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篇1

關(guān)鍵詞 材料力學(xué)；實驗教學(xué)；教學(xué)改革；校園網(wǎng)

中圖分類號：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1671—489X（2012）30—0048—02

材料力學(xué)是工科專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，理論課和實驗課相輔相成，缺一不可。力學(xué)實驗作為力學(xué)課程中不可分割的重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，可以使學(xué)生學(xué)到力學(xué)實驗的基礎(chǔ)知識、基本技能和基本方法，對學(xué)生鞏固基礎(chǔ)理論、強(qiáng)化基本操作技能、培養(yǎng)思維能力十分重要[1]，同時對培養(yǎng)工科學(xué)生用科學(xué)的方法來研究處理實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)也有著極其重要的作用[2]。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以及校園網(wǎng)建設(shè)的完善，為實驗室的網(wǎng)絡(luò)化平臺建設(shè)提供了條件。以校園網(wǎng)為依托，建設(shè)材料力學(xué)網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)平臺，通過該平臺有力地提高了材料力學(xué)實驗的教學(xué)組織能力，同時加強(qiáng)了實驗室的綜合服務(wù)能力。

1 建設(shè)思路

信息技術(shù)的發(fā)展為教學(xué)改革提供了有力保障，實驗教學(xué)的信息化建設(shè)能夠提高工作效率和管理水平，是目前教學(xué)改革的一個發(fā)展趨勢。針對南京工程學(xué)院實際情況，材料力學(xué)實驗教學(xué)的改革主要在增進(jìn)教學(xué)管理水平、增強(qiáng)教學(xué)效果等方面下工夫。

材料力學(xué)作為學(xué)校的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生分布在各個院系，教師根據(jù)各個上課班級的課表情況組織實驗，同時實驗室的接待能力有限，時間安排上容易沖突。因此，要求網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)平臺能夠有效地進(jìn)行實驗課表的安排，提高教學(xué)管理水平。

如果學(xué)生能夠在做實驗前對實驗內(nèi)容和步驟進(jìn)行深入了解，學(xué)生帶著問題和想法進(jìn)行實驗，則能夠大幅增強(qiáng)實驗效果。這樣就要求教學(xué)平臺能夠提供詳盡的關(guān)于實驗的電子資料，并促進(jìn)學(xué)生實驗前進(jìn)行充分的預(yù)習(xí)，同時提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力，只有按教材章節(jié)安排的單科目實驗是不夠的，必須有接近工程實驗的綜合性、設(shè)計型實驗[3]。針對一些對力學(xué)要求高的專業(yè)，以及對力學(xué)特別有興趣，想進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的這部分學(xué)生，應(yīng)建立開放式的實驗教學(xué)環(huán)境[4]，多組織綜合性、設(shè)計性實驗。網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)平臺應(yīng)能夠提供學(xué)生自主選擇、申請實驗的機(jī)制，教師組織一些綜合性、設(shè)計型實驗，學(xué)生可以根據(jù)自身情況和興趣自由選擇，同時學(xué)生也可以申請開展某個實驗。通過這樣一種教與學(xué)的深度結(jié)合與互動，能夠有效提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、工程實踐能力以及創(chuàng)新能力。

2 平臺建設(shè)

針對建設(shè)思路，結(jié)合學(xué)校實際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況，基于校園網(wǎng)搭建B/S架構(gòu)的材料力學(xué)實驗教學(xué)平臺，同時外網(wǎng)可以訪問，擴(kuò)大平臺的使用范圍。教學(xué)平臺的功能設(shè)計在面向教師和學(xué)生充分調(diào)研的基礎(chǔ)上形成，主要的功能模塊如圖1所示。

2.1 學(xué)生子系統(tǒng)

學(xué)生子系統(tǒng)涉及的模塊提供學(xué)生使用，本文僅對主要模塊進(jìn)行簡要說明。

1）資源庫瀏覽。將材料力學(xué)及其相關(guān)知識以資源庫的形式組織起來，通過對資源庫中各種資源的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以強(qiáng)化課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，拓展知識面。平臺還允許學(xué)生新增資源，或者對已有資源進(jìn)行修改和補(bǔ)充，類似于維基百科，鼓勵學(xué)生參與到資源庫的維護(hù)中，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時豐富了資源庫。

2）實驗預(yù)習(xí)。實驗前的預(yù)習(xí)是一個很重要的環(huán)節(jié)，為提高學(xué)生的積極性，預(yù)習(xí)資料按照實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗動畫演示、實驗心得進(jìn)行分類。已做過實驗的學(xué)生可以將實驗心得發(fā)表在平臺上，進(jìn)行實驗預(yù)習(xí)的學(xué)生可以通過實驗心得獲取做此實驗的經(jīng)驗或者教訓(xùn)。為鼓勵已做實驗的學(xué)生發(fā)表實驗心得，可以在實驗成績上予以體現(xiàn)。

3）報告提交。以往的實驗報告都是紙質(zhì)的，既浪費資源，又增加了實驗教師的工作量?，F(xiàn)在學(xué)生的實驗報告可以通過平臺提交給實驗教師，教師可以在線批改報告，并提交成績，大大提高了工作效率。

4）實驗申請。對材料力學(xué)要求較高的專業(yè)以及學(xué)習(xí)興趣較濃的學(xué)生，做完課程規(guī)定內(nèi)的實驗之外，還想進(jìn)一步多做些綜合性、設(shè)計型的實驗。為此平臺開放了一批該類型的實驗，全校學(xué)生都可以申請，根據(jù)申請的人數(shù)以及申請的實驗時間，平臺進(jìn)行統(tǒng)一安排，盡可能地滿足學(xué)生、教師、實驗室等各方面的要求，提高管理水平。

學(xué)生在深入學(xué)習(xí)的過程中，往往會產(chǎn)生各種想法，通過實驗進(jìn)行嘗試或驗證，學(xué)校應(yīng)該鼓勵這種自主學(xué)習(xí)，這樣才能鍛煉和提高學(xué)生的創(chuàng)新意識。通過實驗申請功能，學(xué)生可以申請平臺實驗庫中沒有的實驗，實驗教師對學(xué)生提出的實驗進(jìn)行評估，對實驗申請進(jìn)行反饋，并盡可能提供實驗環(huán)境。

2.2 教師子系統(tǒng)

教師子系統(tǒng)涉及的模塊提供教師使用，本文僅對主要模塊進(jìn)行簡要說明。

1）課表生成。需要進(jìn)行材料力學(xué)實驗的學(xué)生分布在各個院系，進(jìn)行實驗安排時，需要充分考慮學(xué)生課表、實驗室的接待能力等各種因素，因此手動安排實驗課表比較繁瑣，通過課表生成功能可以輕松生成實驗課表，并可以進(jìn)行微調(diào)。

2）報告批改。學(xué)生在平臺上提交實驗報告后，實驗指導(dǎo)教師可以在線批改，批改后的實驗報告反饋給學(xué)生，學(xué)生接收到批改后的報告可以向?qū)嶒灲處熖釂?。通過針對實驗報告的相互反饋，促進(jìn)教學(xué)相長。

3）成績錄入。實驗教師可以針對學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、實驗情況、實驗報告以及平臺互動情況進(jìn)行成績評定，平臺會自動收集平臺中學(xué)生的相關(guān)信息，輔助實驗教師打分。教師錄入成績后，學(xué)生可以通過平臺查詢成績。

4）實驗管理。平臺維護(hù)一個實驗庫，包括單科目實驗、綜合性實驗、設(shè)計型實驗、學(xué)生自主設(shè)計實驗。通過實驗庫的建設(shè)和管理，能夠有效積累實驗資源。

5）資源庫管理。平臺中的資源庫是開放的，鼓勵學(xué)生參與，學(xué)生可以補(bǔ)充、新增資源，力爭將資源庫建設(shè)成本校的材料力學(xué)“維基百科”。

3 結(jié)束語

建設(shè)材料力學(xué)網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)平臺，是利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)進(jìn)行材料力學(xué)實驗教學(xué)改革的一次有益的實踐。實踐證明，通過基于校園網(wǎng)的材料力學(xué)實驗教學(xué)平臺的使用，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)中的參與和創(chuàng)新意識，從而改善了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時學(xué)校的材料力學(xué)實驗教學(xué)管理水平也得到大幅提高。

參考文獻(xiàn)

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篇2

關(guān)鍵詞：PBL教學(xué)法；材料力學(xué)實驗；教學(xué)模式

作者簡介：鄭艷（1973-），女，山東臨沂人，桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院，副教授；莫時旭（1964-），男，廣西桂林人，桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院，教授。（廣西 桂林 541004）

基金項目：本文系廣西高校青年教師教學(xué)業(yè)務(wù)能力提升計劃資助項目的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）31-0139-02

材料力學(xué)實驗是高等學(xué)校工科學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，桂林理工大學(xué)土木工程、機(jī)械工程等14個本科專業(yè)都設(shè)置了材料力學(xué)實驗課程。材料力學(xué)實驗是鞏固材料力學(xué)基本概念、樹立嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、增強(qiáng)工程實踐能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。[1]隨著學(xué)生數(shù)量增多、實驗課時減少、實驗設(shè)備缺乏和人員編制不足等問題的出現(xiàn)，高校實驗教學(xué)往往疲于應(yīng)付，很難達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效的實驗教學(xué)效果，更談不上對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。目前在材料力學(xué)實驗教學(xué)中存在一些問題，主要表現(xiàn)在：輕實驗重理論，實驗教學(xué)基本是由教師講解實驗內(nèi)容、演示實驗過程，學(xué)生按步驟完成實驗、記錄數(shù)據(jù)，最后提交實驗報告。學(xué)生在整個實驗教學(xué)中只是按照教師或教材的指導(dǎo)機(jī)械地操作儀器，缺乏深入的思考過程，甚至有些實驗項目因為設(shè)備臺套數(shù)太少而只能走馬觀花，學(xué)生收獲甚少，對相應(yīng)的理論知識也只是一知半解，實驗課無法提高和加深學(xué)生對理論知識的掌握與運用。

教育部在2007年下達(dá)了實施“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃”的通知，要求探索并建立以問題和課題為核心的教學(xué)模式，倡導(dǎo)創(chuàng)新性實驗改革，帶動廣大學(xué)生在本科階段得到科學(xué)研究與發(fā)明創(chuàng)造的訓(xùn)練，改變目前高等教育培養(yǎng)過程中時間教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱、動手能力不強(qiáng)的現(xiàn)狀，改變灌輸式的教學(xué)方法，形成創(chuàng)新教育的氛圍，建設(shè)創(chuàng)新文化，進(jìn)一步推動高等教育教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量。[2]很顯然，目前材料力學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀無法滿足學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。

一、PBL教學(xué)法的提出

PBL（problem-based learning）是以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法。1969年由美國的Barrows教授提出，目前已發(fā)展成為國際上非常流行的一種教學(xué)方法。

在教學(xué)過程中，PBL教學(xué)法以培養(yǎng)學(xué)生的能力為目標(biāo)，是以學(xué)生為主體，以問題為基礎(chǔ)，以教師為導(dǎo)向的啟發(fā)性教育。與傳統(tǒng)的教學(xué)法不同，PBL將問題與學(xué)習(xí)掛鉤，讓學(xué)生投入到問題的思考中；不是以教師講授為主，而讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)；它設(shè)計具體的教學(xué)任務(wù)，把學(xué)習(xí)過程設(shè)置到有意義的、復(fù)雜的問題情景中去，通過學(xué)習(xí)者的自主探索和相互合作來分析、解決問題。PBL教學(xué)法充分發(fā)揮了在學(xué)習(xí)過程中問題的指導(dǎo)作用，讓學(xué)生學(xué)習(xí)了隱含在問題背后的專業(yè)知識，從而調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性，培養(yǎng)了他們自主學(xué)習(xí)的能力和解決問題的技能。

目前在許多國家PBL教學(xué)法得到了廣泛應(yīng)用，最初應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，后來被逐漸推廣到管理學(xué)和工學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域中。1993年斯坦福大學(xué)成立了PBL實驗室，旨在促進(jìn)本科生、研究生能夠參與到跨學(xué)科、跨地域的合作中來。蒙特瑞伊技術(shù)研究學(xué)院針對工科教學(xué)中存在的問題，試圖通過使用PBL教學(xué)法來解決。奧爾堡大學(xué)在土木工程專業(yè)科學(xué)碩士教學(xué)體系中也采用了PBL教學(xué)法。[3]

本文把PBL的教學(xué)理念引入到材料力學(xué)實驗教學(xué)中，研究和實踐PBL教學(xué)模式在該課程中的應(yīng)用，提高了桂林理工大學(xué)工科大學(xué)生運用知識的能力、自主學(xué)習(xí)的能力和獨立研究的能力。

二、PBL教學(xué)法在材料力學(xué)實驗中的實施

為了提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生對材料力學(xué)理論課程的理解，更好地調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，筆者把PBL教學(xué)法應(yīng)用到材料力學(xué)實驗教學(xué)中，采用了教師提出問題—學(xué)生分析解決問題—教師總結(jié)點評的教學(xué)思路，充分發(fā)揮了實驗教學(xué)在工科學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的作用。

