陳紅兵，鄭應(yīng)彬，羅書強(qiáng)

(西南大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，重慶 400715)

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

陳紅兵，鄭應(yīng)彬，羅書強(qiáng)

(西南大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，重慶 400715)

分析了材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的主要問題，提出了相應(yīng)的教學(xué)改革措施。例如，改變材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念；改革材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容；改革材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法；加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；改革材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)考核方法等。實(shí)踐證明上述做法有助于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)成績(jī)

教育部于2011年發(fā)布了教高[2011]1號(hào)文件“關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見”，目的在于促進(jìn)我國從工程教育大國走向工程教育強(qiáng)國。目前，大部分高校的改革未能跟上社會(huì)需求變化的步伐；未能根據(jù)學(xué)生和教學(xué)內(nèi)容的變化而改變；高等教育未能實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益和質(zhì)量效益齊頭并進(jìn)?，F(xiàn)結(jié)合西南大學(xué)的實(shí)際情況，就材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行探討。

材料力學(xué)是工科專業(yè)的一門非常重要的基礎(chǔ)課程，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)是其必要的教學(xué)環(huán)節(jié)。我校的機(jī)械類、土建類、紡織工程、金屬材料工程等專業(yè)的學(xué)生都要學(xué)習(xí)材料力學(xué)。由于材料力學(xué)內(nèi)容多,但課時(shí)在縮減，老師在課堂上無法一一講述。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也具有相似的情況，故很多實(shí)驗(yàn)學(xué)生無法全面參與動(dòng)手操作。因此，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性不高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想。所以，改革材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，建立適應(yīng)新形勢(shì)下的教學(xué)體系勢(shì)在必行。

1 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

1.1 對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)長期以來被認(rèn)為是理論教學(xué)的附屬部分，其重要性沒有得到足夠重視。部分領(lǐng)導(dǎo)和老師在觀念上存在著重理論、輕實(shí)踐，重授課、輕實(shí)驗(yàn)的傾向，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的作用認(rèn)識(shí)有偏差，對(duì)人才素質(zhì)的培養(yǎng)缺乏一種整體的觀念。因而，直接影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室管理[1]。而且，有部分學(xué)生認(rèn)為做實(shí)驗(yàn)沒有意義，枯燥乏味。很多時(shí)候，學(xué)生不能親自操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)付了事，產(chǎn)生消極怠慢的思想。因此，學(xué)生從根本上忽視了實(shí)驗(yàn)的重要性，長此以往，對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有興趣，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和分析問題能力得不到鍛煉。

1.2 教學(xué)方法不夠合理

由于材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)大部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，例如，金屬材料的拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)。以往多采用灌輸式的教學(xué)方式，不能有效地激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。同時(shí)，隨著實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)縮減，如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間明顯不夠，能夠完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目必定減少。因此，在這種情況下無法鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問題和解決問題能力，教學(xué)效果不理想。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法滿足實(shí)際應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新理論、新工藝、新方法、新材料不斷出現(xiàn)，材料力學(xué)的內(nèi)容也不斷充實(shí)、完善和更新，從而使傳統(tǒng)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法顯得落后，難以適應(yīng)復(fù)雜多樣的工程實(shí)際需要[1]。例如，金屬材料的拉伸、壓縮試驗(yàn)，只進(jìn)行塑性(低碳鋼)和脆性(鑄鐵)材料實(shí)驗(yàn)，而沒有進(jìn)行其他材料的實(shí)驗(yàn)，如塑料、復(fù)合材料、有色金屬材料等。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)知識(shí)不能應(yīng)用于實(shí)際問題，因而學(xué)生對(duì)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)興趣不濃，教學(xué)效果不理想。

1.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核體系不夠完善

學(xué)生人數(shù)多，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多；但實(shí)驗(yàn)老師少，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少，實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作量比較大。在以往的教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)考核一般以學(xué)生的出勤率和實(shí)驗(yàn)報(bào)告為依據(jù)，沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程進(jìn)行考評(píng)，在理論考試中也很少涉及實(shí)驗(yàn)方面的知識(shí)，故無法有效地評(píng)價(jià)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的能力和水平。

2 探索材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

2.1 改變材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念

長期以來材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)從屬于材料力學(xué)課程[2]。更新教學(xué)觀念，大力推進(jìn)教育教學(xué)改革，緊跟時(shí)代步伐，建立現(xiàn)代教育理念，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量也是一線教育工作者應(yīng)盡的職責(zé)[3]。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，要以學(xué)生能力培養(yǎng)為宗旨；充分體現(xiàn)學(xué)生在力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體地位，激發(fā)學(xué)生參與力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性與主動(dòng)性[4]。教師在授課過程中要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育觀念，從知識(shí)傳授為主的“填鴨式” 教學(xué)方法轉(zhuǎn)向注重學(xué)生素質(zhì)能力培養(yǎng)的“啟發(fā)式”教學(xué)方法；加強(qiáng)引導(dǎo)學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動(dòng)學(xué)習(xí)；注重鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力。學(xué)生也必須改變觀念，工科學(xué)生只有通過做實(shí)驗(yàn)才能夠提高動(dòng)手能力；才能夠培養(yǎng)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；才能夠更好地發(fā)現(xiàn)問題，研究問題；才能更好地適應(yīng)以后的工作崗位。

