工程力学创新实验教学探究
工程力学的教学改革与探讨
工程力学的教学改革与探讨工程力学是工程技术专业的重要基础课程，它是研究刚体和弹性体受外力作用而产生的运动和变形规律的科学。
工程力学的教学是培养工程技术人才的重要环节，但是在教学过程中也存在着一些问题和挑战。
为了更好地进行工程力学教学，不断探索教学改革，提高教学质量，本文将围绕工程力学的教学改革与探讨展开讨论。
一、现状分析工程力学是工程技术专业的核心课程，专业人才的培养离不开工程力学的学习。
目前在教学过程中存在一些问题和挑战。
一方面，传统的教学模式过于注重理论知识的传授，缺乏实践操作的环节，导致学生对理论知识的掌握和应用能力不足。
工程力学的课程内容繁杂，难度较大，学生在学习过程中容易出现学习兴趣不高，学习动力不足的情况。
这些问题的存在严重影响了工程力学教学的效果和教学质量。
二、教学改革的必要性针对工程力学教学中存在的问题和挑战，进行教学改革是非常必要的。
传统的教学模式已经不能满足当前工程力学教学的需求，需要通过教学改革来创新教学模式，提高教学质量。
工程力学是一门理论联系实际的课程，需要通过教学改革来加强理论与实践相结合的教学方式，提高学生的综合能力和创新能力。
工程力学的课程内容较为繁杂，需要通过教学改革来激发学生的学习兴趣，提高学习动力。
三、教学改革的探讨1. 借助现代化技术手段随着信息技术的发展，教学手段的多样化已经成为教学改革的趋势。
工程力学教学可以借助现代化技术手段，如多媒体教学、虚拟仿真实验、在线教学平台等，来丰富教学内容，提高教学效果。
通过多媒体教学可以直观地向学生展示工程力学的理论知识和实践操作，提高学生的学习兴趣和学习动力；虚拟仿真实验可以让学生在虚拟环境中进行实验操作，提高学生的实践能力和创新能力；在线教学平台可以为学生提供更多的学习资源和学习方式，使学生可以在课堂之外也能够进行学习。
2. 强化理论与实践相结合工程力学是一门理论联系实际的课程，需要通过实践操作来加强学习效果。
教学改革还需要强化理论与实践相结合的教学方式。
大学力学主题创新实验教案
教学对象：大学工科专业学生教学目标：1. 培养学生运用力学知识解决实际问题的能力；2. 提高学生的创新思维和实验操作技能；3. 增强学生的团队合作意识。
教学时间：2课时教学器材：1. 力学实验台；2. 力学实验器材（如：测力计、砝码、弹簧、滑轮等）；3. 计算机及相关软件；4. 白板、粉笔等。
教学过程：一、导入1. 教师简要介绍力学实验在工程领域的重要性；2. 提出本次实验的主题：探究弹簧的弹性系数。
二、实验准备1. 学生分组，每组4-6人；2. 每组学生明确分工，如：实验操作、数据记录、分析等；3. 教师讲解实验原理、步骤和注意事项。
三、实验操作1. 学生按照实验步骤进行操作，观察弹簧的形变情况；2. 利用测力计测量不同形变量下弹簧的受力情况；3. 记录实验数据，包括形变量、受力大小等。
四、数据处理与分析1. 学生利用计算机软件对实验数据进行处理，如：绘制形变量与受力大小的关系曲线；2. 分析实验数据，得出弹簧的弹性系数；3. 对比不同组别实验结果，讨论误差来源。
五、实验总结1. 各组学生汇报实验结果，包括弹簧的弹性系数、误差分析等；2. 教师点评各组实验，总结实验过程中的优点和不足；3. 引导学生思考：如何改进实验方案，提高实验精度。
六、拓展延伸1. 教师提出新的实验课题，如：探究不同材料弹簧的弹性系数；2. 学生分组讨论，设计实验方案，并进行实验；3. 各组分享实验成果，互相学习、交流。
教学评价：1. 学生实验操作是否规范；2. 实验数据是否准确；3. 学生分析问题的能力；4. 学生团队合作意识。
教学反思：1. 本节课通过力学实验，让学生深入理解弹簧的弹性系数；2. 学生在实验过程中，提高了创新思维和实验操作技能；3. 教师应关注学生实验过程中的安全问题，确保实验顺利进行。
工程力学创新实验方案
工程力学创新实验方案一、实验目的本实验旨在通过创新实验方案，拓展工程力学实验的内容和方法，提高学生对工程力学课程的理解和应用能力，培养学生解决工程实际问题的能力。
