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淺談獨立學(xué)院材料力學(xué)實驗教學(xué)改革及實踐論文
獨立學(xué)院是近年來隨著我國高等教育規(guī)模的快速增長，由普通高等學(xué)校按照新的機(jī)制和新模式創(chuàng)辦的一種新型的二級學(xué)院。它是由實施本科以上學(xué)歷教育的普通高等學(xué)校與國家機(jī)構(gòu)以外的社會組織或者個人合作，利用非國家財政性經(jīng)費舉辦的實施本科學(xué)歷教育的高等學(xué)校。獨立學(xué)院的創(chuàng)辦和發(fā)展對我國高等教育的持續(xù)、健康發(fā)展具有重大意義，教育部對獨立學(xué)院建設(shè)和發(fā)展的原則是“積極支持、規(guī)范管理”。培養(yǎng)動手能力強(qiáng)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才是獨立學(xué)院的辦學(xué)定位。
材料力學(xué)是高等院校工科專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程的理論性與實踐性強(qiáng)，它與工程實際緊密聯(lián)系，是理論與實踐并重的一門學(xué)科。材料力學(xué)實驗是材料力學(xué)課程的重要組成部分。學(xué)生通過材料力學(xué)實驗，觀察不同材料的變形規(guī)律與破壞現(xiàn)象來了解材料力學(xué)特性，掌握實驗數(shù)據(jù)的獲得方法以及數(shù)據(jù)的處理。實驗教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力、獨立思考問題并解決實際問題的能力，同時也加深對材料力學(xué)理論的理解，從而達(dá)到對所學(xué)書本知識和基本概念的掌握與應(yīng)用。
1獨立學(xué)院材料力學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀
獨立學(xué)院的定位是培養(yǎng)動手能力強(qiáng)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，但由于獨立學(xué)院辦學(xué)時間較短，在實驗教學(xué)很多方面均沿用母體學(xué)校原有的教學(xué)模式。獨立學(xué)院如何根據(jù)自身特點培養(yǎng)出高質(zhì)量人才，形成符合自身的課程體系，顯得尤為重要。根據(jù)獨立學(xué)院材料力學(xué)實驗課的開設(shè)與實施情況，發(fā)現(xiàn)主要存在如下一些問題。
1)材料力學(xué)實驗內(nèi)容較單一，缺少設(shè)計性或綜合性實驗項目。大學(xué)本科的常規(guī)實驗教學(xué)由認(rèn)識性實驗、驗證性實驗、綜合性和設(shè)計性實驗等組成，且通常所開設(shè)的實驗課程大多是演示與驗證性實驗。通過這些驗證性實驗一定程度上可以培養(yǎng)學(xué)生對實驗過程中力學(xué)現(xiàn)象的觀察能力、學(xué)生的實驗動手能力和實驗結(jié)果的分析能力。但是由于該實驗是驗證某一些力學(xué)規(guī)律和計算公式，學(xué)生往往只按照操作步驟一步步進(jìn)行實驗，對得出實驗的數(shù)據(jù)和結(jié)論，不會仔細(xì)去思考因果，而只是完成任務(wù)。在這種實驗學(xué)習(xí)中，學(xué)生對實驗操作沒有預(yù)期，實驗結(jié)果已知，因而學(xué)習(xí)積極性降低。
2)材料力學(xué)實驗教學(xué)手段和考核方式較單一。獨立學(xué)院辦學(xué)時間短，大多數(shù)獨立學(xué)院的課程體系、教學(xué)方法和教學(xué)手段與母體學(xué)校基本相同。由于教育方法與學(xué)生基礎(chǔ)不太相適應(yīng)，其教學(xué)效果不理想。教師大多注重理論教學(xué)，對實驗教學(xué)不夠重視。加上實驗室建設(shè)不完善，有些實驗設(shè)備陳舊，配套實驗儀器不齊全，數(shù)量少，使學(xué)生沒有足夠的動手操作機(jī)會。同時，教師對學(xué)生實驗課程的考查只針對上交實驗報告，對于實驗前的預(yù)習(xí)情況和實驗中的操作能力都未考核，打擊了一些動手能力強(qiáng)的學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
以上這種實驗教學(xué)模式缺乏對學(xué)生分析和解決實際問題能力、動手實踐以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，達(dá)不到預(yù)期的實驗教學(xué)效果。因而需要對實驗教學(xué)進(jìn)行適當(dāng)改革和創(chuàng)新，探索適合獨立學(xué)院力學(xué)實驗課教學(xué)的新的實驗教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力和團(tuán)隊協(xié)作精神，促進(jìn)材料力學(xué)實驗室建設(shè)和教學(xué)改革。
2獨立學(xué)院材料力學(xué)實驗教學(xué)的改革與實踐
