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关键词:材料力学;学习兴趣;比较法;归纳法;多媒体
作者简介:张扬(1977-),女,河南南阳人,南阳理工学院土木工程系,讲师,上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院博士研究生(上海
200240)。(河南?南阳?473004)李四平(1965-),男,河南焦作人,上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,副教授。(上海?200240)
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)28-0059-02
“材料力学”是机械、土木等工科专业一门重要的专业基础课。该课程的任务是在满足强度、刚度和稳定性的要求下,为设计既经济又安全的构件提供必要的理论基础和计算方法。“材料力学”具有较强的理论性、应用性和实践性,与工程实际联系紧密,它为学生学习专业技术知识、分析和解决工程实际问题打下必要基础。
“材料力学”是新生入学后接触较早的联系工程实际的一门课程,其内容庞杂、公式繁多,学生学习时有一定的难度。随着高等教育教学改革的不断深入,“材料力学”的教学学时在总学时分配上呈下降趋势。为了帮助学生学好这门课程,适应21世纪对“厚基础、宽口径、强能力、高素质”创新人才的需求,达到理想的教学效果,在有限的学时内最大限度地提高教学效率和教学质量,是需要材料力学任课教师不断思考、研究和探索的问题。
一、根据专业特点,科学确定教学内容
“材料力学”的教学应首先根据专业特点,科学确定教学内容,做到与专业一致。以土木、机械专业为例,在土木工程中常用到受压和受弯构件(如柱、梁),受扭构件则较少用到,所以对于土木专业来说,构件基本变形部分应以轴向拉(压)和弯曲变形为教学重点。而在机械工程中受扭构件(如传动轴)也被大量应用,所以对于机械专业,轴向拉(压)、弯曲和扭转变形都要作为教学重点。又如,土木工程中的结构通常都是静不定结构,静不定结构的求解应作为土木专业的一个教学重点,需要反复举例演练,例题和作业最好也与专业一致。俗话说“隔行如隔山”,例题和作业与专业相关,不仅能够达到良好的教学效果,而且能够培养学生解决本专业工程实际问题的能力,为学生以后的工程实践打下基础,取得事半功倍的效果。
在“材料力学”的教学中应注意与其他专业课程的衔接,保持连贯统一,为后续课程的学习作好准备。例如,材料力学中规定正、负弯矩分别画在构件的上方和下方,同时要标明弯矩符号。而结构力学中规定弯矩画在构件受拉的一侧,无需标明弯矩正负。所以对于土木专业来说,为了能够尽早按照专业要求对学生进行技能训练,在讲到材料力学的弯矩图部分时,应引入结构力学中的相关规定,也提前为“材料力学”课程的学习打下基础。
随着新型材料研究的不断深入,复合材料在土木工程、交通运输等领域的应用越来越广泛。例如,美国阿兰公司不用钢、木、混凝土等传统建筑材料,全部使用复合材料四层玻璃钢建筑,不仅施工非常方便,而且工程造价比用传统建筑材料低20%,抗震性能好,经受8.5级地震后安然无恙,而类似的钢筋混凝土建筑早已倒塌。在“材料力学”教学中应结合专业介绍一些复合材料的应用实例,并对复合材料力学理论作简要介绍。这些介绍不仅能够使学生了解到专业现状及其发展趋势,同时能够吸引学生,调动学生的学习积极性。
二、加强感性认识,激发学生学习兴趣
孔子曾说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”只有学生“好之”、“乐之”,才能有高涨的学习热情和强烈的求知欲望,才能充分发挥自身的主观能动性,以学为乐,积极主动地学习。可见,兴趣是学习的源动力。所以,在“材料力学”的教学中应注意理论联系实际,通过引入一些大家都很熟悉的典型实例,加强学生的感性认识,激发学生的学习兴趣。例如,可以举日常生活中“切割玻璃”的例子来讲解“应力集中”概念。又如,为了使学生更形象直观地了解梁横截面的应力分布,可以在课堂上用一根矩形截面的木梁做演示试验,事先在其上、下表面的正中位置各挖出一小块,当演示木梁弯曲时,上、下表面的两个小木块中的一个将脱落,而另一个将被挤压,从而可以让学生形象直观地认识到梁横截面上、下两部分的正应力方向相反,一个是拉应力,而另一个是压应力。
为了调节课堂气氛,激发学生的学习热情,在材料力学的教学中还可以引用一些大家比较熟悉的与结构破坏有关的事件。例如,豪华游轮泰坦尼克号的沉没灾难,哥伦比亚号航天飞机的失事灾难,重庆綦江“彩虹桥”倒塌事故等。举这样一些实例,不仅能够帮助学生理解材料力学的有关内容,而且将书本知识和现实生活有机联系在一起,使这门课程充满趣味性、实用性,能够起到激发学生兴趣和学习积极性的作用。
材料力学的发展是理论与试验的最好融合。理论研究离不开试验作基础,试验又反过来检验理论的正确性。试验教学不仅能够加深学生对理论的理解,激发学生的学习兴趣,而且能够培养学生解决实际问题的能力,提高学生的动手能力。在保证完成基本试验的前提下,要尽可能多地开展综合性试验和研究性试验,体现学生的试验主体地位,培养学生的实践动手能力,激发学生的学习热情。
三、综合运用多种教学方法和手段
为了达到较好的教学效果,在“材料力学”的教学中应综合运用多种教学方法和手段。“材料力学”的教学方法主要包括比较法、归纳法、启发式教学等。除了传统的“黑板+粉笔”教学手段外,随着信息技术的迅猛发展,多媒体教学已被广泛应用于材料力学的教学实践中。
关键词:建筑工程;施工现场;材料管理
1、施工现场管理的意义
施工现场管理是运用科学管理思想、管理方法和手段,对施工现场各种生产要素,如人(操作者、管理者)、机(设备)、料(原材料)、法(工艺检测)、环境等进行计划、组织、控制、协调、激励,保证按预定目标实现优质、高效、低耗、安全、文明的生产。合理组织建筑材料,保证建筑材料从生产企业按品种、数量、质量、期限进入建筑工地,减少流转环节,防止积压浪费,对缩短建设工期,加快建设速度,降低工程成本有重要意义。
2、建筑施工现场材料管理的主要内容
建筑施工现场材料管理,是对建筑材料的计划、供应、使用等管理工作的总称。
〔1〕其主要内容包括选择材料资源,调查材料产地,分析物资流向,进行材料需求预测,编制材料计划,检查材料计划执行情况,保证材料供应和节约使用等。
〔2〕建筑材料构成建筑产品实体,是建筑生产的劳动对象。据统计,材料费用一般占建筑工程成本的60%~70%。
〔3〕在中国,建筑用钢材、木材、水泥量,占全国钢材、木材、水泥的生产和建设总量比重很大。
3.当前建筑企业施工现场材料管理中存在的问题
在施工现场管理实践中,有些建筑企业管理不严,现场管理混乱,规章制度不执行,施工无计划,操作无标准;工人纪律松弛,生产效率低;各种材料、工具、设备无专人管理,乱丢乱放,浪费惊人,现场环境脏、乱、差,导致部分施工项目施工进度、质量控制、安全防护、现场布置不能按计划实施。主要表现为:
(1)企业重视不够,材料管理人员未经专业培训,素质和水平不高,不能适应企业内部管理的需要。
(2)材料采购过程暗箱操作,预算惊人,却有假冒伪劣产品。
(3)材料储存保管过程无人管理,材料堆放零乱,无明显标志卡片、标记等,忽视防火、防潮、防盗等安全规范,不仅浪费严重,而且影响工期。
4、强化现场材料管理的科学性,提高现场材料管理水平
为了提高现场材料管理水平,强化现场材料管理的科学性,达到节约材料的目的,针对以上现状,管理员人应该从以下方面进行狠抓,使现场材料管理得到有效的改善。