二、实验内容1. 利用新材料和新技术开展工程力学实验2. 设计并开发新型工程力学实验设备3. 结合计算机仿真技术开展工程力学实验研究4. 探索工程力学实验教学与企业合作的新模式三、实验步骤1. 利用新材料和新技术开展工程力学实验（1）选取一个具有典型实际应用价值的工程力学实验课题，如材料性能测试、结构力学模型等。
（2）采用新材料和新技术，如纳米材料、碳纤维材料等，进行实验研究。
（3）采用先进的测量和分析设备，如纳米力学测试仪、原子力显微镜等，对实验数据进行分析和处理。
（4）结合新材料和新技术的特点，对比实验结果，总结新材料和新技术在工程力学中的应用优势和局限性。
2. 设计并开发新型工程力学实验设备（1）针对工程力学实验中存在的技术难题，如设备精度、实验环境控制等，进行实验设备的设计和研发。
（2）结合现代化制造技术，如3D打印、激光切割等，自主设计并开发新型工程力学实验设备。
（3）对新型工程力学实验设备进行实验验证，评估其性能和可行性。
3. 结合计算机仿真技术开展工程力学实验研究（1）选取一个具有代表性的工程力学实验课题，如结构力学、动力学、材料力学等。
（2）利用计算机仿真软件，建立相应的数值模型，并进行模拟计算。
（3）对比计算结果与实验数据，分析计算模型的准确性和可靠性。
（4）探索计算机仿真技术在工程力学实验研究中的应用前景和发展方向。
4. 探索工程力学实验教学与企业合作的新模式（1）选取一个具有潜在应用价值的工程力学实验课题，与相关企业合作，开展实验研究。
（2）利用企业资源和技术支持，对实验课题进行深入研究和探索。
（3）通过与企业的合作，开展实验教学与产业研究的结合，拓展工程力学实验教学的应用领域。
四、实验设计1. 实验方案的选择（1）根据实验目的和内容，确定实验方案的选择及实验课题的具体内容。
创新工程力学实验方案
创新工程力学实验方案一、实验背景和意义随着科学技术的不断发展，工程力学作为一门基础学科，在工程领域中扮演着重要的角色。
随着数字化和智能化的发展，人工神经网络逐渐被应用于工程力学中，能够对复杂的结构进行建模和预测，提高工程设计的准确性和效率。
因此，本实验旨在通过探索人工神经网络在工程力学中的应用，推动工程力学实验教学的创新，培养学生的工程实践能力和创新思维。
二、实验目的1. 了解人工神经网络的基本原理和特点；2. 掌握人工神经网络在工程力学中的应用方法；3. 进行相关实验，探究人工神经网络在工程力学中的优势和局限性；4. 提高学生的创新能力和工程实践能力。
三、实验内容和步骤1. 实验条件和材料准备实验条件：实验室环境、计算机、网络连接材料准备：人工神经网络模型、工程力学实例数据集2. 实验步骤步骤一：人工神经网络基础原理讲解通过课堂讲解和实例分析，介绍人工神经网络的基本原理和模型结构，对其在工程力学中的应用进行讨论，并引导学生思考和探索。
步骤二：数据集获取和处理学生通过网络搜索或者实地采集工程力学相关数据集，进行数据的获取和处理，针对数据进行初步的清洗和整理。
步骤三：模型训练和验证学生根据准备好的数据集，利用人工神经网络模型进行训练和验证，调整模型参数，评估模型的性能，并对结果进行分析和讨论。
步骤四：实验报告撰写学生根据实验结果，撰写实验报告，详细描述实验过程、数据处理方法、模型训练以及实验结果的分析和讨论。
步骤五：实验成果展示和交流学生根据实验报告内容，进行实验成果的展示和交流，与同学及老师进行深入讨论，分享实验心得和体会。
四、实验评价和总结1. 实验评价通过实验报告的撰写和实验成果的展示，对学生的实验设计能力、数据处理能力、模型训练能力以及实验结果分析能力进行评价，对学生的表现予以肯定和建设性的指导。
2. 实验总结总结实验过程中的问题和不足，探讨实验结果的启示和意义，对工程力学实验教学中人工智能技术的应用进行思考和总结，指导今后的教学改进和探索。
力学创新实验报告
力学创新实验报告力学创新实验报告引言：力学是研究物体运动和相互作用的学科，它在工程学、物理学和生物学等领域中都有广泛的应用。
本次实验旨在探索力学领域的创新实验，并通过实验结果分析和讨论力学的相关原理和应用。
实验一：弹簧的拉伸实验实验目的：通过对弹簧的拉伸实验，研究弹簧的弹性特性，探索弹簧的变形与外力的关系。
