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簡談材料力學實驗教學改革研究論文
對于高等教育，實驗教學在培養學生的綜合創新能力方面，有著理論教學無法替代的獨特作用。實驗教學可以開拓學生的思路，激發學生的探索精神，培養學生的分析問題與解決問題能力。因此在新的形勢下，探索和改革力學實驗教學方法以及教學手段，對于提高實驗教學效果與人才綜合素質至關重要。
隨著高校教育改革的深入開展，實驗教學的重要性愈發顯著。為使材料力學實驗教學內容和手段跟上現代科技發展的步伐，近幾年來江蘇師范大學在材料力學實驗教學中進行實驗教學內容、實驗方法及實驗手段的探索和改革，以培養和提高學生的實驗能力、動手能力、創新能力與綜合分析能力為目標，由基礎實驗、綜合性實驗、設計性實驗和個性化創新實驗組成的實驗教學新體系，力求全面提升材料力學實驗教學效果。
1改革實驗教學方法，提高學生創新思維能力
1.1改革驗證性實驗
材料力學實驗大多是驗證性實驗，不能充分調動學生學習的積極性和主動性。根據這種情況，我們將單一的驗證改為用不同種方法來驗證，提高學生的實驗興趣并進一步掌握基本知識。例如，在做純彎曲梁的正應力實驗時，一般是在單梁上測純彎曲橫截面的正應力來驗證純彎曲梁橫截面上點的正應力分布規律。我們采用自由疊合梁的純彎曲實驗。首先讓學生推導疊合梁的應力計算公式;然后粘貼應變片，設計不同的貼片方案來測試疊合梁的應力分布，再與理論值比較。這樣不僅可以加深學生對理論教學中所學公式的來源及基本假設的理解，而且培養了學生動手、動腦的能力。
1.2設置綜合性、設計性實驗
綜合性、設計性實驗是學生根據自己掌握的課程理論知識和實踐過程的實驗技能，在實驗室現有的設備條件下，自己設計規劃實驗方案、步驟、記錄表格，獨立完成自己的設計。在純彎曲正應力測定實驗中，我們選擇將“純彎曲梁”改造為“不同材料的疊合梁”。將陳舊的單一的驗證理論公式的實驗，改造成綜合性、設計性實驗。
學生利用純彎曲梁的實驗裝置，設計出不同種材料的疊合梁與純彎曲梁相比較，自己改變加載方式、位置以及應變片方位。同時疊合梁還設計成自由疊合梁及采用螺栓連接的約束疊合梁兩種。通過實驗，學生不僅牢記了矩形截面彎曲梁上正應力及剪應力的分布規律，還學會了應力狀態理論和廣義胡克定律疊合梁之間的設計方案。既熟練掌握了應力電測法的基本原理及操作技巧，又牢記了廣義胡克定律在工程構件上的實踐應用，提高了學生對材料力學課程的學習興趣。
1.3采用案例實驗教學方法
由于材料力學實驗具有綜合性和實踐性的特點，通過實驗可以讓學生掌握一門進行材料力學性能測試的重要實驗技術。因此，實驗教師在講授某些實驗的基本原理及操作時，應注意引入一些生活和工程實例。例如，我們平時做的低碳鋼的拉伸驗證性實驗，可以利用工程上的鋼絲繩來做拉伸。不管是低碳鋼還是鋼絲繩這些材料的力學性能指標通常是靠材料力學實驗得到。這樣將實驗內容和工程生產實際有機結合，提高了實驗課的效果，使學生認識到所有的數據都是從實驗室里出來的。實踐證明，在實驗教學中，采用案例實驗教學方法可加深學生對實驗知識的理解和掌握，鍛煉了學生對實際問題的解決能力，也有利于提高學生實驗興趣。
1.4設置操作性實驗，提高學生的動手能力
大多數材料力學實驗應變片都是預先粘貼好的，為了更好地培養學生的動手能力。我們首先讓學生提前從網上看實驗教學課件和視頻課件(在我院的機械基礎省級實驗示范中心網站上有每一個材料力學實驗的錄像);然后讓學生利用業余時間自己動手將試件表面打磨、清洗，粘貼應變片，焊接應變片引線，設計電橋橋路等。這樣上課時就很容易動手操作，而且對所做的實驗掌握得很扎實。這種教學方式更能激發學生對實驗的熱情和興趣，更能加深對理論知識的理解。
2改革實驗教學手段及考核機制，提高學生綜合運用力學知識的能力