4.1加强施工管理,采取技术措施节约材料
4.1.1施工时使用的水泥和混凝土方面来节约
施工时使用的水泥和混凝土可以采用优化混凝土配合比,合理选用水泥品种和强度等级,充分利用水泥活性及强度富余系数,选取合适的骨料颗粒级配,严格控制水灰比,合理掺用外加剂,掺加适量的混合材料等做法,以达到节约水泥的目的。
4.1.2在建筑木材方面
建筑时建筑人员可以采用以钢代木,改进支模办法,优材不劣用,长料不短用,以旧代新,综合利用等,以达到节约木材的目的。
4.1.3建筑施工时在钢材方面的选用
可采用集中断材下料,注意在焊接和绑扎时采用合理的绑扎长度,充分利用旧料、短料和边角余料,尽可能做到优材不劣用,大材不小用,以达到节约钢材的目的。
4.2加强材料管理。降低材料消耗
4.2.1坚持“两算对比”,做到先算后干,控制材料消耗
目前由于“三边”工程较多,使许多工程预算完成较晚, 材料的分析也很难做到事先做出,这是造成材料超耗的主要原因之一。施工预算和施工图预算的对比(两算对比)是控制材料消耗的基础资料,通过两算对比,做到先算后干,对材料的消耗能够心中有数,可以编制出切合实际的施工方案和采取有效的技术措施。因此,必须做好材料分析工作,为准确提出材料供需创造条件,为提高供应水平打好基础。
4.2.2合理供料,减少二次搬运和堆积损失建筑材料要做到供好、管好、用好,才能降低消耗,提高经济效益。决不能认为材料供到现场就算完成任务,而是要运用运筹学原理,精心安排送料时间,做到哪里用料就送到哪里,一次到位,不需要二次搬运,减少二次搬运费和劳动力消耗,减少二次堆积的损耗,做到材料到场就用,提高工作效率。
4.2.3开展文明施工,做到班组操作落手清施工现场脏、乱、差,必然严重浪费建筑材料,所谓“走进工地,脚踏钱币” ,就是对现场浪费材料现象的批评。做好文明施工和班组操作落手清,材料堆放合理,成条成垛,散落砂浆、混凝土、断砖等做到随做随用随清,这样一方面节约材料,提高了企业的经济效益,另一方面也有利于施工现场面貌的改观,更利于安全施工。
4.2.4制定合理的回收利用制度,开展修旧利废工作
建筑施工过程中,可回收利用的料具较多,不仅落地的砂浆、混凝土等材料在操作中应及时予以收集利用,而且绑扎脚手架的钢丝也可以回收整理拉直再使用。另外,修旧利废的项目更多,如:水暖电器、劳保用品、工具等均可开展修旧利废工作。总之,只要我们注意发扬勤俭节约的精神,制定合理的回收利用制度和奖惩办法,就可以促进这项工作持久、深入地开展。
4.2.5加速材料周转,节约材料资金
每一个工程项目都需要大量的材料和资金,加速料具的周转,缩短周转时间,就相当于增加了材料和资金。加速材料周转的途径有:①计划准确、及时,材料储备不能超过储备定额,材料要按施工进度适时、保质、保量地进场,做到工完料净。②周转材料须按工程进度及时安装、及时拆除并迅速转移。③减少料具流通过程中的中间环节,简化手续和层次,同时选择合理的运输方式。
4.2.6定期进行经济活动分析,堵塞浪费漏洞对于任何一个建设项目,都要定期进行经济技术活动分析,通过分析找出问题,并采取相当的措施,堵塞浪费漏洞,不断完善管理手段。
4.3材料供应管理。材料供应管理就是配合设计方确定所需材料的品牌、材质、规格,精心测算所需材料的数量,组织材料商供货。
4.3.1掌握建材方面法规文件。我国《建设工程质量管理条例》对钢材、水泥、商品混凝土、砂石、砌墙材料、石材、胶合板实行备案证明管理。〔4〕工程项目部要对每天进场的主要物资填写《建设工程材料采购验收检验使用综合台帐》,需要监理单位签字,交易数量必须覆盖实际使用量。
4.3.2做好调研选好合格材料。一是审核查验材料生产经营主体的各类生产经营手续是否完备齐全;二是实地考察企业的生产规模、经营理念、销售业绩、售后服务等情况;三是重点考察企业的质量控制体系,是否具有国家及行业的产品质量认证,材料质量在同类产品中是属于一般、中档还是高档等。
4.3.3把好材料的进场检验关。建筑材料验收入库时必须向供应商索要“防伪备案证明”。材料检验单位必须具备相应检测条件和能力,经省级以上质监部门或者其授权部门考核合格后,方可承担检验工作。重点工程、重要工程的主要建材应委托各级质监部门认可或授权的检测单位进行材质检验。
4.4材料采购。面对种类繁多的材料采购单,必须将数量(含实际损耗)、品牌、规格、产地等一一标志清楚,尺寸、材质、模板等必须一次到位,以避免材料订购不符,影响工程进度。采购人员须做好以下工作:
4.4.1掌握市场信息,降低材料价格。广泛收集材料的市场价格,切合市场实际情况,反映材料价格的一般水平。工程材料价格信息的调查和采集,涉及面广、工作量大,是一个复杂的信息系统。
4.4.2充分利用市场,合理安排运输。运费支出是构成材料采购费用的重要因素,节约运输费用,可降低材料采购成本。在材料质量、性能都能满足需求,而材料价格基本相等的情况下,就应到离施工现场最近的地点采购;材料尽量一次运输到位,减少二次倒运和装卸费用。
4.4.3采取合理的采购模式。施工用主要材料可由甲乙双方共同采购,材料质量双方共同控制。对不符质量要求的材料施工方有权拒收、拒用。材料价格由业主方依市场行情确定,承建方、监理单位可广泛参与。业主方主要以招标方式确定材料价格,也可以货比三家,选择质优价廉的材料。这样做使供货、保管、使用一体化,减少甲乙双方扯皮情况。
4.5材料堆放管理。根据现场实际情况及进度情况,合理安排材料进场,对材料做进场验收,抽检抽样,并报检于甲方、设计单位。整理分类,根据施工组织平面布置图指定位置归类堆放于不同场地。
4.5.1专门库房,妥善存放。建筑材料应存放于符合要求的专门材料库房,否则会降低使用寿命。如钢材、水泥等材料,应避免潮湿、雨淋。钢材(及制作成品)堆放在潮湿的地方会很快被氧化锈蚀,影响使用寿命;水泥回潮或被雨水冲淋后不能使用。
4.5.2标志清楚,分类存放。建筑工地所用材料较多,同种材料有诸多规格,比如钢材从直径几毫米到几十毫米有几十个品种,又有圆钢和带钢之别;水泥有标号高低不同,又有带R与不带R、硅酸盐、矿渣、立窑、悬窑之别,建筑物的不同浇灌部位,其设计标号是有差别的,绝不能错用、混用。
ZOU Zhong-li MA Jin-fu CHEN Zhan-lin
(School of Materials Science and Engineering, Beifang Univesity of Nationalities, Yinchuan Ningxia 750021, China)
【Abstract】According to the characteristics of Physical Chemistry and the development requirements of the major, teaching reform is carried out in Physical Chemistry course. The reform includes changing in curriculum, improving teaching content and updating teaching methods. The students’ interest and learning initiative are increased clearly, and the quality of teaching and the teaching level are improved effectively by teaching reform.