1.教師提問問題——設(shè)計實驗命題

材料力學(xué)實驗教學(xué)的時間一般安排在相應(yīng)的理論內(nèi)容講授的2周后。因此，在任課教師講授理論課的同時，就把相應(yīng)的實驗命題下達(dá)給學(xué)生。任課教師設(shè)計實驗命題時，改變了原來僅僅是驗證材料的基本力學(xué)性能或驗證構(gòu)件應(yīng)力分布規(guī)律的目的，注重與工程實際問題相結(jié)合，增大基礎(chǔ)力學(xué)基本實驗的信息量和新穎性；加強(qiáng)對學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)代力學(xué)測試方法和實驗技能的訓(xùn)練；增強(qiáng)了實驗的思考性和啟發(fā)性，培養(yǎng)學(xué)生通過實驗發(fā)現(xiàn)問題、研究問題的能力。[4]例如：在設(shè)計金屬材料拉伸實驗時，學(xué)生首先要對實驗進(jìn)行設(shè)計，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，通過閱讀金屬材料拉伸實驗的國家規(guī)范文件，學(xué)生可以了解實驗對試件形狀尺寸的要求，以及為什么實驗過程中要采用標(biāo)準(zhǔn)比例的試件，掌握對實驗測試條件的具體規(guī)定；根據(jù)不同金屬材料的強(qiáng)度，設(shè)想出拉伸實驗對相應(yīng)設(shè)備的技術(shù)性能要求，包括對載荷及位移傳感器的量程和精度要求，對萬能試驗機(jī)的加載能力的要求以及加載速度的設(shè)定等。準(zhǔn)備工作就緒后，學(xué)生就可到實驗室熟悉萬能試驗機(jī)、載荷和位移傳感器等設(shè)施，了解該實驗設(shè)備的適用范圍，掌握參數(shù)的設(shè)置方法，為下一步實驗做準(zhǔn)備。基于上述信息，學(xué)生可以擬定出金屬材料拉伸實驗的程序步驟，并擬定出數(shù)據(jù)處理方法。把文獻(xiàn)所得和實驗設(shè)備的調(diào)研內(nèi)容寫成實驗預(yù)習(xí)報告，并交任課教師評閱，任課教師認(rèn)為合格后學(xué)生就可進(jìn)入實驗室完成拉伸實驗。在用電測法測量構(gòu)件的應(yīng)力、應(yīng)變的同時，由任課教師首先講解應(yīng)變片的工作原理、電橋原理和電阻應(yīng)變儀的使用方法、注意事項，然后準(zhǔn)備多種試件（不同材料和構(gòu)件）讓學(xué)生自行分析按何種方向貼應(yīng)變片、如何貼，讓每一位學(xué)生都參能與到小組討論中，然后以每個小組的討論結(jié)果定出自己小組的具體實驗方案。

2.學(xué)生分析解決問題——動手做實驗

學(xué)生查閱實驗規(guī)范并掌握設(shè)備的性能，對實驗有一個明確的思路，從而可以確定實驗方案，各實驗小組可與實驗教師聯(lián)系，確定實驗時間并按要求完成相關(guān)實驗操作、數(shù)據(jù)收集整理。在實驗過程中，繼續(xù)啟發(fā)學(xué)生思考一些問題，如在金屬材料拉伸實驗過程中，讓學(xué)生思考低碳鋼什么時候產(chǎn)生屈服、什么時候強(qiáng)化？鑄鐵、鋁合金材料的拉伸過程應(yīng)該是什么樣子？不同材料的強(qiáng)度極限σb、屈服極限σs、面積收縮率ψ和延伸率δ會有什么不同？并讓學(xué)生自己選擇不同的材料進(jìn)行拉伸實驗，通過實驗進(jìn)行對比得出結(jié)論，思考在實際工程中如何去選材，從而明白選材的重要性。[5]實驗過程中比較不同材料的應(yīng)力—應(yīng)變曲線的不同，思考為什么工程結(jié)構(gòu)中要保證破壞形式是塑性破壞，而盡量避免脆性破壞？為什么工程中鋼材的設(shè)計強(qiáng)度值要選用屈服強(qiáng)度？通過一系列的提問增加學(xué)生通過實驗發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、研究問題、從而掌握、獲取并運用知識的能力。

3.教師總結(jié)點評——師生互動總結(jié)實驗

實驗完成后，學(xué)生分別撰寫實驗報告，除了完成相關(guān)的實驗過程和實驗數(shù)據(jù)的整理分析、圖表繪制外，還需對實驗過程中遇到的問題進(jìn)行思考總結(jié)，如有時拉伸曲線不太理想是什么原因？完成實驗后，學(xué)生要在規(guī)定的時間內(nèi)上交實驗報告給任課教師評閱，必要時任課教師要進(jìn)行統(tǒng)一評析，引發(fā)學(xué)生積極探討，加深對理論知識的掌握和理解。

三、結(jié)論

實驗教學(xué)是工科大學(xué)生人才培養(yǎng)中極其重要的一個環(huán)節(jié)，經(jīng)過3年的實踐，把PBL教學(xué)法應(yīng)用在材料力學(xué)實驗教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)除了能較好地完成材料力學(xué)實驗教學(xué)任務(wù)外，還提高了學(xué)生的一些能力。

1.增強(qiáng)了理論聯(lián)系實際的能力

對于工科大學(xué)生來說，理論教學(xué)和實驗教學(xué)是相輔相成的。[4]PBL教學(xué)法應(yīng)用到實驗課教學(xué)中可以為我們提供較好的情景教學(xué)平臺，通過實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以將所學(xué)的知識和實踐聯(lián)系起來，從而增強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識的理解和運用，提高他們分析問題和解決問題的能力。如在金屬材料的拉伸實驗中，在確定材料的塑性性能時，需要確定試件拉伸前的截面面積，按規(guī)定采用三點法（標(biāo)距線內(nèi)兩端及中部）十字交叉測量取平均值作為每個斷面的直徑，取三個直徑的最小值為原始截面直徑，從而換算出截面面積。在確定直徑環(huán)節(jié)，啟發(fā)學(xué)生思考取最小直徑作為原始截面直徑的原因并讓他們相互討論，經(jīng)過探討使學(xué)生們了解在拉伸過程中截面最小的地方發(fā)生破壞，讓他們在體會活學(xué)活用的樂趣的同時，增強(qiáng)其理論聯(lián)系實際的能力。

2.培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的能力

在應(yīng)用PBL教學(xué)法進(jìn)行材料力學(xué)實驗課教學(xué)的過程中，學(xué)生要獨立完成實驗，僅靠書本知識遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還必須去查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，如金屬材料拉伸的國家標(biāo)準(zhǔn)實驗方法、材料性能規(guī)范手冊、材料力學(xué)實驗教材等。在文獻(xiàn)檢索過程中，學(xué)生需要開動腦筋自己尋找學(xué)習(xí)內(nèi)容，這是一個自主學(xué)習(xí)的過程，學(xué)生在這種不斷尋找、不斷發(fā)現(xiàn)、不斷思考、不斷補(bǔ)充完善的完成任務(wù)的過程中得到了良好鍛煉，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，并在今后的工作中受益無窮。

3.提高了獨立研究的能力

在材料力學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)用PBL教學(xué)法，不僅可以提升學(xué)生的基本專業(yè)技能，還可以使他們的思維方法得到科學(xué)訓(xùn)練，使學(xué)生掌握踏入社會進(jìn)行專業(yè)研究所必需的基本實驗技能和科學(xué)實驗方法。如文獻(xiàn)檢索的能力、實驗設(shè)備及相關(guān)工具的應(yīng)用能力、實驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析能力等。在PBL教學(xué)過程中，學(xué)生通過查找文獻(xiàn)、分析與解決實驗問題，培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生獨立思考的能力，為學(xué)生將來進(jìn)行專業(yè)技術(shù)研究打下堅實基礎(chǔ)。此外，在應(yīng)用PBL教學(xué)法進(jìn)行材料力學(xué)實驗課教學(xué)的過程中，學(xué)生分小組進(jìn)行實驗，為了較好地完成實驗任務(wù)，必須要求小組成員分工協(xié)作，需要他們相互討論、補(bǔ)充、歸納，既要有分工，集眾人智慧；又需要合作，集體完成實驗。需要學(xué)生既要有獨立思考能力，又要有團(tuán)隊合作意識，在這個過程中，他們的獨立研究能力也能進(jìn)一步得到鍛煉和提高。

參考文獻(xiàn)：

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篇3

關(guān)鍵詞：材料力學(xué) 實驗教學(xué) 設(shè)計實驗 綜合實驗

《材料力學(xué)》課程在土木工程專業(yè)中是一門重要的基礎(chǔ)專業(yè)課,相對于其它專業(yè)課來說知識比較抽象,其理論性較強(qiáng),其基本理論知識是往后課程學(xué)習(xí)和以后工程設(shè)計和工程實踐中最基本的理論根據(jù)之一,涉及眾多工程領(lǐng)域。學(xué)生通過學(xué)習(xí),了解和掌握材料力學(xué)研究方法,能運用材料力學(xué)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(xué)中,由于本門課程具有理論性強(qiáng)、概念知識多、內(nèi)容抽象、邏輯嚴(yán)密等特點,使教與學(xué)都頗具困難,因此,需要教學(xué)老師在教學(xué)實踐中不斷探索研究,提高教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)方法。材料力學(xué)的實驗教學(xué)能使學(xué)生學(xué)到的抽象理論知識與實際情況結(jié)合起來,有助于建立完整的材料力學(xué)知識體系,另外實驗教學(xué)有利于學(xué)生自學(xué)學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),在教學(xué)改革中應(yīng)該重視實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。

一、材料力學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)狀

1.實驗課內(nèi)容陳舊、單一

一般來說,材料力學(xué)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(jìn)行簡單的材料力學(xué)性能測試,包括拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎矩等主應(yīng)力的驗證性實驗,內(nèi)容形式固定,與工程實際情況聯(lián)系不強(qiáng)。在實驗中,學(xué)生都是按指定標(biāo)準(zhǔn)化程序?qū)嶒灢僮?實驗內(nèi)容設(shè)計上也沒有預(yù)留多少讓學(xué)生有自主創(chuàng)造的空間,這樣不但影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,還扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造思維。

2.實驗條件不充足

隨著高校擴(kuò)招政策實施,在校學(xué)生數(shù)量不斷增多,導(dǎo)致現(xiàn)有的儀器設(shè)備臺套數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有學(xué)生人數(shù)的使用需求,而學(xué)校短期內(nèi)又無法投入大量的人力物力不斷擴(kuò)張實驗室面積、實驗儀器數(shù)量。這樣,迫于現(xiàn)狀許多院校作出無奈選擇,以前學(xué)生三兩人一組做實驗,現(xiàn)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(shù)學(xué)生觀摩和記錄的現(xiàn)象,這樣就導(dǎo)致了許多學(xué)生抄襲以及對實驗敷衍的心理。

二、材料力學(xué)綜合設(shè)計型實驗教學(xué)方法

1.引入綜合設(shè)計型實驗內(nèi)容

結(jié)合經(jīng)典材料力學(xué)實驗方法的基礎(chǔ)上,調(diào)整實驗內(nèi)容增加設(shè)計綜合設(shè)計性實驗內(nèi)容,為學(xué)生提供寬松、開放的實驗環(huán)境,讓學(xué)生根據(jù)自己的意愿和能力靈活開展實驗。在實驗中,老師不設(shè)定具體實驗方法方式。開展實驗前,學(xué)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?zāi)康?、了解實驗室現(xiàn)有條件、自主查閱資料等,然后設(shè)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?qū)嶒炐≌撐摹?/p>

綜合設(shè)計型實驗要求老師始終以輔助的角色從旁指導(dǎo)學(xué)生實驗,在確定大致的實驗內(nèi)容、提供相應(yīng)實驗環(huán)境和保證學(xué)生實驗安全的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性。實驗對象不限于單一的金屬材料,學(xué)生可根據(jù)自己的興趣設(shè)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(shè)備,學(xué)生充分發(fā)揮所長,可以自主設(shè)計簡易儀器設(shè)備,可以采用計算機(jī)編程、數(shù)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(nèi)完成,讓學(xué)生有充分時間調(diào)研、討論和實驗,同時也可以達(dá)到分流學(xué)生充分利用實驗室資源的效果。

比如,學(xué)生要測量某種材料的力學(xué)性能,在完成資料調(diào)研和設(shè)計好實驗計劃書后,給老師檢查,經(jīng)過討論交流,確定方案可行。然后老師就組織學(xué)生講解和教會學(xué)生各種儀器設(shè)備的實驗原理、操作方法和注意事項,學(xué)習(xí)電子萬能試驗機(jī)、壓力試驗機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)、材料力學(xué)試驗臺、各種傳感器、百分表等儀器設(shè)備的使用,掌握應(yīng)變儀的操作、電阻應(yīng)變片的粘貼方法,了解電測法基本原理等,在學(xué)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(xué)方式,老師不再是主要的角色,學(xué)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(fā)現(xiàn)問題和解決問題。學(xué)生可以現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用,及時掌握鞏固所學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

篇4

關(guān)鍵詞：萬能材料試驗機(jī)，偏心拉伸，彎組合變形，設(shè)計

 

1 引言

萬能材料試驗機(jī)是科研單位對金屬材料進(jìn)行力學(xué)性能的測試的主要大型設(shè)備，同時也是工科院校材料力學(xué)實驗室的重要設(shè)備。論文格式，彎組合變形。工科院校材料力學(xué)實驗室依靠萬能材料試驗機(jī)完成對低碳鋼和鑄鐵兩種材料的拉伸、壓縮、剪切和梁的彎曲實驗，通過實驗教學(xué)讓同學(xué)們了解低碳鋼和鑄鐵兩種材料的不同力學(xué)特性，驗證教材理論公式，測定彈性模量E和泊松比等，都可以在萬能材料試驗機(jī)進(jìn)行。論文格式，彎組合變形。

