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材料力学实验报告范文1
关键词：材料力学；实验教学；实践
材料力学是高等工科院校多数专业的专业基础课，它对于培养学生的科学素质，特别是工程素质及创新能力方面发挥着重要的作用，而材料力学的实验教学是深化学生理解力及拓展学生思维的关键环节。地方高校的主要任务是为地方经济和社会发展培养应用型人才，针对地方高校的培养目标和学生自身的特点，如何最大限度地提高实验教学效率和教学质量，需要在教学实践中不断地探索和完善。
一、目前在实验教学中存在的问题
(一)过于强调设计性、综合性实验的比例自从全面推进素质教育以来，实验教学内容也在不断地进行改革和创新，增加综合性和设计性实验以提高学生的思维方式和创新能力是实验教学内容改革的方向。通过对实验内容的调整和整合，综合性、设计性实验所占比例达到了规定的要求。然而，在实际执行中发现。这种改革和创新仅仅是对教师的创新，对学生的综合能力和创新精神的培养收到了微乎其微的效果。为了显示实验内容的创新性，实验教学改革趋向于追求综合性、设计性实验的规模、数量和速度，过于追求高深的理论与新型的内容，忽视了实验内容与学生的认知结构的关系，从而忽略了学生的主体作用，也与应用型人才的培养不相适应。
(二)学生对实验课在思想上的误区
传统的观念认为，实验只是对所学理论知识的验证，实验课中完成了实验任务并会做该实验就行了。室内实验课多数都是分组实验，有少部分学生甚至认为上不上实验课无所谓，拿别人的实验数据来校核理论知识还可节省时间，实验报告也是抄别人应付了事，甚至有个别学生实验报告只抄个实验数据，实验数据处理部分空白。另外，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。
(三)实验考核办法单一
实验课程考核的目的是为了督促学生系统地学习、巩固和提高所学的知识和技能，检查学生对所学知识的理解、掌握程度和实验技能的运用情况，培养和发展学生的智力和动手能力，同时检查教学效果，总结教学经验、改进教学方法，促进教学质量的提高。在以往的教学中，成绩评定主要以实验操作和实验报告为基础，教师很难在课堂上具体掌握每个学生的实际操作能力，因此，实验报告就成为判断学生知识掌握的重要依据。这显然很难达到考核的目的，同时也不利于调动学生学习的积极性。
二、在实验教学实践中的探索
(一)教学内容――调整、完善
我国的地方大学由于举办者为地方政府，经费来源以地方投入为主，其生源就业大多面向当地。因此，实验教学内容的改革应考虑到地方高校的特殊环境和地方的人才需求类型。另一方面，实验内容的调整还要了解地方高校学生自身的特点。地方高校多数生源来自本地，就业面向本地，更注重专业技能的知识，习惯于从实际应用方面思考问题。应用型人才主要是掌握和应用知识，而非科学发现和创造新知。培养应用型人才重在使之拥有丰富的职业技能，拥有合理的知识、能力结构，拥有终身学习、不断提高的潜力。这符合了地方高校学生的价值取向。因此，实验内容的调整必须与学生的知识水平和功能定位相适应。
(二)教学方法――总结、创新
教学方法是实现教育目的、完成教学任务的基本手段，对于教学的成败、学生学习积极性的发挥起着重大的作用。教学是由教师和学生组成的双边活动。必须坚持“学生为主体，教师为主导”的思想，特别是作为实践性极强的《材料力学》实验课程，更必须始终强调学生的主动地位。在实验教学过程中，教师只有十几分钟的讲解，大部分时间由学生进行实验操作，老师所承担的引导与启发的作用尤为重要。结合材料力学实验课程的特点，提炼出适合本课程的教学方法，灵活多变地运用这些方法是提高教学效率的关键。
在教学实践过程中，综合应用了以下教学方法：1)思路式教学方法：通过引导学生应用已学本课程的理论知识并结合相关实验知识，分析问题和解决问题。注重引导学生在学习过程中，要抓住问题的核心，分析问题的性质；2)互动式教学方法：在讲授过程中，根据本实验课程自身的特点，结合所需学生掌握的背景知识和理论知识着手，通过课堂提问或讨论交流，适时引导学生主动查阅和掌握本门课程所需基本计算方法和理论基础。3)启发式教学方法：为了激发学生的学习兴趣，培养学生的观测分析、动手操作和创新能力，启发式教学是一种有效的教学方法。结合所需学生掌握的背景知识和理论知识着手，通过调整授课内容次序、欲擒故纵等方式，激发学生兴趣，启发学生通过现象发生分析实物本质规律。4)小结式教学方法：当学生完成实验报告后，及时批改和总结。找出所存在的问题、分析问题存在的原因，以不断地在实践中总结经验，逐步完善教学内容和教学思路。
(三)考核方式――全面、多样
材料力学实验报告范文2
[关键词] 教学方法 实验 多媒体 内容重组
一、引言