【Key words】Physical chemistry;Teaching reform;Teaching effect
物理化学是新能源材料与器件专业的一门专业基础课。该课程是从化学现象和物理现象的联系中,寻找和探索化学反应过程中普遍性变化规律的一门科学[1],研究内容包括化学热力学、化学动力学、电化学及表面化学等,其研究目的是探究物质变化过程的基本规律,用于解决科学研究和实际生活中的问题。“新能源材料与器件专业”是今年教育部2010年公布的战略性新兴产业相关专业之一,全国共有十余所高校获准设立该新专业。物理化学课程可为新能源材料与器件专业后续课程、创新实验和毕业设计提供重要理论支撑。通过新能源专业的教学实践,笔者从以下几方面谈几点认识和体会,供大家探讨。
1 存在的问题
物理化学课程内容理论性强,公式多,概念多,需要教授的知识点多,而课时却非常有限。正由于这些特点使得该课程成为高等院校中有名难学难懂的专业课,考试通过率普遍很低。通过本校新能源专业的教学实践,学生也普遍反映该课程理论概念抽象、相关公式和使用的限定条件众多,十分难学,在学习过程极易产生厌倦和抵触的情绪。
此外,物理化学存在的另一问题是学习起点高。前修课程包括高等数学,大学物理,无机化学。由于各课程自成体系,互相封闭,各自为教造成基础课,基础课与专业课存在重复不协调现象严重。使得教与学都十分困难,教师要耗费大量时间解释相关课程的基础知识,而学生也难以理解和接受。比如在微积分和微分方程都没有学到情况下,让学生理解化学动力学中n级反应,显然是不恰当的,再如多组分系统热力学中偏摩尔量的概念,没有高数知识也是无法理解的,这样的教学脱离了学生的基础,也违背了循序渐进的教学原则[2]。
2 教学内容的改革
针对目前物理化学的现状,笔者首先从教学内容进行改革,对教学内容和教学体系进行了重新梳理,具体包括以下三方面。
2.1 修订教学大纲,力求内容少而精
目前全国大多数高校中开设的物理化学课程学时至少在80学时以上,而本校物理化学课程的学时只有48学时。这造成了在选取教材方面存在极大的困难,物理化学的经典教材有很多,然而即使在简明教材中也难有一种符合本校专业的培养要求。本课程曾经选用的教材在实践教学中发现,虽然是面向材料专业编写的,并且在课程内容方面对材料专业也有所侧重,但书籍阅读理论基础较高,学生普遍反映看不懂。综合考虑采用清华大学朱文涛教授主编的《物理化学简明教程》,该书对传统物理化学的内容去繁就简,内容也深入浅出。在此基础上要求教师在授课过程中也不唯书,不照本宣科,对原有教学大纲进行修订,比如去掉物质的状态与表征一章,合并表面和胶体两章,使其更具有科学性和概括性。
2.2 教学内容与实践结合,激发学生兴趣
兴趣是最好的老师,如何提高学生的学习兴趣一直是物理化学教学中关注的问题[3]。物理化学是一门系统性很强的课程,在讲授过程中注重科学发展史的介绍。例如热力学第二定律的讲授过程中增加热力学定律研究和产生的历史过程,引入永动机的起源和争论,既可以引发学生的听课兴趣,培养学生严密的科学思维。再如冰箱制冷与卡诺循环、中暑与熵病、土壤保墒与开尔文公式、卤水点豆腐与胶体聚沉等,将生活中常见的现象与本课程有机地联系起来。此外结合专业以课程内容为主线,介绍一些与新能源专业联系紧密的科技进展,如在电化学章节可增加与新能源专业联系紧密的锂离子电池、燃料电池等的发展,经过教学实践收到了很好的教学效果。
2.3 梳理知识结构,协调与其他学科的关系
在教学过程中教师需要经过思维加工,设计出课程知识体系,以便于学生理解掌握。物理化学的概念多,对于每一个概念教师在上课过程中确切说明:问题是怎么提出来的?它的定义是如何表述的,其物理意义是什么?适用范围是什么?等等。通过举例的方式详细讲解各个章节的重点和难点,将知识点联系起来,融会贯通[4]。针对无机化学与本课程在内容上有一定重复,避免低层次的重复,充分利用学生已有的知识和经验,重点介绍以前未学的知识点,使得两门课程可以很好地衔接起来。针对物理化学中大量定义、结论、推导过程都使用了大量的数学知识,在实际教学过程,教师有意识地提前安排学生进行课外复习,对于一些重要的数学知识,可以在课堂上进行简要复习[2]。
3 多种教学方法和教学手段
3.1 改进教学方法
教学方法的改革包括在课堂教学过程中摆脱满堂灌的模式,要想调动学生的学习积极性,设疑启发是一个有效途径[5],在教学过程中多提示、多启发,将理论和例题讲解相结合的方式,讲述理论时可以选用学生熟悉的生活现象来设置疑问,进而引出理论解释;讲解精选例题时多启发学生,引导学生培养正确的思维方式,实现教师为主导、学生为主体的双向互动,充分调动学生的参与意识、主动性和积极性,促进教学质量的提高。
3.2 多种教学手段相结合
多媒体相对于传统板书教学有着不可比拟的功能,可以形象使用图表动画形式演示抽象的物理化学理论,提高课堂效率,还可以通过视频形式向学生展示一些重要的科技前沿成果,激发学生的学习兴趣,启发学生的创新思维[6]。此外,在采用多媒体辅助教学的基础上,课下可依托学校的网络教学平台建立该课程的学习平台,使得课堂教学得以延续和补充。将课程简介、教学大纲、教学日历、教案、参考书目等相关内容上传,让学生根据自己实际情况在课下自由选择时间进行学习,解决自身存在的不同问题,同时可以强化学生对知识的理解和掌握,提高学生的自学能力。
关键词 材料力学;工程案例;综合实践教学;卓越工程师
中图分类号:G642.3 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2017)08-0141-03
1 引言
材料力学课程是工科院校机械类、土建类、交通运输类等较多专业的专业基础课,是学生接触专业知识和工程领域的先导课程,将材料力学课程教学与培养学生的工程应用能力和创新能力相结合,具有重要意义。国家开展卓越工程师教育培养计划,也旨在培养适应经济社会发展需要的创新能力强的高质量工程技术人才,对材料力学课程教学实践提出新的要求。
以往力学课程教学以理论严密、逻辑性强为特点,强调学生的理论基础和数理逻辑能力。近年来,随着高校教育教学改革的不断深入与广大教师的不断实践,越来越重视学生的工程应用能力和创新能力的培养。但在教学中如何将工程实践知识与学生动手能力和实际应用能力相结合,还需多做探索。部分教师在开展科研项目研究时让学生参与,但发现学生的基础还没达到要求,并且学生在学完课堂内容后觉得作业习题大多偏重理论,与工程应用还有距离。
