材料力學實驗教學體系情況

1、材料力學實驗教學體系情況力學實驗是力學知識體系的重要組成部分，既是建立力學基本理論的基礎和驗證理論正確性的方法，又是工程研究不可缺少的必要手段。材料力學課程則是一門從剛體力學研究領域進入到變形體力學研究領域的門檻課程，例如，在中學物理、大學物理和大學理論力學中對客觀物質進行了剛化處理，認為物質是不可變形的固體，而材料力學及其相關的實驗是研究變形固體，有眾多的工程背景和廣闊的研究領域，是人們認識客觀世界的一次飛躍。同時它又是理工科院校的一門重要的專業(yè)基礎課，通常稱它為基礎理論過渡到實踐應用的橋梁。為適應現代科學技術的發(fā)展和加強學生實驗技能，培養(yǎng)創(chuàng)新型、復合型高素質人才的需求，我們對材料力學實驗教

2、學進行了改革。改革的總體思路：堅持“育人為本，學術至上”的辦學理念，面向培養(yǎng)創(chuàng)新型人才需要，提高力學實驗教學水平和質量，增強學生的實驗技能和動手能力，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神。實驗教學一般應有三個功能。一是驗證功能，通過實驗理解、驗證和鞏固力學理論教學的內容，以獲得知識，二是技能訓練功能，通過實驗得到力學實驗技能的基本訓練，培養(yǎng)學生的實驗技術和動手能力，三是探索研究功能，通過獨立選題、設計、觀察、記錄、數據處理、歸納分析，探索和發(fā)現新的力學現象，以獲得研究成果，同時得到科研能力、創(chuàng)新能力的訓練。根據材料力學實驗教學的基本任務，我們從優(yōu)化學生的知識結構、提高學生的能力和素質的角度，從加強創(chuàng)新

3、精神、實踐能力和綜合素質培養(yǎng)的高度，對實驗課程的整體框架、實驗項目和實驗內容的安排與設計進行調整和改革，構建了與材料力學理論教學既相對獨立又有機結合的材料力學實驗教學新體系。新體系的重點打破原有的實驗框架，設置了三層次多模塊的材料力學實驗課程，由基礎型力學實驗、課程綜合力學實驗和研究應用型力學實驗三個層次構成，分三個步驟實施，逐漸深入，構建了三層次模塊化材料力學實驗教學新體系。 1 構建三個層次模塊化的材料力學實驗教學新體系第一層次：基礎性力學實驗。由驗證性和演示性實驗組成，目的是加深對力學現象的認識和力學原理的理解，強調實驗設備基本操作與使用方法的訓練，以及實驗結果處理與分析能力的培養(yǎng)。第二

4、層次：課程綜合力學實驗。目的是強化分析力學機理和解決力學問題的能力。同時調動學生的學習積極性，培養(yǎng)學生的工程觀點；提高學生的動手能力。 第三層次：研究應用性力學實驗。目的是開闊眼界，架設理論聯系實踐的橋梁。強調從科研和工程實踐中發(fā)現和凝練力學問題、獨立提出解決方案并付諸實施能力的培養(yǎng)。2材料力學實驗教學新體系的內容和實施步驟2.1 第一個步驟通過基本實驗的訓練，使學生初步掌握基本的實驗方法，學會常規(guī)儀器的使用，觀察實驗過程中的各種現象和結果，作一些簡單的分析和數據處理，寫出實驗報告。這個是使學生獲得了基本的實驗技能，為以后的學習和工作打下基礎非常重要環(huán)節(jié)，也是整個實驗教學體系改革的前提。在這個

