试论《材料力学》课程实验教学改革.doc

试论《材料力学》课程实验教学改革材料力学是工科院校一门重要的技术基础课程，它不仅是后继课、专业课的基础，而且还具有很强的工程应用性，是工科学生最先与工程实际接触的桥梁。它的一个重要有机组成部分―材料力学实验课，在培养学生的工程素质以及实践能力和创新精神方面有着其他教学不可替代的基础作用。然而，目前材料力学实验课普遍存在着许多弊端，（1）材料力学实验课从属于材料力学理论课程，实验多是测量某个物理量或单纯的验证性实验，内容单一，形式固定，各实验还配有详细的实验指导，学生照搬实验指导进行实验，处于被动的状态；（2）实验内容与工程实际、高新技术结合较少，实用性较差；（3）实验手段落后，管理封闭，几乎没有创新型试验，学生学习积极性不高；（4）实验教学考核体系不完善，许多学生存在“重理论、轻实践”的错误认识。围绕培养高素质创新型人才的目标，改革传统材料力学实验，建立新的实验教学方法、内容与体系势在必行。为此，笔者结合自己的实验教学实践，就《材料力学》课程实验教学方法、内容与实验教学体系等的改革作一些探讨。 一、更新实验教学观念，以学生为主体 实验教学观念的转变是实验教学改革的核心，在传统的实验教学中，学生处于被动的地位，导致学生没有学习兴趣和创造欲望，限制了学生能力和素质的培养。实验教学必须让学生处于主体地位，将过去以教师为中心、学生被动参与转变为以教师为主导，学生为主体，师生共同探索的方式，调动学生在实验中的极积性和主观能动性，才能培养出具有创新能力的大学生。 二、改革材料力学实验教学内容及体系 传统材料力学实验的主要内容有低碳钢的拉伸实验、扭转实验、直梁弯曲正应力实验，低碳钢的拉伸实验、扭转实验为力学物理量和性能的测试实验。直梁弯曲正应力实验为应力验证性实验，这些实验对学生加深、巩固理论知识的理解和掌握是有必要的，但实验内容单调，较少涉及工程实际问题，没有展示出现代工程技术的现状和发展趋势，对培养学生创新性思维的能力、解决实际问题的能力作用不大。要培养学生创新思维的能力和解决实际问题的能力，必须改革实验内容并把实验分为基本型实验、综合型实验和设计型实验三个层面。 基本型实验以了解材料的力学性能为知识重点，着重培养学生掌握实验设备、独立完成实验的能力，它是后续实验的基础。基本型实验可保留必要的传统实验项目，但要提高实验的起点，做到在加强实验的思考性、启发性和实用性的同时让学生独立完成实验。比如：作为基本型的拉伸实验不能只限于低碳钢拉伸，要将其扩充为低碳钢、铸铁、铝合金、复合材料等多种与当今工程应用密切有关的典型材料的拉伸，实验时让学生分组亲手完成各自不同材料的拉伸实验。这样，在同样实验设备的情况下，通过提高实验的起点，达到了扩充实验作用的目的。 综合型实验是基础型实验的补充和延续，着重培养学生的综合实验技能、综合应用力学实验技术和有关知识分析和解决问题的能力。综合型实验重点在综合上，这类实验内容可以是本课程各部分的综合，也可以是不同课程内容的综合，但切不可是几个简单实验的叠加，综合型实验也可通过改革传统的实验来做，比如：梁的弯曲正应力实验，过去是一根矩形直梁，它的应力分布材料力学教材已详细介绍，对它的实验现象和实验结果学生是已知的，这样的实验不能培养学生分析问题、解决问题的能力。现把这个实验改为复合梁应力分析实验，就得到了综合型实验。由下述表1验证方法可知直梁弯曲正应力实验只是一个单纯的验证性实验，但在不需要增添设备的情况下将它改为复合梁应力分析实验，就成了综合型实验，在这个实验中综合应用了组合变形、应力与应变分析知识和平衡条件、变形协调方程以及实验技能和结果等，充分体现了综合型实验的综合性，培养了学生把各相关知识融会贯通和综合利用的能力，同时也能培养他们的综合实验技能，这些是培养创新能力，提高综合素质不可缺少的。 设计型实验以工程实际或模拟工程实际为背景，着重培养学生综合的工程分析能力，是提高学生解决工程实际问题能力的重要途径，同时对增强学生的社会适应性也非常重要。在这类实验中，要充分体现设计性，所有实验都应由学生自行设计、自行实施、自行检测、自行分析处理。设计型实验通常选各类支承压杆稳定性分析。压杆在工程实际中应用非常广泛，其稳定性极其重要，大家知道工程结构由于失稳而破坏往往是突发的，并会造成灾难性的后果，因此，通过这样的实例要求学生对工程实际问题要有足够的重视，进而培养学生严谨、规范的实验作风。实验时学生要结合工程实际自拟题目，题目确定后，学生要模拟工程结构自制模型、拟定实验方案，然后进行压杆稳定性侧试及有关的计算研究，整过过程都由学生自行设计独立完成，这就是一个设计型实验。这种高度的自主实验，激发了学生的探索兴趣，当有问题时学生们会主动查阅资料模索解决的办法，锻炼了学生动手、动脑的能