笔者在长期教学积累和科研合作中,提炼了部分与材料力学课程知识结合紧密的工程案例,使学生在完成工程实践综合作业的过程中,重点培养材料力学课程知识的应用能力、团结协作与动手能力,引导学生参与工程实践及科研项目,提高学生的综合能力和创新素质。
2 结合工程案例的综合实践作业设计
材料力学课程综合实践作业的教学目的可以概括为培养学生提炼力学模型的能力,提高学生解决实际工程问题的能力,提高学生自我学习的能力,培养和提高学生组织协作的能力,培养学生科学思维方法和研究能力,锻炼学生分析总结和表达能力。
材料力学课程综合实践作业的设计一般要求结合一定工程背景,提供相应图纸、参数、工作原理等,锻炼学生读懂图纸、提炼力学模型的能力;综合实践作业的内容结合专业知识、工程实例或相关后续课程,列出一定的参考书及参考文献,需要学生学会阅读、自主学习;综合实践作业的设计一般采取开放式的结论,给定设计参数让学生分析研究方案,或给定必要功能进行相关参数的设计。
材料力学课程综合实践作业的形式可以分为与课程内容相关的可以让学生直接参与的课题、从工程实际中提炼的力学近似计算、结合工程问题的开放选修实验、学生自主选题的大学生创新项目、群体性参与的趣味力学竞赛等。限于篇幅,这里仅列举几个材料力学综合实践作业案例。
案例1:锚链环拉伸试验与分析 某型号的锚链环如图1所示,需进行拉伸试验以检验锚链单环承受的最大载荷、最大应变以及锚链环的变形等。试验载荷从520 kN分20个加载步到7460 kN然后卸载,采用电测法进行应变测试,实测时确定的应变片布置方案如图1所示。
要求:1)根据锚链环的结构图纸,确定锚链单环的力学模型,分析锚链环拉伸的应力分布;2)根据应变测试方案确定试验步骤,分析应变测试方案的合理性;3)少部分学生参与现场测试;4)已知各载荷步下各测点的实测应变,分析试验结果,得到简要结论。
该案例考查的学生的知识和能力包括:1)对内超静定结构的受力和应力分析的能力;2)电测理论,如何应用电桥理论得到锚链环拉伸时的拉伸应力和弯曲应力;3)通过参与现场测试锻炼学生的动手能力,增长学生的工程见识;4)对测试数据的处理和分析能力,直接感受工程测试与理论分析的差别。
案例2:张弦桁架结构张拉应力测试与分析 某体育馆张弦桁架结构见图2,最大跨度115米,单榀最大重量s128吨,张拉过程是施工的关键项目。以某一榀桁架为例,需对张拉过程中桁架关键部位的应力进行监测。
要求:1)根据钢结构施工图纸,用力学知识建立单榀桁架的力学模型;2)对模型进行简化,得到材料力学中的超静定结构;3)简要分析单榀桁架的应力监测关键部位;4)参观工地,参观张拉过程;5)对应力、结构变形等监测数据进行简要分析,与施工前的分析进行对比,分析差别的原因;6)预测温度对结构的影响,提出验证方法。
这是一个实际工程问题,通过布置综合实践作业的方法让学生在施工前就提前参与,使学生对课程的工程应用有了更加深刻的认识。再由于工程缺少工程经验,学生分析后确定的监测点与项目方案存在偏差,但通过施工现场的分析讲解,对结构施工直观了解,培养了学习积极性。
案例3:某双体客船螺旋桨轴系的强度计算 某长江短途客船已知主机额定功率为190 kW,额定转速1000 r/min,
总减速比2.89,轴的转速346 r/min,螺旋桨推力2350 kg,
螺旋桨重量200 kg,材料35#钢,联轴节重量42.8 kg,法兰重量28.5 kg,屈服极限270 MPa,许用安全系数[k]=
2.5~5.5,圆齿轮箱装有推力轴承,可承受2600 kg的推力,满足本船实际推力2350 kg的要求。在强度计算时,为偏于安全,将前端视为自由端。船舶轴系一般是一个变截面连续梁,在联轴节处作用集中载荷,将它简化为分段等截面连续梁,如图3所示。
要求:1)按分段等截面连续简化法,完成基本数据表;
2)按力矩分配法,计算各节点的弯矩,计算分配系数、固定端外力矩,用列表的方式进行力矩分配法计算(分配13次);3)求节点处的剪力和支座反力;4)用三弯矩方程计算节点处弯矩校核力矩分配法的结果;5)画轴系受力简图、轴力图、扭矩图、剪力图和弯矩图;6)按第四强度理论,对危险截面用安全系数法进行强度校核。
通过该案例的计算,学生在复习和熟悉材料力学课程内容外,增强了综合计算及综合应用能力,提前接触了专业知识、行业规范以及工程术语,掌握了力学模型的简化及计算方法,进一步认识到材料力学课程在工程中的实际应用。
案例4:八角环式车削测力仪的测力计算 八角环式弹性元件见图4,要求:1)将八环式弹性元件简化为两端固定的圆环式曲杆;2)用力法正则方程求解三个垂直方向力单独作用下的超静定问题,求解刚化杆中间截面上各自的内力(作为多余约束力),写出曲杆的弯矩和轴力方程;3)以
大曲率曲杆计算各测点上的正应力,并计算理论读数;4)分
析每组布片和接线图,说明理由;5)分别计算理论读数值与实验读数的误差;6)进行误差分析。
该案例是一个典型的力学方法应用案例,涉及曲杆超静定计算、力与变形及应变之间的关系、电测法测试应力、桥路应用等知识,进一步促使学生综合应用课程知识。
3 材料力学综合实践作业的教学实践
由于课程教学时数不断减少,在时间安排上,一般一次综合实践作业占用3学时的课内时间。其中1学时用于布置任务、讲解基本要求,确定分组和组内分工,明确小组负责人和完成时间节点,最后占用2学时进行答辩。其余为课外时间完成,包括学生查阅资料、完成作业、辅导答疑等。这样做到了课内教学与课外学习的有益结合。
一般一学期有2~3次综合实践作业,在教学过程中,结合每学期的实际情况及项目情况,每年的内容和要求会略有不同。由于综合实践作业难度较大、要求较高,每次作业按学生自愿的原则结合学生学习程度分组,一般4~6人一组,要求小组内明确分工与合作。小组分工包括查阅文献、建立模型、计算、绘图、完成报告、制作答辩PPT等。
考核是综合实践作业的另外一个重要环节,作为课程的一个重要组成部分,综合实践成绩被记入课程考核内容。考核内容包括:小组分工情况,考察每个学生参与程度及完成工作量;完成一份作业总结报告,报告内容要求条理清楚,详尽描述小组分工、完成过程、研究思路、研究方法和结论;项目答q,要求每组派一个代表汇报答辩,其余学生接受问询考核,对每位学生分别给分。