眾所周知：萬能材料試驗機(jī)只能對材料施加拉伸、壓縮、剪切和彎曲四種基本變形，要想同時實現(xiàn)拉伸和彎曲組合變形，（偏心拉伸實驗）依靠現(xiàn)有的萬能材料試驗機(jī)是無法實現(xiàn)的，因為材料試驗機(jī)只能對材料進(jìn)行軸向拉伸。但我們只要對材料試驗機(jī)稍加改造，就可以實現(xiàn)即拉又彎的復(fù)合變形（偏心拉伸實驗），筆者在這方面進(jìn)行了嘗試，達(dá)到了預(yù)期的目的，下文介紹怎樣稍加改造，實現(xiàn)偏心拉伸實驗以及完成偏心拉伸實驗的試驗數(shù)據(jù)報告。

偏心拉伸是材料力學(xué)實驗教學(xué)項目之一，該實驗內(nèi)容旨在考察學(xué)生對拉彎組合變形章節(jié)對應(yīng)用。論文格式，彎組合變形。偏心拉伸是工程中需要考慮對實際問題，理想軸向拉伸固然好，但從工程機(jī)構(gòu)設(shè)計的安全因素，需要考慮允許誤差的偏心距e。論文格式，彎組合變形。

傳統(tǒng)的萬能材料試驗機(jī)上無法對偏心拉伸進(jìn)行測定，采用偏心拉伸簡易裝置可以在任何一臺萬能材料試驗機(jī)上進(jìn)行偏心拉伸實驗，從某種意義上說，偏心拉伸簡易裝置擴(kuò)展了萬能材料試驗機(jī)的功能。論文格式，彎組合變形。論文格式，彎組合變形。

2 設(shè)計偏心拉伸簡易裝置

首先介紹稍加改造的主要事實，所謂稍加改造就是在萬能材料試驗機(jī)的上下夾頭之間增加間接裝置。

2.1結(jié)構(gòu)圖

圖1 偏心夾具裝配示意圖

圖2 偏心夾具分解示意圖

按圖1和圖2加工偏心夾具和偏心試樣安裝在試驗機(jī)的上下夾頭之間，就可以進(jìn)行偏心拉伸實驗

3 偏心拉伸方案

圖3 偏心拉伸試件及布片圖

3.1實驗原理和方法

偏心拉伸試件，在外載荷作用下，其軸力N=P，彎矩M=P·e，其中e為偏心距。根據(jù)迭加原理，得橫截面上的應(yīng)力為單向應(yīng)力狀態(tài)，其理論計算公式為拉伸應(yīng)力和彎矩正應(yīng)力的代數(shù)和。即

(1)

偏心拉伸試件及應(yīng)變片的布置方法如圖3，R1和R2分別為試件兩側(cè)上的兩個對稱點。論文格式，彎組合變形。則

ε1=εP+εM （2）

ε2=εP-εM （3）

式中：εP—軸力引起的拉伸應(yīng)變；εM—彎矩引起的應(yīng)變。論文格式，彎組合變形。

將（2）（3）得到：

（4）

（5）

按單臂外加溫度補(bǔ)償電阻聯(lián)接橋路，分別測R1和R2的應(yīng)變值并記錄列表

圖4 單臂外加溫度補(bǔ)償電阻聯(lián)接橋路

圖4中AB間接待測電阻R1和R2由切換開關(guān)控制，BC間外接溫度補(bǔ)償電阻.

4 實驗報告

實驗給定條件如表1所示。實驗數(shù)據(jù)記錄如表2。

表1 實驗相關(guān)數(shù)據(jù)

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作者簡介：張旭光（1986-），男，重慶大學(xué)城市科技學(xué)院土木工程學(xué)院助教，碩士，主要從事地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)研究，（e-mail）36258802@qq.com。

摘要：針對獨立學(xué)院本科培養(yǎng)應(yīng)用型人才的定位要求，總結(jié)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的不足，結(jié)合獨立學(xué)院學(xué)生的特點，有針對性地探討改善實驗課教學(xué)質(zhì)量，提高實驗課教學(xué)效果的解決方法，探索適合獨立學(xué)院學(xué)生力學(xué)實驗課程的教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué)；實驗課；教學(xué)方法；獨立學(xué)院

中圖分類號：g642423文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a文章編號：10052909（2013）05012504材料力學(xué)作為土建類學(xué)科的一門技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)直接影響專業(yè)課的學(xué)習(xí)。材料力學(xué)實驗課程是材料力學(xué)課程的重要組成部分，通過實驗課程可以更好地把理論與實踐緊密結(jié)合。學(xué)生通過自主動手，現(xiàn)場操作實驗，用所得的實驗數(shù)據(jù)與理論值進(jìn)行對比，對公式進(jìn)行驗證，了解不同材料的力學(xué)特性，可培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題、處理問題、以及實踐動手的能力，同時也可加深學(xué)生對材料力學(xué)理論內(nèi)容的理解[1]。

然而，材料力學(xué)實驗課程的教學(xué)在許多院校得不到重視。部分學(xué)生認(rèn)為，實驗課可有可無，做實驗只是抄抄數(shù)據(jù)，寫寫實驗報告。學(xué)生對動手做實驗失去興趣，只看不做，或者隨意操作，應(yīng)付了事。長此以往，隨著學(xué)生對實驗課重視程度的降低，開出的實驗課也難以達(dá)到預(yù)期的目的[2]。如何增強(qiáng)學(xué)生對材料力學(xué)實驗課的重視程度，激發(fā)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生在實驗過程中開動腦筋、鍛煉分析解決問題和實際動手的能力，是材料力學(xué)實驗課程改革的方向和目的。

一、各類高校材料實驗課程開展現(xiàn)狀

材料力學(xué)課程是土建類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，全國相關(guān)院校相關(guān)專業(yè)普遍開設(shè)該門課程。由于各高校辦學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)和生源的差異，各類院校開設(shè)該課程的具體情況也不盡相同。985、211等重點大學(xué)，整體師資力量雄厚、辦學(xué)歷史悠久，力學(xué)實驗教學(xué)方案相對成熟。獨立學(xué)院招收的學(xué)生一般為三本生源，進(jìn)校分?jǐn)?shù)線與一二本學(xué)校生源存在差異，培養(yǎng)目標(biāo)也不盡相同，如果生搬硬套他們成功的經(jīng)驗，往往事與愿違，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果，相反還會導(dǎo)致拔苗助長，不符合獨立學(xué)院的人才培養(yǎng)目標(biāo)。在一些重點大學(xué)，材料力學(xué)由理論課教師和實驗課教師分別教授。雖然這樣可以減輕教師的工作強(qiáng)度，發(fā)揮各自的專長，但是在實施過程中，往往會出現(xiàn)由于教師之間溝通不暢，導(dǎo)致理論教學(xué)與實踐有所偏差。

高職高專學(xué)校的人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)面向生產(chǎn)一線的技能型應(yīng)用型人才，由于該類學(xué)校定位側(cè)重于學(xué)生實踐技能的培養(yǎng)，通常只要求學(xué)生掌握具體的實驗操作方法和技能，與實驗相應(yīng)的理論基礎(chǔ)教學(xué)部分往往被忽略[3]。

獨立學(xué)院是由普通本科高校（申請者）與社會力量（合作者，包括企業(yè)、事業(yè)單位，社會團(tuán)體或個人和其他有合作能力的機(jī)構(gòu)）合作創(chuàng)辦的進(jìn)行本科層次教育的高等教育機(jī)構(gòu)。由于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，普通一本、二本院校的教學(xué)資源已不能滿足社會需求，為了普及大學(xué)本科教育，提升國民教育水平，提高整體國民素質(zhì)，獨立院校順應(yīng)時展應(yīng)運而生。

獨立學(xué)院的培養(yǎng)定位介乎于一本、二本院校和高職高專之間。如何根據(jù)自身特點，形成自身的課程體系尤為重要。目前獨立學(xué)院材料力學(xué)實驗課主要存在如下問題。

高等建筑教育2013年第22卷第5期

張旭光，等獨立學(xué)院土木專業(yè)材料力學(xué)課程實驗教學(xué)研究與探討

其一，獨立學(xué)院主要側(cè)重于培養(yǎng)應(yīng)用型人才，動手能力的培養(yǎng)尤其重要，但又有別于高職高專只重視實際操作的做法。大多數(shù)獨立學(xué)院辦學(xué)時間較短，在很多方面沿用母體學(xué)校的教學(xué)模式，教師過分強(qiáng)調(diào)理論闡述，而忽視了在實驗中培養(yǎng)學(xué)生的動手能力[4]。所開設(shè)的實驗課程大多屬于驗證性實驗，以至于學(xué)生知道實驗的目的是驗證某一定律，然后根據(jù)相應(yīng)實驗步驟按圖索驥得出實驗結(jié)論，無論最終實驗數(shù)據(jù)正確與否都不會改變實驗結(jié)論的正確性。在這種現(xiàn)實情況下，學(xué)生對實驗操作漸漸沒有了預(yù)期，積極性也隨之降低。

其二，獨立學(xué)院辦學(xué)時間較短，招生規(guī)模大，部分課程安排不夠仔細(xì)，同一天內(nèi)有可能連續(xù)做幾門課程的實驗，學(xué)生在短時間內(nèi)難以消化，加之實驗室建設(shè)不夠完善，相應(yīng)實驗課的配套儀器不齊全，使得大多數(shù)時間學(xué)生只能看，不能動手操作，力學(xué)實驗直接變成演示性實驗，嚴(yán)重影響實驗課的教學(xué)效果。

隨著科技的進(jìn)步以及時代的發(fā)展，材料力學(xué)實驗也應(yīng)該相應(yīng)改善。傳統(tǒng)單一式的教學(xué)方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代教學(xué)的需求，需要對實驗進(jìn)行適當(dāng)創(chuàng)新，探索適合獨立院校實驗課教學(xué)的新路。

二、獨立院校材料力學(xué)實驗課的探索

獨立學(xué)院材料力學(xué)實驗課程改革首先需要改革實驗內(nèi)容、教學(xué)手段和方法，應(yīng)該與母體學(xué)校及高職高專有所區(qū)別?；讵毩W(xué)院培養(yǎng)目標(biāo)的定位要求，筆者經(jīng)過實踐調(diào)查，初步探索了一些行之有效的教學(xué)方法，在實踐教學(xué)中收到了良好的效果。

（一）實驗內(nèi)容的改革

一般傳統(tǒng)的材料力學(xué)教學(xué)實驗內(nèi)容主要針對低碳鋼和鑄鐵的拉壓試驗，但是對于土木工程專業(yè)，今后工作將面臨的不僅有低碳鋼和鑄鐵這兩種材料，還會接觸大量的非金屬材料，如混凝土、木材、石材等。這些材料的力學(xué)性能實驗對于學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程以及今后從事相關(guān)工作意義重大，因此，筆者建議在材料力學(xué)實驗教學(xué)中增加混凝土抗壓實驗，以滿足學(xué)生專業(yè)課程學(xué)習(xí)的需求[5]。

（二）問題式實驗教學(xué)方法的實踐

獨立學(xué)院的定位要求側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。根據(jù)相關(guān)理論知識，通過學(xué)生自主動手達(dá)到突出實踐操作、理論與實踐相結(jié)合的效果。下面以低碳鋼拉伸試驗為例闡述如何達(dá)到該效果。

低碳鋼拉伸試驗是傳統(tǒng)的教學(xué)實驗，是通過測定低碳鋼的屈服極限、強(qiáng)度極限、延伸率和面積收縮率等各項參數(shù)指標(biāo)，繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線圖，通過曲線圖了解材料在受拉時力與變形的關(guān)系（如圖1）。在材料力學(xué)課程中，對低碳鋼的力學(xué)性能作了詳盡的講解，學(xué)生在實驗前就了解低碳鋼在受拉時其變形要經(jīng)歷彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和頸縮階段等4個階段，實驗可以讓學(xué)生更為直觀地看到低碳鋼拉伸時的這種力學(xué)性質(zhì)。因此，實驗往往以觀看實驗結(jié)果為主。為此，設(shè)計了問題式實驗教學(xué)方法，以期在這一實驗過程中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力和動手能力。 圖1低碳鋼應(yīng)力應(yīng)變曲線

在實驗課開始初，首先布置課前預(yù)習(xí)作業(yè)：“思考低碳鋼拉伸實驗?zāi)康氖且炞C哪些力學(xué)特性，通過觀察哪些參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行驗證，并將它們一一列舉?！苯又?，讓學(xué)生詳細(xì)閱讀理論內(nèi)容，自己分析總結(jié)，然后分組提問。由于學(xué)生對理論內(nèi)容已經(jīng)非常熟悉，因此第一問題很容易回答。對于后一個問題，正確的答案是通過對屈服極限、強(qiáng)度極限、延伸率和面積收縮率等指標(biāo)進(jìn)行測定，繪制相應(yīng)曲線來觀察其中的關(guān)系。而學(xué)生的回答通常不夠全面，漏掉某個指標(biāo)參數(shù)。這些問題反映出學(xué)生對理論知識不夠熟悉或者理解不夠深入，針對此要著重加以講解。以上兩個問題在材料力學(xué)教材中都有詳細(xì)的介紹，通過課前提問的方式，既可以進(jìn)一步熟悉理論知識，有針對性地答疑，又避免了面面俱到的講解，節(jié)約了時間[6]。

