1、材料力學(xué)實驗的分層次教學(xué)改革摘 要：材料力學(xué)實驗課與理論課相輔相成，通過實驗課可以驗證理論課知識點的正確性， 培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力！遼寧工業(yè)大學(xué)以往開設(shè)的材料力學(xué)實驗，多為單一理論驗證性實 驗，而只開設(shè)驗證性實驗，既不利于培養(yǎng)學(xué)生解決涉及多知識點交叉的綜合性問題的能力，也不利 于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和設(shè)計能力，且原有的實驗講解方式為“教師圍著設(shè)備講”，整體教學(xué)效果 并不好！在教師講解過程中引入多媒體技術(shù)及虛擬仿真技術(shù)，以原有的驗證性實驗為基礎(chǔ)，增設(shè) 綜合性、設(shè)計性實驗，建設(shè)分層次實驗教學(xué)體系，可以提高學(xué)生解決綜合實驗問題的能力，培養(yǎng)學(xué) 生的設(shè)計創(chuàng)新能力，在實踐中取得了很好的實驗教學(xué)改革效果

2、！ 關(guān)鍵詞：材料力學(xué)（實驗（驗證性（綜合性（設(shè)計性（教學(xué)改革Hierarchical teaching reform of material mechanics experimentAbstract: The experiment course and theory course of mechanics of materials complement each other. Through the experimental course，we can verify the correctness of the knowledge points in the theoretical cours

3、e， and cultvate students ability of integrating theory with practice. In the past，the material mechancs experiments in Liaoning University of technology were mostly single theory confirmatory experiments. Only setting up confirmatory experiments is not conducive to the cultivation of students abilit

4、y to solve comprehensve problems involving multiple knowledge points，nor is it conduc i ve to the cult i vat i on of students i nnovat i ve thinking and design ab i 1 i ty. The original way of exper iment explanation is % teachers around the equipment，the overall teachng effect s not good.Through th

5、s teachng reform，we ntroduce mult meda technology and vrtual s mulaton technology n the process of teachers explanaton.On the bass of the orgnal confrmatory exper ment of mechancs of materals，comprehensve exper ment and des gnng exper ment are added to form a herarchcal exper mental teachng system o

6、f mechancs of materals. Through ths teachng reform，the ablty of students to solve comprehensve exper mental problems s mproved，and the desgn nnovaton ablty of students s cultvated，and good exper mental teachng reform effect s acheved.Key words: mechanics of materials； exper iment； confirmatory； comp

7、rehensive； des igning experiment； teachng reform）引 言實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力和設(shè)計創(chuàng)新能力方面，有著不可或缺的作用！實驗環(huán)節(jié)的鍛 煉，可以使學(xué)生加深對所學(xué)理論的理解，培養(yǎng)其實踐操作能力，激發(fā)其對未知領(lǐng)域的探索興趣隨著 國家對高校培養(yǎng)人才的實踐應(yīng)用能力和科學(xué)研究能力要求的不斷提高，材料力學(xué)實驗課作為工科基礎(chǔ) 實驗的重要性不斷增強$近期遼寧工業(yè)大學(xué)材料力學(xué)實驗室在教學(xué)中對原有授課方式、實驗內(nèi)容、考核 體系進行了改革，以適應(yīng)高校人才培養(yǎng)的新要求，逐步形成了以驗證性實驗為基礎(chǔ)，綜合性、設(shè)計性實 驗為學(xué)生能力提升有益補充的分層次實驗教學(xué)體系隨著

8、實驗教學(xué)進程的不斷深入，教師逐步提高 實驗難度，在實際教學(xué)中取得了較好的實驗教學(xué)效果$1材料力學(xué)實驗改革的意義材料力學(xué)實驗課與理論課是相互印證、互為支撐的關(guān)系$在整個教學(xué)活動中，理論課為實驗課提供 實驗原理依據(jù)，而實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果能驗證理論知識點的正確性，培養(yǎng)“學(xué)生實踐出真知”的學(xué)習(xí)研究 態(tài)度/#$實驗課是學(xué)生走出理論，走向?qū)嵺`的第一步，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的實操能力，更能增加學(xué)生對所 學(xué)專業(yè)的興趣和專業(yè)自信心，為畢業(yè)后從事專業(yè)工作夯實基礎(chǔ)$通過材料力學(xué)實驗課的鍛煉，加深了學(xué) 生對于不同材料力學(xué)性能的認知水平，培養(yǎng)了實驗操作能力和綜合分析能力，更有助于其設(shè)計創(chuàng)新意識 的形成$材料力學(xué)實驗的分層次教

