淺談材料力學設計性綜合實驗教學方法論文
[摘要]本文介紹了材料力學實驗課的特點及引入設計性綜合實驗教學方法,這樣的實驗教學改革有利于提高學生學習的積極性,對培養學生的自主學習能力,培養創新能力極為重要。
[關鍵詞]材料力學 實驗教學 設計實驗 綜合實驗
《材料力學》課程在土木工程專業中是一門重要的基礎專業課,相對于其它專業課來說知識比較抽象,其理論性較強,其基本理論知識是往后課程學習和以后工程設計和工程實踐中最基本的理論根據之一,涉及眾多工程領域。學生通過學習,了解和掌握材料力學研究方法,能運用材料力學理論和計算方法去分析、計算解決實際工作中遇到的一些工程問題。實際教學中,由于本門課程具有理論性強、概念知識多、內容抽象、邏輯嚴密等特點,使教與學都頗具困難,因此,需要教學老師在教學實踐中不斷探索研究,提高教學質量、改善教學方法。材料力學的實驗教學能使學生學到的抽象理論知識與實際情況結合起來,有助于建立完整的材料力學知識體系,另外實驗教學有利于學生自學學習能力和創新能力的培養,在教學改革中應該重視實驗教學環節。
一、材料力學實驗教學內容的現狀
1.實驗課內容陳舊、單一
一般來說,材料力學實驗課的實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行簡單的材料力學性能測試,包括拉伸、壓縮、扭轉、彎矩等主應力的驗證性實驗,內容形式固定,與工程實際情況聯系不強。在實驗中,學生都是按指定標準化程序實驗操作,實驗內容設計上也沒有預留多少讓學生有自主創造的空間,這樣不但影響學生的學習熱情,還扼殺了學生的創造思維。
2.實驗條件不充足
隨著高校擴招政策實施,在校學生數量不斷增多,導致現有的儀器設備臺套數遠遠不能滿足現有學生人數的使用需求,而學校短期內又無法投入大量的人力物力不斷擴張實驗室面積、實驗儀器數量。這樣,迫于現狀許多院校作出無奈選擇,以前學生三兩人一組做實驗,現在要五六人一組做實驗。這樣形成了實驗過程中個別人操作,多數學生觀摩和記錄的現象,這樣就導致了許多學生抄襲以及對實驗敷衍的心理。
二、材料力學綜合設計型實驗教學方法
1.引入綜合設計型實驗內容
結合經典材料力學實驗方法的基礎上,調整實驗內容增加設計綜合設計性實驗內容,為學生提供寬松、開放的實驗環境,讓學生根據自己的意愿和能力靈活開展實驗。在實驗中,老師不設定具體實驗方法方式。開展實驗前,學生幾個人自由組成以實驗小組,分工合作,要閱讀實驗大綱要求、明確實驗目的、了解實驗室現有條件、自主查閱資料等,然后設計實驗方案,跟老師討論實施實驗可行方案,最后獨立完成實驗,完成實驗研究報告或實驗小論文。
綜合設計型實驗要求老師始終以輔助的角色從旁指導學生實驗,在確定大致的實驗內容、提供相應實驗環境和保證學生實驗安全的基礎上,讓學生充分發揮主觀能動性。實驗對象不限于單一的金屬材料,學生可根據自己的興趣設計自己的實驗方案。實驗的工具也不限于實驗室里的儀器設備,學生充分發揮所長,可以自主設計簡易儀器設備,可以采用計算機編程、數值模擬試驗等。實驗的時間也不限于正常上課時間,一個實驗項目可以在幾天至兩個星期內完成,讓學生有充分時間調研、討論和實驗,同時也可以達到分流學生充分利用實驗室資源的效果。
比如,學生要測量某種材料的力學性能,在完成資料調研和設計好實驗計劃書后,給老師檢查,經過討論交流,確定方案可行。然后老師就組織學生講解和教會學生各種儀器設備的實驗原理、操作方法和注意事項,學習電子萬能試驗機、壓力試驗機、扭轉試驗機、材料力學試驗臺、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,在學生熟悉整個過程后就可以開始獨立自主開始實驗了。實驗完成后按照要求編寫實驗報告或小論文。這樣的實驗教學方式,老師不再是主要的角色,學生自己掌握了實驗過程中的主動性,自己動手、自己動腦、自己發現問題和解決問題。學生可以現學現用,及時掌握鞏固所學,激發學生學習積極性。
2.加大開放實驗、開放基金課題項目與課程實驗結合的程度
開放性實驗室包括時間的開放、資源的開放、實驗內容的開放、管理方式的開放,學生可利用課余時間來實驗室開展實驗,有利于學生素質培養,能充分利用實驗室資源。開放性實驗室的開放程度應結合院校自身條件,以學生為本,立足于培養學生的技術應用能力、和實際操作能力的,充分利用實驗室教學資源。我校為促進開放性實驗室建設,培養高素質人才,設立了多種開放基金,鼓勵本科生進行課外科研活動,比如:“實驗室室開放基金項目”,“創新性實驗計劃”,其面向全校教學、科研實驗室,基金項目支持各實驗室提供的開放實驗教學課題和學生自擬的實驗課題,項目內容要有一定的新意,對培養學生的素質和能力要有推動作用。由于學校對實驗室建設的大力支持,使得學院在設計實驗項目、學生進行實驗在操作上變得可以更加靈活。學生可以根據自己的時間安排、結合自己的興趣來實驗室開展自己的實驗項目,優秀的實驗項目還可以向學校實驗室開放基金管理處申請立項,獲得經費支持。學生也可以參與教師的科研實驗,培養學生科學研究的思想,提高自身能力和素質。這些制度和政策,極大的推動我校創新人才培養機制的建設。
三、總結
在教學中院校應加強實驗環節的,為學生實驗搭建一個良好的服務平臺,讓學生在這個平臺上充分發揮自主能動性和創造性思維,讓學生通過材料力學的自主實驗,為專業基礎課打下堅實基礎,有利于學生實踐能力提高,培養了獨立思考能力和團隊協作能力。
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