接下來，進(jìn)一步追加提問：“在實驗過程中怎么獲取這4個指標(biāo)參數(shù)？”并讓學(xué)生分組討論。此問題是對此實驗原理的進(jìn)一步升華。如果學(xué)生通過思考，分組討論，最終能夠很好地回答出該問題，那么此次實驗就達(dá)到了應(yīng)有的效果。

為了讓學(xué)生更好地掌握實驗儀器的操作方法和相關(guān)注意事項，教師首先應(yīng)親自演示實驗操作過程，讓學(xué)生知道通過實驗操作獲取相應(yīng)指標(biāo)，以便學(xué)生在自己動手操作時可以有重點的、有目的地進(jìn)行觀察[7]。

首先，開動電源，打開液壓式萬能實驗機(jī)。在夾具上安裝試件，同時明確告知學(xué)生：“當(dāng)液壓式萬能試驗機(jī)的上下夾具夾好鋼筋后，禁止開動上下升降按鈕”，并讓學(xué)生思考原因。該問題直觀性很強(qiáng)，只要認(rèn)真觀察都能回答。學(xué)生通常都是圍繞“對儀器或者是試件有損壞”等進(jìn)行回答。然后給出正確答案：由于萬能試驗機(jī)的夾具在夾緊鋼筋后，按上下升降按鈕會使得夾具瞬間損壞，甚至由于鋼筋的突然斷裂導(dǎo)致不可預(yù)知的危險，所以禁止開動上下升降按鈕。

接下來開啟送油閥。在送油的過程中，提示送油速度的快慢對所加荷載的影響，然后讓學(xué)生著重注意軟件上圖像在4個階段的變化情況。在彈性階段，可以提問：“為什么曲線呈線性？”由于教材中已經(jīng)作出相應(yīng)解答：“此階段試件所受拉力在彈性范圍之內(nèi)，所以形變基本成線性；如果去掉外力，則試件會恢復(fù)到原來長度?！苯^大多數(shù)學(xué)生能馬上回答出答案。此問題可以加深對彈性階段圖像的認(rèn)知。在屈服階段，可以讓學(xué)生思考“曲線為什么呈上下波動狀態(tài)”。經(jīng)討論后給出正確答案：荷載相同的情況下，由于試件突然變長，使桿端出現(xiàn)了微

位移，導(dǎo)致圖像出現(xiàn)微小波動。這樣大大加深學(xué)生對曲線形狀的理解。同時要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注此階段圖上應(yīng)變值明顯增加的位置，讓學(xué)生回憶此點是什么點。有學(xué)生回答：“屈服點”。然后接著問：“屈服點有什么作用？”學(xué)生開始回憶理論知識，想到屈服點所對應(yīng)的應(yīng)力就是屈服極限，進(jìn)而解決了第一個參數(shù)指標(biāo)“屈服極限”如何獲得的問題。在強(qiáng)化階段，重點觀察曲線的轉(zhuǎn)折位置，以同樣方法讓學(xué)生找到“強(qiáng)度極限值”。當(dāng)進(jìn)入頸縮階段后，立刻讓學(xué)生觀察鋼筋的變化，此時，會看到鋼筋慢慢變細(xì)，最終被拉斷。

在實驗操作過程中，通過提問、思考、回答的方式已經(jīng)解決了如何觀察“屈服極限”“強(qiáng)度極限”兩個參數(shù)指標(biāo)。接下來重點引導(dǎo)學(xué)生如何獲取剩余兩個參數(shù)指標(biāo)。首先提問：試件延伸率的定義是什么？學(xué)生回答：延伸率是試件斷裂的長度和原長度的百分比。追加提問：根據(jù)這一定義怎么獲取數(shù)據(jù)？學(xué)生思考：由于原試件標(biāo)距已知，只要獲取斷后試件標(biāo)距即可。此時只需提醒游標(biāo)卡尺的用法以及斷后試件標(biāo)距的測量方法。面積收縮率也可用同樣方法獲得。這樣通過有針對地提出問題、重點觀察實驗、引導(dǎo)思考方向、學(xué)生自主回答四個步驟，既可輕松獲取了4個參數(shù)指標(biāo)，又達(dá)到了教學(xué)相長、相互促進(jìn)的目的。之后，還可以繼續(xù)提問：“低碳鋼拉伸實驗為靜力實驗，必須要保證所加荷載均勻，那么用什么方法可以達(dá)到均勻的效果？”這個問題剛開始看來似乎沒有頭緒，但實際并不難回答，在演示過程中已經(jīng)給了相應(yīng)提示，部分學(xué)生通過回憶可以想到“送油的速度影響荷載的大小”。那么，稍加思考便可以進(jìn)一步得到：“只要送油速度均勻，荷載便可以均勻增加?！蓖ㄟ^這些方法既讓學(xué)生牢記了實驗過程中的注意事項，又加深了對實驗理內(nèi)容的理解。

接下來讓學(xué)生自由分組自行實驗，由于之前的演示實驗已經(jīng)把相關(guān)問題及注意事項用問答的方式解決，學(xué)生印象十分深刻，因此，在自己動手操作實驗時就相對容易。分組實驗后，接著讓學(xué)生根據(jù)所測數(shù)據(jù)，繪制相應(yīng)曲線圖。此時發(fā)現(xiàn)，每一組所繪制的圖像與理論圖像都存在差異?？梢宰寣W(xué)生思考：“為什么有差異？”并作為課后思考題，在下節(jié)理論課前給予正確答案。學(xué)生經(jīng)過思考，大多圍繞儀器操作誤差（送油的速度）和所測實驗數(shù)據(jù)誤差等方面進(jìn)行回答。除了這些原因之外，重點提示材料本身的質(zhì)量問題，使得最終答案更為全面。通過這些方法既可以延續(xù)學(xué)生思考實驗的熱情，又避免了實驗課學(xué)生盲目、隨意的情況發(fā)生。

三、結(jié)語

問題式教學(xué)主要是針對獨立學(xué)院的學(xué)生特點探索出的一條行之有效的方案，它不同于一二本大學(xué)教師單邊講授、學(xué)生單邊實驗的方式，也不同于高職高專只注重動手，而忽視理論教學(xué)的模式。通過提出問題——思考問題——回答問題的方法，不僅增進(jìn)了教師與學(xué)生之間的互動，同時也鍛煉學(xué)生的動手能力和思考能力，大大改善了獨立院校材料力學(xué)實驗的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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on the teaching method of experiments of mechanics of

materials for civil engineering in independent colleges

zhang xuguang， wang xiuzhen， li li， xiao mingkui

（city college of science and technology， chongqing university， chongqing 402160， p. r. china）

abstract： based on the requirement of cultivating applicationoriented talents， we concluded existent problems in the traditional teaching process and proposed some solutio

ons by considering characteristics of independent colleges. the solutions can improve the teaching quality in the experimental teahing of mechanics of materials course in independent colleges.

篇6

作者簡介：孫旭峰（1972-），男，揚州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院副教授，博士，主要從事大跨度空間結(jié)構(gòu)研究，（email）xfsun@yzu.edu.cn。

摘要：結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是土木工程專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課。由于結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗介于材料力學(xué)和專業(yè)結(jié)構(gòu)實驗之間，所以長期以來不準(zhǔn)確的定位導(dǎo)致多數(shù)學(xué)校的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)忽視實驗課。文章結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)課程實驗教學(xué)平臺的建設(shè)實踐，探討了結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗在課程教學(xué)中的重要作用。

關(guān)鍵詞：土木工程專業(yè)；結(jié)構(gòu)力學(xué)；實驗教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：g642423文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a文章編號：10052909（2013）05013304結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是土木工程專業(yè)力學(xué)系列課程中一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程的教學(xué)質(zhì)量對于實現(xiàn)土木工程專業(yè)的“寬口徑”，以及培養(yǎng)能力強(qiáng)、素質(zhì)高的土木工程師人才起著舉足輕重的作用。當(dāng)前，土木工程領(lǐng)域計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用拓寬了結(jié)構(gòu)力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域，同時也對結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)提出了新的、更高的要求。從課程設(shè)置來看，并不能因為計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用而降低基礎(chǔ)力學(xué)概念教學(xué)所占的比重。從國內(nèi)外工科專業(yè)力學(xué)類課程的設(shè)置情況來看[1]，國內(nèi)土木工程專業(yè)力學(xué)類課程學(xué)分的比例基本上小于10%，而國外均大于10%，并且目前國際上比較注重學(xué)生對“基礎(chǔ)知識”的掌握，因此，力學(xué)類課程全部為必修課。

從現(xiàn)代科學(xué)研究的角度看，應(yīng)用型基礎(chǔ)力學(xué)課程應(yīng)包括理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩方面，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程也應(yīng)如此。但在長期的教學(xué)實踐中，由于結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗介于材料力學(xué)和專業(yè)結(jié)構(gòu)實驗之間，這一不確定的定位導(dǎo)致其實驗教學(xué)部分往往被忽視，而僅專注于課堂理論教學(xué)。正是這種忽視，造成了土木工程專業(yè)的學(xué)生很難從對單根構(gòu)件受力概念的形象理解，過渡到對整個平面結(jié)構(gòu)直至空間結(jié)構(gòu)受力概念的形象理解，對其后續(xù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)及工作實踐，乃至進(jìn)一步的深造產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。

一、 土木工程專業(yè)開設(shè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程實驗的必要性

力學(xué)概念是從實踐中來的，本科階段學(xué)習(xí)的應(yīng)用力學(xué)更是如此。作為一名長期主講結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教師，筆者能夠深切地體會到結(jié)構(gòu)力學(xué)課程實驗在幫助學(xué)生理解概念方面的重要意義和作用。以幾何組成分析為例，在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時雖然課堂上已經(jīng)清楚講解了二元體的概念，但有一部分學(xué)生在遇到具體問題時還是不清楚。如圖1a）所示，這些學(xué)生會將3-5-6當(dāng)作二元體來對待。究其原因，是沒有把“鏈桿的約束”這個概念搞清楚，如圖1b）所示，他們在作幾何組成分析時把2-4-6和3-5-6作為剛片，而將1-2和1-3作為鏈桿。又如圖2所示，三個剛片間以三對平行等長鏈桿連接而成為幾何常變體系的情況，很多學(xué)生對此根本沒有一點感性認(rèn)識。諸如此類的問題，還出現(xiàn)在對“定向支座可以約束哪些方向的位移、約束反力如何”等等概念的理解上，這都是由于沒有提供實驗條件讓學(xué)生親自動手去“試一試”造成的。在建筑力學(xué)的課堂教學(xué)中，教師利用自己動手制作的一部分桿件以及連接件，結(jié)合課程內(nèi)容當(dāng)場做演示實驗，或者讓部分學(xué)生自己來做實驗。從課程測試的結(jié)果可以看出，學(xué)生在這部分內(nèi)容的出錯率有做實驗的與未做實驗的相比有大幅下降，這充分說明了“動手”的重要性。類似的情況還出現(xiàn)在諸如彎矩圖需畫在受拉一側(cè)、剛結(jié)點處的彎矩平衡、互等定理、影響線、穩(wěn)定、動力特性分析等，因此，需要通過實驗幫助學(xué)生形象而深入理解該課程概念部分的知識。

高等建筑教育2013年第22卷第5期

孫旭峰，陶陽土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程實驗的教學(xué)實踐

圖1

圖2

土木工程專業(yè)所涉及的主要是房屋建筑、橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)體系。在理論講授及實驗中如能緊密結(jié)合專業(yè)特色，對學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課知識與增加學(xué)習(xí)興趣都將起到事半功倍的效果。比如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中“強(qiáng)柱弱梁”的概念，柱端先破壞時會形成幾何可變體系，而梁先破壞則還是幾何不變體系。這個概念一般在鋼筋混凝土專業(yè)課中講解，但如果在幾何組成分析部分將其列入實驗課內(nèi)容，則會加強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)知識的形象理解。類似的例子還有：單層廠房中的縱、橫向支撐體系，頂點位移法計算房屋自振頻率，結(jié)構(gòu)抗震中的“鞭端效應(yīng)”等等。但是在實驗設(shè)計方面，由于學(xué)生此時還沒有學(xué)習(xí)專業(yè)課程，所以結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗和之后的專業(yè)課實驗必須有所區(qū)別，不應(yīng)設(shè)置過高的難度，否則將適得其反。

結(jié)構(gòu)

力學(xué)研究的對象是結(jié)構(gòu)體系的受力性能，而結(jié)構(gòu)體系的布置是非常靈活的，所以結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗還應(yīng)該與材料力學(xué)實驗有所區(qū)別。在實驗中應(yīng)以提高學(xué)生的動手能力、設(shè)計能力為目標(biāo)，可以自行設(shè)計構(gòu)件、連接支座裝置及結(jié)構(gòu)體系。以結(jié)構(gòu)體系為例，不一定要限定為平面桿件體系，而可以結(jié)合高層建筑、空間結(jié)構(gòu)（如網(wǎng)架、網(wǎng)殼、索結(jié)構(gòu)、開合結(jié)構(gòu)、折疊結(jié)構(gòu)等）等，通過教師的適當(dāng)啟發(fā)，充分發(fā)揮學(xué)生的自主創(chuàng)新的能力。除完成基本實驗外，結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗課程應(yīng)結(jié)合學(xué)科競賽，為學(xué)生創(chuàng)造實驗條件。