材料力学既是一门基础科学,又是一门技术科学,是许多工程与科学的基础。长期以来已经形成了相对稳定的课程体系,在几十年的人才培养中发挥了重要作用。传统的经典理论在现代工程和科学技术中仍广泛被应用。这就决定了材料力学教学仍应以经典理论为主。但在科学技术日新月异的今天,在精简学时的同时,必须改革材料力学课程体系、教学内容和方法,减少重复,增添与现代科技发展相适应的新内容,提高效率,保证质量,适应新时期的发展和要求。积极推进本课程的课程教学改革,对提高学生分析、研究、解决工程问题能力,提升专业素养十分重要。
多年来,材料力学教学大纲过分强调课程本身理论的系统性与完整性,注重公式的推导,与本专业相关课程的联系较差,联系工程实际问题不够,尤其缺乏对学生将工程实际问题转化为适当的力学模型的培养。
由于教学内容过多过繁,增加了学生接受和消化知识的困难,也不利于学生独立思考和分析与解决问题能力的培养,更谈不上培养学生分析解决工程实际问题的能力。
教学方法陈旧,课堂气氛沉闷,力学知识本身的枯燥无味,再加上学生缺乏主动性与积极性,不能给学生留出充分的思维空间和讨论空间,教学效果不理想,成绩不佳,影响后续课程的学习。本文结合师范学院机械制造与自动化专业培养目标的特殊性,对材料力学课程的教学改革作如下的探讨。
二、教学内容的重组
按原来的基本类型分章,把教材内容分为三大部分,第一部分为四种基本变形包括拉伸与压缩、扭转、剪切与挤压、弯曲变形。第二部分为强度理论和组合变形。第三部分为压杆稳定。四种基本变形用相同的研究方法重点介绍受力特征、变形特征、应力分布及强度校核理论,讲授时注重工程实际问题的应用,着重培养学生熟练掌握用强度校核公式解决三类不同问题的方法。材料力学的研究对象也应从各向同性(单一的金属材料)拓宽到复合材料上。在强度理论方面可以加入断裂破坏准则。拉、压、弯、扭及其组合变形是材料力学的基本内容,掌握这部分内容的关键就是准确进行各种变形的外力、内力、应力和变形的计算与分析,寻找危险点的极值应力。传统的教学内容有它本身的整体性与系统性,重组后的内容要与传统内容达成完美结合,还需要一个过程,这就需要在实际组织教学时进行大量的教学实践和研究。
三、教学方法的改革
教学的目的,除了让学生掌握材料力学的教学内容,还要让学生掌握分析问题、解决问题的方法。不但教给学生知识,还应该教给学生获取新知识、创造新成果的思维方式和思想方式,要使学生的思维活跃起来,求知欲强烈起来。所有这些都需要我们改变过去“填鸭式”的教学方法,针对机械专业学生的特点,以激发学生的求知欲、竞争欲和表现欲为目的,采取一定的措施来改革教学方法。
突出学生主体地位,培养学生的学习与应用能力。教学过程是教与学,教师是主导,学生是主体。教师不可能传授给学生终生享受的知识和技能,但却可以通过对学生能力的培养,传授给他们学习与应用的能力。为了培养学生的学习能力,每章内容讲授前,首先要让学生预习,通过预习提出每章内容的重点、难点,并引导他们自己查资料解决问题,不仅培养学生的学习能力,还要培养学生的自学能力,突出学生学习的主体地位,充分调动学生学习的主动性、积极性。为了培养学生的应用能力,即分析解决问题的能力,材料力学教学除了按教材教学外,还将国内外新材料、新工艺、新技术等方面的知识渗透到教学中,扩大学生知识面,强化学生分析问题、解决问题的能力,使他们在走向工作岗位后对所学知识有较强的应用能力。
四、采用现代化教学手段,提高教学的效率与效果
充分利用材料力学课程的工程背景,利用多媒体技术,将工程实例生动地展现在学生面前,用动画将抽象难懂的内容形象地表达出来,化解教学难点、缩短学生的认知过程;吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,学生基本上能当堂消化该节课的内容,大大地提高了课堂教学效率和效果。
五、加强实验环节,提高学生实验能力
实验是材料力学教学的一个重要环节,是理论联系实际的重要手段。目前的实验指导书并没有对实验的全过程进行系统阐述,实验报告多是填空式,对学生认知能力及动手能力的培养极为不利。为此,结合拉压、扭转、弯曲三大实验,实验前指导学生进行认真的准备,自己动手设计实验方案;实验过程中,让学生认真观察实验现象,分析总结实验结果,重点培养学生科学的工作方法,严谨的工作态度及踏实的工作作风;实验完成后,由学生通过思考,按实验规范自行设计、完成一份科学合理的实验报告。通过实验全过程的实施,让学生清楚地知道实验是科学研究的重要手段,使学生对材料力学知识有更加深入地了解。由此可见,实验课可起到理论课起不到的作用,对于提高学生的综合素质有很重要的意义。
六、结束语
材料力学的课程改革,是一项长期而又艰巨的任务。改革既要符合专业的培养目标,保证学生具有宽厚、扎实的基础和基本的应用能力,又要积极稳妥,循序渐进。由于力学课程教学涉及面广,各专业对力学课程教学的要求又不尽相同,所以改革应该分层次、分阶段、有针对性地进行,要在探索中不断总结经验,逐步完善。所有的改革都应以发展学生智能,提高学生素质,培养高质量的应用型本科人才为出发点。
参考文献:
[1]刘鸿文.材料力学第四版[M].北京:高等教育出版社.
[2]单辉祖.材料力学(Ⅰ、Ⅱ)[M].北京:高等教育出版社.
[3]赵淑红,张展.《材料力学》教学方法探讨.农机化研究,2004,(5).
