材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

　　一、我院工程力學(xué)實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀

　　近幾年，我院工程力學(xué)實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀是：開始時(shí)學(xué)生主動(dòng)性較強(qiáng)，之后逐漸減弱，甚至應(yīng)付。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，少數(shù)學(xué)生操作，大部分學(xué)生圍觀，抄錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中抄襲現(xiàn)象較多。具體原因有以下幾方面。

　　1.重理論，輕實(shí)踐。課程設(shè)置中以理論課為主，實(shí)踐課程沒有單獨(dú)開課，教師極易形成重理論、輕實(shí)踐的心理。考試形式為筆試，幾乎沒有覆蓋實(shí)驗(yàn)部分的知識(shí)點(diǎn)，可能會(huì)誤導(dǎo)學(xué)生重視理論學(xué)習(xí)。

　　2.傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不科學(xué)。我院的力學(xué)實(shí)踐教學(xué)流程為：學(xué)生預(yù)習(xí)―教師講授―演示實(shí)驗(yàn)步驟―學(xué)生按步驟實(shí)驗(yàn)―記錄、處理數(shù)據(jù)―教師批閱。這種教學(xué)模式可以最大限度地保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致學(xué)生缺乏興趣與主動(dòng)性，制約其主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)相違背。

　　3.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目層次設(shè)置單一，不能體現(xiàn)動(dòng)手能力的遞進(jìn)發(fā)展。我院的力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目層次設(shè)置中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為16個(gè)課時(shí)，演示實(shí)驗(yàn)為兩個(gè)課時(shí)。這樣的課時(shí)安排無法鍛煉學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。

　　4.實(shí)驗(yàn)教材太過詳細(xì)。目前使用的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和實(shí)驗(yàn)報(bào)告仍是老版本，指導(dǎo)書內(nèi)容過于詳細(xì)，學(xué)生只要按部就班就可完成實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)記錄表格也很完善，學(xué)生只需將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入相應(yīng)表格，即可按照表格中規(guī)定的步驟處理。這樣的弊端是學(xué)生不知其所以然，始終被牽著鼻子走，不利于學(xué)生積極思考，也不利于挖掘?qū)W生的創(chuàng)造能動(dòng)性。

　　5.實(shí)驗(yàn)考核體系不科學(xué)。當(dāng)前，實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)由考勤和實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩項(xiàng)成績(jī)構(gòu)成，忽略了重要的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與動(dòng)手能力的過程考核。這樣的考核方式使學(xué)生只注重完成精美的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不愿動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。

　　二、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的對(duì)策

　　1.更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念。清華大學(xué)前校長(zhǎng)顧秉林在第三屆國(guó)際工程教育大會(huì)上，指出在工程教育中普遍存在重“學(xué)”輕“術(shù)”的。傾向，高校學(xué)生缺乏解決實(shí)際工程問題的能力。這就要求高校管理者及教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，正確認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)的關(guān)系，充分體現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及解決工程實(shí)際問題能力中的重要作用。要從根本上轉(zhuǎn)變以往的傳統(tǒng)教學(xué)理念，樹立以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的新型的先進(jìn)的教學(xué)理念。只有依托先進(jìn)的教育理念和教學(xué)方法，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深度挖掘?qū)W生的W習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。

　　2.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，我們結(jié)合實(shí)際需要，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了整改。將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為三個(gè)逐漸遞進(jìn)的層次――基本型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)。（1）基本型實(shí)驗(yàn)。基本型是以材料力學(xué)基本概念為依托，以材料力學(xué)部分基本知識(shí)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，為之后的實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)設(shè)置四個(gè)項(xiàng)目：金屬的拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)，金屬的彈性模量測(cè)定實(shí)驗(yàn)，金屬扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)。該類型實(shí)驗(yàn)主要通過原理性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，提取數(shù)據(jù)，處理分析數(shù)據(jù)，使學(xué)生加深理論知識(shí)的直觀認(rèn)識(shí)，鍛煉其獨(dú)立思考以及對(duì)實(shí)驗(yàn)問題的處理能力。（2）綜合型實(shí)驗(yàn)。綜合型實(shí)驗(yàn)是訓(xùn)練學(xué)生熟練操作電測(cè)儀器，合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，從而強(qiáng)化其解決實(shí)際問題的能力。具體包括塑料的彈性模量與泊松比測(cè)定實(shí)驗(yàn)，壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)，純彎曲梁正截面應(yīng)力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)。在該類實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生處于主導(dǎo)地位，教師只是起到輔助作用。學(xué)生查找相關(guān)實(shí)驗(yàn)資料，制訂實(shí)驗(yàn)方案（根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康腵獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選取測(cè)點(diǎn)，粘貼應(yīng)變片，設(shè)計(jì)橋路連接方式，測(cè)取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄及處理表格），教師審核后完成實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)可以較好地鍛煉學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)查閱資料的能力，培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)合作精神、溝通協(xié)調(diào)能力、儀器設(shè)備的操作能力，提高其分析、解決實(shí)際問題的能力。（3）研究型實(shí)驗(yàn)。研究型實(shí)驗(yàn)與其他類型實(shí)驗(yàn)不同的是，實(shí)驗(yàn)環(huán)境相對(duì)寬松，實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)。首先，學(xué)生自由結(jié)合，4～5人一組，選擇一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹��?shí)驗(yàn)條件，查閱資料（大約兩個(gè)星期左右），制訂詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案（如測(cè)試裝置、測(cè)點(diǎn)布置、加載方式、橋路連接方式等），與教師討論實(shí)驗(yàn)方案的可行性，最終確定實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，記錄、處理數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告或?qū)嶒?yàn)論文。