实验步骤：1. 准备一根弹簧，固定一端，并将另一端连接到测力计。
2. 逐渐施加外力，记录每个外力下的弹簧变形量和测力计示数。
3. 绘制外力与弹簧变形量的关系图，并分析曲线特征。
实验结果与讨论：实验结果显示，随着外力的增加，弹簧的变形量也随之增加。
通过对实验数据的分析，我们发现弹簧的变形量与外力之间存在线性关系，即弹簧服从胡克定律。
这个结果与我们之前学习的胡克定律相符合。
实验二：摆锤实验实验目的：通过对摆锤的实验，研究摆锤的运动规律，探索摆锤在不同条件下的影响因素。
实验步骤：1. 准备一个线长可调的摆锤，并将其固定在支架上。
2. 分别改变摆锤的质量和线长，观察摆锤的摆动情况。
3. 记录摆锤摆动的周期，并分析周期与摆锤质量、线长之间的关系。
实验结果与讨论：实验结果显示，摆锤的周期与其线长和质量有关。
通过对实验数据的分析，我们发现摆锤的周期与线长呈正比，与质量无关。
这与我们之前学习的摆锤运动规律相符合。
实验三：弹性碰撞实验实验目的：通过对弹性碰撞的实验，研究物体碰撞时的能量转化和动量守恒，探索弹性碰撞的特性。
实验步骤：1. 准备两个小球，分别标记为A和B，并保证它们具有一定的弹性。
2. 将小球A固定在支架上，让小球B以一定的速度与A发生碰撞。
3. 观察碰撞后小球A和B的运动情况，并记录它们的速度和动量。
实验结果与讨论：实验结果显示，在弹性碰撞中，动量守恒定律成立。
虽然小球A和B在碰撞过程中发生了速度的变化，但它们的总动量保持不变。
这个结果与我们之前学习的动量守恒定律相符合。
结论：通过以上实验，我们深入了解了力学的相关原理和应用。
浅谈工程力学教学中的体会及教学方法的探索
浅谈工程力学教学中的体会及教学方法的探索引言工程力学是工程学科中基础的学科之一，它研究力的作用规律和物体的平衡条件，是建筑、机械、航空等各个工程领域的基础和核心。
在工程力学的教学过程中，教师需要充分理解学生的学习特点和需求，结合自身的教学经验，探索出适合学生的教学方法，才能提高教学效果，激发学生对工程力学学科的兴趣，培养他们的创新能力和解决问题的能力。
本文将围绕工程力学教学中的体会和教学方法进行探讨，希望为工程力学教学提供一些新的思路和方法。
一、工程力学教学的体会1.了解学生的学习特点在工程力学的教学过程中，我发现学生对数学功底要求较高，而且对力的概念和平衡条件理解不深刻。
在授课之前，需要对学生进行调研，了解他们的数学基础和力学基础，然后有针对性地进行教学，提高教学效果。
学生往往对抽象的概念理解困难，需要通过具体的案例和实例来帮助他们理解和掌握知识点。
2.激发学生的学习兴趣工程力学教学内容晦涩难懂，需要教师通过生动的言语和丰富的教学媒介，激发学生的学习兴趣。
教学过程中，可以结合实际工程案例，让学生了解到工程力学的应用，增强他们对学科的兴趣。
可以引导学生自主学习，通过小组讨论和实验，培养他们的动手能力和团队合作精神，让学生从中得到启发和成长。
3.注重培养学生的工程素养工程力学教学不仅仅是传授相关知识，更重要的是培养学生的工程素养，提高他们的解决问题能力和创新能力。
在教学中，可以通过启发式提问和课堂讨论，让学生从不同的角度思考问题，培养他们的思维能力和创造能力。
引导学生主动参与到工程实践中，让他们了解工程实践的本质和要求，培养他们的工程思维和实际操作能力。
1.多媒体教学法利用多媒体教学法可以有效地激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
教师可以在课堂上通过PPT、视频等多媒体手段展示工程力学的基本理论和实际应用，让学生更直观地了解知识点和原理。
还可以通过模拟软件和虚拟实验平台，让学生进行实践操作，加深对知识的理解和掌握。
浅析高校工程力学教学中的改革与创新