材料力学实验报告范文3
关键词 电测法 材料力学实验 弹性模量 泊松比
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.02.055
2011年教育部下达了实施“关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见”的通知，主要目的是针对当前我国工程教育培养过程中，理论教学环节薄弱、学生动手能力差的现状；要求改变现有的灌输式教学，形成创新教育的氛围，进一步推动工程教育教学改革，提高工程教育的教学质量。①
材料力学实验是土木、材料和机械等工科类专业的必修基础课，是进一步加深学生对材料力学的认知、巩固材料力学的基本概念、树立严谨科学态度、培养学生创新精神、增强工程实践能力、提高学生综合素质的重要环节。②近几年随着高校学生人数的不断增加，相应配套的实验教学仪器设备不足、新的仪器设备购置时间漫长等一系列问题的出现，导致高校实验教师往往要投入大量时间来应付，因此严重影响了实验教学过程，从而很难实现优质高效的实验教学效果，更谈不上通过实验教学提升学生的综合能力。
目前，大多数高校的材料力学实验教学遵循这样的步骤：首先由教师讲解本次实验的内容、仪器操作流程以及注意事项，随后向学生演示实验过程；然后学生按照演示的步骤完成实验过程；最后记录并整理数据，提交实验报告。在整个实验教学过程中，学生只是按照教师或教材的指导机械地完成操作仪器，对于实验目的、实验现象所反映的问题缺乏深入的思考，实验做完后很多学生只知其然不知其所以然。尤其是在材料力学实验中对金属材料弹性模量和泊松比测定需要用到电测法，然而初学者对力学实验中出现的电学原理和方法一下子很难接受，并且很难跟其所掌握的理论知识相结合。整个材料力学实验完成以后，由于学生对实验原理的理解不够透彻，无法提高和加深对理论知识的掌握与运用。
1 电测法的基本原理
电阻应变测量简称电测法，其原理是在被测物体表面的力学量、物理量等非电量变化通过传感元件转换成电量变化的一种实验方法（如图1所示）。电测法作为应变测试方法中的一种在材料力学实验教学中经常用到，根据电学原理金属丝在受到拉伸或压缩时，其截面面积会发生微小变形从而使电阻发生变化，通过信号采集器将电量转变为变形量。进行实验前，首先将电阻应变片，用特殊的胶合剂粘贴在被测物体上，当试件受到载荷作用发生变形时，电阻应变片中的电阻丝随之一起变形，导致电阻丝长度及截面积的改变，从而引起其电阻值的变化。可见，电阻的变化与应变有一定的对应关系。通过电阻应变仪，就可测得相应的变化。利用胡克定律就可求得应力值。③
2 金属材料弹性模量和泊松比测定实验中运用电测法出现的问题
弹性模量和泊松比是反映材料性能的重要参数，是材料本身固有的两个常数，是衡量材料产生弹性变形难易程度的两个重要物理量，也是设计各种工程结构时选用材料的主要依据之一，因此对材料的弹性模量和泊松比这两个参数的准确测量显得非常重要。④一般构件受载，表面上的点处于平面应力或平面应变状态。通常采用拉伸实验来测定材料的弹性模量，在材料的弹性范围内，应力与应变成正比关系，即 = ，从而可以得到弹性模量 = /。大多数的材料在受到拉力作用时，不但沿着材料的长度方向发生变形，同时横向发生短缩的横向变形。由材料力学可知，在弹性变形范围内，横向变形 和纵向变形 成正比关系，这一比值称为材料的泊松比，一般以表示，即 = | / |。⑤
笔者一直以来承担着全校14个工科专业的材料力学实验教学，绝大部分学生通过材料力学实验，以及材料力学、工程力学等专业理论课的学习，学生对弹性模量和泊松比的概念有一个初步的理解，但是在实验测量过程中为何要用到电测法，以及如何实现力学实验与电测法相结合，并不能完全理解，对如何把力学的量（应力、应变）用电学的方法表达这个原理还一知半解，无法很快接受并做到融会贯通。为了让学生尽快地理解并掌握电测法原理，并与材料力学实验充分地相结合，笔者在教学过程中经过不断尝试，取得了一些教学体会。
3 运用电测法在材料力学实验教学中的体会
3.1 从理论到实验的切入
为了让学生对电测法这一原理有更清楚、更直观的认识，笔者在进行材料力学实验课教学时，先从所要测定的材料两个基本物理量入手，先引入弹性模量的概念，再结合学生已学的理论知识 = ，得出 = /。以图2为例， = /， = / 。若能求得应力、应变，则弹性模量很容易就得出。荷载是在实验过程中施加的外力，可由压力传感器测得，横截面面积可以用 = 椎贸觯渲形约峤孛婵矶龋峤孛婧穸取J约脑た梢圆饬康贸觯衷诘奈侍馐堑越锥蔚摹∫蛭苄。苣延媚壳暗牟饬渴侄尾饬砍隼矗杂？= / 这个公式无法求得。从而引入了电测法求解。
3.2 电测法如何与实验相结合
讲解电测法，先从应变片的构造介绍，当粘贴在试件表面的应变片跟随试件一起变形时，应变片的电阻丝会因其变形而发生电阻的变化 / = ・，而值是应变片敏感系数，出厂时厂家会标定。因此应变与电阻的变化率之间存在一个比例关系，通过电阻应变仪就可以根据电阻的变化率和灵敏系数直接把应变值采集出来，由于应变片与试件紧密粘贴在一起，此时应变片的应变就代表应变片粘贴部位试件的应变值。这样，学生就可以明白为何引入电测法，以及电测法的工作原理，等他们自己动手实验的时候思路就可以非常清晰，对数据的处理也可以比较准确。
4 结束语
笔者在近几年的材料力学实验教学过程中，不断探索教学方法，经过一些尝试，发现在材料力学实验中，首先介绍学生的理论知识，让学生有一个回顾，然后再启发学生在实验中如何用理论公式求解相应的参数，再慢慢引入电测法，让学生一步步理解了实验的原理，后期学生自己动手实验时思路比较清晰，处理数据比较准确，整个实验过程中师生互动较好，达到材料力学实验教学的目的，提高了学生分析问题、动手解决问题的能力。
注释
① 徐国强，胡玉林.材料力学实验教学模式改革的探索和实践[J].高校实验室工作研究，2011（4）：36-37.
② 郑艳，莫时旭.PBL教学法在材料力学实验教学中的应用[J].中国电力教育，2013（11）：139-140.