二、 土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程實驗教學(xué)實踐

2010年，筆者所在的揚州大學(xué)對土木工程專業(yè)進(jìn)行了課程實驗的教學(xué)改革，建立了土木工程專業(yè)本科系列開放性實驗教學(xué)平臺，將材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土木工程材料、土力學(xué)、混凝土基本理論等課程的實驗整合為土木工程專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程，共1.5個學(xué)分，48學(xué)時（實驗時數(shù)為學(xué)時數(shù)乘以2），分三個學(xué)期完成，并統(tǒng)一編寫了相應(yīng)的課程教學(xué)大綱。實驗課程分為基本型、提高型及創(chuàng)新型三個層次，其中基本型實驗要求學(xué)生在一個設(shè)計完整的實驗框架下重新驗證結(jié)果，讓學(xué)生通過實驗來驗證所學(xué)相關(guān)理論推導(dǎo)結(jié)論的正確性，從而加深對知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力、分析能力，訓(xùn)練其實驗技能；提高型實驗內(nèi)容涉及該課程的綜合知識或與該課程相關(guān)的知識，對學(xué)生的實驗技能進(jìn)行綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、實驗動手能力、數(shù)據(jù)處理以及查閱資料的能力，要求學(xué)生綜合運用兩種以上的基本實驗方法完成同一個實驗，培養(yǎng)學(xué)生運用不同的思維方式和不同的實驗原理綜合分析問題、解決問題的能力，掌握不同的實驗方法和實驗技能；創(chuàng)新型實驗要求學(xué)生根據(jù)給定的實驗?zāi)康囊蠛蛯嶒灄l件，自己設(shè)計實驗方案，選擇實驗器材，制定操作程序，學(xué)生必須運用自己掌握的知識進(jìn)行問題分析和探討，著重培養(yǎng)學(xué)生獨立解決實際問題的能力、創(chuàng)新能力以及組織管理能力。 實驗平臺中的結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗為新增設(shè)的模塊，按照實驗平臺建設(shè)要求并參考相關(guān)文獻(xiàn)[2-4]將幾何組成實驗、桁架及剛架靜內(nèi)力測定實驗作為基本型實驗（實驗時數(shù)5，必選），將剛架穩(wěn)定實驗、靜撓度測量實驗、影響線繪制實驗、結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗、自振頻率測定實驗作為提高型實驗（實驗時數(shù)2，5選1），將自行加載的模型實驗及其他實驗作為創(chuàng)新型實驗（實驗時數(shù)2，結(jié)合結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)新大賽，如獲獎還可取得相應(yīng)的創(chuàng)新學(xué)分）。實驗課程各模塊按五級記分，其中平時成績（包括實驗理論及預(yù)習(xí)情況）占50%，實驗操作及實驗報告占50%，課程總成績以學(xué)期為單位按各模塊所得成績的平均值計分。

根據(jù)實驗平臺建設(shè)要求，揚州大學(xué)與南京航空航天大學(xué)合作研制了nhlx-gⅱ型剛架多功能實驗裝置，如圖3所示。該裝置由支撐剛架、定位板、支座、加載系統(tǒng)、加載桿等組成，可根據(jù)需要很方便地將支座更換為固定支座、鉸支座及定向支座等，可自由設(shè)置加載點位置，不僅可以完成剛架靜內(nèi)力測定實驗，還可完成撓曲線測定、影響線繪制等實驗。在實驗中由學(xué)生自己粘貼應(yīng)變片以及完成接線，以提高學(xué)生的實驗技能。在自主編寫的實驗報告中，除要求分析產(chǎn)生誤差的原因，還要求學(xué)生將實驗結(jié)果與結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器的求解結(jié)果進(jìn)行對比分析，培養(yǎng)其科研思維能力，如：“計算中是否考慮剪切變形及軸向變形有什么影響？”、“考慮支座的實際尺寸時計算簡圖中計算長度的取值對結(jié)果有什么影響？應(yīng)如何取值？”、“計算中是否考慮支座的實際彈性剛度對結(jié)果有什么影響？”等等。對這些問題的分析解答都是課堂理論教學(xué)所無法完成的。

圖3nhlx-gⅱ型剛架實驗裝置

在創(chuàng)新型實驗部分，學(xué)校將結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競賽（包括校內(nèi)和校外競賽活動）相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，如三維空間體系的幾何組成分析及內(nèi)力計算、簡單有限元軟件的應(yīng)用（如sap2000）等等。圖4所示為學(xué)校舉辦結(jié)構(gòu)模型制作及加載試驗比賽的場景，其中左圖為靜力加載，右圖為單向振動臺試驗。對于這些實驗，學(xué)生們參與的熱情非常高，達(dá)到了在趣味中感受結(jié)構(gòu)力學(xué)的魅力，在趣味中提升對結(jié)構(gòu)整體受力的感性認(rèn)識的教學(xué)目的。

圖4結(jié)構(gòu)模型制作加載試驗比賽

揚州大學(xué)自2010年課程實驗改革以來，結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗?zāi)K的教學(xué)已在兩屆學(xué)生中得以實施。在課堂理論教學(xué)中可以明顯感到學(xué)生對結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)習(xí)興趣的增強(qiáng)，如課堂注意力較集中、課間課后提問較活躍等等。此

外，與實驗改革實施以前的兩屆學(xué)生（以每屆兩個教學(xué)班為單位）相比，幾何組成部分的卷面平均出錯率從19.3%下降為5.6%，做剛架彎矩圖時結(jié)點平衡概念的出錯率也大為降低，這從一個側(cè)面反映了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程實驗的教學(xué)成果。此外，學(xué)生還在各類結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽中屢獲佳績；以“減小支座彎矩”為概念的“抗震樓梯”設(shè)計還申報了國家專利，初步展現(xiàn)了創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗教學(xué)的成果。

三、 結(jié)語

學(xué)校土木工程專業(yè)本科系列實驗教學(xué)平臺的專項建設(shè)，推動了結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗課程教學(xué)質(zhì)量的提升。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程實驗的教學(xué)實踐成果主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）實驗教學(xué)打破了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程課堂理論教學(xué)一統(tǒng)天下的局面，讓學(xué)生能真正參與課程教學(xué)互動，幫助學(xué)生學(xué)會獨立思考，并能靈活應(yīng)用所學(xué)知識，與課堂理論教學(xué)形成良性互動。

（2）改革前后學(xué)生成績的對比，客觀上顯示了基礎(chǔ)型和提高型實驗在促進(jìn)學(xué)生對課程基本概念的形象理解、基本技能和動手能力的提升方面的重要作用。

（3）創(chuàng)新型實驗的設(shè)置，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性和自主學(xué)習(xí)的能力，增強(qiáng)了學(xué)生對專業(yè)的感性認(rèn)識和學(xué)習(xí)興趣，取得了較好的實踐成果。

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teaching practice in construction of structural mechanics course for civil engineering

sun xufeng， tao yang

（architectural science and technology institute， yangzhou university， yangzhou 225127， p. r. china）

abstract： structural mechanics is the main professional basic course in civil engineering. for a long time， the role of structural mechanics experiment is not so clear because it is something between the material mechanics experiment and the professional structural experiment. therefore， most universities neglect the experimental teaching in the structural mechanics course. based on the construction of experimental teaching platform for civil engineering undergraduates， we discussed the important role of experiment during the teaching and learning of structural mechanics.

篇7

關(guān)鍵詞 卓越工程師；工程力學(xué)實驗；裝備建設(shè)；師資建設(shè)

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1671-489X（2013）12-0120-03

卓越工程師教育培養(yǎng)計劃是一項面向高等工程教育的重大教改項目，要順利推進(jìn)該項目，就必須構(gòu)建教學(xué)質(zhì)量保障和評價的新體系[1]。實驗教學(xué)是教學(xué)體系中的重要一環(huán)，它可以幫助學(xué)生理解和鞏固理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力以及實事求是的工作作風(fēng)，這些正是卓越工程師所必需的基本素養(yǎng)?；A(chǔ)力學(xué)的實驗教學(xué)涉及的工科專業(yè)多，影響面也較廣，其重要性是顯而易見的。但與此不相協(xié)調(diào)的現(xiàn)實是目前基礎(chǔ)力學(xué)的實驗教學(xué)在很多高校并未得到足夠的重視，主要表現(xiàn)為：實驗教學(xué)長期處于從屬地位，教學(xué)內(nèi)容以驗證理論課的基本知識點為主，陳舊而缺乏更新，且教學(xué)手段單一；不能為學(xué)生創(chuàng)造獨立思考和動手實踐的空間等；在教學(xué)模式上往往是教師機(jī)械地灌輸實驗內(nèi)容，學(xué)生被動地接受學(xué)習(xí)，依葫蘆畫瓢，這樣根本不能激發(fā)學(xué)生獲取知識的強(qiáng)烈愿望，極易造成學(xué)生的思維局限性和心理惰性，難以滿足對學(xué)生進(jìn)行工程實踐能力訓(xùn)練的需要[2]。

上述弊病直接導(dǎo)致學(xué)生對實驗興趣索然，甚至敷衍了事，教學(xué)效果根本無從保障。在國家大力推進(jìn)卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的背景下，筆者所在學(xué)校有多個專業(yè)被列入培養(yǎng)計劃。為使基礎(chǔ)力學(xué)的實驗教學(xué)取得較好的教學(xué)效果，更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力，將原有的基礎(chǔ)力學(xué)實驗整合成一門工程力學(xué)實驗課程，建立新的教學(xué)體系，同時從評價模式、裝備建設(shè)、師資建設(shè)等方面做了一些有益的探索和實踐。

1 重構(gòu)教學(xué)體系 培養(yǎng)創(chuàng)新能力

1.1 實驗獨立設(shè)課，拓展教學(xué)自和改革空間

要構(gòu)建培養(yǎng)創(chuàng)新人才的教學(xué)體系，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)要盡可能地獨立開設(shè)實驗課[3]。實驗獨立設(shè)課，不僅有利于實驗教學(xué)的改革，還可以提高實驗教學(xué)的地位，便于對實驗進(jìn)行科學(xué)管理，有利于實驗室對學(xué)生開放，提高學(xué)生的重視程度[4]。為此，對理論力學(xué)和材料力學(xué)的課內(nèi)實驗內(nèi)容進(jìn)行整合和擴(kuò)充，開設(shè)工程力學(xué)實驗課程。圍繞如何適應(yīng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，遵循既與理論教學(xué)緊密結(jié)合，又相對獨立的原則重新構(gòu)建工程力學(xué)實驗教學(xué)體系；并將實驗課程安排在材料力學(xué)課程之后，教學(xué)內(nèi)容上以理論課所授知識為基礎(chǔ)，在保障基本實驗的同時，著力更新和開發(fā)提高型、研究型實驗項目。

工程力學(xué)實驗獨立設(shè)課后，明確了該課程在卓越工程師培養(yǎng)體系中的任務(wù)和作用，也在教學(xué)內(nèi)容的安排和組織運行模式方面有了更大的自；同時，實驗學(xué)時也大大增加，這為改造傳統(tǒng)實驗、增加新實驗提供了良好的條件；此外，由于實驗課程與學(xué)分掛鉤，學(xué)生也更加重視。近年的實踐證明，獨立設(shè)課對增強(qiáng)工程力學(xué)實驗的教學(xué)效果起到很好的支撐作用。

1.2 設(shè)置選修實驗項目，促進(jìn)實驗項目更新和學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

基于近年來基礎(chǔ)力學(xué)課程學(xué)時大幅減少的現(xiàn)實，在工程力學(xué)實驗中安排了2學(xué)時的選修實驗。針對這2學(xué)時的選修實驗，開設(shè)13個實驗項目供學(xué)生根據(jù)自身情況進(jìn)行自由選擇。這些實驗項目有的來自科研或教研項目，有的來自工程實踐，但都和基本的力學(xué)知識點緊密相關(guān)，如復(fù)雜零件的轉(zhuǎn)動慣量測試、焊縫殘余應(yīng)力測試、基于振動法的索力測試等，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選修其一。這種課內(nèi)的選修實驗雖然學(xué)時占比小，但對促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)其創(chuàng)新精神有著很大作用，它擴(kuò)大了學(xué)生學(xué)習(xí)的自，提升了他們的學(xué)習(xí)主動性，既能幫助他們鞏固力學(xué)知識和實驗技能，又能拓展其視野，激發(fā)其動手實踐的興趣和創(chuàng)新思維。同時再以這些課內(nèi)選修實驗為基點，拓展開發(fā)出相關(guān)研究型的課外開放選修實驗項目，向?qū)W有余力或?qū)αW(xué)問題興趣濃厚的學(xué)生開放，學(xué)生在完成實驗并通過考核后可獲得技術(shù)類選修課學(xué)分。這類選修實驗對學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng)產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用。

此外，課內(nèi)選修實驗項目很好地解決了實驗項目更新和相對固定的教學(xué)時數(shù)之間的矛盾。在保留必要的基礎(chǔ)實驗和經(jīng)典的提高型實驗的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置選修實驗項目，使得實驗項目的開發(fā)和更新不必受課程學(xué)時的制約，能促進(jìn)實驗項目的更新，而學(xué)生也獲得更大的自主空間。同時，將受學(xué)生歡迎且教學(xué)效果良好的選修實驗項目在適當(dāng)?shù)臅r候變更為必修實驗，而效果差的則予以淘汰。這種方式為實驗項目的更新提供了更大的空間，能切實保障實驗教學(xué)的質(zhì)量，且效果顯著。

