材料力学实验教学的改革与研究
发布时间：2019-09-07
摘 要 本文针对材料力学实验课程的性质与特点，从培养学生综合素质能力的角度，分析材料力学实验教学过程中的重要性。从实验教学形式、授课手段、实验考核方法等方面，提出对材料力学实验教学进行改革，建立更加适用于本实验课程的教学方案，以提高材料力学实验课程的教学质量，为社会培养综合能力更强的技术人才。
关键词 材料力学 实验教学 教学研究 教学改革
1 引言
材料力学课程作为高等工科院校的专业基础课，是一门重要的课程[1]，对学生后续相关专业课程的学习起着关键的作用。而材料力学实验课程是教学环节中的重要部分之一，其不但能够解决理论课中无法形象描述的材料性能问题，而且对于学生更好地理解掌握材料力学的概念也有重要帮助，还能够锻炼学生对于专业理论知识的应用与理解能力，考查学生对于专业课程理论知识的掌握情况，培养学生将课堂理论知识与工程实践相结合的综合素质。
2011 年教育部发布了《关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》，其主要宗旨是为了促进我国高等院校工程教育的转变，从一个工程教育的大国向工程教育强国转变[1]。卓越工程师的培养中，实验动手能力是一个必不可少的过程，材料力学实验课成为该过程中一个重要组成部分。目前，材料力学实验课程主要依附于材料力学的理论课程，这限于课时、课程性质等原因[2]，很多高校未能够根据学生和教学内容的变化而改变，在实际实验课程存在些许不足。基于此，本文主要从材料力学实验课程目前的授课形式、授课方法等领域分析，找出这些问题的原因，提出解决材料力学实验课程中诸多问题的创新方案，提高教学效果。
2 材料力学实验课程分析
2.1 实验课程的重要性分析
材料力学实验课程作为一门专业基础实验课[3]，涉及的知识面广，接触的专业术语、概念多，这对刚接触专业课程的学生而言，是一个艰难的初期过程。在此阶段，如果处理不好学生对于这些概念知识点的掌握与理解，学生就会对与该课程的学习产生抵触情绪，觉得该课程学习枯燥无味，以致以后的学习往往被动，进而产生一系列不好的影响。因此，实验课程在此就扮演一个重要的角色，帮助学生对于专业术语、专业概念的理解，同时引导其对于这门课程的重新认识，通过相关实验的观察与理解，对于该课程的学习产生兴趣。
2.2 材料力学实验课程授课方法
分析材料力学实验课程依附于材料力学理论课程[4]，目前常用的授课时间多数是由理论课安排，由于总课时的约束，因而实验课程的时间相对较少，实验安排内容相应受到限制。
材料力学实验由于诸多限制，因而在实验授课方式上，往往就是“讲演 + 报告”的形式，授课内容单调，授课方法陈旧，学生往往也是根据实验老师的讲演，懵懵懂懂地基本完成实验内容，最后提交实验报告，对于实验过程，学生往往是一知半解，对于专业知识的理解并未有帮助，实验课程的效果往往是很不理想。
3 材料力学实验课程改革方案
基于上述分析可知，材料力学实验在课程初期就扮演着引路者的作用，然后往往由于实验课程的授课方法的不足，并未扮演好这个引路者的角色。因此，对于材料力学实验课程中的这些问题就急需解决，进而对于课程中的不合理部分就需要进行相应改革。
3.1 实验课程授课形式的改革
材料力学实验课程与理论课程是紧密相连的，因此多数院校将二者合二为一，但是这往往就带来上述问题，对于实验课程时间、内容就有一定的约束与影响。因此材料力学理论与实验课程可在内容上紧密相连，但是授课形式需要改革——材料力学实验课程独立设课[5]。