③ 张烈霞.电测法测量弹性模量和泊松比的实验研究[J].机电工程技术，2012（9）：97-99.
材料力学实验报告范文4
关键词 材料力学 教学方法 研究
中图分类号：G642.0 文献标识码：A
为了全面提升教育教学水平和人才实践能力的培养，各高校都开展了“精品课程”、“特色专业”和“教学团队”等质量工程建设，这对高等学校教学质量的提高和人才培养的促进起到了决定性作用。加强对学生创新能力的培养成为当今高等教育的主要任务。课堂教学的好坏直接关系到质量工程的建设，只有抓好课堂教学建设。才能真正抓好质量工程，建设高水平特色的大学。
“材料力学”是高等本科院校机械工程专业的核心基础课程，相对于其它专业课来说知识比较抽象，其理论性较强。它担负着将“理论力学”和“结构力学”两门重要课程有机衔接起来，起着承上启下的关键作用，具有很强的工程实践性。课程内容紧紧围绕工程中常见的杆件拉伸、扭转、弯曲以及组合变形等应力应变问题展开研究。因此，在“材料力学”的学习过程中，学生要脱离刚体概念的束缚，引入构件变形的思想。课程涉及的公式推导较多，其理论性较强。并且，课程中很多抽象概念难以用语言或文字简单表达，学生对概念认识模糊。为了适应新形势培养创造型人才的需要，这就对材料力学课堂教学方法提出了更高的要求。本文对“材料力学”的课堂教学方法进行了研究与探讨，构建了材料力学教学改革的新框架，期望达到理想的教学效果。
1多种教学方法在课堂教学中的应用，激发学生学习兴趣
1.1利用直观图形化“无形”为可见
教师授课时仅仅依靠文字讲授课堂内容，容易给学生带来枯燥乏味感。上课时，教师应根据课堂的教学内容结合较直观形象的图形表达出来，增加学生对繁琐的教学内容的感知程度。例如，在讲述“荷载集度、剪力和弯矩间的微分关系”一节时，教材中给出文字性的表述关于绘制剪力图和弯矩图的结论。这些总结性的结论比较枯燥，学生往往难以理解和记忆。如果在课堂教学中采用图像化的方式就可以形象地表现剪力图和弯矩图的特点，如表1所示。因此，学生对教材中的结论加深了理解，从而强化了记忆。
1.2利用类比法增强教学生动、形象性
在材料力学的理论体系中，材料力学中的公式推导过程较复杂。例如：讨论横截面为圆形的直杆受扭时的应力，需要综合研究变形几何、物理和静力三方面的关系。研究纯弯曲时正应力，也是从综合考虑变形几何、物理和静力三方面的关系。学生理解起来感到困难，往往采用填鸭式教学，一味的灌输，严重阻碍学生独立学习能力的发展。学会运用类比方法分析事物，对于我们的思维和研究将会有重大的突破。将横截面为圆形的直杆受扭时的应力与扭转切应力类比，首先得到横截面上的截面内力（扭矩和弯矩），然后利用物理关系（推出应力的分布规律）和变形几何关系（得到应变的分布规律）与静力平衡方程联立，求解圆轴扭转时截面的切应力或纯弯曲时正应力。
2采用多媒体教学手段，坚持理论与工程实例相融合的方法，提高课堂教学效果
随着计算机技术的迅速发展，以计算机为主的多媒体技术正在各大高校教学中得到广泛应用。多媒体教学对于改革传统的教学模式，培养学生的创新能力，都起到了很大的推动作用。使课堂教学变得生动、形象、新颖，激发学生学习兴趣，调动学习积极性。材料力学课程是一门技术基础课，它有很强的工程背景。建议课堂教学可以利用计算机多媒体课件，从工程实例出发，引出要讲的知识点，然后再将理论应用于生产实践，使整个讲解都围绕实际工程进行。不仅增加了课堂内容，提供了更多的知识信息，也有效增强学生对材料力学的感性认识，最大程度地激发学生的学习兴趣。培养学生解决实际问题的能力。如：在介绍等截面直杆受轴向拉伸和压缩时横截面上的应力计算公式时，可结合工程实际情况，介绍一些有切口、切槽、油孔、螺纹和轴肩等的拉压零件。让学生了解这些零件的应力分布特征，加深由于截面尺寸变化引起应力集中问题的认识，举例说明工程实际中曾多次出现由于应力集中及压杆失稳而造成的重大事故。笔者引入了2000年8月台湾南部高屏大桥由于失稳倒塌的工程实例。由于采沙过度大桥弦杆受压失稳，大桥中间下陷长达100米，造成17辆车坠河，22人受伤的惨剧。在讲扭转这一章时，可以将汽车传动轴引入进来，利用多媒体课件演示汽车传动轴结构，说明空心轴的合理性，让学生了解传动轴是传递扭矩的，它同时解决了各连接部件不同心的问题以及它们之间距离不断变化的问题。要求学生掌握外力偶矩及横截面上内力的计算，并学会扭矩图的绘制。使学生加深化对扭转剪应力分布规律、扭转强度、扭转刚度的理解。
3坚持理论与实验相融合的上课理念，增强学生的动手能力
材料力学中的理论和实验一直是相辅相成、互相融合的，实验是理论的来源，而理论又需要实验去验证。因此，材料力学的学习应该更加突出实验的重要性，重点理论知识应该与相关的实验相结合。但是，长期以来，材料力学实验教学被束缚在一种固定的模式中，教师讲解实验内容，学生根据教师的讲解按步骤做实验、测量数据，记录实验数据，最后提交实验报告。在这种教学模式下，容易忽略学生对工程实践能力的培养。为此，笔者根据多年的实践与体会，将材料力学实验教学内容进行改革，提出材料力学实验教学内容分为4个层面。
3.1基础性实验
根据材料力学中杆件变形的4种基本形式：拉伸或压缩、剪切、扭转和弯曲，基础性实验教学内容应包括金属材料的拉伸实验、压缩实验、低碳钢剪切弹性模量测定实验及扭转破坏实验。此类实验要求学生能独立操作完成整个实验过程，并掌握仪器设备的使用性能，在实验过程中巩固深化理论知识。
