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淺談材料力學(xué)實(shí)驗課程改革的探索論文
材料力學(xué)是工科學(xué)生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課。該課程與工程實(shí)際有緊密的聯(lián)系，課程內容既為后續課程奠定良好的力學(xué)基礎，又可直接應用于工程計算，具有鮮明的基礎性和應用性，是工科學(xué)生由理論開(kāi)始走向工程實(shí)踐的橋梁，在工程教育中具有重要的地位。但是當前高校學(xué)生普遍存在理論知識扎實(shí)、動(dòng)手能力不足、創(chuàng )新思維不強、缺乏團隊合作等問(wèn)題。近年來(lái)卓越工程師、項目化教學(xué)、CDIO 等教學(xué)模式的廣泛應用就是在對傳統教學(xué)模式的探索改革。就材料力學(xué)實(shí)驗課程而言通過(guò)實(shí)驗加強學(xué)生對材料力學(xué)理論概念的理解，注重實(shí)驗能力和操作技能的系統培養，引導學(xué)生用實(shí)驗的方法去分析問(wèn)題、研究和解決工程問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)際相結合，提高相關(guān)實(shí)驗器材的利用率，進(jìn)一步有效改善實(shí)驗條件，實(shí)現工程人才培養的目標。
一 當前實(shí)驗教學(xué)存在的不足
主要表現在：
(1)實(shí)驗教學(xué)內容單一，設計性和綜合性實(shí)驗缺乏。
(2)當前的實(shí)驗教學(xué)方式和方法缺乏多樣性，學(xué)生對實(shí)驗課興趣不高。
(3)實(shí)驗指導書(shū)的內容過(guò)于詳細，學(xué)生只需按指導書(shū)上的實(shí)驗步驟逐步操作就能完成實(shí)驗，始終處于被動(dòng)學(xué)習的狀態(tài)，不利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng )造力。
(4)實(shí)驗儀器缺乏，實(shí)驗教學(xué)條件有限，造成許多實(shí)驗無(wú)法開(kāi)展，只能進(jìn)行演示實(shí)驗，由教師做實(shí)驗、學(xué)生看實(shí)驗，導致學(xué)生動(dòng)手能力不強。
二 改革探索
1.編制實(shí)驗大綱
貴陽(yáng)學(xué)院現已配置電子萬(wàn)能試驗機一臺、扭轉試驗機一臺，依附理論課程的實(shí)驗學(xué)時(shí)僅6 學(xué)時(shí)，所以根據現有設備和實(shí)驗學(xué)時(shí)數，編制實(shí)驗教學(xué)大綱。設置開(kāi)設三個(gè)理論驗證實(shí)驗：拉伸試驗、壓縮實(shí)驗、扭轉實(shí)驗，每個(gè)實(shí)驗2 學(xué)時(shí)。這三個(gè)實(shí)驗為材料力學(xué)性能驗證的主要試驗，實(shí)驗的開(kāi)設能讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗進(jìn)一步加深對理論知識的理解，掌握實(shí)驗的基本知識、方法和技術(shù)，能培養學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。對于培養學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、啟發(fā)學(xué)生思維、養成嚴謹的科學(xué)探究精神起著(zhù)極其重要的作用。
2.改進(jìn)教學(xué)方式
傳統的教學(xué)以老師為主，教師完全將實(shí)驗內容，實(shí)驗步驟原封不動(dòng)地告訴學(xué)生，學(xué)生只要依照教師的講解，無(wú)須進(jìn)行思考，依葫蘆畫(huà)瓢就能完成實(shí)驗，不能發(fā)揮主動(dòng)性。此次改革將教學(xué)方式完全改變，教師僅告知學(xué)生實(shí)驗題目、實(shí)驗設備、實(shí)驗目的，整個(gè)實(shí)驗內容、實(shí)驗步驟等均需要學(xué)生自己參閱資料文獻，參照相關(guān)國家標準去構建實(shí)驗方案。制定后的實(shí)驗方案需要經(jīng)過(guò)老師審核后才能進(jìn)行實(shí)驗，實(shí)驗結果是否能達到預期效果，增加了學(xué)生的興趣。通過(guò)這樣的一個(gè)過(guò)程，學(xué)生從“不會(huì )”到“學(xué)會(huì )”，更主要的是經(jīng)歷了如何解決難題，知道了“會(huì )學(xué)”“會(huì )用”的這樣一個(gè)過(guò)程。
3.開(kāi)放實(shí)驗室
由于實(shí)驗設備數目不足和教學(xué)學(xué)時(shí)數有限，且各班學(xué)生人數較多，將班級分組后仍不能滿(mǎn)足學(xué)生一一參與操作。以12 級汽服班為例，全班共80 人，分成4 組，每組都有20人，在做實(shí)驗時(shí)僅三四名同學(xué)能動(dòng)手，其他同學(xué)只能在邊上觀(guān)看，部分動(dòng)手能力相對較弱或者惰性較強的同學(xué)就借機躲過(guò)了實(shí)驗。為了解決這個(gè)問(wèn)題，將實(shí)驗室在課余時(shí)間開(kāi)放，學(xué)生制定好方案后與教師聯(lián)系，預約時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗，盡量保證學(xué)生都能操作。
4.開(kāi)展學(xué)生討論活動(dòng)
在實(shí)驗課教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生以小組開(kāi)展實(shí)驗，小組成員分工協(xié)作，相互討論，設計、實(shí)施實(shí)驗。由于實(shí)驗設置方案的不同，每組實(shí)驗數據均有差異，又安排學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行分析討論，分析實(shí)驗方案的優(yōu)缺點(diǎn)、分析各組數據誤差、分析實(shí)驗結果、歸納總結實(shí)驗現象、驗證實(shí)驗結果。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生既有分工，又有協(xié)作;既有獨立思考，又有團隊意識;溝通交流能力也得到了進(jìn)一步的鍛煉和提高。
5.增加有限元分析
加強學(xué)生的綜合運用能力將有限元法引入到材料力學(xué)試驗教學(xué)中，讓學(xué)生參與用有限元軟件來(lái)求解材料在拉伸、扭轉等力學(xué)試驗對象任意部位的變形、應力和應變分布情況，同時(shí)用試驗方法加以試驗驗證，并比較仿真與實(shí)際實(shí)驗的區別。
運用這種方法使理論教學(xué)的內容與其他課程的知識相融合、貫通，使同學(xué)們能夠學(xué)到測定材料力學(xué)性能試驗的基本知識和方法，深入了解試驗應力分析的基本概念，加深對有限元軟件的分析應用，對培養同學(xué)們的動(dòng)手能力、綜合分析能力、創(chuàng )新能力十分重要，實(shí)現了學(xué)以致用的培養目的。用更形象、更直觀(guān)、更科學(xué)的創(chuàng )新方式培養學(xué)生研究問(wèn)題的濃厚興趣，對激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新意識、工程意識起到了積極的作用。實(shí)踐證明，以這種方案開(kāi)設材料力學(xué)實(shí)驗，調動(dòng)了學(xué)生的積極性和學(xué)習興趣，加強了他們的自學(xué)能力、團隊意識和綜合運用能力。本次探索能達到實(shí)驗課程開(kāi)設的目的和要求，但是在實(shí)驗開(kāi)設過(guò)程中，大多數內容是在課下業(yè)余時(shí)間完成，這就需要教師拿出更多的時(shí)間，付出更多的精力與學(xué)生溝通、探討，也要求教師具備更高的綜合素養來(lái)引導學(xué)生。
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