工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的優(yōu)化與改革實(shí)踐

胡志超

（閩南理工學(xué)院，福建石獅362700）

工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的優(yōu)化與改革實(shí)踐

胡志超

（閩南理工學(xué)院，福建石獅362700）

當(dāng)前學(xué)校工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的安排有諸多不足，為滿足現(xiàn)行的教學(xué)計(jì)劃要求，提升本科大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和工作實(shí)踐能力，適應(yīng)工科高等學(xué)校基礎(chǔ)課力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué).本文將改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教程安排，促使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教師教學(xué)手段、學(xué)生學(xué)習(xí)能動性有更進(jìn)一步的改善。經(jīng)過兩年多的實(shí)踐，取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。

教學(xué)質(zhì)量；工程力學(xué)；教學(xué)手段

力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本任務(wù)就是研究材料在歪理作用下的變形和破壞規(guī)律，為合理設(shè)計(jì)構(gòu)建提供強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性方面的基本理論和計(jì)算方法，而力學(xué)性能只有通過實(shí)驗(yàn)才能得到。工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)既可為工科類各專業(yè)學(xué)生的工程力學(xué)理論提供實(shí)際數(shù)據(jù)，又可供學(xué)生開設(shè)綜合、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)運(yùn)用，還可供工程技術(shù)人員在測定有關(guān)力學(xué)量時(shí)參考。然而當(dāng)前學(xué)校工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的安排有諸多不足，在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件下，如何進(jìn)行有效的實(shí)驗(yàn)[2]，從而提高本科大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和工作實(shí)踐能力，適應(yīng)工科高等學(xué)校基礎(chǔ)課力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是研究的重點(diǎn)。

1課程優(yōu)化的目的

目前在工程力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備較為大型，而實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺套數(shù)又少，因此在實(shí)驗(yàn)操作過程中出現(xiàn)了多人共用一臺儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣在實(shí)驗(yàn)過程中只能有二到三名學(xué)生在操作而其余同學(xué)由于時(shí)間關(guān)系只能參考有實(shí)際操作設(shè)備的學(xué)生的數(shù)據(jù)來完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告而沒有自己的數(shù)據(jù)。另外，因?qū)嶒?yàn)教學(xué)成績在課程成績中占的比重不大，讓學(xué)生有實(shí)驗(yàn)成績不影響理論教學(xué)成績的印象產(chǎn)生。為使學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠參與實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作，加強(qiáng)他們的實(shí)際動手能力及獨(dú)立思考能力，必須對實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行優(yōu)化，完成工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革。

2除舊納新，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容加以改進(jìn)

工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重學(xué)生將理論知識應(yīng)用到實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作上，學(xué)生課前應(yīng)自己掌握好力學(xué)相關(guān)知識，要有獨(dú)立動手的機(jī)會。

以往教學(xué)內(nèi)容把理論以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間太長，學(xué)生把大部分時(shí)間用在聽上面，缺少自主思考與動手機(jī)會。為了讓學(xué)生能有更多的機(jī)會自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了必要的改進(jìn)，以適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)計(jì)劃的要求。把《工程力學(xué)》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容整合為應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析、塑性（脆性）材料桿件拉伸能力分析、工件抗壓、抗扭能力和純彎曲能力分析等幾個(gè)實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)過程中，對在理論課堂上有進(jìn)行講解過的公式推導(dǎo)將不再重復(fù)講解由學(xué)校自己推導(dǎo)。比如說在彎曲試驗(yàn)計(jì)算中原教學(xué)內(nèi)容推導(dǎo)相當(dāng)復(fù)雜，學(xué)生往往運(yùn)用大量時(shí)間去計(jì)算。對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容加以改進(jìn)之后是讓學(xué)生直接將公式應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)上得出數(shù)據(jù)。這樣一方面讓學(xué)生自己課前課后再去查閱書本相關(guān)理論知識，另一方面避免學(xué)生浪費(fèi)時(shí)間從而將其用到實(shí)驗(yàn)上；同時(shí)將原本用于理論知識講解的時(shí)間去講解實(shí)驗(yàn)儀器的操作以及注意事項(xiàng)，培養(yǎng)學(xué)生的安全防范意識以及對實(shí)驗(yàn)設(shè)備的了解。在教學(xué)內(nèi)容上針對不同專業(yè)不再采取相同的教學(xué)手段，根據(jù)不同專業(yè)對于力學(xué)的知識了解需求進(jìn)行不同的教授方式。例如對于機(jī)械類專業(yè)和土木專業(yè)的工程力學(xué)課程施行不同的教學(xué)大綱。這樣，既可以使不同專業(yè)的學(xué)生學(xué)到所需的力學(xué)實(shí)驗(yàn)知識，同時(shí)授課教師也能擁有不同的教學(xué)手段，從而使課程得到優(yōu)化。

