康穎安，夏　平，劉紅石，程玉蘭

(湖南工程學院　應用技術(shù)學院，湖南　湘潭　411101)

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獨立學院材料力學實驗教學改革與實踐

康穎安，夏平，劉紅石，程玉蘭

(湖南工程學院應用技術(shù)學院，湖南湘潭411101)

摘要針對獨立學院目前材料力學實驗教學的現(xiàn)狀，該文從實驗教學理念的轉(zhuǎn)變、實驗內(nèi)容的改革、教學設施設備的改善及實驗考核方式的完善等方面進行改革與實踐，探索出適合獨立學院材料力學實驗教學方法，并取得了較好的教學效果。

關(guān)鍵詞材料力學；實驗課；教學改革；獨立學院

獨立學院是近年來隨著我國高等教育規(guī)模的快速增長，由普通高等學校按照新的機制和新模式創(chuàng)辦的一種新型的二級學院。它是由實施本科以上學歷教育的普通高等學校與國家機構(gòu)以外的社會組織或者個人合作，利用非國家財政性經(jīng)費舉辦的實施本科學歷教育的高等學校。獨立學院的創(chuàng)辦和發(fā)展對我國高等教育的持續(xù)、健康發(fā)展具有重大意義，教育部對獨立學院建設和發(fā)展的原則是“積極支持、規(guī)范管理”。培養(yǎng)動手能力強的高素質(zhì)應用型人才是獨立學院的辦學定位[1]。

材料力學是高等院校工科專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課，該課程的理論性與實踐性強，它與工程實際緊密聯(lián)系，是理論與實踐并重的一門學科[2]。材料力學實驗是材料力學課程的重要組成部分。學生通過材料力學實驗，觀察不同材料的變形規(guī)律與破壞現(xiàn)象來了解材料力學特性，掌握實驗數(shù)據(jù)的獲得方法以及數(shù)據(jù)的處理。實驗教學可以培養(yǎng)學生的實踐動手能力、獨立思考問題并解決實際問題的能力，同時也加深對材料力學理論的理解，從而達到對所學書本知識和基本概念的掌握與應用。

1獨立學院材料力學實驗教學的現(xiàn)狀

獨立學院的定位是培養(yǎng)動手能力強的高素質(zhì)應用型人才，但由于獨立學院辦學時間較短，在實驗教學很多方面均沿用母體學校原有的教學模式。獨立學院如何根據(jù)自身特點培養(yǎng)出高質(zhì)量人才，形成符合自身的課程體系，顯得尤為重要。根據(jù)獨立學院材料力學實驗課的開設與實施情況，發(fā)現(xiàn)主要存在如下一些問題。

1)材料力學實驗內(nèi)容較單一，缺少設計性或綜合性實驗項目。大學本科的常規(guī)實驗教學由認識性實驗、驗證性實驗、綜合性和設計性實驗等組成，且通常所開設的實驗課程大多是演示與驗證性實驗。通過這些驗證性實驗一定程度上可以培養(yǎng)學生對實驗過程中力學現(xiàn)象的觀察能力、學生的實驗動手能力和實驗結(jié)果的分析能力。但是由于該實驗是驗證某一些力學規(guī)律和計算公式，學生往往只按照操作步驟一步步進行實驗，對得出實驗的數(shù)據(jù)和結(jié)論，不會仔細去思考因果，而只是完成任務。在這種實驗學習中，學生對實驗操作沒有預期，實驗結(jié)果已知，因而學習積極性降低[3]。

2)材料力學實驗教學手段和考核方式較單一。獨立學院辦學時間短，大多數(shù)獨立學院的課程體系、教學方法和教學手段與母體學?；鞠嗤?。由于教育方法與學生基礎不太相適應，其教學效果不理想。教師大多注重理論教學，對實驗教學不夠重視。加上實驗室建設不完善，有些實驗設備陳舊，配套實驗儀器不齊全，數(shù)量少，使學生沒有足夠的動手操作機會。同時，教師對學生實驗課程的考查只針對上交實驗報告，對于實驗前的預習情況和實驗中的操作能力都未考核，打擊了一些動手能力強的學生的學習積極性。

以上這種實驗教學模式缺乏對學生分析和解決實際問題能力、動手實踐以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，達不到預期的實驗教學效果。因而需要對實驗教學進行適當改革和創(chuàng)新，探索適合獨立學院力學實驗課教學的新的實驗教學模式[4]，培養(yǎng)學生動手實踐能力和團隊協(xié)作精神，促進材料力學實驗室建設和教學改革。

