等．关于力学实验课成绩考核及评定的探讨[J]．实验室科学，2011，14(5)：200-205．

Discussion on Teaching Reform in the Experiment of Materials Mechanics

CHEN Hongbing，ZHENG Yingbing，LUO Shuqiang

(College of Engineering and Technology, Southwest University Chongqing 400715, China)

This paper explored some of the major problems in the process of teaching experimental of materials mechanics, and proposed many relevant actions on teaching reform. For instance, changing teaching ideas of the experimental of materials mechanics, reforming contents of the experimental of materials mechanics, innovating teaching methods of the experimental of materials mechanics, strengthening laboratory construction, reforming examination methods of the experimental of materials mechanics and so on. The practice has proved that these reforms are useful to improve the quality of the experimental teaching, and which has laid a good foundation for students’ professional courses study.

experimental of materials mechanics；teaching reform；teaching content；experiment results

2014-01-09；

中央高校基本科研业务费资助项目(XDJK2013C106)；西南大学2012年本科实验教学改革行动计划资助项目。

陈红兵(1982-)，男，硕士，实验师，主要从事工程训练和材料力学实验教学。

G642.423；TB301

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.026