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淺談材料力學實驗課程改革的探索論文
材料力學是工科學生的一門專業(yè)基礎課。該課程與工程實際有緊密的聯(lián)系，課程內容既為后續(xù)課程奠定良好的力學基礎，又可直接應用于工程計算，具有鮮明的基礎性和應用性，是工科學生由理論開始走向工程實踐的橋梁，在工程教育中具有重要的地位。但是當前高校學生普遍存在理論知識扎實、動手能力不足、創(chuàng)新思維不強、缺乏團隊合作等問題。近年來卓越工程師、項目化教學、CDIO 等教學模式的廣泛應用就是在對傳統(tǒng)教學模式的探索改革。就材料力學實驗課程而言通過實驗加強學生對材料力學理論概念的理解，注重實驗能力和操作技能的系統(tǒng)培養(yǎng)，引導學生用實驗的方法去分析問題、研究和解決工程問題，促進學生理論與實際相結合，提高相關實驗器材的利用率，進一步有效改善實驗條件，實現(xiàn)工程人才培養(yǎng)的目標。
一 當前實驗教學存在的不足
主要表現(xiàn)在：
(1)實驗教學內容單一，設計性和綜合性實驗缺乏。
(2)當前的實驗教學方式和方法缺乏多樣性，學生對實驗課興趣不高。
(3)實驗指導書的內容過于詳細，學生只需按指導書上的實驗步驟逐步操作就能完成實驗，始終處于被動學習的狀態(tài)，不利于發(fā)揮學生的創(chuàng)造力。
(4)實驗儀器缺乏，實驗教學條件有限，造成許多實驗無法開展，只能進行演示實驗，由教師做實驗、學生看實驗，導致學生動手能力不強。
二 改革探索
1.編制實驗大綱
貴陽學院現(xiàn)已配置電子萬能試驗機一臺、扭轉試驗機一臺，依附理論課程的實驗學時僅6 學時，所以根據(jù)現(xiàn)有設備和實驗學時數(shù)，編制實驗教學大綱。設置開設三個理論驗證實驗：拉伸試驗、壓縮實驗、扭轉實驗，每個實驗2 學時。這三個實驗為材料力學性能驗證的主要試驗，實驗的開設能讓學生通過實驗進一步加深對理論知識的理解，掌握實驗的基本知識、方法和技術，能培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析和解決實際問題的能力。對于培養(yǎng)學生的動手實踐能力、啟發(fā)學生思維、養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W探究精神起著極其重要的作用。
2.改進教學方式
傳統(tǒng)的教學以老師為主，教師完全將實驗內容，實驗步驟原封不動地告訴學生，學生只要依照教師的講解，無須進行思考，依葫蘆畫瓢就能完成實驗，不能發(fā)揮主動性。此次改革將教學方式完全改變，教師僅告知學生實驗題目、實驗設備、實驗目的，整個實驗內容、實驗步驟等均需要學生自己參閱資料文獻，參照相關國家標準去構建實驗方案。制定后的實驗方案需要經(jīng)過老師審核后才能進行實驗，實驗結果是否能達到預期效果，增加了學生的興趣。通過這樣的一個過程，學生從“不會”到“學會”，更主要的是經(jīng)歷了如何解決難題，知道了“會學”“會用”的這樣一個過程。
3.開放實驗室
由于實驗設備數(shù)目不足和教學學時數(shù)有限，且各班學生人數(shù)較多，將班級分組后仍不能滿足學生一一參與操作。以12 級汽服班為例，全班共80 人，分成4 組，每組都有20人，在做實驗時僅三四名同學能動手，其他同學只能在邊上觀看，部分動手能力相對較弱或者惰性較強的同學就借機躲過了實驗。為了解決這個問題，將實驗室在課余時間開放，學生制定好方案后與教師聯(lián)系，預約時間進行實驗，盡量保證學生都能操作。
4.開展學生討論活動
在實驗課教學過程中，學生以小組開展實驗，小組成員分工協(xié)作，相互討論，設計、實施實驗。由于實驗設置方案的不同，每組實驗數(shù)據(jù)均有差異，又安排學生以小組為單位，進行分析討論，分析實驗方案的優(yōu)缺點、分析各組數(shù)據(jù)誤差、分析實驗結果、歸納總結實驗現(xiàn)象、驗證實驗結果。在這個過程中，學生既有分工，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一步的鍛煉和提高。
5.增加有限元分析
加強學生的綜合運用能力將有限元法引入到材料力學試驗教學中，讓學生參與用有限元軟件來求解材料在拉伸、扭轉等力學試驗對象任意部位的變形、應力和應變分布情況，同時用試驗方法加以試驗驗證，并比較仿真與實際實驗的區(qū)別。
運用這種方法使理論教學的內容與其他課程的知識相融合、貫通，使同學們能夠學到測定材料力學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(yǎng)同學們的動手能力、綜合分析能力、創(chuàng)新能力十分重要，實現(xiàn)了學以致用的培養(yǎng)目的。用更形象、更直觀、更科學的創(chuàng)新方式培養(yǎng)學生研究問題的濃厚興趣，對激發(fā)學生的創(chuàng)新意識、工程意識起到了積極的作用。實踐證明，以這種方案開設材料力學實驗，調動了學生的積極性和學習興趣，加強了他們的自學能力、團隊意識和綜合運用能力。本次探索能達到實驗課程開設的目的和要求，但是在實驗開設過程中，大多數(shù)內容是在課下業(yè)余時間完成，這就需要教師拿出更多的時間，付出更多的精力與學生溝通、探討，也要求教師具備更高的綜合素養(yǎng)來引導學生。
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