等方面， 对工程 力学课程教 学改革 的具体措施进行探索 ， 进教学质量的提 高。 以促 【 关键词】 工程 力学； 学； 教 改革 丰导作用 的同时 ． 充分发挥学生 的主体作用 ． 为学生积极参 与创造条 件， 引导学生去思考 、 去探索、 去发 现 ． 学生 的思维活跃起来 。 知欲 使 求 工程力 学是 工科 院校一 门重要 的专业 基础课 ． 材料科学 与工 是 强烈起来 ． 而让学生从知识 、 从 技能 的被动 接受者转变为 主动参与者 程、 工程管理 、 工业 设计等工科类专业 的必修课， 主要 目的是通过 向 其 和积极探索者。 为此， 在传统教学方法耐 论、 互动式、 情景式等的基础 学生介绍 固体力学的基本知识和研究方法． 养学 生的工程意识， 培 提高 上 ． 教学对象接受知识 的能力和本课 程的特点 ． 了 以下教学 结合 尝试 学生 的力 学建模能力 以及对工程构件 的力学 分析能力． 并为其他后续 法 ． 取得了 良 的教学效果 。 并 好 课程 的学习提供一个坚实 的基础 学好这 门课程 ． 需要学生具有扎实 ２ 采用现代化教学手段 ． ． １ 提高教学的效率与效果 的高等数学 功底 、 较好 的力学基础 。 在工程力学教学课程中， 生没有 学 工程力学课程具有很强 的工程背景知识 ． 如能将抽象 难懂的知识 很 多机会与一些力学相关 的设备 、 材料 、 结构进行接触， 缺乏将力学知 点用动 画 、 、 Ｐ 实物模 型等形式 展现 。 就可 以加 快学生 的认知过 程 。 识 和实际工程 问题紧密结合 和转换 的能力． 学生对这 门课程 的重要程 如 “ 应力集中的概念” “梁的切应力及其强度计算 ” “ 、 、 弯曲与扭转组 度认 识不 足， 一些学生疲 于应付考试． 在解决实际 问题时很难对 比较抽 合变形” 等知识点 ． 堂板书较多 ． 课 抽象知识点 多 ． 如果综合利 用激光 象的工程力学问题 进行 正确分析 。 而工程力学 中较多的定理与公式的 笔、 实物模型 、 多媒体 课件 、 画等手段 ， 动 能使学 生在当堂教 学 中较好 教学内容 ． 以及部分 学生数理基础 薄弱 、 习积极 性不高 的教学 对象 学 地理解掌握这些知识点 ， 提高学生 的学习效率 。但 现在的工程力学教 无疑就成为了该课程教学效果不 理想 的另一重要 因素 此外 ． 为适应 学 中也存 在过分依赖 Ｐ Ｔ Ｐ ．不 注重力学知识 点之间 的有 机衔接等 问 社会发展对于土 木工程专业人 才的要求 ． 特别 是绵 阳地 区作 为“ ・２ ５ １ 题。 因此在运用多媒体课 件时 ． 重传统板 书与 多媒体教学 的结合 ． 应注 地震” 重灾区 ． 灾后重建对相关 专业人员存在着极大 的需求缺 口。 因此 在做受力分析 、 重要的理论推 导时 ． 运用板 书书写解题 步骤和受力分 有必要对任课 老师的教学内容 、 教学方法 、 考核 内容 等进 行改革， 通过 析过程 ． 运用 Ｐ ｒ 展现最后 的受力 图以及计算 结果 ． Ｐ ｒ 并可 以将理论计 构建人本教学引 导学生建立正确的工程力学解题 思路， 培养学生的发 算结果 与数值计 算结果进行对 比 ． 中数值 计算 的应 力云图 、 其 应变 云 散思维和创新思维， 通过工程实例教学提高 学生的学习兴趣， 为学生创 图可以用彩 图的形式展现出来 。 造生动活泼的学习气氛 本着“ 提高学生的动手能力 与创新能力” 的原 ２２ 进行工程实例教学 ． ． 加强学生对工程质量责任终身制的认识 则． 近几年来 ． 相关力学教 育工作者结合 多年的教学经验 对工程力学 在工程力学教学 中． 注重讲解如何合理地抽象简化实 际问题 现 教学体系改革 、 教学方法 、 考核方式等方面进行了探讨 ， 并取得一些可 实中 ， 由于不恰 当运用力学知识 ． 未全面考虑构件的构件 的强度 、 刚度 喜 的实践成果 和稳定性 三方 面的要求 ， 导致构件尺寸 、 截面形状设计不恰 当 ． 从而导 致一些 重大事故 的产生 如美 国塔克马大桥 、 重庆綦江虹桥等 ． 通过这 １ 教 学 内容 的改 革 与 创 新 些案例的分析 ， 家铭记工程质量重于泰 山， 让大 高于一切 。 长期 以来 ． 工程力学原有 的教学 内容过于注重公式 的推导及强调 ２ 力学科 学史 、 ． ３ 科学家传记 的引入 以及“ 两弹一星” 精神 的教育 理论性 、 系统性 ， 学生 缺乏将实际工 程问题转化为恰 当的力学模型 的 将力学科学史 、 力学 名人（ 胡克 、 松 、 泊 钱学森 等 ）“ 弹一 星” 、两 元 能力 ．