2.2 改革材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

為提高材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，我們的基本思路是：精選基本性實(shí)驗(yàn)，革新簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，建立能培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系[5]。根據(jù)新修訂的專業(yè)培養(yǎng)方案，進(jìn)一步完善和調(diào)整教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)踐訓(xùn)練，增加實(shí)驗(yàn)課的比重，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。依靠西南大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目，重新編寫了材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，精選了一些基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，制定了一些設(shè)計(jì)性、綜合性選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如表1所示。

表1 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

通過老師對(duì)緒論和儀器設(shè)備部分的講解，學(xué)生能夠掌握電子萬能試驗(yàn)機(jī)和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)以及沖擊試驗(yàn)機(jī)的基本原理和操作要領(lǐng)，這樣就便于學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)操作。強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)，特別是安全問題，這些工作的認(rèn)真開展對(duì)于確保學(xué)生安全、順利地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)特別重要。

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，例如，低碳鋼的拉伸實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在課堂已經(jīng)知道拉伸時(shí)材料的應(yīng)力、應(yīng)變規(guī)律。通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步觀察材料的變形及應(yīng)力——應(yīng)變曲線，試樣經(jīng)過彈性變形、屈服、強(qiáng)化、斷裂幾個(gè)階段，學(xué)生能夠留下深刻的印象，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如彎曲正應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以掌握電測(cè)法原理，矩形截面梁純彎曲時(shí)彎曲正應(yīng)力沿截面高度的分布規(guī)律等。

2.3 改革材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

以往的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，但是學(xué)生不愿意花時(shí)間預(yù)習(xí)，到實(shí)驗(yàn)室后看著各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備充滿好奇，卻無從下手，預(yù)習(xí)效果不理想?，F(xiàn)在我們要求學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課之前必須提交預(yù)習(xí)報(bào)告，隨機(jī)提問進(jìn)行回答，給予現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分。檢查完實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的講解，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。對(duì)于一般的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以參照材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，老師在旁邊進(jìn)行指導(dǎo)。對(duì)于那些綜合性的實(shí)驗(yàn)，則要求學(xué)生和老師一起準(zhǔn)備，學(xué)生提方案，老師解決相關(guān)難點(diǎn)問題。然而，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)有限，要在短時(shí)間內(nèi)完成那么多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要讓每個(gè)學(xué)生都全面參與實(shí)驗(yàn)操作，也是不太現(xiàn)實(shí)的問題，這樣往往達(dá)不到理想的教學(xué)效果。

隨著數(shù)字化校園建設(shè)的加快，我們可以充分利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)資源，進(jìn)行網(wǎng)上教學(xué)活動(dòng)。網(wǎng)站是實(shí)現(xiàn)教育、教學(xué)資源共享的最佳途徑，也是當(dāng)代大學(xué)生獲取知識(shí)的重要途徑[6]。以學(xué)校提供的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為基礎(chǔ)，將每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)的基本原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)等做成多媒體課件，配上由老師親自講解操作示范的視頻以及電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告等各種資料放到網(wǎng)上，以便學(xué)生學(xué)習(xí)，這樣有利于提高教學(xué)效果。多媒體是指多種媒體信息的集成系統(tǒng)，這些媒體信息主要包括文本、圖形、圖像、視頻、音頻、動(dòng)畫等媒體對(duì)象[7]。對(duì)于一般基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過網(wǎng)上資源學(xué)習(xí)，到實(shí)驗(yàn)室后完全能夠獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)，有利于節(jié)約時(shí)間，有利于提高教學(xué)效果。對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)，我們僅將儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蟀l(fā)布到課程網(wǎng)站中，重點(diǎn)是讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，查閱有關(guān)資料來完成[8]。另外，在網(wǎng)上布置一些課外作業(yè)，讓學(xué)生帶著問題預(yù)習(xí)，在網(wǎng)上開展學(xué)習(xí)論壇，方便師生交流。

多媒體教學(xué)具有直觀、信息量大的特點(diǎn)，利用多媒體課件可以有效解決學(xué)時(shí)數(shù)不足，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多的問題，這樣既豐富了教學(xué)過程，同時(shí)也提高了教學(xué)效果[9]。將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課授課方式與現(xiàn)代教育技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，發(fā)揮其各自的特長，促使材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到理想的效果。

2.4 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革離不開先進(jìn)的儀器設(shè)備，學(xué)校和院系要加大對(duì)實(shí)驗(yàn)室的投入，擁有先進(jìn)技術(shù)的測(cè)試儀器是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和素質(zhì)的關(guān)鍵[5]。要提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，提高實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)手段，使基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)達(dá)到國家新標(biāo)準(zhǔn)，就必須更新設(shè)備。