2獨立學院材料力學實驗教學的改革與實踐

為適應社會主義現(xiàn)代化建設的需要，培養(yǎng)出具有一定創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)應用型人才，材料力學實驗教學在土木、機械等工科專業(yè)人才培養(yǎng)中發(fā)揮著重要的作用。由于材料力學實驗教學存在諸多不足，例如，部分學生只重理論而輕實踐，實驗前不進行預習，實驗過程中紀律松散，只看不動手，實驗后不及時處理數(shù)據(jù)，不能按時完成實驗報告。理論課教師重課堂輕實驗，對實驗教學應付了事，教學手段少，考核辦法單一。 因此，實驗教學難以達到預期的教學效果和培養(yǎng)目標。針對這些問題，我校材料力學實驗老師們積極進行教學改革與實踐，取得了以下較好的效果。

1)實驗教學理念的轉(zhuǎn)變。

工程實際材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)各不相同，但對于構(gòu)件進行強度、剛度和穩(wěn)定性計算時，通常略去一些次要因素，將它們抽象為均勻、連續(xù)、各向同性的理想化材料進行理論分析。因而材料力學理論研究的構(gòu)件會將實際材料理想化、真實構(gòu)件典型化、公式推導假設化。當材料力學理論應用到工程實際中，其理論是否滿足工程實際的精度要求，能否保證工程的安全可靠性，則需要通過實驗來進行檢驗。諸多材料力學理論的提出是以生產(chǎn)實踐和科學實驗為基礎的，而每一個理論的建立均需經(jīng)受實驗和實踐的檢驗。因此，材料力學實驗是驗證、修正及發(fā)展理論的必要手段。學生通過操作儀器設備，來觀察變形與破壞現(xiàn)象，完成數(shù)據(jù)處理及總結(jié)分析，會加深對理論知識的理解，同時培養(yǎng)科學研究的能力和解決工程實際問題的能力。

實驗教學在人才素質(zhì)教育與能力提高方面承擔了更多責任。它不僅是教與學的過程，對學生能力提高和人格塑造更是重要。實驗教學更需要研究教學方法，實驗教學方法研究是教學研究的核心。相同實驗教學內(nèi)容，不同教學方法將會收到不同的教學效果[5-6]。

在教學方法中要體現(xiàn)教師為主導，學生為主體的教學思想，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生在實驗中發(fā)現(xiàn)問題，鼓勵學生分析問題并解決問題，重視學生基本技能的掌握，注重學生創(chuàng)新思維培養(yǎng)，以及培養(yǎng)學生良好的實驗習慣和團隊合作精神。在實驗前，教師向?qū)W生提出有關(guān)本次實驗的思考問題，例如，在材料拉伸實驗中低碳鋼在屈服階段時，為什么可看到45°方向的條紋即滑移線；扭轉(zhuǎn)實驗里鑄鐵試件的扭轉(zhuǎn)破壞斷面是怎樣的，為什么是45°螺旋面；在電測實驗中電測直梁純彎曲實驗里溫度補償片的作用，對它的規(guī)格型號有什么要求；測彎扭組合變形的內(nèi)力彎矩時，用兩枚縱向應變片組成相互補償電路，也可用一片縱向片和外補償電路，兩種方法何種較好，為什么？等等。學生可以根據(jù)已有的理論知識和經(jīng)驗相互討論，在實驗中讓學生根據(jù)實驗現(xiàn)象找到問題答案，激發(fā)學生對實驗的興趣，由被動地接受轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動探索知識[7]。

2)實驗內(nèi)容的改革。

新增與專業(yè)相適應的實驗內(nèi)容。在材料基本力學性能測試實驗中，通常我們會進行兩種典型金屬材料低碳鋼和鑄鐵在拉伸和壓縮時力學性能實驗。而對于土木工程專業(yè)學生，在土建中也常用到非金屬材料，如混凝土、木材和玻璃鋼等，這些材料的力學性能也是我們所要關(guān)注的。因此在拉壓實驗中，可以進行混凝土壓縮實驗，木材的順紋拉伸、壓縮和橫紋壓縮實驗等，以滿足今后專業(yè)課程的學習。在材料基本力學性能實驗里，可以引入科研成果，如新型材料泡沫鋁金屬材料力學性能的測試，激發(fā)學生對學習實驗課的興趣。

將電測法實驗整合為綜合性與設計性實驗項目。電測技術(shù)廣泛應用于各種工程結(jié)構(gòu)的應變應力分析，是進行結(jié)構(gòu)強度分析的重要手段。在電測實驗中我們分別開設了電測直梁純彎曲正應力實驗和彎扭組合變形內(nèi)力測定實驗。通過以上實驗讓學生掌握測量受力構(gòu)件應變應力的原理和方法。由于都是電測方法，接橋方法也是一樣，由于受力構(gòu)件不同，我們可以將這兩個實驗整合為綜合性設計性實驗來進行。熟練掌握了應變電測法原理和技術(shù)，學生們就可以解決工程實際問題。