同时利用所学 力学知识解决 实际工程 问题 的分析能力有待 提 勋事迹 、 三峡工程 、 上海世博会 、 北京奥运场馆等 的力 学问题等 内容引 高 这样 的教 学体系必然导致理论偏难且繁多 ． 学生学 习吃力 而效 果 入教学 中． 品味力 学名人的奋斗历程 ． 感受重 大工程项 目中力学知识 不佳 ． 因此对教学内容的革新 已势在必行 的运用 ， 学习“ 两弹一星” 神 ， 精 激发学 生发奋学 习、 报效祖 国的豪情 。 教学 内容 的革新 主要体现在删 除陈 旧内容 加新 内容 ． 增 设计 教 ２ 培养学生的动手能力 ． ４ 学 内容编写模 式等方 面 ． 围绕 以下几点展开 ：１坚 持以能力为本 主要 （） 除 了课堂教学外 ． 力学教研 室的老师积极 引导全校学生参加与力 位， 重视实践能力的培养 。要从教学需要 、 专业特点 、 工程实 际应用和 学相关 的航空航天科技活动 、 构力学 比赛 以及 学校组织的各项科技 结 知识结构整体优化等角度出发 ． 理确定学生应具备 的能力 结构与知 活动 。西南科技大学土木工程与建 筑学院结 合本 学院的专业特色 ， 合 每 识结构 ， 对教材 内容的深度 、 难度 进行调整 ． 同时 ， 进一步加强 实践性 年定期举行 “ 蓝图杯” 学生科技 活动 ． 参赛学 生根据科技 活动的要求 ． 教学 内容 ．重视实践能力的培养 ．以满足企业对 能力型人才的需求 。 自拟课题 ． 主动联系相应 的专 业指导老 师 ． 在专业老师 指导下进行科 （ ） 注重 教学 内容的更新 ． 可能 多地在 教学 中充实新 知识 ． 技 技 活动所涉及 的土工实验。学生根据具体任务 ， ２应 尽 新 独立制定相关 实验 项 术． 新设备 和新材料等方 面的内容 ． 使具有 鲜明时代特征 的新鲜血液 目、 实验方案 与实验步骤 。 独立进行实验数据分析与评价。 通过学生科 及 时融入在教学 内容 中。 ３ 为给学生营造一个更 加直观 的认知环境 ， 技活动极 大地发挥学生学习 的主观能动性 ． （） 培养学生创新精 神和独 立 教材编写模式方面 ， 尽可能使用图片 ， 实物照片、 表格形等直观方式将 完成工程设计 的能力 ．培养学生在 工作 中发现 问题 和解决 问题 的能 各个知识点生动地展现 出来 ． 同时 ． 针对相关知识 点 ， 可设计一些贴近 力 ， 加学生对工作 的适应能力 ， 增 初步掌握科研的方法和 步骤 。 有效地 生活 的导入和互动性训练的 内容 ． 以利于引导学生 自主学习。 针对此 。 激发 、 引导和巩 固学生 的工程意识 和创 新意识 ， 使学 生的实践 能力和 本校力学教研室针对工科专业 的工程力学教学 ． 编写 了由西南交通 大 全面素质教育 在创新实验 中落到实处 学 出版社 出版的《 工程力 学》 教材 ， １ 。 中静力学 ３ ， 共 ４章 其 章 动力学 ２ ， 章 材料力学 ９ 。这本教材详 细阐述 了静 力学 、 章 动力学 、 材料力学 ３ 考 核 方式 的 改革 与 创 新 等内容 的理论 和工程应用 问题 ．在书 中适当增加 了工程实例 问题 ． 例 采取综合 成绩评 定方式 ． 改革创新工程力学 考核 内容与方法 为 如土木 工程、 机械工程 中的实 际问题 ， 一些新材料 、 新设备 的介 绍也 融 了全面考核平 时学 习情况 ． 时成绩 考核事项分 为两部分 ． 平 其具体 比 入到教 学内容 中 例为 ： 平时上课考 勤记 录 占总成绩的 １ ％， 问 回 、 ０ 提 答 作业 、 随堂测试 等情况 占总成绩 的 ２ ％。每交一次作业 ． 教师记录其 成绩 ． ０ 授课 了解 ２ 教学方式 的改革与创新 学生对 知识 点的理解和掌握 ． 对作业抄袭现 象及时提醒 和纠正 ， 回 对 教学 的 目的 ， 除了让学生 掌握工程力
在工程力学教学中的创新教育的探索与实践