3.2综合性、设计性实验
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，我们以现场工程实际情况为背景设计了两个综合性、设计性实验。
（1）偏心拉伸实验、弯扭组合变形主应力的测定实验。通过该实验让学生掌握如何利用电测技术解决结构强度问题，学会应变片测量应力的原理和方法，进一步强化学生对理论知识的理解和应用。
（2）钢桁架结构杆件受力及变形研究。学生可以根据实际的桁架桥，缩小比例，作出相应的桁架模型。并对钢桁架挠度、杆件内力等进行测试，把理论数据和试验数据进行对比，分析数据。使学生初步掌握电测技术在工程测试中的应用。
3.3创新性实验
围绕全国大学生创新设计大赛，让学生展开探索与研究。例如：拱形桥梁的设计，通过对稳定性的分析，计算静载加载砝码对桥梁产生的弯矩，采用多层梁组合作为抗拉系统，确定受力构件核心部分为支架梁的类型。整个实验过程由学生亲自动手完成，在实验进行过程中培养学生们的创新能力和团队合作能力。
4采用计算机软件与理论-实验相融合的思想，提高学生力学建模和数学分析能力
材料力学作为一门经典的基础力学课程，是一个实践性较强的学科，解决问题靠的是实验分析和理论研究相结合。但是由于受实验条件及学时压缩等因素的制约，大多数学校所开的实验项目较少。因此，为了适应形势，在原有的课程体系中融合新的计算技术和引进新的计算软件，从而提高教学质量，加强学生的建模和计算能力，拓宽学生的知识面，培养学生的创新思维。如材料力学的教学课堂中引入Matlab软件中的Simulink仿真工具箱，利用工具箱模拟各种力学对象的力学变形形为。也可选用Matlab软件作为辅助教学软件绘图。首先，分别计算出各简单载荷作用下梁的内力，然后应用叠加法得到任意载荷下梁的内力。然后，利用跳跃函数列出一个适用于全梁的剪力方程和弯矩方程。最后，数据的处理及数据的可视化输出。例如：一外伸梁AB，如图1所示，q=2KN/m，M=4 KN・m，P=40KN，利用Matlab软件绘制剪力图和弯矩图，如图2所示。
同样，将ANSYS软件也可以应用到“材料力学”的教学环境中，活跃课堂气氛，拓宽学生知识面，使“材料力学”课程中一些难点变得形象生动。例如：材料拉伸时的力学性能，搅拌摩擦焊拼焊板拉伸试样，弹性模量为206MPa，泊松比为0.3，当试样的左右两边受到均布力（集度为l0kN/m）作用时，便会观察到X向、Y向正应力分布图（如图3和图4所示）。
5结语
目前，为了适应时代的需要，材料力学课堂教学方法的改革，需要打破传统“黑板式”和“填鸭式”的教学方法，要求力学教师在实际工作中就要做到与时俱进，不断的提高创新工作的能力。利用多媒体教学工具结合现代化教学模式，引导学生独立思考，诱发兴趣使学生爱学，启发思维使学生会学。这样才能真正激发学生学习趣，提高教学效果。
基金项目：武汉东湖学院2015 年度教学研究项目，项目编号 2015DH-25。
参考文献
[1] 刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2004.
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[4] 胡玮军，陈梦迁.Matlab：工程力学辅助教学辅助新工具[J].中国电力教育， 2008（10）：71-73.
材料力学实验报告范文5
[关键词]一般院校 材料力学实验 教学效果 思索
[中图分类号] N45 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）16-0071-03
一、前言
纵观力学的发展史，力学许多理论的产生都直接或间接地和力学实验有关，力学实验是力学这个科学体系建立的基础和发展的基本方法。武际可先生提到，力学本质上是“一门观察和实验科学”。因此，力学实验教学的重要性是不言而喻的，同时提高力学实验教学的意义也就显得非常重要。
材料力学实验是高等工程教育中的重要力学实验之一，几乎所有工科类高等院校都具有。但不同层次的院校，在这个教学环节中表现出来的教学水平存在很大的差异。从这方面考虑，在这里把高校分成三大类，第一类是具有较高水平以研究型为主的院校（在这里就称为重点院校），它们具有深厚的教学底蕴，能获得比较多的社会资源，教学资源丰富，具有很高的教学水平；第二类是以教学为主研究为辅的普通院校（在这里就称为一般院校），教学资源相对欠缺，它们在这一环节还相对薄弱，但其在教学方面却有很强的需求；第三类是高职院校，它们主要以培养技能型人才为主，着重于技能的培训，虽然这方面非常薄弱，但本身对这个方面需求不是很强。
第二类院校（一般院校）所占高校学生总人数最多，普及面更广，如果解决好，对提高整个民族人才队伍素养，对国家未来发展的影响都是不可估量的。但一般院校通常教学资源匮乏，我所处的高校正处于这一类。它所获得的国家教育投入有限，还处于襁褓中，需要发展，需要人力财力的支持，但往往它们缺的就是人力和财力。如何在这样的情况下提高一般院校材料力学实验教学效果就显得很有意义。
二、目前的状况
（一）问题存在的可能原因
