简谈独立学院材料力学实验教学改革与实践

　　独立学院是近年来随着我国高等教育规模的快速增长，由普通高等学校按照新的机制和新模式创办的一种新型的二级学院。它是由实施本科以上学历教育的普通高等学校与国家机构以外的社会组织或者个人合作，利用非国家财政性经费举办的实施本科学历教育的高等学校。独立学院的创办和发展对我国高等教育的持续、健康发展具有重大意义，教育部对独立学院建设和发展的原则是积极支持、规范管理。培养动手能力强的高素质应用型人才是独立学院的办学定位。
　　材料力学是高等院校工科专业的一门重要专业基础课，该课程的理论性与实践性强，它与工程实际紧密联系，是理论与实践并重的一门学科。材料力学实验是材料力学课程的重要组成部分。学生通过材料力学实验，观察不同材料的变形规律与破坏现象来了解材料力学特性，掌握实验数据的获得方法以及数据的处理。实验教学可以培养学生的实践动手能力、独立思考问题并解决实际问题的能力，同时也加深对材料力学理论的理解，从而达到对所学书本知识和基本概念的掌握与应用。
　　1独立学院材料力学实验教学的现状
　　独立学院的定位是培养动手能力强的高素质应用型人才，但由于独立学院办学时间较短，在实验教学很多方面均沿用母体学校原有的教学模式。独立学院如何根据自身特点培养出高质量人才，形成符合自身的课程体系，显得尤为重要。根据独立学院材料力学实验课的开设与实施情况，发现主要存在如下一些问题。
　　1）材料力学实验内容较单一，缺少设计性或综合性实验项目。大学本科的常规实验教学由认识性实验、验证性实验、综合性和设计性实验等组成，且通常所开设的实验课程大多是演示与验证性实验。通过这些验证性实验一定程度上可以培养学生对实验过程中力学现象的观察能力、学生的实验动手能力和实验结果的分析能力。但是由于该实验是验证某一些力学规律和计算公式，学生往往只按照操作步骤一步步进行实验，对得出实验的数据和结论，不会仔细去思考因果，而只是完成任务。在这种实验学习中，学生对实验操作没有预期，实验结果已知，因而学习积极性降低。
　　2）材料力学实验教学手段和考核方式较单一。独立学院办学时间短，大多数独立学院的课程体系、教学方法和教学手段与母体学校基本相同。由于教育方法与学生基础不太相适应，其教学效果不理想。教师大多注重理论教学，对实验教学不够重视。加上实验室建设不完善，有些实验设备陈旧，配套实验仪器不齐全，数量少，使学生没有足够的动手操作机会。同时，教师对学生实验课程的考查只针对上交实验报告，对于实验前的预习情况和实验中的操作能力都未考核，打击了一些动手能力强的学生的学习积极性。
　　以上这种实验教学模式缺乏对学生分析和解决实际问题能力、动手实践以及创新能力的培养，达不到预期的实验教学效果。因而需要对实验教学进行适当改革和创新，探索适合独立学院力学实验课教学的新的实验教学模式，培养学生动手实践能力和团队协作精神，促进材料力学实验室建设和教学改革。
　　2独立学院材料力学实验教学的改革与实践
　　为适应社会主义现代化建设的需要，培养出具有一定创新精神和实践能力的高素质应用型人才，材料力学实验教学在土木、机械等工科专业人才培养中发挥着重要的作用。由于材料力学实验教学存在诸多不足，例如，部分学生只重理论而轻实践，实验前不进行预习，实验过程中纪律松散，只看不动手，实验后不及时处理数据，不能按时完成实验报告。理论课教师重课堂轻实验，对实验教学应付了事，教学手段少，考核办法单一。因此，实验教学难以达到预期的教学效果和培养目标。针对这些问题，我校材料力学实验老师们积极进行教学改革与实践，取得了以下较好的效果。
　　1）实验教学理念的转变。
　　工程实际材料的物质结构各不相同，但对于构件进行强度、刚度和稳定性计算时，通常略去一些次要因素，将它们抽象为均匀、连续、各向同性的理想化材料进行理论分析。因而材料力学理论研究的构件会将实际材料理想化、真实构件典型化、公式推导假设化。当材料力学理论应用到工程实际中，其理论是否满足工程实际的精度要求，能否保证工程的安全可靠性，则需要通过实验来进行检验。诸多材料力学理论的提出是以生产实践和科学实验为基础的，而每一个理论的建立均需经受实验和实践的检验。因此，材料力学实验是验证、修正及发展理论的必要手段。学生通过操作仪器设备，来观察变形与破坏现象，完成数据处理及总结分析，会加深对理论知识的理解，同时培养科学研究的能力和解决工程实际问题的能力。
　　实验教学在人才素质教育与能力提高方面承担了更多责任。它不仅是教与学的过程，对学生能力提高和人格塑造更是重要。实验教学更需要研究教学方法，实验教学方法研究是教学研究的核心。相同实验教学内容，不同教学方法将会收到不同的教学效果。
