加強(qiáng)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提高學(xué)生創(chuàng)新能力

陳振 孫紅旗 佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，佳木斯 154007

加強(qiáng)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提高學(xué)生創(chuàng)新能力

陳振 孫紅旗 佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，佳木斯 154007

本文圍繞材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，從更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備，改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念等方面提出了自己的具體措施和建議，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，探索能力和創(chuàng)新能力。

材料力學(xué)；實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新能力

21世紀(jì)，知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，高科技產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)大批具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的人才的需求，越來(lái)越高。因此，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已經(jīng)成為高等教育改革的重要任務(wù)，與課堂教學(xué)相比較，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更有利于學(xué)生的動(dòng)手能力、探索能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)室是讓學(xué)生學(xué)會(huì)從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題和將已有知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中去的場(chǎng)所，是培養(yǎng)高素質(zhì)的具有創(chuàng)新能力的科學(xué)研究與應(yīng)用型人才的實(shí)踐基地。近幾年來(lái)，結(jié)合我們學(xué)校的教學(xué)評(píng)估和教學(xué)改革，在材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，從更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備，改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念等方面進(jìn)行了一系列的改革與實(shí)踐，并取得了一定的教學(xué)效果和經(jīng)驗(yàn)。

一、更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備，提高學(xué)生動(dòng)手能力和綜合能力

材料力學(xué)試驗(yàn)室原有液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)三臺(tái)，用于學(xué)生對(duì)材料力學(xué)性能的測(cè)試，由于年代久遠(yuǎn)，已不能滿足目前的試驗(yàn)要求。學(xué)校投資對(duì)設(shè)備進(jìn)行了改造，購(gòu)買了新的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，提高了實(shí)驗(yàn)精度，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、分析和存儲(chǔ)，并按材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的格式輸出打印實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并可以給出整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的力與變形關(guān)系曲線和電子表格數(shù)據(jù)，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)材料拉伸與壓縮過(guò)程的感性認(rèn)識(shí)。體現(xiàn)了試驗(yàn)技術(shù)的自動(dòng)化，大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平，增加了學(xué)生參與試驗(yàn)的興趣，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加創(chuàng)新型和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

材料力學(xué)試驗(yàn)主要有材料拉伸試驗(yàn)、壓縮實(shí)驗(yàn)，園軸扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，彈性系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)，純彎曲梁的正應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn)等基本實(shí)驗(yàn)。對(duì)于基本實(shí)驗(yàn)，應(yīng)加強(qiáng)氣思考性和啟發(fā)性，增加學(xué)生動(dòng)手能力、動(dòng)腦機(jī)會(huì)，加入研究性內(nèi)容。例如，在金屬拉伸實(shí)驗(yàn)前，讓學(xué)生預(yù)習(xí)為什么采用標(biāo)準(zhǔn)試件；實(shí)驗(yàn)中思考什么時(shí)間產(chǎn)生屈服，什么時(shí)間產(chǎn)生強(qiáng)化；在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，思考鑄鐵的破壞方式和原因。通過(guò)提問增強(qiáng)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、獲取新知識(shí)的能力。

增加選擇性實(shí)驗(yàn)，如各類支承壓桿臨界力測(cè)定的實(shí)驗(yàn)，復(fù)合材料拉伸試驗(yàn)，組合梁應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)。引入反映現(xiàn)代科技成果，諸如新材料、新的結(jié)構(gòu)形式、新的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)技術(shù)的新實(shí)驗(yàn)，使得力學(xué)基本實(shí)驗(yàn)富有現(xiàn)代信息、增強(qiáng)學(xué)生適應(yīng)新世紀(jì)社會(huì)和科學(xué)進(jìn)步的能力。

開設(shè)一些具有探索性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。例如，在給學(xué)生演示金屬材料的疲勞試驗(yàn)時(shí)，讓學(xué)生思考為什么在應(yīng)力小于材料的屈服極限下，材料也會(huì)發(fā)生破壞；復(fù)合材料和非金屬材料是否也有疲勞破壞；列舉工程中材料疲勞破壞的例子。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得書本上沒有的結(jié)論，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)創(chuàng)新性和創(chuàng)新精神。

三、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

實(shí)驗(yàn)手段的改革是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要組成部分。隨著計(jì)算機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，將多媒體手段引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中尤為重要，多媒體課件具有交互性、靈活性、重復(fù)性等特點(diǎn)，加大了知識(shí)的傳授量，將一些在實(shí)驗(yàn)室無(wú)法觀察到的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，通過(guò)多媒體直觀的展示給學(xué)生。還可以采用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。利用多媒體技術(shù)，制作實(shí)驗(yàn)CAI課件，將材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容全部模擬完成，建立材料力學(xué)模擬試驗(yàn)間。這樣既開闊了學(xué)生視野，又在短時(shí)間內(nèi)增加了課堂信息，調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

四、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，發(fā)揮學(xué)生的主體作用

教學(xué)方法的改革也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革必不可少的內(nèi)容，啟發(fā)、參與式教學(xué)有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，激發(fā)學(xué)生的興趣。以往的實(shí)驗(yàn)大多數(shù)都停留在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)上。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的是：為理論教學(xué)中某個(gè)規(guī)律進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的手段多采用教師和實(shí)驗(yàn)室老師輔助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，只要達(dá)到驗(yàn)證理論的目的就可以使學(xué)生觀察到該想著就算完成試驗(yàn)教學(xué)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式多采用一組很多學(xué)生，只要有部分學(xué)生完成試驗(yàn)即可，大大減少了學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，同時(shí)也是一些學(xué)生產(chǎn)生依賴心理，在實(shí)驗(yàn)前不預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)中缺乏目的性，試驗(yàn)后抄襲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和報(bào)告。這種試驗(yàn)方法雖然能使學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，但很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生試驗(yàn)?zāi)芰蛣?dòng)手能力的目的。為了增加學(xué)生動(dòng)手和動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，我們將每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)人數(shù)減少。實(shí)驗(yàn)中教師進(jìn)行指導(dǎo)和監(jiān)督，讓學(xué)生自己完成從測(cè)量、加載到讀取數(shù)據(jù)的全過(guò)程，每位學(xué)生都可以發(fā)揮自己的特長(zhǎng)，承擔(dān)實(shí)驗(yàn)的一部分工作，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這樣，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中就突出了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手性和獨(dú)立性，也將實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的有原來(lái)的“驗(yàn)證理論性質(zhì)”為主改革為以“階段性培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手試驗(yàn)的能力”為主，驗(yàn)證理論性為輔。

充分發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主體作用，讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中來(lái)，是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的重要措施。首先抓好學(xué)生試驗(yàn)前的預(yù)習(xí)。準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，教師提出一些問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，使學(xué)生對(duì)所做實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)步驟有初步的了解，減少實(shí)驗(yàn)的盲目性。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，盡量讓學(xué)生動(dòng)手操作，指導(dǎo)學(xué)生觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生將其相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較。啟發(fā)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，用最佳的實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

綜上所述，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一個(gè)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，也是一個(gè)充滿艱辛和刺激的挑戰(zhàn)。只有將現(xiàn)代化的教學(xué)手段與傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)備結(jié)合起來(lái)，把先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)金額和起來(lái)，把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力放在首位，充分調(diào)動(dòng)一切積極因素，才能提高學(xué)生的積極性、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]趙卿敏.創(chuàng)新能力的形成與培養(yǎng)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社.2002

[2]李會(huì)俠.理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)驗(yàn)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理.2002，10

陳振（1972— ），工程碩士，副教授佳木斯市社科聯(lián)項(xiàng)目（10121）。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.149