材料力学实验教学改革研究与实践论文_郑敏敏

材料力学实验教学改革研究与实践论文_郑敏敏

摘要:在材料力学实验的教学改革中,依据实验中心教学的实际情况,提出了以力学学科为依托的建设方针;确定了“培养创新精神、注重专业素质、提升科学素养”的验教学定位,提出了“认识力学现象、学习力学方法、解决力学问题”分层次阶梯式实验教学理念。在定位与理念指导下,中心搭建了开放式实验教学平台和学生课外创新平台;构建了三个体系即分层次、个性培养的实验教学体系、创建以实验技能测试为主考核体系和搭建立体化实验教学资源体系,经过不断地探索与实践,使得材料力学实验教学取得了显著的教学效果。

关键词:材料力学教学改革实验

前言:材料力学是工科类多专业的一门重要专业基础课。它以理论力学为研究基础,以高等数学为研究工具,同时又为结构力学、弹性力学等后续力学课程的学习,提供基础知识的支撑作用,对培养学生的工程素质及创新能力有着非常重要的意义。积极推进本课程的实验教学改革,有利于提高学生分析问题和解决工程问题的能力,从而提升学生的专业素养。材料力学所研究的各项力学性能指标可以直接用于工程实际当中,因此要求学生应具有较强的运用基础理论知识分析、解决实际问题的能力,具有理论严密、系统完整、逻辑性强的缜密思维。

1正确处理材料力学实验课与理论课的关系

在传统的教学模式中,实验教学只是理论教学的辅助和补充,在教学计划中没有独立的教学地位,依赖于理论课教学。在实际教学中,这种模式的弊端已逐渐显示出来。所以我们必须要重新认识材料力学实验教学在材料力学课程中的作用与地位。

1.1材料力学实验教学是整个材料力学教学的重要组成部分,在材料力学课程中具有重要的地位

(1)材料力学理论的建立离不开实验;材料力学的内容和理论表明,它是在实验观察的基础上,由表及里、去伪存真,抓住主要矛盾,经过科学的抽象,实现将真实材料理想化、实际构件典型化、公式推导假设化的学科。因此,它的结论是否正确以及在工程中的适用范围等,都需要通过实验来确定。(2)实验与实验活动有力地推动着材料力学学科的发展;在工程实际中,我们经常会遇到实际构件的几何尺寸不规则或载荷的复杂性,构件中的应力单纯靠理论计算往往难以得到正确的数据,而实验为解决这类问题提供了有效的手段。实验应力分析的引入解决了材料力学理论与其它力学理论无法求解的一些工程问题,从而促进了材料力学理论的发展。(3)实验教学是学生获得某些知识理论的重要途径它对于学生动手能力的培养、创造性思维的形成以及实际工程操作技能的训练都有着不可替代的作用。

1.2理论教学和实验教学都是为培养合格人才服务的,是整个教学过程中不可缺少的两个重要环节,两者相辅相承、互为补充

单调的纯理论性的材料力学课程会使学生厌倦,而适当的安排实验课程,可以使学生加深和巩固对所学知识的理解和消化,同时又可以激发他们的学习热情和兴趣。因此,我们必须改变过去普遍认为的实验课是理论课的补充内容而依附于理论课,是可有可无的思想观念。摆正实验教学在整个教学体系中的地位,认清实验是理论与实际应用相结合的桥梁。应该使学生通过亲手完成实验加深和巩固理论知识,增强动手能力和实验技能,这样才能培养应用工程必要的能力。

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2 材料力学实验教学改革实践

2.1 引进力学专题介绍,实行工程案例教学

材料力学课程作为力学专业基础课程,不但理论抽象,难于理解,而且对学生的数学理论功底要求较高,在教学中一直存在着教师难教,学生难学的特点。材料力学课程与工程实际结合紧密,来源于生活、生产实践,因而联系工程实际对提高学生学习材料力学的积极性至关重要。教师在讲授材料力学课程时,可先通过专题报告讲座的方式,向同学们介绍力学理论在浩瀚科学发展过程中的巨大作用,介绍与力学相关的最新科研成果,并结合自身科研方向,介绍力学原理在现实科研、生活中的具体应用,充分吸引学生的眼球,让同学们感觉力学并没有那么可怕。在具体教学中,授课教师要多结合工程实例,实行工程案例教学,如在讲授提高轴梁强度措施时,介绍旗杆、汽车转向轴、鱼腹梁的设计使用;在讲授弯曲内容时,可介绍运动项目双杠、跳板等;在讲授材料力学性能时,可介绍赵州桥设计时石材的使用,生活中竹子优越的力学性能。有条件的可以针对本校学生实际,编写相应的工程案例教材,通过工程实例教学的开展在很大程度上调动了学生学习材料力学课程的积极性。

2.2修订课程教学大纲,采用模块化教学

面对我校工科专业材料力学课程教学课时削减的实际情况,如何能够按照国家教委关于工科专业材料力学课程的要求完成教学任务,对力学教师提出了很大的挑战。根据多年的教学经验,我们感觉虽然学时减少了,但教师在教学过程中的作用反而加强了,教师由原来比较单纯的教课变成了如何教会学生学习,通过这种思想的转变促进学生自主的学习,举一反三,提高教学效率。传统的材料力学教学基本都是按照基本变形到组合变形的顺序,在每种变形当中分别介绍工程实例、基本概念、内力、应力和变形部分,最后给出强度和刚度条件进行应用。这样讲,虽然调理清晰,易于掌握,但却比较费时。“模块化教学法”是按照教学过程的基本环节, 把一个复杂、相互交叉的课程结构分成若干个基本教学模块, 把相互渗透的教学内容组成系列相关的知识模块, 将系统综合、整体优化,提高效率。它要求教学的组织者, 把模块化的课程结构和教学内容依据教学原则按照高起点、短流程、多样性的方法加以组织。在材料力学课程教学过程中,教学顺序将构件变形组合在一起进行介绍,一般为实例引入→外力分析→内力分析→应力分析 (强度问题)→变形分析(刚度问题),通过模块化教学,教学时数可以较大幅度减少。这就要求授课教师要根据课程教学时数的变化,根据教学内容和方式及时修订课程教学大纲和授课计划,合理规划设计。

结语:材料力学作为一门力学基础课程,面对科学技术飞速发展的今天,必须对材料力学课程体系、教学内容、教学方法、教学手段和实验教学进行相应的改革,提高学生分析问题、解决问题的能力,锻炼学生的工程实践能力,培养全面发展的高素质、应用型人才。

参考文献:

[1]徐文娟,韩仁学,杨德生,苑鹏涛,胡丹. 基础实验一体化教学改革研究与实践[J]. 中国电力教育,2013(08):85-86+131.

[2]张学义,夏兴有,潘信吉,芦颉. 材料力学实验教学改革研究与实践[J]. 实验科学与技术,2015,13(06):116-118.

[3]田淑侠,肖艳秋,李育文. 基础力学实验教学体系改革研究与实践[J]. 河南教育(高教),2018(11):120-122.

课题项目:2019年甘肃省高等学校创新能力提升项目:2019A-187;

甘肃省高等教育教学成果培育项目:205

论文作者:郑敏敏

论文发表刊物:《建筑实践》2020年第1期

论文发表时间:2020/4/27

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