材料力学实验课程独立设课的方法，首先可以提供充足的实验课程时间，为后续高效的实验内容提供一个保证;同时，独立设课的形式，便于实验室统一调度安排实验内容，提高实验室的使用率;其次，独立设课的形式，便于实验室老师根据不同专业的学生，安排实验中合适的重点内容。例如，对于材料专业的学生，实验的内容就需要相对细化材料功能与性质;对于机械专业学生，实验内容需要相对工程化，结合机械零件性质来开展实验等，这样既可以提高不同专业学生专业知识的掌握，又可有效提升实验效果，从而提高实验课堂的教学质量。
3.2 实验课程授课手段的改革
材料力学实验课程传统的授课手段——“讲演 + 报告”，这是一个粗糙的实验教学与学习过程，对于老师而言没有完成实验课程的任务，对于学生而言没有掌握实验内容。因此，材料力学实验课程的授课手段需要相应改革，从原来的“讲演 + 报告”到“互解 + 过程 + 分析 + 报告”的授课手段。
“讲演 + 报告”的授课手段不仅忽略了实验过程与实验分析这两个重要部分，而且抑制了学生的创新思维，然而 “互解 + 过程 + 分析 + 报告”的手段有效解决了上述问题。 “互解”是一个双向的过程，老师和学生互相交流解答，学生通过实验预习对实验有一个总体了解，对于不易理解的部分可以与老师交流，在实验过程中，寻找问题的答案，激发学生实验中动手能力，强调实验过程，突出学生是主体的重要性，学生为了解答心中疑惑，通过实验过程对实验结果分析，深入了解实验原理，掌握相关的实验内容，完成实验报告。这样能够有效地提高实验效果：既培养了学生实际动手能力，掌握相应的实验操作水平，又可锻炼学生的创新能力，为卓越工程师的培养打好基础。
3.3 实验课程考核方式的改革
多数院校材料力学实验课程的考核形式以平时实验报告成绩作为实验考核的指标，但是该考核方法有一定的弊端，首先学生在实验过程的实验态度不重视，更有甚者对实验态度不端正，因此借助材料力学实验课程授课形式的改革，相应的实验考核方式也需相应的改革。
实验考核不是实验课程的目的，而是了解学生对于实验掌握情况，同时促进学生对平时实验足够重视，认真对待每次实验。材料力学实验课程的考核形式可以由考查实验与平时实验两个部分组成。
平时实验成绩的需要实验老师在平时实验过程中，分别给不同组别的学生对于实验操作与掌握情况准确打分记录，同时将实验分析与实验报告成绩统一记录在册。考查实验的成绩取决于学生对于平时实验的理解，进而决定考查实验完成的成绩，材料力学最终的总评成绩需要在平时实验成绩与考查实验成绩设定合理的权重，既可兼顾平时实验的效果，又可避免部分学生对于考查实验突击完成而忽视平时实验过程。这样才能够发挥实验课程最终的目的，帮助学生掌握专业知识，将理论知识与实验相结合，培养学生的综合能力。
4 总结
对于材料力学实验课程教学而言，应始终坚持以学生为中心的思想，在实验教学中，了解课程内容的变化与发展，对教学方法不断地改革创新，以更好地适应当代实验教学，锻炼学生工程实践能力，扩展创新思维，以培养高素质综合能力的优秀人才为目标，更好地服务社会。
参考文献
[1] 陈红兵,郑应彬,罗书强.材料力学实验教学改革探讨[J].实验科学与技术,2014,12(6):78-80.
[2] 孙洪军,赵丽红.材料力学实验教学模式的研究与探索[J].辽宁工业大学学报:社会科学版,2010,12(4):139-14.
[3] 田耀刚,耿九光,盛燕萍,等.材料力学性能课程教学改革探讨 [J].成都中医药大学学报:教育科学版,2015,17(3):51-52.
[3] 田耀刚,耿九光,盛燕萍,等.材料力学性能课程教学改革探讨 [J].成都中医药大学学报:教育科学版,2015,17(3):51-52.
[4] 汤繁华,杨晓华,陈海涛.材料力学实验教学方法的若干改进 [J].实验室科学,2011,14(2):35-37.
[5] 万鸣,古滨,黄利诚,等.材料力学实验独立设课教学改革实践 [J].实验科学与技术,2009,7(2):98-100.
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