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淺談材料力學(xué)設計性綜合實(shí)驗教學(xué)方法論文
[摘要]本文介紹了材料力學(xué)實(shí)驗課的特點(diǎn)及引入設計性綜合實(shí)驗教學(xué)方法,這樣的實(shí)驗教學(xué)改革有利于提高學(xué)生學(xué)習的積極性,對培養學(xué)生的自主學(xué)習能力,培養創(chuàng )新能力極為重要。
[關(guān)鍵詞]材料力學(xué) 實(shí)驗教學(xué) 設計實(shí)驗 綜合實(shí)驗
《材料力學(xué)》課程在土木工程專(zhuān)業(yè)中是一門(mén)重要的基礎專(zhuān)業(yè)課,相對于其它專(zhuān)業(yè)課來(lái)說(shuō)知識比較抽象,其理論性較強,其基本理論知識是往后課程學(xué)習和以后工程設計和工程實(shí)踐中最基本的理論根據之一,涉及眾多工程領(lǐng)域。學(xué)生通過(guò)學(xué)習,了解和掌握材料力學(xué)研究方法,能運用材料力學(xué)理論和計算方法去分析、計算解決實(shí)際工作中遇到的一些工程問(wèn)題。實(shí)際教學(xué)中,由于本門(mén)課程具有理論性強、概念知識多、內容抽象、邏輯嚴密等特點(diǎn),使教與學(xué)都頗具困難,因此,需要教學(xué)老師在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索研究,提高教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)方法。材料力學(xué)的實(shí)驗教學(xué)能使學(xué)生學(xué)到的抽象理論知識與實(shí)際情況結合起來(lái),有助于建立完整的材料力學(xué)知識體系,另外實(shí)驗教學(xué)有利于學(xué)生自學(xué)學(xué)習能力和創(chuàng )新能力的培養,在教學(xué)改革中應該重視實(shí)驗教學(xué)環(huán)節。
一、材料力學(xué)實(shí)驗教學(xué)內容的現狀
1.實(shí)驗課內容陳舊、單一
一般來(lái)說(shuō),材料力學(xué)實(shí)驗課的實(shí)驗項目少且較為單一,主要有是對鑄鐵和低碳鋼兩種金屬材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的材料力學(xué)性能測試,包括拉伸、壓縮、扭轉、彎矩等主應力的驗證性實(shí)驗,內容形式固定,與工程實(shí)際情況聯(lián)系不強。在實(shí)驗中,學(xué)生都是按指定標準化程序實(shí)驗操作,實(shí)驗內容設計上也沒(méi)有預留多少讓學(xué)生有自主創(chuàng )造的空間,這樣不但影響學(xué)生的學(xué)習熱情,還扼殺了學(xué)生的創(chuàng )造思維。
2.實(shí)驗條件不充足
隨著(zhù)高校擴招政策實(shí)施,在校學(xué)生數量不斷增多,導致現有的儀器設備臺套數遠遠不能滿(mǎn)足現有學(xué)生人數的使用需求,而學(xué)校短期內又無(wú)法投入大量的人力物力不斷擴張實(shí)驗室面積、實(shí)驗儀器數量。這樣,迫于現狀許多院校作出無(wú)奈選擇,以前學(xué)生三兩人一組做實(shí)驗,現在要五六人一組做實(shí)驗。這樣形成了實(shí)驗過(guò)程中個(gè)別人操作,多數學(xué)生觀(guān)摩和記錄的現象,這樣就導致了許多學(xué)生抄襲以及對實(shí)驗敷衍的心理。
二、材料力學(xué)綜合設計型實(shí)驗教學(xué)方法
1.引入綜合設計型實(shí)驗內容
結合經(jīng)典材料力學(xué)實(shí)驗方法的基礎上,調整實(shí)驗內容增加設計綜合設計性實(shí)驗內容,為學(xué)生提供寬松、開(kāi)放的實(shí)驗環(huán)境,讓學(xué)生根據自己的意愿和能力靈活開(kāi)展實(shí)驗。在實(shí)驗中,老師不設定具體實(shí)驗方法方式。開(kāi)展實(shí)驗前,學(xué)生幾個(gè)人自由組成以實(shí)驗小組,分工合作,要閱讀實(shí)驗大綱要求、明確實(shí)驗目的、了解實(shí)驗室現有條件、自主查閱資料等,然后設計實(shí)驗方案,跟老師討論實(shí)施實(shí)驗可行方案,最后獨立完成實(shí)驗,完成實(shí)驗研究報告或實(shí)驗小論文。