1.3 改革評價模式，挖掘?qū)W生的主觀能動性和創(chuàng)新潛力

科學(xué)的評價模式可以檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，評價教學(xué)效果，同時也將影響學(xué)生的學(xué)習(xí)導(dǎo)向。此外，強(qiáng)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)考核，可以有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)[5]。為此，將工程力學(xué)實驗的考核設(shè)計成“平時實驗、操作考核及期末筆試”三個部分，以加權(quán)求和的方式給出總評成績。平時實驗包含預(yù)習(xí)報告（方案設(shè)計）、實驗操作和實驗報告等，占總成績的50%；實驗操作考核的內(nèi)容從提高型實驗中選取，占20%；期末筆試則以實驗基本原理和實驗方案設(shè)計為主要內(nèi)容，占總成績的30%。這種評價模式既能反映學(xué)生的平時實驗情況，又能考查其對知識點的掌握情況及綜合運用知識的能力；不僅有利于引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真對待每一個實驗，更利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

在此基礎(chǔ)上，嘗試將筆試環(huán)節(jié)改為課程論文的撰寫和知識點的面考。教師給出論文指南，學(xué)生則可以在給定范圍內(nèi)自由命題，并按照科技論文的規(guī)范寫作并提交論文。而把實驗相關(guān)的知識點放到操作考核環(huán)節(jié)以面對面提問的方式考核。從實踐結(jié)果看，操作考核中插入面對面的問答是可行的，可以較客觀地評價學(xué)生對實驗相關(guān)知識點的掌握情況；課程論文的情況則要復(fù)雜一些，分化較嚴(yán)重：約55%的學(xué)生能認(rèn)真對待但論文質(zhì)量一般，有約20%的學(xué)生能寫出自己的新觀點和新創(chuàng)意，內(nèi)容包括實驗現(xiàn)象的再分析、實驗項目的改造、實驗裝置的改進(jìn)、設(shè)計等，其中一些論文還變成了自命題課外開放選修實驗；而還有約25%的論文有不同程度的抄襲痕跡。通過嘗試得出結(jié)論：課程論文可以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，相對筆試也更受大多數(shù)學(xué)生歡迎；同時，通過論文撰寫，學(xué)生的文獻(xiàn)檢索、信息加工能力得到進(jìn)一步提高，其科研能力也得到培養(yǎng)。筆者相信，經(jīng)過日后不斷的摸索和改進(jìn)，此種評價模式的優(yōu)點將進(jìn)一步顯現(xiàn)。

2 樹立生本理念，引導(dǎo)學(xué)生思考與實踐，實現(xiàn)教學(xué)相長

在實驗教學(xué)中，既要培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生的能力，又要讓學(xué)生保持對實驗的濃厚興趣。這就要求明確教師與學(xué)生的關(guān)系，明確學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主導(dǎo)地位。知識不是通過教師傳授得到，而是學(xué)習(xí)者在一定的情景即社會文化的背景下，在獲取知識的過程中借助其他人（包括教師和學(xué)習(xí)伙伴）的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)的方式獲得[6]。所以應(yīng)從以教為主向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變，絕對摒棄灌輸式教學(xué)方式，而讓學(xué)生帶著問題去檢索查閱資料，發(fā)揮他們的主觀能動性和潛能，成為實驗的主人。教師要積極發(fā)揮指導(dǎo)作用，因勢利導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生思考與大膽實踐；當(dāng)學(xué)生實驗不順利時，要科學(xué)分析，加強(qiáng)交流，幫助其找到問題的癥結(jié)，增強(qiáng)學(xué)生成功的信心，促使學(xué)生克服困難并最終獲得成功。這樣不但融洽了師生關(guān)系，調(diào)動學(xué)生的積極性，也使教師得到學(xué)習(xí)和進(jìn)步，做到教學(xué)相長。

3 合理規(guī)劃裝備建設(shè)，改善實驗教學(xué)效果

加大對實驗教學(xué)設(shè)備的投入，降低實驗分組人數(shù)，是增加學(xué)生實踐機(jī)會的有效途徑，這對卓越工程師培養(yǎng)而言尤為重要；而現(xiàn)狀是在普通高等工科院校，教學(xué)設(shè)備不足、部分實驗設(shè)備陳舊是通病[7]，與之對應(yīng)的是目前大部分高校在基礎(chǔ)力學(xué)裝備建設(shè)上的投入相對來說較少。這就要求基礎(chǔ)力學(xué)實驗室在裝備的投入上要科學(xué)規(guī)劃，兼顧科研教學(xué)的需要，優(yōu)先解決基礎(chǔ)教學(xué)裝備的建設(shè)。特別是一些基礎(chǔ)的、小型的實驗裝置和設(shè)備，投入較少的經(jīng)費就可以明顯提升實驗教學(xué)效果，筆者認(rèn)為此類裝備應(yīng)優(yōu)先建設(shè)。

以矩形梁純彎曲實驗為例，以前實驗室只有10套實驗裝置能滿足該實驗的教學(xué)，實驗時每組學(xué)生數(shù)為2～3人；經(jīng)過近兩年的建設(shè)，現(xiàn)有同類實驗裝置40套，實現(xiàn)了一人一組；學(xué)生單獨實驗，獨立分析和總結(jié)實驗現(xiàn)象和規(guī)律，大大增加了學(xué)生的實踐機(jī)會，培養(yǎng)了他們的動手能力，同時有效遏制同組學(xué)生間的實驗報告抄襲現(xiàn)象，增強(qiáng)了實驗教學(xué)效果。此外，還應(yīng)重視自制實驗設(shè)備的工作，利用自制儀器設(shè)備的專業(yè)性、直觀性、超前性、及時性等特點[8]，開發(fā)更多的實驗項目來充實實驗教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)實驗項目的改進(jìn)和更新，同時也讓教師在設(shè)備開發(fā)中得到鍛煉，提升業(yè)務(wù)水平。

4 重新闡釋實驗教師的定義，形成提高實驗教學(xué)質(zhì)量的中堅力量

實驗隊伍的穩(wěn)定與提高是保證實驗教學(xué)質(zhì)量和實驗室建設(shè)水平的關(guān)鍵[9]，所以必須抓好實驗教師隊伍的建設(shè)。但當(dāng)前很多高校實驗師資隊伍存在較大問題：實驗師資隊伍的總量不足，實驗師資隊伍人員構(gòu)成和結(jié)構(gòu)不合理，實驗師資隊伍整體素質(zhì)不高，實驗師資隊伍不穩(wěn)定[10]，等等。筆者所在學(xué)校從體制和氛圍上給予實驗教師和理論課教師同等地位，在待遇、課題申報、評獎評優(yōu)等方面一視同仁，激勵和增強(qiáng)實驗教師的工作積極性和責(zé)任心，對實驗教師隊伍的建設(shè)給予有力支持。

在學(xué)校的制度框架下，筆者所在工程力學(xué)實驗室的一些做法對促進(jìn)實驗師資隊伍建設(shè)也起到很好的效果，具體有：1）積極引進(jìn)碩士以上學(xué)歷的人員充實到專職實驗教師隊伍中，同時鼓勵在崗的實驗教師通過各種方式進(jìn)修，提高學(xué)歷層次；2）做好培訓(xùn)和交流計劃，以輪流的方式保證每個實驗教師每年都有參加培訓(xùn)或?qū)W術(shù)交流的機(jī)會；3）在與其他教師聯(lián)合申報項目的基礎(chǔ)上，積極把需要實驗支撐的項目引進(jìn)實驗室，給予實驗教師更多參與科研課題的機(jī)會，不斷提高其業(yè)務(wù)素質(zhì)；4）打破理論課教師和實驗教師的傳統(tǒng)分工模式，建立理論課教師參與實驗教學(xué)和實驗室建設(shè)工作，實驗教師承擔(dān)一定的理論授課任務(wù)的制度，兩者在分工上既有側(cè)重又相互交叉，相輔相成；5）將在讀研究生引入實驗室，以助管身份來參與實驗教學(xué)和管理的輔工作，并給予津貼。通過這些措施，重新闡釋實驗教師的定義，優(yōu)化實驗教師隊伍的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定了一支業(yè)務(wù)素質(zhì)優(yōu)良、充滿朝氣的實驗教師隊伍，使實驗室的各項工作能夠有條不紊地進(jìn)行，也使實驗教學(xué)質(zhì)量大大提高。

5 結(jié)語

工程力學(xué)實驗是一門培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的技術(shù)基礎(chǔ)課程，對造就高素質(zhì)的理工科人才起著重要的支撐作用。在面向卓越工程師教育培養(yǎng)時，提高該實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量有著積極的現(xiàn)實意義，同時也對教學(xué)理念、實驗教學(xué)體系、實驗指導(dǎo)教師的業(yè)務(wù)能力，以及實驗室的建設(shè)和管理水平提出新的挑戰(zhàn)。教學(xué)實踐表明，對工程力學(xué)實驗的教學(xué)改革是有效的，對提高實驗教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力起到積極的作用。培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力是一個系統(tǒng)工程，在完善教學(xué)體系的基礎(chǔ)上必須切實增強(qiáng)實驗教學(xué)效果，做好與實驗教學(xué)相關(guān)的軟件和硬件的配套工作；同時這也是一個動態(tài)的改革過程，必須緊隨時展和人才培養(yǎng)的需要不斷推陳出新。

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篇8

1.1合理規(guī)劃理論教學(xué)，精選教學(xué)內(nèi)容根據(jù)山西師范大學(xué)的“3.5+0.5”的培養(yǎng)模式和食品科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，教師在掌握機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)大綱的前提下，明確教學(xué)目的、任務(wù)和要求，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知特點和生產(chǎn)實際，精選教材。教材選用魏兵主編的“十一五”國家級規(guī)劃教材《機(jī)械基礎(chǔ)》。該課程教學(xué)計劃安排51課時，課時少，內(nèi)容廣，必須對教材內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。合理選擇教學(xué)內(nèi)容，以“必需、夠用”為原則。精講基礎(chǔ)知識和基本設(shè)計方法，強(qiáng)化公式應(yīng)用，弱化公式推導(dǎo)。工程力學(xué)主要講解理論力學(xué)和材料力學(xué)的基本概念、機(jī)械零件基本變形形式和強(qiáng)度計算，熟悉構(gòu)件的受力分析和計算方法；互換性與技術(shù)測量重點講授極限與配合，緊密聯(lián)系實際；工程材料主要講解工程材料的種類、牌號、性能和應(yīng)用，以金屬材料和塑料為主，結(jié)合食品行業(yè)的發(fā)展，增加食品行業(yè)當(dāng)前采用的新材料、新技術(shù)和新工藝；機(jī)械設(shè)計部分包括常用機(jī)構(gòu)、連接、機(jī)械傳動、軸系，這部分內(nèi)容和后續(xù)課程及生產(chǎn)實際聯(lián)系密切，工程應(yīng)用多，屬于課程的核心內(nèi)容，機(jī)械傳動中的帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動突出基礎(chǔ)知識和設(shè)計方法，強(qiáng)化設(shè)計方法和公式應(yīng)用；機(jī)械加工基礎(chǔ)以毛坯的制造工藝和切削加工方法為主要內(nèi)容；液壓與氣壓傳動重點是液壓傳動的原理、組成和特點，常用液壓元件的功用及常用的液壓回路。介于課程學(xué)時少，結(jié)合課程的特點，部分教學(xué)內(nèi)容采用自學(xué)加輔導(dǎo)或講座的方式，引導(dǎo)學(xué)生多途徑學(xué)習(xí)。

1.2多種教學(xué)方法結(jié)合機(jī)械基礎(chǔ)課程實踐性強(qiáng)，傳統(tǒng)的理論教學(xué)采用“填鴨式”的教學(xué)方法，教學(xué)過程中教師和學(xué)生之間缺乏互動，學(xué)生被動接受知識，學(xué)生感到枯燥乏味，不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。采用多種教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。對于工程力學(xué)基礎(chǔ)、工程材料基礎(chǔ)知識、基本概念等采用講授式教學(xué)法。教學(xué)過程中教師要注意和學(xué)生的良好互動，避免注入式教學(xué)。機(jī)械設(shè)計中的常用機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動、軸系難度大和實際聯(lián)系密切，采用討論式教學(xué)。理論知識講解前，選擇和生產(chǎn)實際常見的議題，在學(xué)生充分討論后，教師再講解，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，避免了“教師教、學(xué)生被動學(xué)”的單一教學(xué)模式，達(dá)到事半功倍的效果。采用典型案例教學(xué)法，如以齒輪軸為典型案例，通過材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強(qiáng)度校核、公差與配合的選擇、機(jī)械加工工藝制定等環(huán)節(jié)，可以把工程力學(xué)、工程材料、互換性與技術(shù)測量、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械加工的相關(guān)知識聯(lián)系在一起，架起了課程的橋梁，知識結(jié)構(gòu)相互銜接，課程體系更加完善。

1.3采用多種教學(xué)手段提高教學(xué)效率機(jī)械基礎(chǔ)課程的研究內(nèi)容比較抽象，相當(dāng)一部分學(xué)生在學(xué)習(xí)時因缺乏空間想象力和工程設(shè)計而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。課程學(xué)時少，內(nèi)容多，采用現(xiàn)代教育技術(shù)方法，通過運用多種媒體，提高課堂效率，有效提高教學(xué)效果。講解平面連桿機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動、金屬切削機(jī)床、輪系、液壓系統(tǒng)原理時，由于學(xué)生沒有實際生產(chǎn)經(jīng)歷，缺乏相應(yīng)的想象能力，采用動畫技術(shù)，生動形象，讓零部件運動起來，使抽象理論直觀化；講解連接、軸系、切削加工方法、液壓元件時，采用實物、幻燈片、圖片展示教學(xué)內(nèi)容，生動形象，增加學(xué)生感性認(rèn)識，拉近書本知識和生產(chǎn)實際的距離，加深學(xué)生對理論知識的理解，更好地突出教學(xué)重點和難點。