　　在此類實(shí)驗(yàn)中，我們可以設(shè)置以下項(xiàng)目：疊梁純彎曲時(shí)正應(yīng)力的分布規(guī)律研究，復(fù)合梁純彎曲時(shí)正應(yīng)力的分布規(guī)律研究，鉸合梁純彎曲時(shí)正應(yīng)力的分布規(guī)律研究，以及懸臂梁組合變形時(shí)應(yīng)力的分布研究。這類實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟鰪?qiáng)學(xué)生運(yùn)用力學(xué)知識(shí)的能力，熟練查閱資料的能力以及團(tuán)隊(duì)合作、溝通協(xié)調(diào)的能力，為其今后的工作或深造奠定較好的基礎(chǔ)。

　　三、改革考核方式

　　1.事前考核。以往實(shí)驗(yàn)大致是5～6人一組，現(xiàn)在改為兩人一組，對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備套數(shù)較少的實(shí)驗(yàn)，比如拉、壓、扭實(shí)驗(yàn)，我們施行分批實(shí)驗(yàn)，基本上能保證2～3人一組。實(shí)驗(yàn)前要求學(xué)生通過預(yù)習(xí)，熟悉實(shí)驗(yàn)方法，計(jì)算理論結(jié)果，完成預(yù)習(xí)報(bào)告。教師給出預(yù)習(xí)成績(jī)，該項(xiàng)在總分中占有20%的比例。

　　2.事中控制。對(duì)于預(yù)習(xí)考核合格的學(xué)生，教師在實(shí)驗(yàn)室根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型適當(dāng)講解實(shí)驗(yàn)涉及的理論知識(shí)，介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)，發(fā)放空白的實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)。實(shí)驗(yàn)過程中，教師以巡視的形式考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范程度、態(tài)度、對(duì)數(shù)據(jù)的合理性的判斷，以及實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題的處理能力，給出實(shí)驗(yàn)過程分，該項(xiàng)占總分的60%。

　　3.事后檢驗(yàn)。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后整理實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師根據(jù)報(bào)告中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程、誤差分析、心得體會(huì)以及改進(jìn)方向進(jìn)行評(píng)分，該項(xiàng)占總分的20%。

　　四、結(jié)語

　　在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，我們要充分挖掘?qū)W生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的理論知識(shí)綜合應(yīng)用能力，強(qiáng)化理論與實(shí)踐結(jié)合的能力，增強(qiáng)學(xué)生分析、解決實(shí)際工程問題的能力。

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　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>

　　通過拉伸實(shí)驗(yàn)測(cè)定低碳鋼材料的屈服極限σs、抗拉強(qiáng)度σb及斷面收縮率ψ，了解材料的拉伸力學(xué)性能。

　　通過壓縮實(shí)驗(yàn)觀察低碳鋼和灰鑄鐵材料的壓縮變形過程，并測(cè)定其抗壓強(qiáng)度，比較兩者的破壞特征。

　　二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

　　1、微機(jī)控制電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)

　　2、游標(biāo)卡尺

　　3、做標(biāo)記用工具

　　三、實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)述

　　拉伸實(shí)驗(yàn)基于胡克定律和塑性變形理論，通過逐漸增加拉力，觀察試樣的變形直至破壞，記錄各階段的。應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系。壓縮實(shí)驗(yàn)則通過施加垂直壓力，觀察試樣的壓縮變形及破壞過程。

　　四、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄

　　1、拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

　　低碳鋼材料：

　　試件尺寸：標(biāo)距L0 =____mm，直徑d0 =____mm

　　屈服載荷Fs =____KN，最大載荷Fb =____KN

　　屈服應(yīng)力σs = Fs/A0 (MPa)，抗拉強(qiáng)度σb = Fb/A0 (MPa)

　　延伸率δ = [(L1-L0)/L0] × 100%，斷面收縮率ψ = [(A0-A1)/A0] × 100%

　　灰鑄鐵材料（如進(jìn)行）：記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)

　　2、壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

　　試件尺寸及數(shù)據(jù)記錄同上，但需注明是壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果

　　1.拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：

　　計(jì)算屈服應(yīng)力、抗拉強(qiáng)度、延伸率及斷面收縮率，并填入上述表格。

　　繪制低碳鋼材料的拉伸曲線，展示應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。

　　2.壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：

　　計(jì)算抗壓強(qiáng)度，分析壓縮過程中的變形特征及破壞原因。

　　可繪制壓縮曲線。

　　六、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察與分析

　　1.拉伸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

　　觀察低碳鋼試樣從彈性變形到屈服、強(qiáng)化直至斷裂的.全過程。

　　分析斷口形狀，討論頸縮現(xiàn)象及其原因。

　　2.壓縮實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

　　觀察低碳鋼和灰鑄鐵在壓縮過程中的變形差異。

　　分析兩種材料的破壞形式及原因，特別是灰鑄鐵的脆性破壞特征。

　　七、思考討論題

　　簡(jiǎn)述低碳鋼和灰鑄鐵在拉伸力學(xué)性能上的差異，并分析其物理機(jī)制。

　　討論材料在拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)中破壞形式的不同，以及這些差異對(duì)工程設(shè)計(jì)的影響。

　　如何通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)估材料的可靠性和適用性？

　　八、小結(jié)

　　本次拉伸與壓縮實(shí)驗(yàn)不僅加深了我對(duì)材料力學(xué)性能的理解，還讓我掌握了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析的基本方法。通過對(duì)比低碳鋼和灰鑄鐵在不同加載條件下的表現(xiàn)，我深刻認(rèn)識(shí)到材料性質(zhì)對(duì)結(jié)構(gòu)安全性的重要性。未來，我將更加注重實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以提高自己的科研能力和實(shí)踐水平。

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