為適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的需要，培養(yǎng)出具有一定創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，材料力學(xué)實驗教學(xué)在土木、機(jī)械等工科專業(yè)人才培養(yǎng)中發(fā)揮著重要的作用。由于材料力學(xué)實驗教學(xué)存在諸多不足，例如，部分學(xué)生只重理論而輕實踐，實驗前不進(jìn)行預(yù)習(xí)，實驗過程中紀(jì)律松散，只看不動手，實驗后不及時處理數(shù)據(jù)，不能按時完成實驗報告。理論課教師重課堂輕實驗，對實驗教學(xué)應(yīng)付了事，教學(xué)手段少，考核辦法單一。因此，實驗教學(xué)難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果和培養(yǎng)目標(biāo)。針對這些問題，我校材料力學(xué)實驗老師們積極進(jìn)行教學(xué)改革與實踐，取得了以下較好的效果。
1)實驗教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變。
工程實際材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)各不相同，但對于構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計算時，通常略去一些次要因素，將它們抽象為均勻、連續(xù)、各向同性的理想化材料進(jìn)行理論分析。因而材料力學(xué)理論研究的構(gòu)件會將實際材料理想化、真實構(gòu)件典型化、公式推導(dǎo)假設(shè)化。當(dāng)材料力學(xué)理論應(yīng)用到工程實際中，其理論是否滿足工程實際的精度要求，能否保證工程的安全可靠性，則需要通過實驗來進(jìn)行檢驗。諸多材料力學(xué)理論的提出是以生產(chǎn)實踐和科學(xué)實驗為基礎(chǔ)的，而每一個理論的建立均需經(jīng)受實驗和實踐的檢驗。因此，材料力學(xué)實驗是驗證、修正及發(fā)展理論的必要手段。學(xué)生通過操作儀器設(shè)備，來觀察變形與破壞現(xiàn)象，完成數(shù)據(jù)處理及總結(jié)分析，會加深對理論知識的理解，同時培養(yǎng)科學(xué)研究的能力和解決工程實際問題的能力。
實驗教學(xué)在人才素質(zhì)教育與能力提高方面承擔(dān)了更多責(zé)任。它不僅是教與學(xué)的過程，對學(xué)生能力提高和人格塑造更是重要。實驗教學(xué)更需要研究教學(xué)方法，實驗教學(xué)方法研究是教學(xué)研究的核心。相同實驗教學(xué)內(nèi)容，不同教學(xué)方法將會收到不同的教學(xué)效果。
在教學(xué)方法中要體現(xiàn)教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)思想，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生在實驗中發(fā)現(xiàn)問題，鼓勵學(xué)生分析問題并解決問題，重視學(xué)生基本技能的掌握，注重學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)，以及培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習(xí)慣和團(tuán)隊合作精神。在實驗前，教師向?qū)W生提出有關(guān)本次實驗的思考問題，例如，在材料拉伸實驗中低碳鋼在屈服階段時，為什么可看到45°方向的條紋即滑移線;扭轉(zhuǎn)實驗里鑄鐵試件的扭轉(zhuǎn)破壞斷面是怎樣的，為什么是45°螺旋面;在電測實驗中電測直梁純彎曲實驗里溫度補(bǔ)償片的作用，對它的規(guī)格型號有什么要求;測彎扭組合變形的內(nèi)力彎矩時，用兩枚縱向應(yīng)變片組成相互補(bǔ)償電路，也可用一片縱向片和外補(bǔ)償電路，兩種方法何種較好，為什么?等等。學(xué)生可以根據(jù)已有的理論知識和經(jīng)驗相互討論，在實驗中讓學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象找到問題答案，激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣，由被動地接受轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動探索知識。
2)實驗內(nèi)容的改革。
新增與專業(yè)相適應(yīng)的實驗內(nèi)容。在材料基本力學(xué)性能測試實驗中，通常我們會進(jìn)行兩種典型金屬材料低碳鋼和鑄鐵在拉伸和壓縮時力學(xué)性能實驗。而對于土木工程專業(yè)學(xué)生，在土建中也常用到非金屬材料，如混凝土、木材和玻璃鋼等，這些材料的力學(xué)性能也是我們所要關(guān)注的。因此在拉壓實驗中，可以進(jìn)行混凝土壓縮實驗，木材的順紋拉伸、壓縮和橫紋壓縮實驗等，以滿足今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。在材料基本力學(xué)性能實驗里，可以引入科研成果，如新型材料泡沫鋁金屬材料力學(xué)性能的測試，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)實驗課的興趣。