在工程力学教学中的创新教育的探索与实践摘要：倡导“以人为本”的教育理念，推行现代教育思想、教育理论，合理选择教材，采用现代化的教学手段，优化教学方法，对考试考核方法加以改革，才能使创新教育在工程力学课程教学中得以实现。
关键词：创新教育；工程力学；教学改革为在工程力学教学中更好地推进与落实突出“创新意识、创业精神和实践能力”的特色人才培养，本文结合课程特点进行了探索与实践。
一、课程特点以及学习要求工程力学课是一门和工程实际相联系的专业基础课，也是相关专业学生所接触到的第一门和工程实际相联系的课程。
工程力学既是培养学生逻辑思维能力的课程，又是培养学生解决实际工程问题能力的课程，而且是一门对计算速度与计算正确性要求较高的课程。
因此学生必须具备良好的高等数学基础，还要求学生具有良好的科学素质和动手能力。
学生在系统地理解基本概念和基本理论的基础上，还需要足够的复习时间并完成一定量的作业题，同时还要结合课程内容设计相应的实践环节。
由于开课时，学生尚未了解现场和参观实际设备，缺乏基本的感性认识，难于将理论与实际相结合，对抽象的理论难以理解，因此研究教学方法、探索教育创新具有重要意义。
二、教学改革的探索与实践(一)倡导“以人为本”的教育理念，推行现代教育思想、教育理论，是教学改革的先决条件人是教育的中心，也是教育的目的。
以人为本的核心在于对人性的充分肯定，对人的潜能智慧的信任，最充分地激发人的创造活力，最大限度地发挥人的主观能动性，更加注重把教育与人的幸福、自由、尊严、终极价值联系起来，更加体现人文关怀和道德情感。
从这个意义上讲，以人为本的根本要求是，教育教学的模式、人才培养标准、质量监控体系以及组成教育教学的各个环节都必须服从于人的全面发展”［1］。
以人为本，培养全面发展的人成为当代教育的价值取向。
推进新的教学理念应有利于改变学生的学习方式，有利于学生主体地位的落实，有利于教师角色的转变，有利于构建新型师生关系，为培养学生的创新能力和实践能力提供必要的支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(a) 晶粒滑移起裂
（b）45方向上的滑移痕迹
图 3 镁铝合金拉伸原位观察的表面变形图
3 对现有力学教学的改进探究
注重理论教学与实验内容的融通，优化安排实验进度，工程力学是一门专业基础课程， 也是一门通识课程。因此，关键能用简单实用的实验说明力学模型与原理，并与其他课程的 有机联系，充分体现一个“通”字； 注重探究，深化内涵：实验是最容易发现新的科学问题的手段，与工程实际问题的结合 探索科学问题的寻找、技术制约等与学生开展讨论； 注重研究，提升教学质量：通过实验探究科学问题，并结合工程中的问题，逐渐将学 生引入实验研究方法的层次，从完成实验教学的过程中体会问题研究的步骤等； 注重总结，体现创新：克服千篇一律的实验报告形式，开放性的让学生与小论文形式对 实验中的问题进行归纳总结，阅读相关文献论证其实验的重要性、创新性等价值。
图 3 所示介绍了镁铝合金试样表面的微观滑移线以及裂纹盟生的机理图像。 它表明材料 试样在拉伸断裂过程中试样表面出现滑移、起裂、裂纹扩展直至断裂几个阶段。同时反映了 当滑移线延伸到晶界界面时， 很少有直接穿过界面进入下一个晶粒内的情况， 这表明晶界界 面阻碍了滑移扩展， 当上下晶粒都出现滑移后， 他们的界面就可能出现晶界滑动而导致裂纹 的萌生与扩展直至断裂，如图 3 (a)所示。同时，这些滑移线大都与外加载荷呈一定角度， 图 3 (b)中所示的一些“波纹”就是滑移的宏观特征，他们（金属材料）的尺度范围在微米 量级， 一般肉眼很难分辨， 只有在试样表面加工为镜面粗糙度的情况下有可能看到这些痕迹 [9, 10]。启发同学在实验中注意思考：①滑移线出现的先决条件是什么？②如何解释低碳钢 的屈服段有波动等等。由于这里面涉及微细观力学和材料变形机理（如位错变形机理、边界 滑移变形机理，晶粒转动变形机理、铝合金的螺旋变形机理等） ，一般学生对此都很陌生， 需要教师合理地解释并给出一些关键词， 因势利导启发学生注意低碳钢试样表面的急剧变形 部位和其他试样断裂时的破断声的差异，试样断裂后断口上呈现不同的特征等。例如： （a） 低碳钢中间部位为平整断口与铸铁的断口相似，是否认为二者都发生了脆性断裂？