在综合实践作业的实施过程中,大部分学生能积极配合,学有余力的学生在图书馆和网上查阅大量文献,并在与教师的交流过程中学习到大量课堂以外的知识;也有少量学生不很热心,浑水摸鱼。另外,综合实践作业占用学生大量的课外时间,需要进一步合理安排课堂教学与课外教学的时间关系。在考核内容和考核方式以及激励措施方面,材料力学综合实践作业的教学实践还需进一步完善。
关键词:大学生;创新精神;实践能力;企业项目
中图分类号:G640 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)19-0048-02
材料类专业是一门实践性很强的工科专业,学生的基础知识与实践工作相结合,是大学生能够得到社会承认的必要条件。如何在现有的条件下,在大学的教学工作中考虑培养学生的实践能力、创新精神,培养学生了解社会需要和敏感捕捉企业需求,是现今理工科教学培养模式必须考虑的内容。结合企业科研课题的要求,将高校的教育与社会对人才的需求结合起来,改革传统教育模式,探索创新教学模式,培养大学生创造性学习能力和灵活运用所学知识的能力,是理工类高校在发展过程中的重要阶段,也是全面实施素质教育的重要途径。21世纪材料专业人才必须具有良好的综合素质,通晓材料的制备与加工、组成与结构、性能与应用的全面知识,具备开拓创新精神,具备较强的适应材料工程的社会发展需要。国内外的高校都非常重视学生的掌握材料科学与工程的基础知识与实践结合的能力,兼顾材料科学研究的需要,培养学生自主学习意识,锻炼学生动手能力和独立解决问题的能力,才能使得他们真正成为一名材料工程师。
把提高学生的实践能力落实在具体的培养过程中,例如,通过教学计划的修改、实践教学环节的设计、工程实践基地的扩大等踏踏实实的做法。完善教学计划,调整增加实践教学的内容与运行模式,在培养目标上对学生实践能力的要求。在教学大纲的设置中充分考虑学生就业时的针对性,课程的设置,教学内容的选取与删减,都与行业实践相结合,由于实用性比较强,学生学习兴趣浓厚,学习效果也好,有利于大学生及早进行职业规划,从根本上有利于学风建设和培养学生主动学习精神。调查研究,根据企业项目需求提出研究课题,教师了解课题,并做较深入的研究。专业教师利用实习和走访企业的机会,密切了解行业动向,将科研方向与企业需求和实践结合起来。搭建与企业需求结合的科研实践平台和实验室环境,为进一步开展实践教学和训练项目做好平台与铺垫。在大学生的毕业论文及其他实践教学环节的内容与完成企业科研课题密切联系。针对企业合作内容,指导鼓励学生通过了解实际情况和联系理论知识,创造性地提出解决实际问题的方法;在教师的帮助和指导下,指导学生开展实验,培养学生的动手能力和实践能力;指导学生写实验报告和总结报告;教师做阶段性的科研总结。教师对学生的指导要落在实处,一般可以分为介绍情况、查阅资料、指导实践、信息反馈、课题组内部交流讨论、阶段性计划等环节,才能保证实践教学环节开展的效果;强调学生动手认真写总结报告,将科研结果仔细分析,完成他们学习的“实践―理论―实践”的学习过程,将实践中的收获与体会上升为理论的高度,并培养学生的科研写作习惯;教师善于发现和总结创新实验过程中的问题,收获与体会。在校大学生明确自己学到的知识在实际中的实用性,学习兴趣浓厚,学习态度认真。把教师的科研与企业实践结合起来,促使教师的教学内容更生动具体,提高学生的学习兴趣和学习热情,提高学习效率。有利于发挥学生的主观能动性和创新精神。大学生思维活跃,头脑敏捷,接受新鲜事物快,精力充沛,企业项目由于具体而明确,学生容易理解,又感到充满挑战性,在学习和研究过程中非常主动,勇于克服困难,并善于提出自己的观点,只要老师能够及时地引导鼓励、正确地指导和充分地利用实践条件,大学生的积极性与创造性就能够很好地发挥出来。这种机制形成了良性循环:一方面,提高了在校大学生的学习兴趣和学习主动性,有利于学风建设;另一方面,学生的实践教学与生产实践结合,不仅使学生得到了锻炼,并能够学以致用,毕业后在工作中上手快,受到了用人单位的欢迎和好评。学生在就业过程目的明确,就业率一直很高。与已经毕业的学生保持密切的联系,充分利用好学缘优势和校友资源。哈尔滨理工大学无机非金属材料专业自1994年成立以来,毕业的学生主要在光纤光缆及电缆行业工作。十几年来,他们在光电线缆行业的踏实工作,在行业内树立了良好的声誉和口碑。引进企业高级工程技术人才走进学校教学的实践教学。通过与企业的技术合作,邀请企业技术负责人来学校给大学生进行讲座、联合指导学生的毕业论文,邀请本专业的优秀毕业生回母校给进行讲座和行业介绍他们在工作的体会,使得在校大学生更加珍惜大学期间的学习,而且给学生树立的学习的示范和榜样。结合企业项目平台,鼓励学生积极参加教师的校企合作研发项目,参与工程项目的论证、设计、研究和结题过程,在项目开发过程中,学习光电线缆及电工材料方面的先进技术,提高实践能力。
除了生产实习、认识实习、工程项目、毕业设计、课程设计、技能训练等环节,还通过科技竞赛、挑战杯、专业实验、开放性实验等积极为学生创造参与科研创新及与企业联系的各种机会。鼓励引导学生积极参与各级各类科研实践活动。例如“挑战杯”全国大学生科技创新大赛、国家级/省级/校级大学生创新创业训练计划,使学生得到了锻炼与提高。2013年,哈尔滨理工大学材料科学与工程学院在企业的赞助下,开展了“东沪杯”大学生科技创新大赛,学生踊跃参加,活动过程邀请赞助企业负责人参加,活动过程中展示了学生的扎实基础和良好的实践创新能力,为学生与企业联系搭建了交流的机会,为毕业工作签约做了铺垫,活动收到了良好的效果。教师结合自己承担的企业项目,不仅促进了教师的科研应用转化为生产力,而且将教学与实践的具体事例介绍给学生,使学生将具体生动的事例与自己学到的理论知识结合起来,激发学生的学习兴趣,提高了他们的解决问题分析问题的能力,使他们具有一定的工程实践能力和与生产实际结合的意识与能力。近几年的教学改革经验表明,结合企业项目与行业需求,通过多样化的实践教学平台,培养的毕业生具有较强的解决问题能力、工程实践能力和创新精神,深受用人单位的欢迎和好评,为其他相关专业提供了可推广和借鉴的模式。
参考文献:
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[5]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,2008,(3).