綜合設計型實(shí)驗要求老師始終以輔助的角色從旁指導學(xué)生實(shí)驗,在確定大致的實(shí)驗內容、提供相應實(shí)驗環(huán)境和保證學(xué)生實(shí)驗安全的基礎上,讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀(guān)能動(dòng)性。實(shí)驗對象不限于單一的金屬材料,學(xué)生可根據自己的興趣設計自己的實(shí)驗方案。實(shí)驗的工具也不限于實(shí)驗室里的儀器設備,學(xué)生充分發(fā)揮所長(cháng),可以自主設計簡(jiǎn)易儀器設備,可以采用計算機編程、數值模擬試驗等。實(shí)驗的時(shí)間也不限于正常上課時(shí)間,一個(gè)實(shí)驗項目可以在幾天至兩個(gè)星期內完成,讓學(xué)生有充分時(shí)間調研、討論和實(shí)驗,同時(shí)也可以達到分流學(xué)生充分利用實(shí)驗室資源的效果。
比如,學(xué)生要測量某種材料的力學(xué)性能,在完成資料調研和設計好實(shí)驗計劃書(shū)后,給老師檢查,經(jīng)過(guò)討論交流,確定方案可行。然后老師就組織學(xué)生講解和教會(huì )學(xué)生各種儀器設備的實(shí)驗原理、操作方法和注意事項,學(xué)習電子萬(wàn)能試驗機、壓力試驗機、扭轉試驗機、材料力學(xué)試驗臺、各種傳感器、百分表等儀器設備的使用,掌握應變儀的操作、電阻應變片的粘貼方法,了解電測法基本原理等,在學(xué)生熟悉整個(gè)過(guò)程后就可以開(kāi)始獨立自主開(kāi)始實(shí)驗了。實(shí)驗完成后按照要求編寫(xiě)實(shí)驗報告或小論文。這樣的實(shí)驗教學(xué)方式,老師不再是主要的角色,學(xué)生自己掌握了實(shí)驗過(guò)程中的主動(dòng)性,自己動(dòng)手、自己動(dòng)腦、自己發(fā)現問(wèn)題和解決問(wèn)題。學(xué)生可以現學(xué)現用,及時(shí)掌握鞏固所學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習積極性。
2.加大開(kāi)放實(shí)驗、開(kāi)放基金課題項目與課程實(shí)驗結合的程度
開(kāi)放性實(shí)驗室包括時(shí)間的開(kāi)放、資源的開(kāi)放、實(shí)驗內容的開(kāi)放、管理方式的開(kāi)放,學(xué)生可利用課余時(shí)間來(lái)實(shí)驗室開(kāi)展實(shí)驗,有利于學(xué)生素質(zhì)培養,能充分利用實(shí)驗室資源。開(kāi)放性實(shí)驗室的開(kāi)放程度應結合院校自身條件,以學(xué)生為本,立足于培養學(xué)生的技術(shù)應用能力、和實(shí)際操作能力的,充分利用實(shí)驗室教學(xué)資源。我校為促進(jìn)開(kāi)放性實(shí)驗室建設,培養高素質(zhì)人才,設立了多種開(kāi)放基金,鼓勵本科生進(jìn)行課外科研活動(dòng),比如:“實(shí)驗室室開(kāi)放基金項目”,“創(chuàng )新性實(shí)驗計劃”,其面向全校教學(xué)、科研實(shí)驗室,基金項目支持各實(shí)驗室提供的開(kāi)放實(shí)驗教學(xué)課題和學(xué)生自擬的實(shí)驗課題,項目?jì)热菀幸欢ǖ男乱?對培養學(xué)生的素質(zhì)和能力要有推動(dòng)作用。由于學(xué)校對實(shí)驗室建設的大力支持,使得學(xué)院在設計實(shí)驗項目、學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗在操作上變得可以更加靈活。學(xué)生可以根據自己的時(shí)間安排、結合自己的興趣來(lái)實(shí)驗室開(kāi)展自己的實(shí)驗項目,優(yōu)秀的實(shí)驗項目還可以向學(xué)校實(shí)驗室開(kāi)放基金管理處申請立項,獲得經(jīng)費支持。學(xué)生也可以參與教師的科研實(shí)驗,培養學(xué)生科學(xué)研究的思想,提高自身能力和素質(zhì)。這些制度和政策,極大的推動(dòng)我校創(chuàng )新人才培養機制的建設。
三、總結
在教學(xué)中院校應加強實(shí)驗環(huán)節的,為學(xué)生實(shí)驗搭建一個(gè)良好的服務(wù)平臺,讓學(xué)生在這個(gè)平臺上充分發(fā)揮自主能動(dòng)性和創(chuàng )造性思維,讓學(xué)生通過(guò)材料力學(xué)的自主實(shí)驗,為專(zhuān)業(yè)基礎課打下堅實(shí)基礎,有利于學(xué)生實(shí)踐能力提高,培養了獨立思考能力和團隊協(xié)作能力。
參考文獻:
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