（b）如 果是，那么为什么韧性材料会最后发生脆性断裂？（c）低碳钢的“杯状”边缘呈 45与铝 合金的断裂面斜度基本一样， 为什么铝合金与低碳钢的断口相差很大， 是什么原因导致铝合 金的 45斜面断裂？一般情况下，他们仍然不能回答这些问题，因为，他们还不会将低碳钢 的颈缩与颈缩部位受力状态联系起来。 虽然他们已经从工程力学中学到了一点应力状态理论 分析，但绝大多数学生还不会应用。作为教师还要引导学生分析，材料颈缩是由于急速的塑 性变形， 颈缩部位已经由一点的单向拉伸应力状态转变为三向拉伸应力状态。 让学生认知应 力状态的改变会使材料发生韧－脆性的转变这一基本事实。 为了能让学生接受这一事实， 引 导学生思考水坝用混凝土的使用环境，懂得脆性材料在三向压缩时将可能发生韧脆断裂转 化， 思考为什么工程中不希望材料或结构发生脆性断裂。 同学们通过铸铁的拉伸破坏已经有 了感性认识， 从而引伸出工程中结构件虽然外加载荷是单向， 但由于结构约束或变形可能会 使某一点的受力状态变得复杂。 试验中的讨论对理解上述问题十分重要， 通过合理地利用课 堂中遇到的感性问题， 即时向学生介绍相关的材料科学知识及力学知识， 并留有探索问题的 余地，对余下的问题，通过查阅资料或者书籍如《材料力学性能》 、 《材料力学行为试验与分 析》等解释所发现的现象。因此，这样的一堂课教学，许多学生会感到实验操作虽然简单但 实验中包含的研究内容却非常丰富。
1 大学生学习工程力学实验现状
工程力学实验教学多数高校均安排在大二或大三学期进行， 因此， 对于这个阶段的学生 特点体现出以下特点:刚刚从普通物理或化学课程中熟悉高校的实验教学体系，有了与高中 阶段一些实验教学相同和不同的体会。 通过工程力学或材料力学的基础理论学习， 知道需要 在一定条件下可以用实验手段验证理论对错的一种直接方法如弯曲应力分布可以通过简支
1) 2)
国家自然基金(11072124)和新金属材料国家重点实验室开放基金（2010ZD-04）资助项目 E-mail： xshwang@
梁弯曲时的应变检测和虎克定律获得相应的应变规律； 另一方面， 这期间学生已由完全的基 础课程学习转向专业基础课程的学习阶段； 多数同学已经或部分适应了由被动学习向主动或 研究性学习方式的转变；但多数学生没有阅读研究论文的经历。即使如此，这并不影响他们 中的一些学生显露出工科学生特有的向往设计或科学研究的“原始冲动”与“研究欲望” ， 甚至有了一些“new ideas” 。此外，教学层面多数高校的实验教学计划还是数年不变的标准 化的教学内容， 对教学实验软环境的重视程度各高校也参差不齐， 因而不可避免地存在一些 教与学的矛盾[1-4]。
Abstract: In this work, how to arouse an enthusiasm of investigational and analytical issues were introduced based upon a typical experimental course of engineering mechanics as an example in order to improve the teaching methods. How to assist students to searching scientific issues and how to do something by themselves to obtain engineering stress-strain curves of different materials through observation the surface change of samples and distinguishing from the different fracture characterizations of samples were introduced. At the same time, the research paper forms in this course were proposed finally based on students’ understanding for materials science, engineering problems, mechanics theory etc. Key words: materials science; engineering mechanics; experimental study; discussion of teaching, analysis of cases