在電測實驗中，試件上的電阻應變片常常是實驗教師粘貼上去，應變片如何粘貼，其粘貼位置和方向，學生們在實驗中并不會去考慮。因此，可以先開設電阻應變片的粘貼實驗及應變片在惠斯頓電橋中的連接實驗，讓學生掌握電阻應變片在試件上的粘貼與焊線技術(shù)，掌握應變片測量應力時的多點測量技術(shù)及靜態(tài)電阻應變儀的使用方法。這有助于培養(yǎng)學生的動手能力以及分析、解決實際問題的能力。

根據(jù)以上實驗教學內(nèi)容的改變，我們重新認真編寫了材料力學實驗指導書，對各實驗中的儀器設備、實驗原理與方法等做了全面介紹。這有助于學生在實驗前的了解和預習，熟悉實驗內(nèi)容，在實驗時不盲目操作，并能自己較好地解決預習中所碰到的問題，獨立分析問題、解決問題的能力得到提高。

3)教學設施設備的改善。

為滿足材料力學實驗課的正常實施，學校淘汰了老式的液壓式機械式材料試驗機，使用了新型先進儀器設備，如微機控制電子萬能試驗機、微機控制扭轉(zhuǎn)試驗機等。增加了靜態(tài)電阻應變儀、直梁純彎曲試驗架、彎扭組合變形試驗架的臺數(shù)，購進新的壓桿穩(wěn)定試驗臺等。目前可以為工科專業(yè)學生開設拉伸和壓縮實驗。圓軸扭轉(zhuǎn)實驗、低碳鋼彈性模量E的測定、粘貼應變片及電阻應變片接橋方法、電測直梁純彎曲正應力實驗、彎扭組合變形內(nèi)力測定實驗、偏心拉伸實驗和壓桿穩(wěn)定實驗等實驗，實驗設備可以完全滿足教學要求。實驗室環(huán)境得到改善，同時完善了實驗室的規(guī)章制度。增加實驗批次和指導教師，提高設備的利用率。因此，學生自主學習能力和動手能力得到提高。

4)實驗考核方式的完善。

3結(jié)束語

將培養(yǎng)應用型人才的教育教學理念貫穿于力學實驗教學體系，結(jié)合并發(fā)揮獨立院校學生的特點，因材施教，加強材料力學實驗教學內(nèi)容與教學方法的改革，鍛煉學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力。經(jīng)過一系列改進，較大改善了獨立學院材料力學實驗教學效果，并以此逐步形成獨立學院的特色專業(yè)教育。

參 考 文 獻

[1]教育部令第26號.獨立學院設置與管理辦法[Z].中華人民共和國教育部，2008.

[2]孫訓方.材料力學[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3]康穎安，卿上樂，劉紅石，等.獨立學院材料力學課程教學探索[J].課程教育研究，2014，21(10):240-241.

[4 ]張旭光，王秀振，李莉，等.獨立學院土木專業(yè)材料力學課程實驗教學研究與探討[J].高等建筑教育，2013，22(5):125-128.

[5]陳紅兵，鄭應彬，羅書強.材料力學實驗教學改革探討[J].實驗科學與技術(shù)，2014 (6)：81-84.

[6]唐紅春，王璐.獨立學院土木工程專業(yè)力學教學體系探討[J].山西建筑，2013，22(3)：225-2277.

[7]胡和平，廖艷果，王曉鋒.獨立學院力學的開放性教學探索——以南華大學船山學院為例[J].考試周刊，2013(17):150-151.

收稿日期:2015-06-29；修改日期: 2015-08-19

基金項目：湖南省普通高等學校教學改革研究項目(湘教通[2013]223號)。

作者簡介：康穎安(1972-)，女，博士，副教授，主要從事材料破壞理論與力學設計、力學教學。

中圖分類號G642

文獻標志碼A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.03.057

Reform and Practice of Experiment Teaching of Mechanics of Materials in Indepedent Colleges

KANG Yingan，XIA ping，LIU Hongshi，CHENG Yulan

(School of Applied Technology，Hunan Institute of Engineering，Xiangtan 411101，China)

AbstractAiming at the current situation of experiment teaching of mechanics of materials in independent colleges, this paper carried out a series of reform and practice from several aspeots.These include:tranformation of teaching concept, reform of teaching contents, improvement of teaching equipmerts and perfect of experiment examination.Finally,one explored a experiment teaching method got good teaching effect.

Key wordsmechanics of materials;experiment course;teaching reform;independent colleges