此外，還要不斷提高實(shí)驗(yàn)教師的素質(zhì)。新進(jìn)實(shí)驗(yàn)教師普遍是剛畢業(yè)的研究生或者本科生，他們具有一定的理論知識(shí)，但是缺乏相應(yīng)的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，可以選派實(shí)驗(yàn)教師深入工程現(xiàn)場(chǎng)或進(jìn)入有關(guān)高校培訓(xùn)，不斷提高其業(yè)務(wù)能力。而且，還要提高實(shí)驗(yàn)教師的待遇，這樣才能留住人才，才能用好人才。改變觀念，重視實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師。如在晉職、評(píng)優(yōu)方面，要考慮其工作的特殊性適當(dāng)放寬政策，這樣才有利于引進(jìn)和留住人才，穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師隊(duì)伍[10]。只有這樣實(shí)驗(yàn)室建設(shè)才能夠取得明顯效果。

2.5 改革材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)考核方法

課程設(shè)置的目的是為了保證學(xué)生掌握所學(xué)專業(yè)知識(shí)和基本技能?？己耸菣z查學(xué)生掌握知識(shí)水平的基本辦法。采用科學(xué)的考核辦法，對(duì)于教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和畢業(yè)生素質(zhì)都有很大的幫助[11]。

對(duì)于出勤率的考核，每次實(shí)驗(yàn)課都要點(diǎn)名、記錄學(xué)生的出勤情況。對(duì)于預(yù)習(xí)效果考核，教師可以通過隨堂提問的方式進(jìn)行檢查，或者學(xué)生通過電子郵件把預(yù)習(xí)報(bào)告發(fā)給老師，由教師統(tǒng)一批改。實(shí)驗(yàn)操作主要是考察學(xué)生的動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力和操作步驟；對(duì)于分組實(shí)驗(yàn)，還要考察學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力[11]。每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定，老師應(yīng)盡可能地客觀、公正。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要隨時(shí)注意學(xué)生的操作步驟，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、糾正問題。實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性和書寫的規(guī)范性，杜絕同學(xué)之間抄襲或篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語

改革材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，不斷完善實(shí)驗(yàn)條件和努力提高教學(xué)質(zhì)量是我們一直不斷努力的方向。通過以上的教學(xué)改進(jìn)措施，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果得到明顯提高，學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、科學(xué)研究能力、分析問題、解決問題的能力以及工程素養(yǎng)都得到了提高。

[1] 游斌，李彥軍．工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J]．江西藍(lán)天學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，5(3):37-39.

[2] 湯繁華，楊曉華，陳海濤．材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的若干改進(jìn)[J]．實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011，14(2):35-37．

[3] 趙秀蘭, 江長勝，胡必琴．基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的《環(huán)境土壤學(xué)》課程教學(xué)改革探討[J]．西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，35(6):239-242.

[4] 劉玉慶，劉玉梅．本科力學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新化教學(xué)[J]．科技信息，2012(1)：308-315．

[5] 何洪，張 莉，郭勝鋒．材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革與思考[J]．西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2012，10(2)：197-199．

[6] 袁振霞，常利武，許君風(fēng)．提高材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果的探索與實(shí)踐[J]．中國電力教育，2011(23)：121-122．

[7] 梁志達(dá)，羅玉軍．高?！豆こ虒?shí)驗(yàn)力學(xué)》教學(xué)研究及實(shí)踐[J]．實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11(3)：77-79．

[8] 趙冰，張巖．材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的探討[J]．中國現(xiàn)代教育裝備，2011(3)：115-116．

[9] 裴立宅，劉翠娟，樊傳剛．材料力學(xué)性能課程的教改思路[J]．中國輕工教育，2010(3)：64-66．

[10] 歐陽思潔，錢燦榮．材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐與思考[J]．實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10(4)：79-81．

[11] 吳艷陽，趙旭偉，傅捷，等．關(guān)于力學(xué)實(shí)驗(yàn)課成績(jī)考核及評(píng)定的探討[J]．實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011，14(5)：200-205．

Discussion on Teaching Reform in the Experiment of Materials Mechanics

CHEN Hongbing，ZHENG Yingbing，LUO Shuqiang

(College of Engineering and Technology, Southwest University Chongqing 400715, China)

This paper explored some of the major problems in the process of teaching experimental of materials mechanics, and proposed many relevant actions on teaching reform. For instance, changing teaching ideas of the experimental of materials mechanics, reforming contents of the experimental of materials mechanics, innovating teaching methods of the experimental of materials mechanics, strengthening laboratory construction, reforming examination methods of the experimental of materials mechanics and so on. The practice has proved that these reforms are useful to improve the quality of the experimental teaching, and which has laid a good foundation for students’ professional courses study.

experimental of materials mechanics；teaching reform；teaching content；experiment results

2014-01-09；

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(XDJK2013C106)；西南大學(xué)2012年本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革行動(dòng)計(jì)劃資助項(xiàng)目。

陳紅兵(1982-)，男，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事工程訓(xùn)練和材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

G642.423；TB301

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.026