將電測法實驗整合為綜合性與設(shè)計性實驗項目。電測技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)變應(yīng)力分析，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析的重要手段。在電測實驗中我們分別開設(shè)了電測直梁純彎曲正應(yīng)力實驗和彎扭組合變形內(nèi)力測定實驗。通過以上實驗讓學(xué)生掌握測量受力構(gòu)件應(yīng)變應(yīng)力的原理和方法。由于都是電測方法，接橋方法也是一樣，由于受力構(gòu)件不同，我們可以將這兩個實驗整合為綜合性設(shè)計性實驗來進(jìn)行。熟練掌握了應(yīng)變電測法原理和技術(shù)，學(xué)生們就可以解決工程實際問題。
在電測實驗中，試件上的電阻應(yīng)變片常常是實驗教師粘貼上去，應(yīng)變片如何粘貼，其粘貼位置和方向，學(xué)生們在實驗中并不會去考慮。因此，可以先開設(shè)電阻應(yīng)變片的粘貼實驗及應(yīng)變片在惠斯頓電橋中的連接實驗，讓學(xué)生掌握電阻應(yīng)變片在試件上的粘貼與焊線技術(shù)，掌握應(yīng)變片測量應(yīng)力時的多點測量技術(shù)及靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用方法。這有助于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力以及分析、解決實際問題的能力。
根據(jù)以上實驗教學(xué)內(nèi)容的改變，我們重新認(rèn)真編寫了材料力學(xué)實驗指導(dǎo)書，對各實驗中的儀器設(shè)備、實驗原理與方法等做了全面介紹。這有助于學(xué)生在實驗前的了解和預(yù)習(xí)，熟悉實驗內(nèi)容，在實驗時不盲目操作，并能自己較好地解決預(yù)習(xí)中所碰到的問題，獨立分析問題、解決問題的能力得到提高。
3)教學(xué)設(shè)施設(shè)備的改善。
為滿足材料力學(xué)實驗課的正常實施，學(xué)校淘汰了老式的液壓式機(jī)械式材料試驗機(jī)，使用了新型先進(jìn)儀器設(shè)備，如微機(jī)控制電子萬能試驗機(jī)、微機(jī)控制扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)等。增加了靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、直梁純彎曲試驗架、彎扭組合變形試驗架的臺數(shù)，購進(jìn)新的壓桿穩(wěn)定試驗臺等。目前可以為工科專業(yè)學(xué)生開設(shè)拉伸和壓縮實驗。圓軸扭轉(zhuǎn)實驗、低碳鋼彈性模量E的測定、粘貼應(yīng)變片及電阻應(yīng)變片接橋方法、電測直梁純彎曲正應(yīng)力實驗、彎扭組合變形內(nèi)力測定實驗、偏心拉伸實驗和壓桿穩(wěn)定實驗等實驗，實驗設(shè)備可以完全滿足教學(xué)要求。實驗室環(huán)境得到改善，同時完善了實驗室的規(guī)章制度。增加實驗批次和指導(dǎo)教師，提高設(shè)備的利用率。因此，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和動手能力得到提高。
4)實驗考核方式的完善。
以往實驗成績是通過批改學(xué)生上交的實驗報告來給定的。有的學(xué)生實驗前不事先預(yù)習(xí)，實驗過程中不動手操作，只是旁觀抄數(shù)據(jù)，實驗后抄襲別人的實驗報告。這樣，單從實驗報告本上根本看不出該學(xué)生在實驗中的認(rèn)真程度和動手能力。因此，在實驗考核方面我們進(jìn)行了完善。首先，學(xué)生一定要出勤簽到，實驗前查閱學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)報告。在預(yù)習(xí)報告中學(xué)生會對實驗?zāi)康�、實驗�?nèi)容、實驗設(shè)備和實驗操作步驟、注意事項等進(jìn)行預(yù)習(xí)，教師給出預(yù)習(xí)報告成績。然后在實驗過程中，考查學(xué)生對儀器設(shè)備的工作原理、實驗方法和實驗操作動手能力，給出操作成績。最后批改學(xué)生的實驗報告，根據(jù)實驗報告對原始數(shù)據(jù)記錄、實驗數(shù)據(jù)的得出，以及數(shù)據(jù)處理和實驗結(jié)論的正確程度，思考題的回答等，給出實驗報告成績。預(yù)習(xí)報告成績占20、實驗操作成績占30、實驗報告成績占50，最終得到學(xué)生總的實驗成績。這樣考查方式多樣化，考核更全面，學(xué)生更積極主動地參與實驗，動手能力與分析問題解決問題能力得到提高。
3結(jié)束語
將培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教育教學(xué)理念貫穿于力學(xué)實驗教學(xué)體系，結(jié)合并發(fā)揮獨立院校學(xué)生的特點，因材施教，加強(qiáng)材料力學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革，鍛煉學(xué)生的動手能力、分析問題和解決問題的能力。經(jīng)過一系列改進(jìn)，較大改善了獨立學(xué)院材料力學(xué)實驗教學(xué)效果，并以此逐步形成獨立學(xué)院的特色專業(yè)教育。
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