2 一堂典型实验课程的教学启示
铸铁 力（ N ） 铝或铜 高分子塑料 位 图 1 常见的电子万能试验机加载平台 移 图 2 典型材料的室温应力应变曲线示意图 图 1 所示是集计算机控制、加载平台等多项功能为一体、低成本的力学实验设备，可实 现工程力学一般性实验（拉、压、弯、扭）和一些综合性实验。通过操作这些大型设备，对 学生的心理训练是理论教学无法给予的[5-8]。 “材料静态单向拉伸破坏实验” 的时间安排为 3 学时。 小组间的实验内容尽可能不重复， 分别以低碳钢、铸铁、铝合金或铜、高分子材料为对象，这些材料的拉伸曲线如图 2 所示。 在开始讨论前，大多数学生不知道如何利用所学知识及联系自己在生活中所接触的实际问 题， 讨论中通过启发式的提问， 让学生自述实验中所发现的问题并结合工程实际进行解释与 说明。经过 5 年多的实践表明，这种学生自己操作与讨论结合的教学方式，能很好地调动学 生的求知欲望，大家都愿在课后带着问题投入大量时间阅读相关文献，撰写“小论文” 。例 如，根据这些曲线特点分别介绍材料的强度指标、韧性指标的定义与确定方法，同时，以对 照曲线变化中可能导致的试样表面出现相应的宏观现象向微观结构演化与宏微观关系为题， 组织学生进行讨论并给出相关参考答案； 向学生提出多种研究小题目以及介绍这些研究的可 能手段与方法。 低碳钢
AN EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE ENGINEERING MECHINCS INNOVATION COURSE1
Xi-Shu Wang*,2)，Xin-Ru Wu*
*
）
(Department of Engineering Mechanics, School of Aerospace, Tsinghua University, Beijing, 100084)
参考文献
1 卢达溶主编 实验室科研探究[M]. 北京: 清华大学出版社, 2009 2 陈定圻，朱为玄 培养学生创造能力与创新精神的实践[J].力学与实践 2004; 26(5): 74-75. 3 李颖，冯立富，郭书祥 材料力学教学中的一些生活和工程实例[J].力学与实践 2005; 27(2): 79. 5 吴新如，王习术 激发大学生材料力学实验动手与分析的能动性[J]. 力学与实践 2006; 28(6):81-83 6 王习术，吴新如，蒋小林 培养学生力学实验动手与思考能力方法的探索[M].《清华大学科研成果转化为教学资源典型案例汇 编》清华大学高等教育学会编, 清华大学出版社出版 2007; 220-223 7 王习术著 材料力学行为试验与分析[M].北京：清华大学出版社，2007(2010). 8 王习术编著 先进材料力学行为实验指南[M]. 北京：清华大学，2010. 9 Wang XS, Lu X, Wang HD. Investigation of surface fatigue microcrack growth behavior of cast Mg-Al alloy [J]. Materials Science and Engineering A 2004; 364: 11-16. 10 Wang XS, Jin L, Li Y, et al. Effect of equal channel angular extrusion process on deformation behaviors of Mg-3Al-Zn alloy [J] Materials Letters 2008; 62: 1856-1858.