激發大學生材料力學實驗動手與分析的能動性

鄒書洋

（西北農林科技大學，陜西咸陽 712100）

材料力學作為工科專業學生的技術基礎課程，屬于應用性極強的課程，而材料力學課程中所開展的實驗教學更是該課程的關鍵組成，對于學生的理論理解而言有一定的深化作用，更是培養學生分析問題與動手實踐能力的關鍵環節。一方面可通過了解材料的力學性能，為工程設計優化提供依據；另一方面能夠利用更多實際現象去驗證材料力學理論，進而在工程中選擇合適的材料[1]。然而，由于多方因素的制約，在如今的材料力學實驗教學中還存在一定的不足，為了實現激發大學生在材料力學實驗中的動手與分析能動性，有必要對不足進行改進，從而提高材料力學實驗教學的有效性。

一、當前材料力學實驗教學中存在的不足

1.材料力學理論與實驗教學的認識不足

材料力學實驗教學中，應當鼓勵學生以理論課知識建模并猜想實驗結果，再進行實驗并比對，而不是將教材中的理論概念直接傳授給學生。任何材料力學的理論都需要通過觀察實驗去推導而來，然而一直以來實驗教學都處在理論教學的從屬地位，學生提前預知了理論知識，對于實驗的態度便更加無所謂，動手實驗僅僅為了驗證，所以會應付了事[2]。比如在鑄鐵抗壓能力實驗中，學生早已在教材中得知斷面為傾斜面及其原因隨后才進行實驗，導致失去對實驗過程的興趣，也影響到對學科學習的興趣和主動性，久而久之便會制約學生綜合分析能力與實驗動手能力的提升。

2.實驗材料過于單一，與工程實際存在偏差

材料力學課程的學習在于促進學生對工程中常用材料的力學性能有所了解，但目前所展開的“金屬拉壓試驗”當中，所選用的材料一般只有45鋼和鑄鐵，實驗也只是對其常溫下的拉壓性能進行驗證。但現代工程的高速發展，越來越多的新材料不斷涌現，材料力學內容需要不斷充實與更新，也凸顯出了材料力學實驗教學與現代工程實際的偏差，許多復合材料、聚合物等在高低溫條件下的力學性能實驗并沒有良好開展，從而導致學生今后踏足工作崗位會顯得無所適從。

3.學生動手實驗操作機會較少，影響實驗教學質量

隨著高校招生規模的擴大，大學生人數逐年增多，但許多學校在實驗場地、設備及人員等配置方面并未跟上，導致對實驗教學質量造成嚴重影響。此外，由于在材料力學實驗中存在一定危險性，學生大多做為看客，由教師操作一臺實驗儀器演示，導致大部分學生沒有動手操作機會而對實驗課失去興趣。如此一來，大多數學生淪為實驗的“看客”，也喪失了實驗教學對學生動手與分析能力的培養優勢。

二、激發大學生材料力學實驗動手與分析能動性的相關策略

1.改革實驗教學模式，找準理論與實驗的結合點

當前材料力學課程教材中的實驗教學大部分為注入式，教材內容將實驗原理、實驗流程及出現的實驗現象都事無巨細地描述清楚，導致學生在實驗中僅僅是為了被動的驗證，毫無主觀能動性與積極性，嚴重制約了學生動手、觀察、分析、問題解決等能力的養成，實驗操作對照書本照做，實驗裝置圖“臨摹”教材，實驗報告進行傳抄，這樣的材料力學實驗教學效果自然無法提升。所以，為了提升材料力學實驗教學質量，應當對當前的實驗教學模式進行改革，找準教材中理論知識與實驗教學的結合點，為實驗教學注入探索性與設計性，從而促使學生在實驗動手中變被動為主動，激發其動手與分析能動性，全面鍛煉其問題的發現、觀察、分析與解決能力。

2.更新基本實驗內容，設計開發新實驗

結合工程力學課程的切實需求，優選出45鋼和鑄鐵的拉伸與壓縮實驗、扭轉實驗等作為材料力學實驗的基礎內容。同時，將純彎曲梁的電測實驗與薄壁圓管的彎扭組合變形等實驗作為應力分析實驗內容。此外，結合不同專業的需求，專門設計開發非比例伸長盈利σP0.2的測定（黃銅）、鋁合金槽形截面梁的切應力與正應力測定等全新實驗。通過這些更具探索性、創新性與研究性的實驗內容更新，改變過去材料力學實驗材料、內容過于單一的問題，讓畢業生更好更快地適應崗位工作。

3.構建開放型實驗室，為學生提供更多動手操作機會

為了激發大學生在材料力學實驗中的動手與分析能動性，則需要給予學生更多的時間與空間，學校也應當將有限的實驗資源進行整合與利用，確保在實驗過程中學生能夠對實驗設備有充分的了解與熟悉掌握。因此，需要對材料力學實驗教學的傳統模式進行創新，構建全面開放型的實驗室，以獨立運行的實驗教學體系去突破過去班級授課制，以分散型的教學模式去助推材料力學實驗教學的開展[3]。而分散型教學模式的核心便在于開放型實驗室的構建，這一舉措能夠有效激發學生的主觀能動性，賦予每一位學生更多親自動手操作的機會，也大大提高了實驗設備儀器的使用效率。此外，實驗室的全面開放能夠確保實驗室資源的利用效率最大化，過去因為受制于整班排課的局限，所以很多時間段都無法進行實驗教學的安排，再加上材料力學實驗一定要遵循循序漸進的階梯式教學原則，因此很多時候實驗只能夠展開小循環，所以導致實驗資源利用率極低。而構建開放型實驗室后，學生便能夠對實驗項目進行自主選擇，實驗的節奏、頻率都能結合自身情況進行調整，從而促使實驗室容量大幅提升，相關資源得到充分利用，實驗室工作技術人員及教師的工作量變得更加豐富。

結語

綜上所述，要想激發大學生在材料力學實驗中的動手與分析能動性，進而提升材料力學實驗課程的教學有效性，則需要對實驗教學的所有環節進行規范，并且充分發揮出教師的組織指導作用，采取切實可行的優化措施去激發學生主觀能動性，通過對學生科學思維與科學態度的培養，促進學生的全面發展。