9、學(xué)改革應(yīng)實現(xiàn)以下目標(biāo)：1）提升實驗講解部分的教學(xué)效果，增強學(xué)生 的實驗操作能力；2）培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論解決復(fù)雜問題的能力，使學(xué)生對不同的知識點做到融會 貫通；3）根據(jù)不同專業(yè)的學(xué)生特點，提出設(shè)計方向，指導(dǎo)學(xué)生完成設(shè)計性實驗；4）形成由驗證性實驗、綜 合性試驗、設(shè)計性實驗等不同類型實驗組成的分層次材料力學(xué)實驗教學(xué)體系*#$2材料力學(xué)實驗存在的問題以往的材料力學(xué)實驗教學(xué)中存在著重理論、輕操作，重驗證、缺綜合思考，重模仿，缺創(chuàng)新設(shè)計等問 題，具體如下：1）授課方式不利于學(xué)生對實驗內(nèi)容的學(xué)習(xí)$在實驗中，學(xué)生只是在設(shè)備前圍著教師，聽其講授實 驗原理和設(shè)備操作方法$這樣的授課方式只有前排的部分學(xué)生能

10、夠聽清看懂，后邊學(xué)生的學(xué)習(xí)效果很 差，往往只能自學(xué)實驗指導(dǎo)書上的內(nèi)容，不敢操作實驗設(shè)備#$整個實驗過程多數(shù)學(xué)生還處于懵懵懂懂 的狀態(tài)中，教學(xué)效果很不好$2）實驗類型單一 $實驗類型多以驗證性為主，只進行拉伸與壓縮實驗、彎曲實驗、扭轉(zhuǎn)實驗$這種 單一驗證性實驗不能將多種理論知識點有機地串聯(lián)起來，不利于學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的融會貫通，限制了解 決綜合問題能力的培養(yǎng)$在實驗中學(xué)生完全處于被動的接收狀態(tài)，阻礙了實驗探索思維的形成，不利于 培養(yǎng)學(xué)生的實驗興趣和實踐創(chuàng)新能力$3）實驗內(nèi)容缺乏專業(yè)特點$各個專業(yè)學(xué)生的實驗內(nèi)容相同，與行業(yè)特點結(jié)合不緊密，使學(xué)生在實 驗過程中缺乏興趣$4）實驗室利用率低$實驗時間以班

11、級為單位，過于死板，多數(shù)時間里實驗設(shè)備閑置0#$5）考核方式制約了學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)$現(xiàn)有的考核方式只涵蓋學(xué)生的出勤情況和實驗報告分數(shù)! 且各個實驗項目成績占總成績的比重相同$這樣的考核方式缺乏對實驗操作能力的評定，也阻礙了學(xué) 生綜合實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新設(shè)計能力的培養(yǎng)$3材料力學(xué)實驗教學(xué)方式改革針對“圍著設(shè)備講實驗原理”的授課方式和教學(xué)效果不理想的問題，實驗室采取多媒體教學(xué)，對原有 的授課方式進行改進#$實驗課時，教師利用投影儀播放PPT現(xiàn)場講解實驗知識，講授實驗設(shè)備相關(guān) 知識時，通過播放錄制的實驗設(shè)備操作講解視頻，使所有參與實驗的同學(xué)都能聽清、看懂老師講授的內(nèi) 容，顯著提高了實驗效率和實驗教學(xué)效果5

12、T!# $4材料力學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容改革遼寧工業(yè)大學(xué)原有的材料力學(xué)實驗課多為驗證性實驗$具體實驗項目為拉伸與壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)3 個驗證性實驗$這類實驗只是為了驗證理論課的單一知識點，要求學(xué)生學(xué)懂實驗?zāi)康摹⒃?、步驟，掌握 設(shè)備的操作方法$通過實驗測得數(shù)據(jù)，計算得出實驗結(jié)果，并把此結(jié)果與理論課的經(jīng)典結(jié)論相比較，來驗證理論課單一知識點的正確性，加深學(xué)生對材料力學(xué)性能特定知識點的認識，加強對相關(guān)理論的 理解!2# $高等教育要緊跟社會各行業(yè)的發(fā)展，原有的材料力學(xué)實驗內(nèi)容已不符合培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的社 會發(fā)展需要$實驗室根據(jù)高校培養(yǎng)高素質(zhì)本科人才的新要求，對原有的材料力學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容進行了 由易到難的分層

13、次教學(xué)改革，即在豐富已有驗證性實驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)各專業(yè)特色新增了綜合性、設(shè)計 性實驗項目，以此增強學(xué)生運用多領(lǐng)域知識解決綜合問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計創(chuàng)新性的實驗思維!#$ 具體的改革實施內(nèi)容如下$4. 1豐富原有的驗證性實驗的實驗內(nèi)容例如原有的拉伸實驗，只是對低碳鋼（圖1）和鑄鐵2種金屬材料進行受拉狀態(tài)下的力學(xué)性能研究, o * Mtm 3侵位段齡沮z方嘉齪試村錄入橫梁i 虔(mm/min) o * Mtm 3侵位段齡沮z方嘉齪試村錄入橫梁i 虔(mm/min)-20.0001000.0000-35.1750:01:4576.13圖1低碳鋼拉伸實驗Fig. 1 Tensile test of