关键词:材料专业;物理化学;知识体系;认知方法
物理化学是材料专业的主干课程,很多高校将其列为研究生入学考试课程,由此可见物理化学对材料专业的重要性。但是,从材料专业培养计划的演化历程看,物理化学的入选并非是严格按照科学方式的,它更多地源于老一辈材料学家的经验、印象。一分为二地讲,这种经验的课程遴选方式有其内在的合理性,特别是对材料这一新兴专业(学科),经验保证了物理化学对材料专业的有用性,这一点已经为材料专业几十年的发展所证实;但是,有用性仅仅是众多课程评价维度中的一维,从材料专业人才培养的现状与未来看,还应该站在更高、更全面的角度审视物理化学课程。
本文将从知识体系与认知方法的双重角度,对现行的物理化学课程重新审视,以建设更加适合材料专业的物理化学课程,即名副其实的“材料物理化学”课程。
一、知识体系构建
知识体系是课程的根本,从知识体系审视物理化学课程是首要任务。知识体系的审视分为微观视角与宏观视角。
1.微观视角
从学科来源看,物理化学是“四大化学”之一,属于化学化工学科。因此,物理化学课程通常都是由化学/化工学院开设。这一课程制度给材料专业的物理化学带来以下问题:
首先,现行物理化学的研究对象以气体为主,但材料专业应重点研究凝聚态,特别是固态。从专业的角度讲,以气体为主要研究对象的物理化学,是符合化学化工类专业实际需求的,因此是合理的;但是,从材料专业的角度看,研究对象的差异足以使知识结构发生改变。例如,凝聚态概念的广泛使用及气态概念的适当弱化,就会使热容理论的重点发生转移,使原本很复杂的标准态概念变得极为简洁,使相图理论集中在凝聚态(从而简化相图,因为凝聚态通常不考虑压力,这将极大地方便相图分析),使占据较大篇幅的逸度概念弱化,而活度的相对地位上升。这些变化总体上将简化公式众多的传统物理化学,使材料物理化学教学过程的重点更加突出。
其次,现行物理化学侧重化学反应,而材料专业更应该重视相变过程。例如,物理化学中将化学反应单独列为一章,且动力学理论基本是化学反应的动力学,而不是相变动力学。大家知道,自然界中的物质变化过程主要分为pVT过程、相变和化学反应三个层次,pVT过程也可以称为非相变、非化学反应过程。现行物理化学在讲述热力学原理时,主要针对pVT过程,这种做法是正确的,因为它符合从简单到复杂的认识规律。但是,在化学反应和相变这两个过程的取舍中,材料物理化学就应该侧重相变过程,甚至把相变单独设为一章。从知识体系看,相变恰恰是处于中间层次的变化过程,它所造成的变化程度大于pVT过程而小于化学反应。换言之,相变是介于pVT变化与化学反应的桥梁,是认识层次从低到高不可或缺的中间环节。
2.宏观视角
一门课程的知识体系仅从课程内部审视是不够的,还要将其放在培养计划的整体框架中,以便考查课程间的知识衔接与协调,正确处理知识重复问题与知识层次问题,使一门课程成为整体知识结构的有机组成部分,而不是相互独立的。在我们编写的材料物理化学教材中,从以下三个方面对此进行了考虑:
首先,对先修的大学物理要高度关注,以避免有些知识(如热力学第一定律、理想气体平衡过程、卡诺循环等)的简单重复。现在有一种倾向,就是把课程的知识体系搞得尽可能完备,担心少了某些知识会造成知识体系的不完整。这种做法从课程内部来看无可厚非,但从不同课程构成的体系着眼,却是不利于学生学习的。因为简单的知识重复会造成学生的反感,影响学习的积极性。
从更高层次看,大学的天职是探究高深学问,这是美国教育哲学家布鲁贝克的基本思想。但是,现在的理工科课程往往聚焦于公式、热衷于计算、侧重于记忆,使得大学高深学问的核心价值被弱化。学问之所以成为学问,关键在于问,在于学习之后的思考,而且是深入、持续的思考。而现行理工科教学把计算结果作为教学的终点,是有悖大学教育精神的。
其次,要通过材料物理化学深入认识高等数学的思想与方法。现行物理化学往往工具性地使用多元函数等高等数学知识。而材料物理化学应该承担跨课程的更高层次任务,即促使学生加深对数学知识的认识。物理化学知识本身,为这种深入认识提供了绝佳的对象。例如,多元函数的偏导数理论,可以在物理化学中得到充分的应用,使学生透过偏导数的数学形式看到物理本质;再如,全微分概念在物理化学中有非常明确的对象,即状态函数,状态函数具有全微分的所有数学性质。因此,将全微分理论与物理化学的状态函数概念结合,能进一步深化认识,加强对数学理论的理解。
一、信贷管理中存在的主要问题
(一)重速度,轻质量。
所谓发展,应该是在风险有防、确保安全、合规经营基础上的发展。而在一些信用社却曲解发展内涵,瞎子摸鱼,盲目发展,贷款发放不讲原则,任意降低门槛、放宽准入条件,导致发放的贷款大量沉淀,信贷资产质量日益恶化。省联社提出实施“铺天盖地”、“顶天立地”两在信贷支农工程,一些地方在落实时,不论对象、不论用途、不论有无还款来源,认为只要有抵押就可贷款,从而导致第一还款来源无保障,放款之时就准备打官司。在小额农贷方面,为了方便客户,加大支农力度,市联社适当提高了贷款额度,一些信用社就闭门造车,滥用权力,凡来就办,甚至出现一户多证、冒名办证、借证放贷等严重违规违纪问题,造成小额农贷在一些信用社已成泛滥成灾之势。从现象上看,信用社的数字上去了,短期效益有了,发展速度提高了,但从本质上看,信用社资产质量却在下降,是发展速度掩盖了发展质量。这种发展是大厦建在沙滩上的发展,是汽车走在冰面上的发展,基础不牢,地动山揺,这种发展是短命的、危险的,后果也是十分严重的。
(二)重经验,轻规则。
由于信用社的有些同志不注重学习,不接受新生事物,凭经验办事,按习惯操作,与现代金融要求相差甚远,对不符合条件的贷款搞变通,甚至铤而走险,不计后果,直接闯红灯、走,导致违规违法发放贷款,其表现形式主要有:一是化整为零、累大户贷款、借证放贷,假证放贷,冒名放贷,一户多证贷款等;二是涂改身份证放贷。少数信用社为一时之利或一己之利,涂改身份证地址发放贷款;三是跨地区贷款不断发生。一些信用社内部人员与贷户串通一切,共同应对联社检查;四是抵押品不足值、不合规,甚至随意抽换抵押品;五是贷款期限管理不切实际,奇长奇短;六是担保贷款形同虚设,互保串保现象屡屡发生。有些信贷人员对担保人不调查、不审查,完全是套公式、走形式,担保流于形式,实际上是换一种形式的信用放款。所有这些行为都是一些信用社主任或经办人员缺乏规则意识、缺乏规范意识、缺乏风险意识、缺乏自我保护意识而导致的,是凭经验办事、凭感情办事的一种具体表现。严重背离了信贷资金的“三性”原则和贷款“三查”的信贷管理制度。
(三)重效益,轻安全。
由于农信社资产状况单一,信贷业务始终是信用社主要创收渠道,是农信社实现最佳效益的重要途径。一些信用社为了追求效益目标最大化,盲目放贷,忽视制度约束,忽视法律约束,忽视安全约束,违规违法放贷。片面认为有高收入就有高效益,有高效益,绩效考核就有高报酬,至于安全问题、风险问题全都置于脑后。一笔贷款到期,本来已出现风险信号,但只要能付息,就收息换据,借新还旧,不注重对到期贷款的清收,不注重培育良好的信用环境,最终导致本金难以收回,形成新的沉淀。
(四)重投放,轻管理。
信用社经营的是特殊商品——货币,贷款投放就象农民经营农田一样,三分种、七分管,只有加强田间管理,给它施肥、锄草、治虫,才能保证它到时有好的收成。信用社的贷款从贷出去到收回来是一个完整的、严密的业务操作流程,从投放到收回的各个环节、各个阶段都有严格的要求,但在有些信用社贷款“三查”管理制度却流于形式。贷前调查不尽职,看看报表、听听介绍、全凭感觉。贷时审查不认真。贷后检查走过场、敷衍塞责、马虎从事。一些信用社对贷后管理片面认为只要有担保有抵押,就没有风险,忽视跟踪管理,人放天养,听天由命。在到期贷款的收回上,一些信用社由于重放轻管,违规放贷,已形成靠借新还旧、增贷收旧、收息转据,甚至增贷收息等违规陋习,导致大量贷款不能按期收回。
二、加强信贷管理,防范信贷风险的对策
(一)统一思想,提高认识,树立正确的发展观。
改革开放二十多年,各行各业都在飞速发展,农村信用社也在发展,也要发展。与农行脱钩以后,农信社的业务确实发展很快,目前正走在发展的十字路口:一条路是规范发展,一条路是盲目发展。所谓规范发展,就是要稳健发展,树立科学发展观,做到速度、质量、效益同步。所谓盲目发展,就是只讲“效益”,不讲质量,只讲现实,不讲后果,以上两条路无疑应取其一,所以,基层农信社必须高度统一思想、统一认识、统一行动。纵观信用社的经营史,农村信用社除了在信贷支农上为国家、为社会作了贡献外,在经营效益上实际上交国家税费远低于国家支持信用社改革给予的扶持资金。如果信用社不在制度上健全、经营上规范,形成新的包袱将违背了国家对农信社改革的初衷,丧失了农信社发展的良好机遇。所以树立稳健经营思想,长期坚持短期效益服从长远效益,发展速度服从发展质量,不能只讲速度不讲质量、只讲效益不讲安全。