　　在教学方法中要体现教师为主导，学生为主体的教学思想，激发学生的学习兴趣，引导学生在实验中发现问题，鼓励学生分析问题并解决问题，重视学生基本技能的掌握，注重学生创新思维培养，以及培养学生良好的实验习惯和团队合作精神。在实验前，教师向学生提出有关本次实验的思考问题，例如，在材料拉伸实验中低碳钢在屈服阶段时，为什么可看到45方向的条纹即滑移线；扭转实验里铸铁试件的扭转破坏断面是怎样的，为什么是45螺旋面；在电测实验中电测直梁纯弯曲实验里温度补偿片的作用，对它的规格型号有什么要求；测弯扭组合变形的内力弯矩时，用两枚纵向应变片组成相互补偿电路，也可用一片纵向片和外补偿电路，两种方法何种较好，为什么？等等。学生可以根据已有的理论知识和经验相互讨论，在实验中让学生根据实验现象找到问题答案，激发学生对实验的兴趣，由被动地接受转变为积极主动探索知识。
　　2）实验内容的改革。
　　新增与专业相适应的实验内容。在材料基本力学性能测试实验中，通常我们会进行两种典型金属材料低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时力学性能实验。而对于土木工程专业学生，在土建中也常用到非金属材料，如混凝土、木材和玻璃钢等，这些材料的力学性能也是我们所要关注的。因此在拉压实验中，可以进行混凝土压缩实验，木材的顺纹拉伸、压缩和横纹压缩实验等，以满足今后专业课程的学习。在材料基本力学性能实验里，可以引入科研成果，如新型材料泡沫铝金属材料力学性能的测试，激发学生对学习实验课的兴趣。
　　将电测法实验整合为综合性与设计性实验项目。电测技术广泛应用于各种工程结构的应变应力分析，是进行结构强度分析的重要手段。在电测实验中我们分别开设了电测直梁纯弯曲正应力实验和弯扭组合变形内力测定实验。通过以上实验让学生掌握测量受力构件应变应力的原理和方法。由于都是电测方法，接桥方法也是一样，由于受力构件不同，我们可以将这两个实验整合为综合性设计性实验来进行。熟练掌握了应变电测法原理和技术，学生们就可以解决工程实际问题。
　　在电测实验中，试件上的电阻应变片常常是实验教师粘贴上去，应变片如何粘贴，其粘贴位置和方向，学生们在实验中并不会去考虑。因此，可以先开设电阻应变片的粘贴实验及应变片在惠斯顿电桥中的连接实验，让学生掌握电阻应变片在试件上的粘贴与焊线技术，掌握应变片测量应力时的多点测量技术及静态电阻应变仪的使用方法。这有助于培养学生的动手能力以及分析、解决实际问题的能力。
　　根据以上实验教学内容的改变，我们重新认真编写了材料力学实验指导书，对各实验中的仪器设备、实验原理与方法等做了全面介绍。这有助于学生在实验前的了解和预习，熟悉实验内容，在实验时不盲目操作，并能自己较好地解决预习中所碰到的问题，独立分析问题、解决问题的能力得到提高。
　　3）教学设施设备的改善。
　　为满足材料力学实验课的正常实施，学校淘汰了老式的液压式机械式材料试验机，使用了新型先进仪器设备，如微机控制电子万能试验机、微机控制扭转试验机等。增加了静态电阻应变仪、直梁纯弯曲试验架、弯扭组合变形试验架的台数，购进新的压杆稳定试验台等。目前可以为工科专业学生开设拉伸和压缩实验。圆轴扭转实验、低碳钢弹性模量E的测定、粘贴应变片及电阻应变片接桥方法、电测直梁纯弯曲正应力实验、弯扭组合变形内力测定实验、偏心拉伸实验和压杆稳定实验等实验，实验设备可以完全满足教学要求。实验室环境得到改善，同时完善了实验室的规章制度。增加实验批次和指导教师，提高设备的利用率。因此，学生自主学习能力和动手能力得到提高。
　　4）实验考核方式的完善。
　　以往实验成绩是通过批改学生上交的实验报告来给定的。有的学生实验前不事先预习，实验过程中不动手操作，只是旁观抄数据，实验后抄袭别人的实验报告。这样，单从实验报告本上根本看不出该学生在实验中的认真程度和动手能力。因此，在实验考核方面我们进行了完善。首先，学生一定要出勤签到，实验前查阅学生的实验预习报告。在预习报告中学生会对实验目的、实验内容、实验设备和实验操作步骤、注意事项等进行预习，教师给出预习报告成绩。然后在实验过程中，考查学生对仪器设备的工作原理、实验方法和实验操作动手能力，给出操作成绩。最后批改学生的实验报告，根据实验报告对原始数据记录、实验数据的得出，以及数据处理和实验结论的正确程度，思考题的回答等，给出实验报告成绩。预习报告成绩占20、实验操作成绩占30、实验报告成绩占50，最终得到学生总的实验成绩。这样考查方式多样化，考核更全面，学生更积极主动地参与实验，动手能力与分析问题解决问题能力得到提高。
　　3结束语
　　将培养应用型人才的教育教学理念贯穿于力学实验教学体系，结合并发挥独立院校学生的特点，因材施教，加强材料力学实验教学内容与教学方法的改革，锻炼学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。经过一系列改进，较大改善了独立学院材料力学实验教学效果，并以此逐步形成独立学院的特色专业教育。