14、low carbon steel圖2圖2陶瓷焊縫拉伸實驗Fig.2 Tensile test of ceramic weld改革后的拉伸實驗，增設(shè)了金屬和非金屬（陶 瓷和低碳鋼）焊接面的強度研究實驗（圖2）。 從單一性狀的金屬力學(xué)性能研究擴展到了金 屬和非金屬不同性狀結(jié)合面的力學(xué)性能研究， 豐富了實驗內(nèi)容，開闊了學(xué)生視野$4.2 增設(shè)綜合性實驗為培養(yǎng)學(xué)生解決多領(lǐng)域復(fù)合問題的能力， 使其對不同的知識點做到融會貫通，增設(shè)了綜 合性實驗$例如把原有的彎曲、扭轉(zhuǎn)2個獨立 的驗證性實驗合并為一個彎扭組合變形實驗， 進而研究構(gòu)件在彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形同時發(fā) 生時，即在二向應(yīng)力狀態(tài)下的綜合力學(xué)性能$ 通過設(shè)立

15、綜合性實驗，顯著提高了學(xué)生利用所 學(xué)的多個知識點解決復(fù)雜性、綜合性力學(xué)問題的能力 4.3結(jié)合專業(yè)特點增加設(shè)計性實驗本著開放性實驗的態(tài)度，各專業(yè)學(xué)生基于材料力學(xué)實驗室的實驗條件，在所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)自主選 題，通過論證依據(jù)、制定實施方案、實驗成本分析等進行實驗可行性論述來向?qū)嶒灲處熒暾垖嶒烅椖?，?jīng) 教師認可后方可進行正式實驗$在實驗的各個節(jié)點定期向教師匯報實驗進展情況，教師也要在實驗中為學(xué)生提供足夠的實驗引導(dǎo)，以保證學(xué)生的正 常實驗進度，實驗完成后要提交實驗報告!/#$ 例如根據(jù)土木專業(yè)的專業(yè)特點，學(xué)生自主選題 完成了鋼筋混凝土的彈性模量測算實驗（圖3 和圖4）$通過開展設(shè)計性實驗，加深了學(xué)生 對所

16、學(xué)專業(yè)領(lǐng)域的了解，培養(yǎng)了學(xué)生獨立解決 專業(yè)問題的能力，在實驗中逐漸形成了合作意 識，為將來工作夯實了專業(yè)基礎(chǔ)$圖3鋼筋混凝土彈性膜量測算實驗 Fig. 3 Experiments on measuring and calculating elastic modulus o . reinforced concrete5考核方式改革圖4鋼筋混凝土彈性膜量分級保載圖Fig. 4 Graded loading diagram of reinforced concrete elastic modulus為了解決實驗考核方式中重報告、輕操 作，重驗證、輕綜合創(chuàng)新的問題，本實驗室對材 料力學(xué)實驗的考核方式進

17、行了改革$新的考 核方式注重實驗操作和實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的考評， 以鼓勵學(xué)生掌握實驗原理、積極動手參與實驗操作（通過加大綜合性、設(shè)計性實驗成績在實驗總成績中 所占比重，使學(xué)生在思想上重視綜合實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)和創(chuàng)新設(shè)計能力的開發(fā)$每一個實驗項目的總成 績分為3部分，分別是預(yù)習(xí)成績、操作成績、報告成績，其中預(yù)習(xí)成績20分、操作成績40分、報告成績 40分，合計滿分為100分口5#$實驗總成績也為百分制，其中驗證性實驗成績占比為總成績的20%，圖3鋼筋混凝土彈性膜量測算實驗 Fig. 3 Experiments on measuring and calculating elastic modulus o .

18、 reinforced concrete5考核方式改革圖4鋼筋混凝土彈性膜量分級保載圖Fig. 4 Graded loading diagram of reinforced concrete elastic modulus表1 土木專業(yè)材料力學(xué)實驗成績分布表Table 1 Distribution of materia,mechanics expe riment scores of civil engineering實驗項目拉伸與壓縮彎扭組合變形鋼筋混凝土彈模測算實驗分項預(yù)習(xí)操作報告預(yù)習(xí)操作報告預(yù)習(xí)操作報告分項成績20分40分40分20分 40分 40分20分40分40分合計100分100分100分總占比/%204040折合成績20分40分40分總成績100分6材料力學(xué)實驗分層次教學(xué)改革成果分析遼寧工業(yè)大學(xué)材料力學(xué)實驗室對2010級16個班級的學(xué)生進行分層次材料力學(xué)實驗教學(xué)，學(xué)生總 成績及格率為90%。其中驗證性實驗成績平均分為88. 5分，綜合性實驗成