(二)学习文件,落实制度,增强全员规则意识。
当前基层农信社在信贷经营管理中存在的问题,都是发展中的问题。“乱中求治”必须靠制度、靠办法、靠规则。省联社成立以后,针对农信社经营不规范和管理混乱的现状,先后出台了一系列的制度和办法,从各个方面规范从业人员行为,但是在基层学习抓的不够,制度写在纸上,贴在墙上,由于没有抓好认真贯彻落实,不断出现这样或那样的问题,这些都是缺乏规则意识、缺乏制度观念的结果。如何落实制度,关键在信用社主任,作为信用社主任必须首先模范执行制度,遵章守制,遵纪守法,做到不闯红灯,不越高压线,严于律己、率先垂范、作好表率,要求员工不做的,自己首先不做,要求员工做到的,自己首先做到;其次,是克服随心所欲,凭经验办事的思想,克服人情面子观念,防止感情用事;其三,彻底改变侥幸过关,凭运气经营的工作态度,严格按程序发放每笔贷款。农户小额信用贷款严格坚持“调查建档、初评公示、审查定级、授信颁证、凭证放贷、贷后管理”的程序;坚持集体审批的原则。其他贷款必须严格执行市场准入制度、调查评审制度、担保抵押制度和贷后管理制度。
Shang Yumei
(College of Pipeline and Civil Engineering of China University of Petroleum,Dongying 257061,China)
摘要: 提出了目前材料力学实验教学中存在的几个问题,结合实际情况提出了几点创新,提出要更新传统材料力学实验教学模式,重视基础实验的延伸,按专业类单独设课,实行开放性实验和网上选课等创新方法。
Abstract: The thesis advanced the questions of the experiments of mechanics of materials at present, advanced a few new theories combining the reality of school, such as renewing the traditional methods of the the experiments of mechanics of materials, attaching importantce to the extend of the basic experiments and arranging the curriculum according to the subjects, opening the laboratories to the students and selecting the curriculum by internet.
关键词: 材料力学实验 创新
Key words: the experiments of mechanics of materials;innovotion
中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)27-0140-01
0引言
在《材料力学》科学发展史中,实验促进了材料力学理论的发展,同时由于材料力学的理论是建立在将真实材料理想化、实际构件典型化、公式推导假设化基础上的,他的结论是否正确以及能否在工程中应用,都只有通过实验验证才能确定。
1材料力学实验教学现状
1.1 材料力学实验教学水平落后实验教学一直处于理论教学的从属地位,试验方法单一,只注重拉伸、压缩、电测等几个基础实验教学。教学设备、内容方法陈旧,测试技术和手段落后,学生所学材料力学知识与工程实际不能同步,学习兴趣不大。材料力学实验大部分为基础实验。以材料拉伸压缩试验为例,课上只是对典型的塑性材料低碳钢和脆性材料铸铁做测试,一般只提供标准试件,能够测试出低碳钢弹性模量E、屈服强度?滓s、抗拉强度?滓b、延伸率?啄和断后伸缩率?鬃以及铸铁的抗拉压强度即可,测试要求比较简单,学生只是被动接受,很难有兴趣。
1.2 现有的材料力学实验教学指导书不能与新进的实验设备同步材料力学实验设备――特别是电测设备更新是比较快的,这样就要求实验教材必须与设备的更新同步。
1.3 学生对实验课的认识存在误区由于材料力学实验是非独立实验,实验成绩所占该门课程的总成绩比例较小,对期末成绩影响不大,形成了重理论、轻实验的思想。
材料力学实验大部分为分组验证试验,许多同学认为只要会做实验就可以了,甚至有些学生认为实验课上不上无所谓,实验报告的处理也是拿别人的数据照抄应付。
1.4 各学校的实验教学水平参差不齐一些学校由于投入等原因,可能连基本实验还难以保证。一些学校则开发了设计性、综合性、开放性的实验,以及相应的实验装置等。有些学校还开发了新的实验设备,并获得了具有自主知识产权的实验设备专利。这些都是近年来我国高等学校教育教学改革所取得的成果。
2实验教学的几点创新
2.1 授课中穿插力学史,激发学生兴趣比如在讲述电测实验时,可介绍电阻应变计测试技术起源于19世纪。1856年,W・汤姆逊(W・Thomson)对金属丝进行了拉伸试验,发现金属丝的应变与电阻的变化有一定的函数关系;惠斯登电桥可用来精确地测量这些电阻的变化。1938年,E・西门斯(E・Simmons)和A・鲁奇(A・Ruge)制出了第一批实用的纸基丝绕式电阻应变计。
2.2 重视基础实验的延伸以材料力学性能测试为例,可以使测试材料多样化,除碳钢、铸铁两种材料以外再提供塑料、铝合金、木材、玻璃等多种材料,有条件话,还可以使用各种新型材料。要求学生分别测试不同材料的性能指标,通过比较,自己得出结论。同种材料不同截面(圆截面、矩形截面等)、不同尺寸,让学生结合理论课知识自己测算标距,求出所有参数。通过这种脱离只提供标准试件的模式,使简单、枯燥的材料性能试验多样化,活泼化,可以让更多的学生动起手来,从而提高学生的实验兴趣。
弹性模量E和泊松比?滋分别在材料的拉伸试验和电测实验中测得。这两个参数的测试方法很简单,学生一般在老师讲授完后很容易就能测定出来,由于操作简单,学生做完实验后很容易忘记他们是如何测得的,也很少有学生去研究实验原理。在学完了电测实验后,可鼓励学生自己动手粘贴应变计,研究如何接桥,利用电阻应变仪把弹性模量E和泊松比?滋在拉伸试验机上测试出来。
2.3 更新传统材料力学实验教学模式,探索新的高效直观的教育方法实行传统教学与多媒体教学相结合的教育模式。该校工程力学实验中心从2007年开始在几位老师的精心努力下,开发了一套直观、形象的材料力学实验多媒体教学课件,在实验课板书教学中通过穿插多媒体课件,大大激发了学生对材料力学实验的兴趣。为了改变以往材料力学实验设备陈旧和测试手段落后的现状,从2002年开始在原有液压万能试验机的基础上,陆续引进了新型的电子万能试验机若干台;陆续淘汰了旧的、低效的电阻应变仪和配套组合装置,开始使用操作简单、自动化程度高、数据处理方便的电测仪器。
2.4 实行开放性实验和网上选课系统给学生充足的时间和空间,突破材料力学实验教学的传统方式,实现全面开放实验室,建立相对独立的实验教学体系,打破班级授课制,开发网上选课系统,让学生自己在网上选课,按分散式教学模式组织实验教学。全面开放实验室,调动学生的主观能动性,使每个学生都有动手操作机器的机会,提高仪器设备的使用率。同时实验室开放能最大限度地利用实验室资源,实验室开放后,学生自己选择实验项目,实验的频率和实验循环的节奏由学生自己调节,这使得实验室的容量大幅度提高,实验用房得到充分的利用。
2.5 加强实验室建设要更新观念、提高效率,抛弃固有、陈旧的管理模式,选拔一批爱岗敬业,有高度责任心和事业心的优秀青年来充实实验室队伍。重视实验教师的培训,多与国内外知名高校交流,提高实验教师的业务素质。
3总结
材料力学实验实验课是一门技术基础课,在工科院校中占有相当重要的位置。但是,受多种因素的影响,力学实验教学设备陈旧,内容枯燥乏味,学生难有兴趣。传统的材料力学实验内容远远达不到培养学生实验技能的目的,也跟不上科技发展的步伐。因此,对实验内容必须进行大胆的改革和创新。
参考文献:
[1]刘萍华.材料力学实验教学的创新与探索[J].科技情报开发与经济,2009,19,(21):187-189.
