淺談材料力學(xué)設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法論文
[摘要]本文介紹了材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)及引入設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,培養(yǎng)創(chuàng)新能力極為重要。
[關(guān)鍵詞]材料力學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 綜合實(shí)驗(yàn)
《材料力學(xué)》課程在土木工程專業(yè)中是一門重要的基礎(chǔ)專業(yè)課,相對(duì)于其它專業(yè)課來說知識(shí)比較抽象,其理論性較強(qiáng),其基本理論知識(shí)是往后課程學(xué)習(xí)和以后工程設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐中最基本的理論根據(jù)之一,涉及眾多工程領(lǐng)域。學(xué)生通過學(xué)習(xí),了解和掌握材料力學(xué)研究方法,能運(yùn)用材料力學(xué)理論和計(jì)算方法去分析、計(jì)算解決實(shí)際工作中遇到的一些工程問題。實(shí)際教學(xué)中,由于本門課程具有理論性強(qiáng)、概念知識(shí)多、內(nèi)容抽象、邏輯嚴(yán)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(yàn)教學(xué)能使學(xué)生學(xué)到的抽象理論知識(shí)與實(shí)際情況結(jié)合起來,有助于建立完整的材料力學(xué)知識(shí)體系,另外實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于學(xué)生自學(xué)學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),在教學(xué)改革中應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。
一、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)狀
1.實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容陳舊、單一
一般來說,材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目少且較為單一,主要有是對(duì)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(cè)試,包括拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎矩等主應(yīng)力的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),內(nèi)容形式固定,與工程實(shí)際情況聯(lián)系不強(qiáng)。在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生都是按指定標(biāo)準(zhǔn)化程序?qū)嶒?yàn)操作,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)上也沒有預(yù)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(xí)熱情,還扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造思維。
2.實(shí)驗(yàn)條件不充足
隨著高校擴(kuò)招政策實(shí)施,在校學(xué)生數(shù)量不斷增多,導(dǎo)致現(xiàn)有的儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有學(xué)生人數(shù)的使用需求,而學(xué)校短期內(nèi)又無法投入大量的人力物力不斷擴(kuò)張實(shí)驗(yàn)室面積、實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量。這樣,迫于現(xiàn)狀許多院校作出無奈選擇,以前學(xué)生三兩人一組做實(shí)驗(yàn),現(xiàn)在要五六人一組做實(shí)驗(yàn)。這樣形成了實(shí)驗(yàn)過程中個(gè)別人操作,多數(shù)學(xué)生觀摩和記錄的現(xiàn)象,這樣就導(dǎo)致了許多學(xué)生抄襲以及對(duì)實(shí)驗(yàn)敷衍的心理。
二、材料力學(xué)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法
1.引入綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
結(jié)合經(jīng)典材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上,調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,為學(xué)生提供寬松、開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,讓學(xué)生根據(jù)自己的意愿和能力靈活開展實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中,老師不設(shè)定具體實(shí)驗(yàn)方法方式。開展實(shí)驗(yàn)前,學(xué)生幾個(gè)人自由組成以實(shí)驗(yàn)小組,分工合作,要閱讀實(shí)驗(yàn)大綱要求、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、了解�?shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件、自主查閱資料等,然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,跟老師討論實(shí)施實(shí)驗(yàn)可行方案,最后獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn),完成實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告或?qū)嶒?yàn)小論文。
綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)要求老師始終以輔助的角色從旁指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn),在確定大致的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、提供相應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)安全的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)對(duì)象不限于單一的金屬材料,學(xué)生可根據(jù)自己的興趣設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)的工具也不限于實(shí)驗(yàn)室里的儀器設(shè)備,學(xué)生充分發(fā)揮所長(zhǎng),可以自主設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易儀器設(shè)備,可以采用計(jì)算機(jī)編程、數(shù)值模擬試驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)的時(shí)間也不限于正常上課時(shí)間,一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以在幾天至兩個(gè)星期內(nèi)完成,讓學(xué)生有充分時(shí)間調(diào)研、討論和實(shí)驗(yàn),同時(shí)也可以達(dá)到分流學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室資源的效果。
比如,學(xué)生要測(cè)量某種材料的力學(xué)性能,在完成資料調(diào)研和設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)計(jì)劃書后,給老師檢查,經(jīng)過討論交流,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(shè)備的實(shí)驗(yàn)原理、操作方法和注意事項(xiàng),學(xué)習(xí)電子萬能試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、材料力學(xué)試驗(yàn)臺(tái)、各種傳感器、百分表等儀器設(shè)備的使用,掌握應(yīng)變儀的操作、電阻應(yīng)變片的粘貼方法,了解電測(cè)法基本原理等,在學(xué)生熟悉整個(gè)過程后就可以開始獨(dú)立自主開始實(shí)驗(yàn)了。實(shí)驗(yàn)完成后按照要求編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告或小論文。這樣的實(shí)驗(yàn)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(yàn)過程中的主動(dòng)性,自己動(dòng)手、自己動(dòng)腦、自己發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。學(xué)生可以現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用,及時(shí)掌握鞏固所學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
2.加大開放實(shí)驗(yàn)、開放基金課題項(xiàng)目與課程實(shí)驗(yàn)結(jié)合的程度
開放性實(shí)驗(yàn)室包括時(shí)間的開放、資源的開放、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開放、管理方式的開放,學(xué)生可利用課余時(shí)間來實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn),有利于學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng),能充分利用實(shí)驗(yàn)室資源。開放性實(shí)驗(yàn)室的開放程度應(yīng)結(jié)合院校自身?xiàng)l件,以學(xué)生為本,立足于培養(yǎng)學(xué)生的'技術(shù)應(yīng)用能力、和實(shí)際操作能力的,充分利用實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源。我校為促進(jìn)開放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè),培養(yǎng)高素質(zhì)人才,設(shè)立了多種開放基金,鼓勵(lì)本科生進(jìn)行課外科研活動(dòng),比如:“實(shí)驗(yàn)室室開放基金項(xiàng)目”,“創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”,其面向全校教學(xué)、科研實(shí)驗(yàn)室,基金項(xiàng)目支持各實(shí)驗(yàn)室提供的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)課題和學(xué)生自擬的實(shí)驗(yàn)課題,項(xiàng)目?jī)?nèi)容要有一定的新意,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力要有推動(dòng)作用。由于學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的大力支持,使得學(xué)院在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)在操作上變得可以更加靈活。學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間安排、結(jié)合自己的興趣來實(shí)驗(yàn)室開展自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還可以向?qū)W校實(shí)驗(yàn)室開放基金管理處申請(qǐng)立項(xiàng),獲得經(jīng)費(fèi)支持。學(xué)生也可以參與教師的科研實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)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(yǎng)機(jī)制的建設(shè)。
三、總結(jié)
在教學(xué)中院校應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的,為學(xué)生實(shí)驗(yàn)搭建一個(gè)良好的服務(wù)平臺(tái),讓學(xué)生在這個(gè)平臺(tái)上充分發(fā)揮自主能動(dòng)性和創(chuàng)造性思維,讓學(xué)生通過材料力學(xué)的自主實(shí)驗(yàn),為專業(yè)基礎(chǔ)課打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),有利于學(xué)生實(shí)踐能力提高,培養(yǎng)了獨(dú)立思考能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
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