1.4增加綜合設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容課程的實驗課時為4學(xué)時，傳統(tǒng)的實驗為認(rèn)知實驗，實驗設(shè)備是機(jī)械基礎(chǔ)陳列柜和模型，以演示講解為主，時間多集中安排在課程中期。改革后，開放實驗室，學(xué)生自主實驗，不占實驗課時，時間安排每個模塊的理論課講授之前，學(xué)生遞交實驗報告。通過認(rèn)知實驗使學(xué)生建立機(jī)械零配件的結(jié)構(gòu)、機(jī)械加工、液壓傳動系統(tǒng)的感性認(rèn)識，對機(jī)械基礎(chǔ)知識有一個初步了解。增加綜合設(shè)計實驗內(nèi)容。①軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗。軸系結(jié)構(gòu)是回轉(zhuǎn)機(jī)械的重要組成部分，軸系結(jié)構(gòu)的性能決定機(jī)械的性能和壽命。軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐性強(qiáng)，涉及內(nèi)容多，靈活性大，是課程的重點和難點。通過拆卸、結(jié)構(gòu)分析、裝配、調(diào)整、結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程，學(xué)生掌握軸系設(shè)計的步驟和方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力。②機(jī)械傳動方案的創(chuàng)新組合設(shè)計、分析實驗。傳動方案的設(shè)計是創(chuàng)新設(shè)計的主要內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)教師的要求，選擇傳動類型、自行設(shè)計傳動方案，根據(jù)設(shè)計方案自行組裝，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力和動手能力。通過開設(shè)綜合設(shè)計實驗，在創(chuàng)新實驗的環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過方案構(gòu)思和改進(jìn)、實驗操作和觀察，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新設(shè)計能力。

1.5增加具有食品工程教育特色的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)增加工程訓(xùn)練，訓(xùn)練時間安排在理論課開課后第6周。工程的本質(zhì)是一種社會實踐，在科學(xué)的基礎(chǔ)上增加工程訓(xùn)練的內(nèi)容。學(xué)生知識面窄、面向工程實際不足，沒有足夠的工程訓(xùn)練，現(xiàn)代工程設(shè)計思想、方法和綜合應(yīng)用多方面的知識解決工程實際問題的能力不足。工程訓(xùn)練中，學(xué)生學(xué)習(xí)金屬加工工藝知識，自己動手操作各種設(shè)備，使用多種量器具，增強(qiáng)動手能力，激發(fā)創(chuàng)新欲望，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。增加課程設(shè)計，時間安排在理論課結(jié)束后進(jìn)行。課程設(shè)計是實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)的知識分析和解決問題及獨立思考的能力。課程設(shè)計時間1周，工作量大、時間緊。采用接近工程實際的題目：一級減速器設(shè)計或小型食品加工機(jī)械等。每個學(xué)生的任務(wù)書各不相同，設(shè)計方案和設(shè)計思路完全由學(xué)生組織設(shè)計，充分發(fā)揮以學(xué)生為主的教學(xué)理念。學(xué)生基本具備機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算、材料的選擇、會查閱資料，能夠正確使用國家標(biāo)準(zhǔn)，繪制工程圖的能力。通過課程設(shè)計鞏固所學(xué)知識，掌握機(jī)械方面的設(shè)計方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生工程意識、分析問題和解決問題的綜合能力。

1.6考核方式改革課程考核方式，實行教學(xué)全過程多次考核和考查，提高平時成績在總成績中的比例。理論考核采用閉卷考試，成績占課程成績的70%；實驗考核成績占課程成績的30%。細(xì)化實驗考核內(nèi)容，從實驗準(zhǔn)備、實驗過程、實驗效果、實驗報告多方面考核，注重實驗過程和創(chuàng)新能力的考核；工程訓(xùn)練、課程設(shè)計單獨考核。

2結(jié)論

篇9

【關(guān)鍵詞】土木工程專業(yè) 實驗教學(xué)內(nèi)容 創(chuàng)新精神 教學(xué)改革

【基金項目】海南省教育廳高等學(xué)?？蒲许椖浚℉j200756）。

【中圖分類號】TU3；G642.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）08-0054-02

實驗教學(xué)改革時至今日，已形成共識：實驗教學(xué)內(nèi)容體系的改革是實驗教學(xué)改革的切入點[1]，也是重點和難點，仍是當(dāng)前各高校各專業(yè)實驗教學(xué)改革進(jìn)程中十分重要與緊迫的課題。本文結(jié)合海南大學(xué)土木工程專業(yè)的實際，分析實驗教學(xué)內(nèi)容體系的現(xiàn)狀及存在的問題，圍繞如何培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神這一目標(biāo)，進(jìn)行了實驗教學(xué)內(nèi)容體系的改革與實踐，收到良好的效果。

一、實驗教學(xué)內(nèi)容體系存在的問題

海南大學(xué)（以下簡稱：我校）土木工程專業(yè)含蓋建筑工程和巖土工程方向，從本科培養(yǎng)方案上看，有實驗教學(xué)內(nèi)容的課程主要分布在專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊和專業(yè)課程模塊的必修課和限選課中（其實也只有這些課程的實驗教學(xué)是可控的，詳見表1），再深入分析其實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)形式等其它實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，存在的問題主要有以下幾方面。

1.實驗教學(xué)內(nèi)容仍是課中實驗。從表一可以看出，我校土木工程專業(yè)實驗教學(xué)除了物理實驗單獨設(shè)課外，其它實驗內(nèi)容均附設(shè)在相應(yīng)的理論課程中（也稱課中實驗）。實驗學(xué)時分散在相應(yīng)的課程總學(xué)時里，基本上是隸屬于整個課程教學(xué)體系中的極少一部分。

2.開設(shè)的實驗課比例偏低，實驗教學(xué)學(xué)時偏少。包括專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課必修課和限定選修課在內(nèi)的47門課程中，開設(shè)實驗教學(xué)的課程有7門，占總門數(shù)的15%，實驗教學(xué)學(xué)時占總學(xué)時數(shù)僅有6.8%。

3.實驗教學(xué)內(nèi)容交叉重復(fù)[2]。以鋼材的物理力學(xué)性能實驗為例，在《土木工程材料》和《材料力學(xué)》等課程交叉出現(xiàn)，又如簡易土工實驗在《土力學(xué)》和《巖土工程勘察與測試技術(shù)》等課程交叉重復(fù)， 每一門課程的實驗教學(xué)都會重復(fù)介紹設(shè)備的使用等內(nèi)容，既浪費了有限的實驗學(xué)時，又難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新積極性。

表1 我校2010級前土木工程專業(yè)實驗課程設(shè)置現(xiàn)狀

4.由于課中實驗各自獨立，前幾年也象征性地進(jìn)行過綜合性實驗、設(shè)計性實驗，但均以課程為核心，在各自課程中設(shè)置，綜合性和設(shè)計性內(nèi)容簡單，阻礙了學(xué)科之間的滲透，學(xué)生很難“創(chuàng)造性”地得出實驗數(shù)據(jù)并完成實驗報告，實踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)未能落到實處。

5.學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動性和研究性。實驗教學(xué)僅是理論課的補(bǔ)充，從教學(xué)內(nèi)容和形式上看，理論課和實驗課重復(fù)敘述了實驗方法、操作步驟，學(xué)生只需簡單操作即可完成實驗操作任務(wù)，數(shù)據(jù)處理也較簡單。同時，實驗課未單獨考核，實驗教師僅依據(jù)實驗報告給出實驗成績，供理論課教師參考，這無法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和研究性，也談不上培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新意識。

二、實驗教學(xué)內(nèi)容體系改革思路與實施

針對上述存在問題，我校土木工程專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容體系改革的總體思路是：以培養(yǎng)地方高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，以實驗理論和實驗技術(shù)為基礎(chǔ)，以增強(qiáng)實踐能力和創(chuàng)新精神為主線，建立以理論教學(xué)為依托且相對獨立的實驗教學(xué)內(nèi)容體系[3]。實施改革具體是：

1.實驗課程單獨設(shè)置。在分析各實驗課程具體內(nèi)容，相互銜接及實驗項目設(shè)置情況后，把實驗內(nèi)容和相關(guān)課程通盤考慮，統(tǒng)一規(guī)劃，落實各實驗課應(yīng)承擔(dān)的任務(wù)，減少實驗內(nèi)容不必要的重復(fù)、重組實驗課程，形成實驗課程單獨設(shè)置。

2.實驗項目精心設(shè)計。實驗項目設(shè)計是實驗教學(xué)內(nèi)容體系改革成敗的關(guān)鍵， 實驗項目整合的具體做法包括：（1）刪除教學(xué)內(nèi)容已陳舊或與培養(yǎng)目標(biāo)無關(guān)或關(guān)系不大的項目；（2）合并內(nèi)容重復(fù)或類似的實驗項目；（3）減少驗證性實驗的比重，提高體現(xiàn)學(xué)科先進(jìn)性的綜合性實驗和設(shè)計性實驗項目的比重，增加綜合性、設(shè)計性實驗項目和實驗理論內(nèi)容；（4）實驗項目少而精。實驗項目選定時，貫徹少而精的原則，實驗項目不宜過多，加強(qiáng)每個實驗的力度，提高實驗教學(xué)的質(zhì)量；（5）適當(dāng)增加實驗教學(xué)的總課時數(shù)。

3.循序漸進(jìn)和適度跳躍[3]。實驗教學(xué)內(nèi)容體系改革遵循由淺入深、循序漸進(jìn)的教育基本規(guī)律。其一，實驗教學(xué)與理論教學(xué)相協(xié)調(diào)， 在教學(xué)內(nèi)容上是循序漸進(jìn)的；其二，隨著實驗教學(xué)層次的提高，能力的培養(yǎng)也是循序漸進(jìn)的。對于具有相對獨立性的實驗教學(xué)內(nèi)容體系，必然會有部分實驗教學(xué)內(nèi)容走在理論課前面，但只要出現(xiàn)這種情況的項目不是太多，這種適度跳躍是正常的?？梢宰尨髮W(xué)生嘗試對未接觸過的問題通過學(xué)習(xí)、分析、探索來解決，這種能力的培養(yǎng)，在大學(xué)階段恰恰是必要的，也是符合人的認(rèn)識規(guī)律的。

我校土木專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容經(jīng)過整合與補(bǔ)充，基本形成的實驗教學(xué)內(nèi)容體系和其相對應(yīng)的實驗教學(xué)課程體系，改革后設(shè)置的實驗課程有：

（1）《物理實驗》，（2）《土木工程基礎(chǔ)實驗》（含建筑材料實驗、材料力學(xué)試驗、土工試驗），（3）《土木工程結(jié)構(gòu)試驗》（綜合型和設(shè)計型實驗），（4）《土木工程測試技術(shù)》（實踐型實驗），測量學(xué)、電工學(xué)保留課中實驗形式，實驗課程中實驗項目設(shè)置基礎(chǔ)實驗項目占40%，綜合型和設(shè)計型實驗項占40%，工程實踐實驗占20%，實驗教學(xué)學(xué)時（不含其它實踐環(huán)節(jié)）占總學(xué)時比例達(dá)到20%。

三、實驗教學(xué)內(nèi)容體系改革的層次與功能

我校土木工程專業(yè)的實驗教學(xué)內(nèi)容體系改革設(shè)計，基本形成相對獨立、層次分明和功能明確的實驗教學(xué)課程體系，按實驗項目來分有以下層次及功能：

第一層次為基礎(chǔ)型實驗。這部分實驗內(nèi)容主要是驗證型，包含建筑材料物理力學(xué)性能實驗室，簡易土工實驗，測量實驗（習(xí)）通過本層次實驗教學(xué)，學(xué)生能掌握基本實驗操作方法、正確使用儀器、準(zhǔn)確取得實驗數(shù)據(jù)的能力，掌握數(shù)據(jù)處理和誤差分析方法。同時幫助學(xué)生了解實驗教學(xué)的意義及其在專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中的地位，了解實驗教學(xué)的規(guī)章制度，培養(yǎng)良好的習(xí)慣和敬業(yè)精神。

第二層次為綜合型實驗。綜合型實驗課程是在學(xué)生具備前一層次的基礎(chǔ)上，更深層次和系統(tǒng)地訓(xùn)練實驗技術(shù)和技能。綜合型實驗有單學(xué)科綜合和多學(xué)科綜合，含蓋專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊和專業(yè)課程模塊，把原來劃分過細(xì)的各門課程實驗項目合并，有機(jī)串聯(lián)相關(guān)內(nèi)容，進(jìn)行內(nèi)容整合，體現(xiàn)系統(tǒng)性，給學(xué)生以完整的技能訓(xùn)練。主要是進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生的操作能力，幫助學(xué)生驗證一些有價值的定理，觀察一些特殊的現(xiàn)象，掌握專業(yè)實驗儀器設(shè)備的操作流程，學(xué)會從數(shù)據(jù)中分析現(xiàn)象和給出結(jié)論逐步形成發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