材料力学是一门理工科专业的技术基础课,是沟通基础课程和专业课程的桥梁[1-3]。材料力学也是力学基础课程之一,许多院校都将其作为工科专业的一门必修的专业基础课程,它可为实际工程问题提供强有力的理论基础和技术支持。因此,学生必须要掌握好材料力学的基本知识及理论,为实际工程应用打下良好的理论基础。为了和社会接轨,对材料力学的教学改革已刻不容缓。张艳丽等人针对应用型本科院校提出了材料力学的改革方案[4];刘雯雯等提出材料力学实验教学改革与创新人才培养[5];杨超等人对应用型本科院校材料力学教学进行了改革与探讨[2]。针对应用型本科院校材料力学课程的教学改革,笔者也提及以下几点思考。
一、高校应根据各专业自身的特点合理确定教学内容
材料力学课程的教学首先应根据专业特点,科学确定教学内容。针对土建类等相关专业,由于在该行业中柱、梁等构件,主要以受拉(压)和弯曲为主要变形特征,所以教师在讲授构件基本变形时就要以杆件轴向拉(压)和弯曲变形作为教学的重点。而在机械行业中,有些轴类构件还要产生扭转变形,因而对于机械专业的学生,构件的轴向拉(压)、弯曲和扭转变形都应列为教学的重点内容。
二、选择适应性教材或自编教材
作为应用型本科院校,应从应用型角度选择适合自己专业学生的教材或本专业教师自编教材。
1.各应用型本科院校不能照搬其他重点院校的优秀教材。不可否认,重点院校学生的获取知识或学习的能力普遍高于一般院校的学生,有的优秀教材只适合于重点院校学生,因为这些优秀教材在难度和深度方面已超过一般普通院校学生的学习能力,反之亦然。所以各院校应充分了解本校学生的学习能力,选择适合学生专业的教材。简言之,适用的才是最好的。
2.要因材施教,各专业教师最好组成团队,自编教材。根据学生的层次和水平,编制合适的教材。由于是应用型本科院校,自编教材时要注意以下几个方面:最首要基本的一个方面是自编教材内容要合理,当然应紧紧围绕培养应用型人才这个主线。其次,自编教材应密切联系工程实际,所以在自编知识点时一般都要先引入工程实例。再者,一些不是非常重要的公式只需作适当的解释说明,无需长篇大论的推导。当然对于一些非常重要的公式或理论,基本的公式推导过程也是必需的。最后,教材难易程度要适中,知识点要相互衔接,循序渐进,由浅入深,由简单到复杂。
三、综合应用多种教学方法和手段
为了达到良好的教学效果,应把各种教学方法有机地结合起来。本人根据多年的教学经验,总结出以下一些方法。
1.使用多媒体教学与版书相结合。现在,多媒体教学早已普及各高等院校,几乎所有课程教师在讲授时都要用到多媒体。教师在教学时如果照本宣科,材料力学课程的教学就会变得枯燥无味。学生对本课程的学习也会缺乏积极性和主动性。然而如果教师能够结合生活实际,比如教师在讲解工程实例时,可在课件中插入图片,根据图片引出问题,而后过渡到教材上,从而讲解相关知识点,这样就可以大大激发学生的学习兴趣,从而可以使学生的被动学习转变为主动获取知识。这就要求教师在课后花费大量时间制作完备的多媒体课件。当然,上课时也不能全依靠多媒体,由于多媒体的信息量大,过快的信息更新反而不利于学生思考,比如当讲解重要公式推导时教师应结合版书,引导学生公式推导,使学生容易接受。再如当讲解例题时,教师应在黑板上分析例题的解题思路,而后可以根据思路播放其求解过程,等等。所以多媒体教学应与版书相结合,这样才有可能达到事半功倍的教学效果。
2.比较法。由于材料力学公式较多,有些知识点的分析方法也类似,所以要学好该门课程,类比法就显得非常重要了。公式的理解并记忆也是学好材料力学的关键一环。比如在讲授扭转应力计算公式时,就可以类比前面的轴向拉压时横截面上的应力计算公式;讲到弯曲正应力计算公式时,可以类比前面的轴向拉压横截面上的应力计算公式以及扭转切应力的计算公式。这样采用类比记忆就可以更加容易理解并熟记这些重要公式。针对这三种基本变形的计算公式及各力学量的含义如表1所示。
再如,我们在讨论圆形直杆受扭时应力的时候,要综合研究变形几何、物理和静力等三方面的关系。同样地,我们在推导纯弯曲正应力计算公式的时候,也要从变形几何、物理和静力三个方面入手。所以教师在讲授课程时,要提醒学生针对分析方法类似的知识点,要用类比的方式去学习,这样当学生理解圆轴扭转应力计算公式之后,再来研究纯弯曲正应力计算公式就显得容易多了。
3.归纳法。材料力学的知识点繁多复杂,这就要求教师每上完一堂课,都要对教学内容进行归纳总结,将概念和知识点有机结合起来,使学生能够从整体上把握本堂课的教学内容,便于课后复习。在教学过程中还要对解题思路、解题方法等内容进行归纳总结,这样可以使学生了解或掌握多种解题方法,开拓学生解决问题的能力,提高学生的解题效率,发散学生的思维,等等。
4.启发式教学。在教学中,一定要引导学生独立思考,调动学生学习的积极性和主动性,从而活跃课堂气氛。在课堂教学中,一定要注重学生思维能力的培养,课堂教学是培养学生思维能力的主战场[6]。为达到这一目标可采用启发式教学,可以结合实际提出设问。比如在讲到弯曲时,可以提出为什么房屋建筑上的矩形截面梁是立放而不是平放?又如在讲解应力集中概念时,为什么阶梯轴的轴肩处要用圆弧过渡,等等。
四、注重学生实验实践能力的培养
针对应用型本科院校,材料力学实验教学也显得尤为重要。材料力学实验教学的改革要从基本实验入手,扩充基本实验内容,增加实验的思考性,给学生更多的动手动脑的机会。对基本实验,首先应该从内容上进行精选,保留必要的传统实验,在原有基础上要提高起点,增加难度,增加思考性。[7]材料力学实验是对学生进行工程素质教育和培养学生独立动手能力的重要环节,它也是理论联系实际和实践性的主要环节。通过实验,不仅能提高学生的动手能力,还能提高学生分析问题和解决问题的能力。我们知道材料力学实验可以分为演示性实验、验证性实验和综合性或研究型实验三大类:演示性实验是由教师在实验室演示和学生在现场参观的实验;验证性实验是由教师指导,学生独立操作完成,从而来验证理论正确性的实验;综合性或研究型实验以教师和学生设计实验为主,从而达到激发学生创造兴趣和充分调动学生创造思维的目的。只有在演示性及验证性实验的基础上,适当增加综合性或研究型实验,才有助于提高学生的实验实践能力,培养学生的独立创新能力。