一般院校在材料力学实验教学效果方面非常不理想，这个结论也被相当多社会用人单位所反映。具体的原因可能有：（1）院校没有足够的硬件条件保证，使学生没有充足的实践机会来加强这方面的能力；（2）学生本身的重视程度不够；（3）学校本身不注重对材料力学实验的教学，投入不够；（4）从事这部分教学工作的教师教学态度和自身的专业素养水平影响了教学效果。这些原因的具体影响方式在这里不作详细论述。
（二）硬件条件提高难
一般院校硬件条件的相对薄弱是长期存在的，这里有历史发展的原因。要大幅提高硬件条件也不现实。因为国家对重点院校重点支持，让这部分院校发展有足够的保障，使其能高速发展，保持其先进性来带动整个教育体系的发展。这是国家战略的需要，也是社会发展的需要。因此要使一般院校短期内获得大量的社会资源是不太可能的，这一发展环境也决定了硬件条件永远是它的短板。所以，要解决这一问题，就只能从自身出发，最常见的解决方法是重点发展自身的优势专业，提高优势专业的硬件条件。这种做法局限性很强，通常着眼于专业课程方面硬件的提高，而材料力学实验教学属于基础课程，它就无力顾及。
（三）教改不一定合适一般院校
目前，各类教改都在如火如荼地进行，其目的是为了提高教学效果，努力培养更优秀的人才。很多材料力学实验教改都需要有一定的财力投入和硬件条件支撑才能见效果，而一般院校所能提供的资金有限，需要投入的方面很多，靠大量资金投入来提高材料力学实验硬件条件是不太可能的。所以目前像我所在的这样一般院校，经费比较紧张，硬件条件欠缺比较多，不一定适合这样的教改。
三、“从形而上着手提高的方法”可行性
学识的增加有两种途径，一种是从形而下到形而上，另一种是从形而上到形而下。第一种途径，通过形而下积累（动手进行大量的实践积累经验）到一定程度就可以上升到形而上（自身的素质，理论水平等）。当然，反过来形而上可以指导形而下，这使得这个学习模式进入良性循环。第二种途径，形而上积累（自身的素质，理论水平等）到一定程度就可以很好地指导形而下（动手进行实践），使我们的实践变得更高效。当然，接下来形而下的积累还是可以上升到更高阶段的形而上，这也可以使得学习模式进入良性循环。
具有丰富硬件条件的重点高校在材料力学实验教学方面完全可以给学生足够的实践积累，让学生在实践中出真知。而硬件条件匮乏的一般院校，如果也努力像前者一样从第一种途径出发增加学生的学识，这无异于以己之短对彼之长，很显然差距将越拉越大。这样整个社会人才结构将出现断层，应该出现的阶梯性将消失，整个国家和社会并不希望看到这样的结果。试回想解放初期，百废待兴，很多事业都是从零开始，硬件条件严重不足。老一辈没有一味地抱怨条件艰苦，也没有整天怨天尤人，在他们的艰苦努力下还是取得了许多重要成果。所以这个问题也完全可以解决，发掘自身的潜力，不被动接受变革，不坐等空想。如果从第二种途径出发增加学生的学识，这样来提高材料力学教学效果对硬件的依赖性就要弱很多。从科学的实验方法、态度、习惯、思维方式等形而上的东西出发，增强提高学生实验基本素质，就可以努力去克服实践量不足的影响，使学生拥有良好的再学习和再实践的素质。这应该是一般院校想要而且也是可以培养出的高水平人才。拥有这样的素养，将来在工作中就能迅速开展好接触到的新实践（可能有因为硬件条件有限在学校没有开展的，也可能是全新的实践）。这就是我想在这里论述的“从形而上着手提高的方法”来提高一般院校材料力学实验教学效果。从理论上分析这应该是可行的。
四、“从形而上着手提高的方法”所需条件
如何从现阶段的实际情况出发，不大幅增加投入而提高教学效果，做好“从形而上着手提高的方法”来提高一般院校材料力学实验教学效果，要做好下面三个方面的准备工作。
（一）调动学生的主观能动性
首先要提高学生对材料力学实验的重视程度，主观上愿意学习相关知识和提高相关素养。充分发挥学生的主观能动性，这是提高教学效果至关重要的内因。随着社会对毕业生实践能力要求的提高，学生群体在这方面意识已经明显加强，只需教师加以正确引导。
（二）提高实验教学人员的积极性
社会对实验教学人员这一角色长期以来存在偏见，很多人不怎么认可实验室工作人员的工作，认为他们附属于理论教学。实验人员在待遇方面确实受到不太公正的对待，譬如评职称等，实验教学人员能评上正高级职称的人员很少。这使得许多有才干的人不愿意从事实验教学工作。这方面需要学校加以重视，可以适当在政策上倾斜，吸引更多优秀的人才从事实验教学工作。在这方面我校有所改善，对从事实验教学的高水平人才有相关的鼓励政策。这可以为提高教学效果做好人才储备工作，同时也可以调动实验教学人员的积极性。
（三）材料力学实验教学人员的态度
实验教学人员的态度很大程度上决定了实验教学的效果，待遇、社会认可度等因素会影响实验人员的积极性。许多高校理论教学人员和实验教学人员的工作量评价体系都有很大不同，其实对实验教学人员最好的认可就是做到同工同酬。即使是目前这样的格局无法改变的情形下，作为一名实验教学工作者，也应该具有基本的职业道德。所以我们实验教学人员要端正自己的心态，全心全意做好自己本职工作。我们的付出大家是可以看到的，我们的努力终究能得到社会的认可。
五、“从形而上着手提高的方法”实施