第三層次為設(shè)計型實驗。設(shè)計型實驗層次著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生綜合運用前兩個層次學(xué)習(xí)的知識和技能，輔以專業(yè)選修課的理論與知識，在教師指導(dǎo)下積極主動地設(shè)計實驗方案，經(jīng)審核后，獨立完成實驗[2]，設(shè)計型實驗內(nèi)容為動態(tài)設(shè)計。在這個層次上的鍛煉，主要是幫助學(xué)生掌握建筑結(jié)構(gòu)、建筑樁基、建筑地基、基坑監(jiān)測等實驗方法，能自主設(shè)計構(gòu)件承載力、變形等類型實驗的方法和程序。

第四層次為工程實踐型實驗層次。土木工程專業(yè)的學(xué)生進(jìn)入3年級以后，動手能力應(yīng)當(dāng)日趨成熟，但工程能力的實踐還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，創(chuàng)新素質(zhì)有待進(jìn)一步明確和提高，為了給畢業(yè)設(shè)計打好基礎(chǔ)、做好準(zhǔn)備，實驗教學(xué)必須面對社會需求的現(xiàn)實問題實施改革[3]。在工程實踐型實驗層次，了解實踐建筑工程設(shè)計、施工與質(zhì)量檢測的有關(guān)內(nèi)容，了解國家有關(guān)技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，掌握建筑材料現(xiàn)場抽樣和檢測方法及判斷依據(jù)，掌握常用的現(xiàn)場檢測設(shè)備及無損檢測方法，基本能完成建筑材料、建筑地基、建筑樁基、基坑監(jiān)測、建筑結(jié)構(gòu)等的檢測方案設(shè)計及實施檢測。

改革后的培養(yǎng)方案中，保證實驗教學(xué)四年連貫發(fā)展。基本形成一年級學(xué)會設(shè)備使用和儀器操作，二年級能夠組織實施驗證性實驗，三年級能夠獨立完成綜合性實驗與設(shè)計性實驗，四年級可以進(jìn)行工程實踐實驗層次，為畢業(yè)設(shè)計和就業(yè)做好準(zhǔn)備。

四、實驗教學(xué)內(nèi)容體系改革實施效果

我校土木工程專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容改革2010年初步探索后，配套有關(guān)教學(xué)管理制度，采取相應(yīng)的教學(xué)方法與手段，通過近二年的實施，新實驗教學(xué)內(nèi)容體系實施取得了初步成效：一是實驗教學(xué)獨立設(shè)課后，教師承擔(dān)實驗課教學(xué)工作的積極性高，原來只擔(dān)任理論課教學(xué)工作的教師也原意承擔(dān)實驗課程了，突出了教師在實驗教學(xué)中的基礎(chǔ)作用和中心地位，體現(xiàn)和貫徹了實驗教學(xué)與理論教學(xué)同等重要的思想觀念；二是實驗教學(xué)獨立設(shè)課后課堂質(zhì)量可控，單獨考核、單獨記學(xué)分， 與理論課一樣實行不及格重修制度，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性顯著提高；三是實驗項目內(nèi)容豐富，形式多樣，學(xué)生動手能力、實驗技能、分析解決問題的工程實踐能力得到了提高，教師也原意將自己的科研課題邀請學(xué)生參加，進(jìn)一步提高了實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的作用；四是從12屆學(xué)生畢業(yè)論文選題來看，選擇有實驗內(nèi)容的畢業(yè)論文題目比例增加15%，畢業(yè)論文整體質(zhì)量得到了提高。

五、結(jié)語

實驗教學(xué)內(nèi)容體系改革是教學(xué)改革的重點也是難點，在“大土木”背景下，地方高校土木工程專業(yè)如何不斷更新實驗教學(xué)理念，探索培養(yǎng)適應(yīng)于地方社會需求的高素質(zhì)應(yīng)用型人才的實驗教學(xué)內(nèi)容體系，還需要進(jìn)一步研究與實踐。

參考文獻(xiàn)：

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篇10

關(guān)鍵詞：精品課程；工程力學(xué)；教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）05-0238-02

精品課程建設(shè)計劃是“質(zhì)量工程”的重要組成部分，這也是每個高等學(xué)校非常關(guān)注的一項重要工作，山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院是一所以工科為主，工學(xué)、管理學(xué)、法學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科相互滲透、協(xié)調(diào)發(fā)展的學(xué)院，采礦工程、機(jī)械電子、機(jī)械制造及其自動化、土木工程、建筑工程等學(xué)科培養(yǎng)的人才應(yīng)具有：基礎(chǔ)厚實、知識面寬、掌握現(xiàn)代信息和研究手段、創(chuàng)新能力強(qiáng)的綜合素質(zhì)。《工程力學(xué)》是上述各專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。它構(gòu)成諸多后續(xù)課程的基礎(chǔ)性支撐平臺。對于培養(yǎng)學(xué)生知識、能力和素質(zhì)，對加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、實踐能力具有重要的意義?！豆こ塘W(xué)》課題組經(jīng)過多年的努力在課程建設(shè)方面取得了一定的成績，09年被評為山東省精品課程，我們主要從以下幾方面進(jìn)行了課程建設(shè)。

一、確立課程在專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中的定位與課程建設(shè)目標(biāo)

多年來我們一直針對不同專業(yè)將《工程力學(xué)》與不同課程進(jìn)行內(nèi)容的綜合優(yōu)化，建立高起點、多層次的模塊式課程體系。課題組首先要求每位教師熟知開設(shè)《工程力學(xué)》課程的專業(yè)（如機(jī)械制造及其自動化、土木工程、建筑工程、采礦工程、測繪等專業(yè)）的人才培養(yǎng)目標(biāo)與定位，然后與相關(guān)課程的教研室教師共同討論、研究課程之間的內(nèi)容銜接及融合，如與相關(guān)教師探討土木工程專業(yè)開設(shè)的《彈性力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》等課程與《工程力學(xué)》課程間的銜接及融合；與相關(guān)教師探討機(jī)械制造及其自動化專業(yè)開設(shè)的《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計》等課程與《工程力學(xué)》課程間的內(nèi)容銜接及融合等等。根據(jù)專業(yè)的不同要求，進(jìn)行不同的教學(xué)設(shè)計、內(nèi)容組織，保障了各個專業(yè)教學(xué)需要。本課程的目標(biāo)是：從知識上，以理論分析為基礎(chǔ)，同時注重實驗動手能力培養(yǎng)，以利于培養(yǎng)復(fù)合型的工程技術(shù)人才；從能力上，培養(yǎng)學(xué)生把簡單的工程問題簡化為力學(xué)模型的建模能力，根據(jù)力學(xué)基本概念和基本原理，對自然界和工程中的力學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行抽象概括和定性分析，做出正確的判斷的邏輯思維和判斷能力，培養(yǎng)學(xué)生材料力學(xué)性能測試的技能和應(yīng)力分析測試的技能，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、計算機(jī)應(yīng)用能力及解決工程實際問題的能力；從素質(zhì)上，養(yǎng)成學(xué)生通過理論分析，科學(xué)實驗和計算機(jī)分析等方法開展科學(xué)研究的素質(zhì)，通過簡化歸納、抽象建模、分析綜合、解決工程問題的素質(zhì)，創(chuàng)新意識和為科學(xué)奉獻(xiàn)的精神。

二、加強(qiáng)教師隊伍建設(shè)

青年教師是課程建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的中堅力量。因此，在課程建設(shè)中十分重視對青年教師的培養(yǎng)。教研室有計劃地組織青年教師學(xué)習(xí)教育改革理論和教學(xué)改革經(jīng)驗并制定了一套嚴(yán)格的青年教師培養(yǎng)方案，對青年教師實行教師導(dǎo)航，每一位青年教師都有老教師進(jìn)行傳幫帶，幫助青年教師熟悉、掌握每個教學(xué)環(huán)節(jié)，通過在課程組試講后，青年教師才能走上講臺，獨立授課。課程組負(fù)責(zé)人和老教師還不定期地對青年教師進(jìn)行隨堂聽課，針對課堂教學(xué)中存在的問題，及時給予指正，幫助他們提高教學(xué)質(zhì)量。課程組積極鼓勵和支持中青年教師在職攻讀學(xué)位，提高業(yè)務(wù)水平，目前40歲以下教師共8人，其中碩士5人，博士2人，在讀博士1人，年輕教師碩士以上學(xué)位達(dá)到100%.

三、教學(xué)方法與手段

課題組一貫重視教學(xué)方法的改進(jìn)和教學(xué)手段的完善，以“加強(qiáng)基礎(chǔ)、注重能力、培養(yǎng)素質(zhì)、突出創(chuàng)新”為指導(dǎo)思想，注重課程內(nèi)容經(jīng)典與現(xiàn)代的結(jié)合。采用傳統(tǒng)教學(xué)、啟發(fā)教學(xué)、多媒體教學(xué)相結(jié)合的多種教學(xué)形式，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性。為此在教學(xué)中進(jìn)行了以下幾個方面的工作：

1.優(yōu)化教材內(nèi)容?！豆こ塘W(xué)》應(yīng)體現(xiàn)本課程完整的理論體系和較強(qiáng)的緊密結(jié)合工程實際的實踐性環(huán)節(jié)。教材內(nèi)容應(yīng)包含三個模塊：基礎(chǔ)模塊、應(yīng)用型模塊和擴(kuò)展型模塊。課題組成員根據(jù)目前教與學(xué)等各方面的綜合需求，出版了《工程力學(xué)》上、下冊教材，滿足了不同專業(yè)、不同學(xué)時的教學(xué)需求。

2.教學(xué)模式多樣化。由于大多數(shù)學(xué)生缺少工程實踐的感性認(rèn)識，往往不善于將課程內(nèi)容與工程、生產(chǎn)實際聯(lián)系起來，利用多媒體課件教學(xué)可將工程實際結(jié)構(gòu)“搬入”教室，讓學(xué)生置身于真實的“工程環(huán)境”中，加深對聯(lián)系工程實際的印象，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時在課堂教學(xué)中可采用課堂講授法、問題教學(xué)法、自學(xué)討論法和引導(dǎo)歸納法和案例教學(xué)法相結(jié)合的多種形式的教學(xué)模式，發(fā)揮學(xué)生內(nèi)在潛力，培養(yǎng)其綜合能力，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)學(xué)生的競爭能力。

3.強(qiáng)化力學(xué)建模和工程應(yīng)用能力訓(xùn)練?！豆こ塘W(xué)》對工科大學(xué)生的基本要求是能應(yīng)用力學(xué)原理解決工程實際問題。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)有利于學(xué)生工程意識的培養(yǎng)和力學(xué)應(yīng)用能力的提高。課題組采取大作業(yè)、小設(shè)計、小論文撰寫、讀書報告、創(chuàng)新報告、案例教學(xué)等教學(xué)模式提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。小論文的撰寫主要是讓同學(xué)們通過對工程實際和所見現(xiàn)象的觀察用所學(xué)的力學(xué)知識進(jìn)行分析、論證，小設(shè)計一是結(jié)合所學(xué)內(nèi)容教師給出或?qū)W生自立小設(shè)計題目，二是根據(jù)現(xiàn)場已完成的小設(shè)計先讓學(xué)生自行設(shè)計，然后將已完成的設(shè)計方案進(jìn)行討論、分析、以提高學(xué)生的設(shè)計能力。靈活多種的教學(xué)方式，發(fā)揮了學(xué)生內(nèi)在潛力，強(qiáng)化力學(xué)建模和工程應(yīng)用能力，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力。

4.發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，開展協(xié)作式教學(xué)。學(xué)生充分利用豐富的網(wǎng)上資源，可以學(xué)習(xí)到課程內(nèi)容，解題指導(dǎo)，又可以在網(wǎng)上自學(xué)，自測，教師可在網(wǎng)上答疑，方式多種多樣，時間靈活機(jī)動，可以實現(xiàn)網(wǎng)上協(xié)作式教學(xué)和學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

5.完善課程考核方法?？己藨?yīng)遵循全過程考核的原則，即從開始到結(jié)束，從課內(nèi)到課外均考核的原則，提前讓學(xué)生知道如何正確對待本課程考試，不為考試而考試?？蓪⒃囼?、大作業(yè)、小設(shè)計、小論文撰寫、讀書報告等內(nèi)容全部作為考核的一部分。使考試制度真正體現(xiàn)重能力、重素質(zhì)的原則。此外，我們還對實驗考核方式作了改進(jìn)，采用現(xiàn)場考核與實驗報告成績相結(jié)合的考核辦法，采取實驗課考核與理論課考試相結(jié)合的辦法，即以實驗報告成績?yōu)橹?，同時在理論課考試命題中，實驗類題目占有一定比例。此外，我們今后將利用實驗中心獨立編撰的實驗試題庫與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出網(wǎng)絡(luò)考核系統(tǒng)，這種考核方法，能夠方便、快捷地了解學(xué)生實驗技能的掌握情況。

幾年來我們以建設(shè)優(yōu)秀的師資隊伍為核心；以數(shù)字化、信息化教學(xué)為保證；以培養(yǎng)高素質(zhì)的人才為宗旨；全面規(guī)劃，重點建設(shè)；探討新時期教學(xué)方法和手段，改革完善現(xiàn)有的教學(xué)研究成果，研究現(xiàn)代多媒體、電子教案等技術(shù)在課程中的應(yīng)用，把本課程建設(shè)成為了具有交互性、示范性和先進(jìn)性的精品課程。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋天生.《力學(xué)》教學(xué)應(yīng)注意的細(xì)節(jié)[J].教育教學(xué)論壇，2011，（09）.