2.1廣泛應用現代教學手段、網絡技術，實現實驗教學信息化管理
利用校內網，教師把自制的實驗教學課件和視頻課件放到學院網站，讓學生可以提前預習更多的實驗資料，包括實驗設備介紹、實驗試件、實驗步驟及演示過程等。做到實驗前有預習、實驗操作有指導、實驗步驟有演示、演示成果有討論，作為供學生提前學習的輔助手段，還能成為教師和學生交流的學習論壇，幫助學生在實驗預習環節得到更多的知識。另外實驗時間的安排及調整也可以通過網絡聯系，方便學生利用網絡合理安排實驗時間，同時也提高了實驗教師和學生的工作效率。
2.2以學生為主體，實驗教師為主導
傳統的實驗教學方式，實驗教師花大量時間講授，學生只需按部就班地做，這種方式在一定程度上抑制了學生的創造性，同時不能較好地鍛煉學生的動手能力，不利于學生思考。現在的實驗教學要求學生在實驗前必須熟悉整個實驗各個環節，鼓勵學生自行選擇或構建出不同的實驗方案進行實驗。實驗過程中，指導教師引導學生觀察、思考及總結，對原始數據結果進行互動式的分析討論，激發學生興趣和求知欲。這樣使學生在實驗中發揮主觀能動性，由“被動做實驗”變為“主動做實驗”，有助于培養學生的自學能力。
2.3加大實驗成績在課程總成績中的比重
選擇基本實驗內容作為必做實驗項目，同時又充分考慮學生特長、能力和興趣的差異，根據基礎力學課程學習的特點，在基本實驗的基礎上實施綜合設計性、工程實踐性、個性化創新性實驗內容。要求材料力學課程考核，實驗成績占課程總成績的20。
2.4改革實驗教材，增加實驗材料
根據實驗教學改革目標，結合實驗室新購進的實驗機及儀器設備，介紹最新實驗技術、儀器設備和國家相關實驗標準，重新編寫新的實驗教材及實驗報告，教材應便于學生根據必修及自選性實驗的要求進行自學。
原有實驗材料太單一，與工程應用中的各種現代材料聯系不密切，不能激發學生的興趣。目前開出的“金屬拉壓實驗”，只是對低碳鋼、灰鑄鐵進行常溫下靜載的拉伸和壓縮試驗，而對生產工程實際中不斷出現的新型材料如復合材料、聚合物等在高低溫動載下的力學性能實驗卻無法涉及。因此，增加了尼龍材料的拉伸實驗。
2.5提高設備的利用率，實現產學研結合
為了充分發揮實驗設備的作用，通過實驗室的對外開放，為全院教學和科研服務，鼓勵全院師生尤其是研究生利用實驗室開展科研，本科生開展科研創新項目研究，這不僅可以提高實驗室的儀器使用率，有利于全院教學、科研的開展及水平的提高，還可以對一些較為落后的設備進行改造，有利于培養學生動手、動腦的能力。同時還能開展以力學實踐為基礎的科技活動，如開展工程實習地參觀，力學競賽、觀摩、講座，力學綜合訓練、科研訓練等開放式活動，使力學實驗教學成果擴展到力學課程體系之外，有效提升力學實驗對學生實踐能力技術素質的輻射作用。
2.6發揮實驗在學生畢業設計中的作用
向全院研究生、本科生開放實驗室。為本科生開設創新設計課程及畢業設計，研究生開展科研提供實驗條件。動員學生做實驗方面的畢業設計，這幾年收效明顯，實驗選題日益增多，依托實驗室，學生獲得了國家級大學生創新項目，掌握了試驗設備的實際操作及使用，發表了高水平科研論文，獲得了省級優秀畢業設計榮譽。同時我們可以將這些好的項目轉化為教學實驗，作為提高性的選修實驗提供給學生，從而使實驗教學整體水平得到提高。
3結束語
實驗教學方法的靈活使用和教學手段的先進性是一堂好的實驗課的重要標志。為提高材料力學實驗的教學質量，培養出高素質、強能力的新型人才，就必須對實驗教學方法及教學手段等進行改革與創新。這就要把握學科發展動態，更新實驗教學內容，采取靈活多樣的實驗教學手段，積極采取一些案例式和動手式等實驗教學方法，激發學生實驗興趣，培養學生創新實踐能力，訓練學生從事科學研究的能力。
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