关于“从形而上着手提高的方法”的实施，首先在教学方法方面的核心思想是：开拓学生思维角度，引导学生科学地独立思考。本人在具体的材料力学实验教学的过程中常用的方法有“问而不答，答而不断”。“问而不答”是指给出问题但并不给出标准答案，启示他们：“科学界不是每个问题都有答案，也许答案有好几种，有的到目前为止也没有找到”；“答而不断”是指有学生给出了参考答案但不去判断最后的正确与否，让学生自己去判断，培养他们的判断力。在学生容易出错的地方设问，引导他们去培养敏锐的洞察力；在学生出错的时候进行反问，引导他们积极思考，养成反思总结的好习惯。
具体的实施方法是提高学生材料力学实验基本素质，这也是实施“从形而上着手提高的方法”来提高一般院校材料力学实验教学效果中的最关键环节。主要是从培养学生科学观念、实验方法、实验习惯、思维方法等方面进行。对这个环节本人所做总结如下：
第一，在教学中让学生知道，观察事物是科学实验方法中最重要的一步。同时收集资料和证据，总结分析，得出结论，提出意见和建议。实验做完了，结果出来了，我们的实验是不是就结束了？没有。应用才是我们的最终目的，这也是唯物主义方法论中关于从实践到理论再由理论到实践的辨证原则。
第二，实验培养的是学生思考问题、处理问题、观察问题的能力。要做到抓住事物的本质，学会反思。多问自己一个为什么，同时要善于思考，勤于思考。要注重方法，思维是智慧的精华所在。在行动之前先思考和计划，三思而后行，只有思维严谨才不至于造成不必要的浪费。这样有利于提高学习和再学习的能力，以及接受新事物，学习新事物的能力。
第三，实验报告要求“完整、简练、准确”；提倡表述形式可以多样化，如问：“用图表来表述，目的为何？（直观简单）”。思路要清晰明了，简约而不简单，这要不断总结提炼才能达到。工程人员处理问题的思路就是要把复杂的问题简单化，不拖泥带水。
第四，科学的态度，要严谨、仔细、认真、来不得马虎，做事如此，为人亦应如此。操作要规范，认真研读说明书，注意标志。实验中要有实事求是的科学态度。同时要保持学习积极性，培养学习兴趣。要自信（明白“英雄莫问出处”的道理），全身心地投入。
第五，思维方法有许多，聚合思维法（又称求同思维）、目标思维法、逆向思维法、移植思维法、联想思维法、形象思维法、演绎思维法、归纳思维法等。可以在材料力学实验教学的过程中训练这些思维方法。比如：实验室有测拉伸试件延伸率要用到V型磁铁，有些好奇的学生会问到其原理，引导他们从其作用效果开始反过来推导它可能的工作原理，其实这就是逆向思维方法。
第六，不要因为自己得出的结论与他人有异就轻易下否定的结论，在科学界下结论要慎重。有些结论看似矛盾，但却都有可能正确，因为它们最原始的来源不同。比如：“三角形的内角和在欧氏几何里等于180°，在黎曼几何里大于180°，在罗巴切夫几何里小于180°。”
第七，旧的设备和技术认为落后了就没有用了，其实不然，我们学的是实验的方法和科学的实验习惯，对培养实验基本素养来说不受影响；不要什么都追求新颖，赶时髦，最后会容易变得华而不实。让学生明白在实验的过程中失败是很正常的，它为成功积累着宝贵的经验。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 刘人怀.我国力学专业教育现状与思考[J].中国大学教学，2007，（1）：30-32.
[2] 邓宗白，周克印等.基础力学实验教学改革[J].中国大学教学，2005，（5）：33-34.
[3] 李钟浩，杨磊.材料力学实验教学改革的实践与探讨[J].中国校外教育，2010，（8）：339.
材料力学实验报告范文6
[关键词]工程力学 双语教学 教学理念 科技实践活动
一、双语课程的教学理念
21世纪大学所培养的学生应当具有的三种基本能力，即：（1）获取知识的能力；（2）与具有不同文化背景的人进行沟通和团队工作的能力；（3）使用外语进行工作和交流的能力。双语教学是我国教育国际化的一种有效方法。通过开展双语教学，可以促进我们的教育与国际教育理念接轨，培养学生用英语思考、解决专业问题的能力，开阔其视野，提高综合素质，为运用外语进行学术交流打下基础。同时也将西方的教学模式、教学理念渗透到我国传统的高等教育之中，促进我国高等教育的改革和国际化进程。目前，国内已经有一批工程力学双语教改的探究报道[1-4]。
实施双语课程教学模式改革，首先教材应当采用原滋原味国外原版教材（通常是英文教材），其优点是在语法、研究问题方法论、内容的宽度与广度上都更为国际化。另外国外原版教材内容丰富，图文并茂、形式生动，索引、主题词的设计以及编排体例以探究式为主，从具体问题入手可读性强等优点非常受学生欢迎。不但可以使学生能够在更高起点上进行专业知识的学习，学到最新学科前沿知识，而且有利于学校借鉴国外现代教学理念，先进的教学方法和手段，触及到新的教育思想，逐步建立和形成与国际接轨的人才培养新体系。
其次，双语教学应当以英语专业词汇学习作为重点。双语教学的根本目的就在于使学生真正领会与世界同步的现代科学知识。双语教学可以使学生接触到学科的科学词汇和基本概念，为学生准确理解和深入领会课程内容提供了一个有效的途径。例如：在力学课程中最常用的概念“受力图”其英语对应词汇是“free body diagram”。类似的，中文教材的“温度应力”应当翻译为“thermal stress”而不能望文生义，直译为“temperature stress”。经过比较系统的学习，有助于学生加深对专业英文概念的理解，提高专业学习质量。就我国现阶段学生的英语能力而言，实施双语教学模式，在课程教学环节中，还是尽量采用中英两种语言交叉进行为妥，而作业练习和考试均采用英语的一种教学方法。
