材料力学综合性、设计性实验的研究与实践

王晓天　李延君　温泳

摘要：剖析了材料力学实验教学中存在的问题，提出开展综合性设计性实验的必要性；阐述了综合性、设计性实验的内容及实施步骤，强调了综合性、设计性实验对学生工程素质和创新能力培养的重要作用及良好的实践效果。

关键词：综合性、设计性实验实验教学创新能力

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（b）-0229-01

党的十七大提出“提高自主创新能力，建设创新型国家”，创新型国家需要创新人才，尤其需要一种有利于大学生创新人才培养的高等教育环境。为了培养大学生的创新能力，促进基础力学实验教学的建设和改革，教育部高等学校力学教学指导委员会、中国力学学会教育工作委员会和高等学校国家级实验教学示范中心工作委员会于2010年10月在东南大学九龙湖校区联合举办了首届“全国大学生基础力学实验竞赛”，我校代表队与来自全国96所大学的学生一起参加了本次竞赛，并取得了较好的成绩。在此背景下为了提高我校学生的力学竞赛参赛水平，带动学院的实验教学的进一步建设和改革，同时配合我校学生课外科技及创新实践活动，我们进行了材料力学综合性、设计性实验的研究与实践。

1材料力学实验教学的现状与存在的不足

材料力学课程是土木工程专业一门重要的专业基础课，该课程的理论性、应用性和实践性很强并且与工程实际联系紧密。材料力学实验是材料力学课程重要的组成部分，它不仅对培养学生的动手能力、创新能力以及分析、解决实际问题的能力起着重要的作用，而且材料力学实验技术在建筑、机械等工程中是不可少的。长期以来，我校材料力学实验教学重视理论轻视动手实验，实验内容多以单元操作为主，仅仅局限于配合课堂教学、验证原理，不注重创新性探索性；实验模式落后，通常实验教师将实验要用的仪器设备准备好，然后讲解实验内容和实验步骤，学生在预先准备好的仪器设备上依照步骤做实验、获取数据，最后提交实验报告。这种实验模式缺乏对学生独立思考、动手实践、分析和解决实际问题及创新等能力的培养。因此，探索新的实验教学模式，开设综合性、设计性实验对培养学生动手实践能力，训练学生创新思维和团队合作精神，提高我校材料力学实验教学水平，促进材料力学实验室建设和教学改革都将具有非常重要的意义。

2综合性、设计性实验的内容及实施

2.1 综合性、设计性实验的内容

综合性、设计性实验的主要目的是培养学生的动手能力和创新能力。为此，我们设计了具有一定工程背景的综合性、设计性实验的内容。

（1）电阻应变片的粘贴实验、应变片在电桥中的接桥实验。

实验目的是让学生掌握电阻应变片的粘贴、焊线技术，学生掌握应变片测量应力时的组桥技术及多点静态电阻应变仪的使用。

（2）偏心拉伸实验、弯扭组合变形主应力的测定。

电测技术广泛应用于各种工程结构的应力分析中，是解决结构强度问题的重要手段。通过上述实验让学生掌握应变片测量应力的原理和方法。

（3）钢桁架结构杆件受力及变形研究。

学生综合应用电测方法等多种实验手段，自行设计实验方案，对钢桁架挠度、杆件内力等进行测试，使学生初步掌握电测技术在工程测试中的应用。

2.2 综合性、设计性实验的实施

（1）查阅文献。

教师首先讲解利用CNKI等网络资源查阅文献资料方法，然后学生按照拟定的实验项目与教师提出的相关要求有目的地查阅文献资料，并进行整理、归纳和总结，为实验方案的设计奠定一定基础。

（2）实验方案的设计和优化。

学生根据给定实验目的要求和实验条件，分小组自行设计实验方案，注重方案的合理性和可行性，指导教师只予以辅助，从方案设计的合理性和实验的可行性逐一梳理和认真审核，并提出需进一步完善的方案，供学生参考。经一至两轮的审核、修改，最后确定最佳实验方案。

（3）实验操作。

学生根据自己确定的实验方案，以小组为单位进行实验操作，小组成员根据各自分工在实验过程中各尽其责，同时又相互配合。遇到疑难问题由学生自己主动思考，整个解决问题的过程中学生是主体，教师仅起指导作用。

（4）编写实验报告。

实验结束后，学生以小组为单位对实验测得的数据进行科学处理、计算，并与理论值相比较，进行误差分析，得出结论。提交完整的实验报告。

3实施效果

材料力学综合性、设计性实验以学生课外科技及创新实践活动的形式进行实践的，取得了良好的效果。首先通过材料力学综合性、设计性实验使学生将理论课知识与工程应用有机的结合起来，同时培养了学生的工程意识；其次通过查阅文献资料、设计实验方案、完成实验内容，充分调动了学生学习的主动性和积极性，提高学生的动手能力和实验技能，培养了学生的创新、实践能力和团队合作精神；第三，编写实验报告，进行理论计算、实验数据处理、误差分析及实验结果分析讨论，培养学生实事求是的科学态度和综合分析问题、解决问题的能力。为将来进一步的学习和研究创新打下坚实基础。

4结语

实验是高校教学内容的重要组成部分，材料力学综合性、设计性实验内容是在紧密结合课堂教学内容和工程实际应用的基础上设定的，在学院的支持和教师的指导下，以其特有的组织形式进行实践的。在培养学生的创新思维、实践能力、协作能力、竞争意识等方面都起到非常重要的作用，在提高学生工程素质方面发挥着独特的功能。我们期待着在下一届的“全国大学生基础力学实验竞赛”中取得更加优异的成绩。

参考文献

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