3工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)要求

（1）隨時(shí)注意觀察試件在拉伸過程中的形狀變化和應(yīng)力-應(yīng)變曲線的變化情況。

（2）實(shí)驗(yàn)主要測定它的屈服極限σs、強(qiáng)度極限σb、延伸率δ和斷面收縮率ψ等力學(xué)性能指標(biāo)。這些力學(xué)性能指標(biāo)，是由拉伸破壞實(shí)驗(yàn)來確定的，可以用材料的拉伸圖來描述，實(shí)驗(yàn)后，利用打印機(jī)打印出完整的低碳鋼的拉伸圖曲線同時(shí)要求會求證相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（3）掌握測量電橋連接方法，熟悉電測法的測試步驟，學(xué)會應(yīng)變儀的使用方法。

（4）測定純彎曲梁橫截面上的正應(yīng)力分布，測量結(jié)果與理論值進(jìn)行比較，以驗(yàn)證彎曲正應(yīng)力公式。

（5）測定低碳鋼的剪切屈服極限τs，低碳鋼和鑄鐵的剪切強(qiáng)度極限τ，繪制扭轉(zhuǎn)曲線圖

（6）獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教師提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)及所要達(dá)到的目的，并提供實(shí)驗(yàn)所需實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料，學(xué)生應(yīng)結(jié)合所學(xué)理論知識，獨(dú)立設(shè)想實(shí)驗(yàn)的步驟和方法，自行選擇所要用到的工具和所要測量的數(shù)據(jù)最后設(shè)計(jì)出完整的方案。教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中僅對學(xué)生提出的問題作出提示但并不給予答案，由學(xué)生自思考。該實(shí)驗(yàn)注重鍛煉學(xué)生的自我思考能力和動手能力，教師只起到輔助作用[3]。

4實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法優(yōu)化

改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排。以往上課方式是由理論教師講解理論，實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行試驗(yàn)操作。由于學(xué)?，F(xiàn)有的力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺套數(shù)較少，而且由于實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)儀器的局限，每個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)都需要30分鐘以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足學(xué)生獨(dú)立自主實(shí)驗(yàn)的要求。在教學(xué)過程當(dāng)中一個(gè)教師演示給十幾名學(xué)生實(shí)驗(yàn)的具體操作，學(xué)生必須在有限的上課時(shí)間內(nèi)完成要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)只能有二到三名學(xué)生在操作而其余同學(xué)無法操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，只能參考有實(shí)際操作設(shè)備的學(xué)生的數(shù)據(jù)來完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告而沒有自己獨(dú)立的數(shù)據(jù)。為了讓每個(gè)學(xué)生都能做到實(shí)驗(yàn)，適應(yīng)本科的教學(xué)目標(biāo)，勢必要調(diào)整好實(shí)驗(yàn)方法和手段。因此采用了一課二用的教學(xué)手法。由于不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)備基本在同一間實(shí)驗(yàn)室中，因此在一次實(shí)驗(yàn)課中將安排兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目按照學(xué)生總數(shù)、儀器數(shù)量及難易程度安排相應(yīng)的學(xué)生人數(shù)，并由兩位老師分開教學(xué)不同項(xiàng)目，同時(shí)在下次實(shí)驗(yàn)課調(diào)換相應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這樣使每個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器都能用上且在有限的上課時(shí)間內(nèi)班級學(xué)生都能有動手的機(jī)會并獲得屬于自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