5、環(huán)節(jié)中我們做法是：（1）實驗項目，認真指導學生預習。力學實驗中心開設基礎型力學實驗項目共9個（見附表一）、除部分基礎型實驗項目規(guī)定必須選擇外，不同的專業(yè)的學生，可依據所學專業(yè)的需要和自己的興趣、特長，從實驗中心開設的實驗項目中進行自主選擇、組合，充分體現了以人為本、以學生為主體的自主式教學理念。我們要求學生每次實驗前，根據實驗指導書中的要求做好充分的預習，要求學生了解本次實驗的目的，實驗內容及測試方法，并寫出預習報告，對提高實驗質量起到了保證作用。附表一：基礎型力學實驗項目序號實驗項目名稱學時每組人數備注1金屬材料拉伸和壓縮實驗25必做2彈性模量和泊松比測定12必做3金屬材料扭轉破壞實驗25必

6、做4梁彎曲實驗21必做5主應力測量21必做6剪切彈性模量測定實驗12必做7壓桿穩(wěn)定實驗22演示8純彎曲疲勞實驗110演示9沖擊韌性實驗110演示（2）增加實驗分組數。我們認為提高學生動手能力的關鍵是為他們創(chuàng)造更多的機會去實踐，個個親自動手操作，不再是“觀察員”。這就要求我們增加實驗分組數，使每個實驗小組人數盡量減少。從2003年開始，我們力學實驗中心逐步實行由原來的78人一組改為12人一組，如彈性模量的測定試驗，三個電測實驗，做到一人一組。由于同學們課前預習做得比較認真，積極性也很高。大家反映，經過幾次實驗后，對常規(guī)儀器的使用基本上掌握了。（3）把好考試關。我們把材料力學實驗課的考試納入了材料

7、力學理論課程考試之中，在同學們上第一次實驗課時，由任課教師公布實驗課的考試規(guī)定。即主要采取實驗全過程的評價方法，實驗預習占20（教師課前檢查），實驗操作過程占40（教師現場記載），實驗報告占40（教師課后評閱）。這樣做的目的是讓學生重視實驗課，杜絕那種不上實驗課，抄襲他人實驗報告的現象，提高了同學們的自覺性。2.2第二個步驟同學們已學習了材料性能的試驗，接橋試驗、彎曲正應力及主應力的測試，初步掌握了常規(guī)儀器的使用及靜態(tài)應力的測試方法，為此我們設計了理論與實際相結合的課程綜合性的力學實驗。為此共設計可實現實驗項目8項（見附表二），有些實驗項目與工程實際結合緊密，有一定的難度。 附表二：綜合綜合力

8、學實驗項目序號實驗項目名稱學時每組人數備注1組合梁彎曲實驗22不同材料、不同方式的組合2彎扭組合薄壁管筒內力素測量42利用電測橋路組合測定彎矩、扭矩3偏心拉伸實驗212不同材料、不同位置的拉伸5應變片在電橋中接法實驗212學習1/4橋、半橋、全橋連接組橋6梁-桁架電測實驗42采用不同約束方式7開口薄壁梁彎曲實驗42彎曲中心測定8小鋼架實驗423將電阻應變測試技術應用結構測量根據以上實驗項目具體實施辦法如下：（1）制定了實驗內容、實驗步驟、實驗目的、基本要求，派兩名有經驗的教師和兩名實驗技術人員參加。（2）指導教師介紹測試原理和方法，同學們自己實驗方案初稿，老師認可后可以接線、調儀器，進行相關儀

9、器的測量。（3）整理實驗結果，教師和學生一起分析討論，學生提出實驗中的問題，老師解答，最后，學生以論文的寫作方式提交總結報告。2.3第三個步驟機械類本科生在大學學習期間，經過以上兩個環(huán)節(jié)的訓練后，可以進行一般的工程測試。在這個基礎上，引導學生利用已掌握的材料力學理論知識和實驗技能開發(fā)一些小產品，制作實驗裝置，進行研究應用型力學實驗項目，啟迪同學們的創(chuàng)新思維，提高獨立解決工程實際問題的能力。為了實現既定目標，從科研和工程實際中提煉了一些實驗項目，為第三個層次的實驗教學改革提供了保證。3材料力學開放實驗教學為了有效利用和挖掘實驗室資源條件，充分發(fā)揮實驗室在實施素質教育以及高新技術開發(fā)和科技成果轉化

