摘要:当前学校工程力学实验课程的安排有诸多不足,为满足现行的教学计划要求,提升本科大学生的实验技能和工作实践能力,适应工科高等学校基础课力学实验教学。本文将改进实验内容,优化实验教程安排,促使实验内容、教师教学手段、学生学习能动性有更进一步的改善。经过两年多的实践,取得了良好的实验效果。
关键词:教学质量; 工程力学; 教学手段;
力学实验的基本任务就是研究材料在歪理作用下的变形和破坏规律,为合理设计构建提供强度、刚度和稳定性方面的基本理论和计算方法,而力学性能只有通过实验才能得到。工程力学实验既可为工科类各专业学生的工程力学理论提供实际数据,又可供学生开设综合、设计实验时运用,还可供工程技术人员在测定有关力学量时参考。然而当前学校工程力学实验课程的安排有诸多不足,在现有的实验教学条件下,如何进行有效的实验[2],从而提高本科大学生的实验技能和工作实践能力,适应工科高等学校基础课力学实验教学是研究的重点。
1 课程优化的目的
目前在工程力学的实验教学环节中,由于实验设备较为大型,而实验设备台套数又少,因此在实验操作过程中出现了多人共用一台仪器进行实验。这样在实验过程中只能有二到三名学生在操作而其余同学由于时间关系只能参考有实际操作设备的学生的数据来完成实验报告而没有自己的数据。另外,因实验教学成绩在课程成绩中占的比重不大,让学生有实验成绩不影响理论教学成绩的印象产生。为使学生重视实验教学,能够参与实际实验操作,加强他们的实际动手能力及独立思考能力,必须对实验课程进行优化,完成工程力学实验教学的改革。
2 除旧纳新,对实验内容加以改进
工程力学实验教学注重学生将理论知识应用到实际实验操作上,学生课前应自己掌握好力学相关知识,要有独立动手的机会。
以往教学内容把理论以及实验教学时间太长,学生把大部分时间用在听上面,缺少自主思考与动手机会。为了让学生能有更多的机会自己进行实验操作,对实验内容进行了必要的改进,以适应当前教学计划的要求。把《工程力学》的实验教学内容整合为应力应变状态分析、塑性(脆性)材料杆件拉伸能力分析、工件抗压、抗扭能力和纯弯曲能力分析等几个实验。在教学过程中,对在理论课堂上有进行讲解过的公式推导将不再重复讲解由学校自己推导。比如说在弯曲试验计算中原教学内容推导相当复杂,学生往往运用大量时间去计算。对实验内容加以改进之后是让学生直接将公式应用于实验上得出数据。这样一方面让学生自己课前课后再去查阅书本相关理论知识,另一方面避免学生浪费时间从而将其用到实验上;同时将原本用于理论知识讲解的时间去讲解实验仪器的操作以及注意事项,培养学生的安全防范意识以及对实验设备的了解。在教学内容上针对不同专业不再采取相同的教学手段,根据不同专业对于力学的知识了解需求进行不同的教授方式。例如对于机械类专业和土木专业的工程力学课程施行不同的教学大纲。这样,既可以使不同专业的学生学到所需的力学实验知识,同时授课教师也能拥有不同的教学手段,从而使课程得到优化。
3 工程力学实验要求
(1)随时注意观察试件在拉伸过程中的形状变化和应力-应变曲线的变化情况。
(2)实验主要测定它的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率ψ等力学性能指标。这些力学性能指标,是由拉伸破坏实验来确定的,可以用材料的拉伸图来描述,实验后,利用打印机打印出完整的低碳钢的拉伸图曲线同时要求会求证相关实验数据。
(3)掌握测量电桥连接方法,熟悉电测法的测试步骤,学会应变仪的使用方法。
(4)测定纯弯曲梁横截面上的正应力分布,测量结果与理论值进行比较,以验证弯曲正应力公式。
(5)测定低碳钢的剪切屈服极限τs,低碳钢和铸铁的剪切强度极限τ,绘制扭转曲线图
(6)独立实验,实验教师提出实验任务及所要达到的目的,并提供实验所需实验设备与材料,学生应结合所学理论知识,独立设想实验的步骤和方法,自行选择所要用到的工具和所要测量的数据最后设计出完整的方案。教师在学生实验过程中仅对学生提出的.问题作出提示但并不给予答案,由学生自思考。该实验注重锻炼学生的自我思考能力和动手能力,教师只起到辅助作用[3] 。