之前的力學(xué)實(shí)驗(yàn)考核結(jié)果是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)合平時(shí)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)給成績，這種考核方式存在著實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，多人操作無法對每人操作給分，因此對實(shí)驗(yàn)的考核方式進(jìn)行優(yōu)化，對獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)給與一定的分?jǐn)?shù)額度。具體為：操作占40%，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)占40%，表現(xiàn)占20%.實(shí)驗(yàn)課程的平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績與期末獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)考試成績的比例為6：4.由于數(shù)據(jù)不同，圖形不同，實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲現(xiàn)象得到抑制，每臺儀器的人數(shù)減少也使學(xué)生不會因時(shí)間不夠無法操作而得到動手的機(jī)會。這種方式能夠反映學(xué)生真實(shí)實(shí)驗(yàn)水平，能夠公平合理的評定每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績。

5實(shí)踐效果

由于進(jìn)行了分組實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠有更多的機(jī)會操作實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)以及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。不同的實(shí)驗(yàn)材料也保證了學(xué)生要認(rèn)真對待實(shí)驗(yàn)課程。通過不同的力學(xué)實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生掌握運(yùn)用力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)去進(jìn)行計(jì)算，學(xué)會使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，鍛煉了學(xué)生的獨(dú)立操作能力。在創(chuàng)新性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)上，教師只提出實(shí)驗(yàn)的任務(wù)和要達(dá)到的目的，并幫助學(xué)生去論證，對實(shí)驗(yàn)中學(xué)生出現(xiàn)的各種問題也只是給予提示，不具體告訴學(xué)生應(yīng)該怎么做，主要培養(yǎng)了學(xué)生的自我分析問題和解決問題的能力。學(xué)生結(jié)合所學(xué)理論知識，學(xué)會自主選擇實(shí)驗(yàn)儀器、操作多種儀器的能力。根據(jù)老師提出的任務(wù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩碜鰧?shí)驗(yàn)。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)下來，全面考察了學(xué)生的動手能力，獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新意識。改革后學(xué)生反應(yīng)熱烈，由于學(xué)生有更多的獨(dú)立動手機(jī)會，也有了獨(dú)立思考的時(shí)間；強(qiáng)制性要求的區(qū)分不同的實(shí)驗(yàn)材料讓不好學(xué)的學(xué)生也必須完成實(shí)驗(yàn)并有自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣學(xué)生自我思考以及詢問老師的次數(shù)增多，激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，增強(qiáng)學(xué)生復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的自覺性和主動性。

6結(jié)束語

工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)是理論知識較多，實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)生操作較少。改革后實(shí)驗(yàn)?zāi)芷鸬介_拓學(xué)生思路、鞏固理論知識的效果，增加學(xué)生操作機(jī)臺的時(shí)間，同時(shí)也提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生對工程力學(xué)這門學(xué)科有更深的認(rèn)識。對于工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的優(yōu)化與改革，我們于兩年的時(shí)間內(nèi)將其應(yīng)用到我校光機(jī)電專業(yè)以及土木建筑壞境專業(yè)當(dāng)中，跟以往對比發(fā)現(xiàn)所取得的教學(xué)效果更好，學(xué)生的主動性與積極性都有所提高，也可滿足不同專業(yè)、不同學(xué)時(shí)課程的需要。

[1]楊磊，李艷聰，單慧勇.《工程力學(xué)》教學(xué)改革探討[J].機(jī)械，2009，（8）：12-14.

[2]王麗君.互換性與測量技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程的優(yōu)化與整合[J].機(jī)電技術(shù)，2011，（6）：125-126.

[3]郭文會.整合優(yōu)化工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2010，（5）：112-114.

[4]王永廉.材料力學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

The Optim ization of Engineering Mechanics ExperimentalCurriculum and Reform Practice

HU Zhi-chao
（Minnan University of Science and Technology，Shishi Fujian362700，China）

The arrangement of the current engineering mechanics experimental curriculum school has many deficiencies，tomeet the requirements of the current teaching plan，promote undergraduate students'experimental skills and practice ability，to adapt to the engineering institutions of higher learning basic mechanics experiment teaching，.In this article，we will improve the experiment content，optimizing the experimental course arrangement，prompting experiment content，teaching means，make a further improve students'learning initiative.After more than two years of practice，has obtained the good experimental result.

the quality of teaching；engineeringmechanics；teachingmeans

TB12

A

1672-545X（2016）12-0257-02

2016-09-04

胡志超（1989-），男，助理實(shí)驗(yàn)師，本科，主要研究方向：機(jī)電一體化、機(jī)械自動化方面。