另外，使用双语教学的目的就是培养学生的创新精神，加强学生的解决工程实际问题能力，提高学生的英语修养和运用英语进行专业研究表述与交流的能力。工程力学双语教学要强调为学生创造了科学实践活动的平台，然后使用英语进行学术交流和沟通的机会。工程力学本身是工科学生很重要的一门技术基础课。该课程既需要良好的数学基础，又与工程实际有紧密的联系，课程内容既为后续课程奠定良好的力学基础，又可直接应用于工程计算。因而在工程力学课程中开展探究性的科研实践活动，在培养学生良好的科学素质、工程能力及创新能力等方面都具有明显的作用。
二、双语教学模式改革
长期以来，工程力学的教学模式单一，即：课堂讲授-作业-规定的验证性实验。学习内容和方法比较单调。然而，在材料、热能、冶金和机械等专业领域有大量的非杆系复杂受力问题，学生在后续课程学习或科研工作中遇到此类问题时，基本无从下手。另外，传统实验主要内容基本属于金属材料的破坏实验。学生观察各种现象并测量材料力学指标，虽然可以增加对材料性质的感性认识，但是学到的新知识少，需要思考的内容少。
本课程的教学模式改革的目的在于推进研究型教学，具体方式是要求同学在规定时间内以及可以完成工作的前提下，以科研工作的形式展开。同学自愿分组，分别选定探究性质的材料力学题目，内容将渋及文献综述，方案确定，数值模拟和动手制备试样到完成试验等环节。目标是把学生被动的学习变为主动学习，给学生留出充分的创造性思维空间，锻炼学生动手能力，训练学生科学的观察、思考及总结的方法，并从中学到课本以外的知识，提高学生的综合素质。
三、教学改革实施方法
教与学，听课与作业，考试与实践性课题都是教学工作的重要环节。作业和实验报告必须采用全英文书写。学生的实践性课题的内容覆盖工程力学基本知识点，使用钢铁、有机玻璃、黄铜、铝合金、PVC、塑料、人工复合材料、混凝土等材料来完成拉伸，压缩，弯曲，扭转和冲击等项实验。这些材料的机械性质各有差异，力学相应的规律也不同，有些是目前工程上越来越多使用的新材料，目前使用的大部分材力教材没有详细介绍。事先不讲实验中的现象，学生不知道实验的结果，学生在教师的指导下自主实验，自己观察各种现象、采集处理实验数据。预先给同学补充有限元的基本概念与使用方法，然后学生自主完成数值模拟工作，最后写出研究报告。由于在课堂教学时已经交代了所需的知识点，学生通过文献检索已对研究内容有了基本认识，在实验室里，由老师监督安全，可以较好完成实践动手的环节。学生普遍对此实验很有兴趣。在使用有限元程序时，要求学生熟练掌握软件系统的有关操作内容，如图形界面、操作过程、功能块等。其次结合软件的教学穿插介绍相关的力学知识和有限元基本理论， 但讲解以形象化、结论化为主，舍弃大的理论推导过程，然后结合实际工程间题，提出计算分析的一般步骤，建立合理的计算模型，实现有效的有限元模拟。
在研究报告撰写中，即有写作格式要求，也给学生留下思考的空间。学生通过分工查找资料和讨论，能够对实验现象和计算结果做出比较正确的解释。从提交的研究报告看，图文并茂，内容详尽。学生接触到较丰富的试验和计算内容，采用这种授课模式，学生处于主动学习状态，学习的积极性高，学到的知识扎实。通过此教学改革实施，除可以让学生学到各种不同材料在承载时的力学性质和计算方法外，还学到科学研究的基本方法，同时也培养了学生分析问题解决问题的能力，提高了综合素质。在我校2008、2009、2010级材料国际班和理科实验班的教改试验中，均要求学生完成上述各实验和研究环节后，用英语进行研究工作成果报告和答辩，最后用英文提交格式规范的研究报告。从已经毕业的学生反馈信息知，此种教学改革方法的实施，能使学生去海外留学深造时，更快适应国外现代教学理念和先进的教学方法与手段，对于提高学生的能力有明显的促进作用。
图1. 学生自己动手进行试样加工和完成力学试验。
图2. 学生用英语进行研究成果报告与答辩
图3. 历届学生完成的研究成果文集
4.认识与体会
双语教学是一项重要的改革举措，因而教与学应当实事求是，根据不同的学生，安排不同强度的英语讲课和作业时数。实践性课题应当是在教师指导下，经过小组成员共同努力在规定时间内可以完成的并且有一定的探究与实践特点。考试工作也应体现新的教育理念，应本着有利于发挥学生教育主体的作用，有利于学生自学，有利于学生创新能力和综合素质的培养，有利于实现教学目标和促进学生个性化发展。考试必须采用全英文试题，学生采英文答题，学生成绩的评定，考试内容占60%，研究课题成果作为平时成绩占40%为好。
教学模式的更新对教学的长期效果起着决定性的导向作用。一种新教学法的实施， 必须依赖于教师的知识水平和教学才能，学生不但是学习的能动的主体而且是教学活动的主动参与者，通过实施探究性质的科技实践活动可以使学生从被动学习转变到积极参加对知识的主动探究，切实提升学生应当具备的三种基本能力。
[参考文献]
[1]王育平，滕桂荣，赵增辉，等.材料力学双语教学的探索与实践[J].中国科教创新导刊，2008，45
[2]钟南，罗锡文，严慕容，等.构建工程力学双语教学的探讨[J].力学与实践，2004， 26（2）：64～67
[3]殷波，刘平.材料力学双语教学的实践与研究[J].高教论坛，2006，3：129～130