10、中的重要作用，為鼓勵支持學生在課余時間參加開放實驗教學、科研和各類社會活動，提高實驗教學水平，進一步加強素質教育。本材料力學實驗室積極探索推行全天候開放政策，為學生和教師提供良好的實驗教學和科學研究平臺，做到時間開放、實驗內容開放、實驗設備開放。3.1開放實驗室的任務 實驗室在完成正常教學、科研任務的前提下，應利用現有師資力量、儀器設備、實驗室等資源，向本科生、研究生、教師及外單位相關人員開放，提高實驗室及儀器設備的利用率，最大限度地發(fā)揮實驗教學資源的效能。3.2開放實驗室的面向對象1）向全校各專業(yè)本科生、研究生開放，為他們提供科研工作所需的實驗室、儀器設備等資源。2）向外校、外單位相關專業(yè)學

11、生開放。為他們提供實驗課程所需的實驗室、儀器設備等教學資源。3 ）向社會開放。充分利用中心各種資源為企事業(yè)單位提供檢測、分析等服務。對科研技術人員、實驗室管理人員進行職業(yè)培訓。 3.3開放實驗室的管理 1）組織管理 開放實驗室的管理由實驗室主任全面負責。實驗室工作人員負責開放實驗項目的審查，具體實施計劃，以及實驗項目的結題工作，并做好實驗項目的記錄。2）開放項目管理 實驗開放內容要貫徹“因材施教、講求實效”的原則。根據學生的不同層次和要求，確定開放內容。開放實驗內容主要包括：設計性、綜合性和研究性實驗，小發(fā)明、小制作、小論文等課外科技活動實驗；提倡學生自擬實驗課題，鼓勵學生參與解決生

12、活和生產活動中的實際問題。 開放實驗題目必須由實驗室審批后備案。開放實驗題目可由實驗室提供，供學生選擇。也可自行設計，經實驗室組織相關人員審查批準后方可進行。開放題目的實驗記錄要由實驗室存檔。 3）開放人員管理進入開放實驗室后應嚴格遵守實驗室的各項規(guī)章制度，在實驗指導教師、實驗技術人員的指導下，進行實驗活動。 對違反實驗中心規(guī)章制度，并拒不接受管理的開放人員，實驗中心有權停止其實驗項目的實施。由此引起的一切后果由開放人員負責。學生在實驗項目完成后，應向實驗室提交實驗報告或論文等實驗結果。實驗室應及時做好開放實驗教學的總結與交流工作，以促進學生實驗小組之間的溝通，分享實驗成果和心得體會，培養(yǎng)學生

13、的口頭表達和報告能力。實驗室須做好成果收集和論文推薦發(fā)表工作。4）經費管理 本院學生利用開放時間進行實驗，不論是選擇實驗室提供的實驗題目還是自行設計實驗題目，在實驗室儀器設備條件允許的情況下，經指導教師審核，實驗室主任審批后，原則上不收費用。非本院學生，選擇開放實驗題目，按每個實驗規(guī)定收費；自行設計的實驗，按實驗成本收費。外單位開放人員的實驗課程、技術培訓、樣品測試等按規(guī)定收費或按實際情況收取實驗成本費。3.4使用開放實驗室的程序使用開放實驗室必須填寫使用開放實驗室申請表， 由實驗室主管人員審查后交實驗室主任審批，并按規(guī)定交實驗經費后，方可進入實驗室。開放實驗題目由實驗室工作人員負責審查并安排進入實驗室的具體時間。進實驗室后先由實驗室工作人員對開放人員進行所需儀器設備的使用培訓和實驗室管理、安全教育，然后方可進行實驗。力學實驗作為獨立的、探索性的教學環(huán)節(jié)，具有自身的規(guī)律、理論和特點。我們在實施三層次模塊化材