同济大学航空航天与力学学院

School of Aerospace Engineering and Applied Mechanics
工程力学

   
 
 
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实践教学
 
 

1.实践教学的设计思想与效果

力学基础课程的教学改革已经进行了好多年,在研究高等院校学生培养素质的三要素——知识、能力、人格——的关系上,教育界同仁们都会注意到这样一个现象:有些学生分数不见得很高,但能力很强;有些学生成绩很好,但能力不是像应有的那么强。即分数并不能说明一切。这里面有个知识活化的问题,用所掌握的知识来解决实际问题的能力,比仅仅是学习知识更重要[1]。解决问题的方法之一,就是增加一些实验课程,提高学生的动手能力。以往工程力学实验内容也就是大纲中规定的几个常规实验,实验步骤都是设计好了的,多年运作万无一失,学生兴趣不大。而且对实验报告,大部分学生也只是机械的照抄。实验完成后,对于材料性质的一些概念、量级,工程力学中的一些原理和规律仍然一无所知。
改进方法之一是建立开放实验室。设计一些能让学生开动脑筋的实验,只给出实验的目标和要求,而对于实验方法不作详细介绍,完全是让学生自己思考,想出办法来达到实验目标。另一个方法是开展制作实验。这项实验是用木材,胶水等材料制作一个桁架,形式不限,采用统一的跨度、宽度和高度,以锯条,刀片,砂纸等作为工具。最后进行加载破坏试验。评分标准有四项:(1)比强(即破坏时的荷载?桁架总质量)要高;(2)造型美观;(3)计算的破坏荷载与试验的破坏荷载的接近程度;(4)实验报告的写作质量。
开放实验中的实验内容是属于比较创新的,学生可以选做。一般反映比常规实验有意思。每组学生人数较少(2-4人),动手机会较多。有较多的实验数据的分析工作和理论计算的工作,能促使学生思考,有利于发挥学生的创新潜力。
学生对桁架设计与制作实验很欢迎,它的好处是:1. 内容具有趣味性。学生的思路较为自由,可以发挥学生的主动思考的潜力,有较大的创新空间;2.有利于发扬团队协作的精神。在制定方案时,大家可以广开思路,自由讨论。但在行动时,必须服从决议,朝着同一个目标前进;3. 对于桁架的美观方面有一定的要求,而且同学们也会自发地对自己的作品提出美观的要求。因此,它对于学生的审美观和工作态度来说,也是一个锻炼的机会;4. 有利于知识的活化。桁架的制作和计算需要运用已学的材料力学甚至尚未学过的结构力学知识。

在实验报告中写下了丰富的心得体会,他们的实验报告也制作得十分精美,多数是到文印社用激光彩色打印做出。同学们纷纷表示这次桁架制作是对过去所学知识的全面的总结和检验,并表示希望今后还要再多开展一些这样的活动。

2.实践(实验)课程设计的思想、效果以及课程目标

课程设计的思想和效果在上一节中已有详细叙述
课程目标有一下几方面:
(1)加强学生的动手能力;
(2)理论与实践相结合,促进只是的活化;
(3)发挥学生的想像力和创造力;
(4)学生的素质教育方面得到锻炼和提高。

3.实践课程内容

常规教学实验内容:
1. 低碳钢与铸铁的拉伸与压缩破坏实验。测定低碳钢的弹性模量。2学时;
2. 低碳钢与铸铁的扭转破坏实验。测定低碳钢的剪切弹性模量。2学时;
3. 梁弯曲正应力试验(电测法)。1学时;
4. 弯曲与扭转组合变形试验。1学时;
5. 压杆稳定试验。1学时。
6. 冲击疲劳演示试验。1学时。
开放实验内容:
1. 桁架应力测试实验,2学时;
2. 刚架应力测试实验,2学时;
3. 可变支座梁的挠度实验,1学时;
4. 叠合梁实验,1学时。
设计-制作-试验型实验内容:
桁架设计、制作与加载实验,2周。

4.课程组织形式与教师指导方法

常规教学实验在课内进行,用统一的实验指导书和试验报告。对于用大型设备进行的试验(低碳钢和铸铁的拉伸和压缩破坏实验与弹性模量E的测定,低碳钢和铸铁的扭转破坏实验与剪切弹性模量G的测定),每台试验机上都有一位实验老师指导,内容有讲解实验原理、试验机大致的工作原理和构造,实验操作方法和步骤,指导学生操作。任课老师指导其中一组。对于小型设备进行的试验,每项试验由任课老师和一位实验老师共同指导。
开放实验以学生兴趣小组为单位,在课外时间进行。学生兴趣小组向实验室责任教师预约实验时间,登记小组成员和实验内容,在指定时间内进行。每项实验都由学生兴趣小组独立完成,具体操作过程中若有问题,可以找实验指导教师解决。
“设计-制作-试验”大学生实验活动开展时间较长。“设计-制作-试验”活动小组一般配有指导教师。指导教师发给学生任务书,讲解“设计-制作-试验”活动目的和注意事项。“设计-制作-试验”活动由学生自主完成,学生在“设计-制作-试验”过程中若遇到问题,可以找指导教师答疑。

5.结构设计制作、学生创新实验

结构设计制作讲座 单摆减震实验演示1 单摆减震实验演示2

单摆减震实验演示3 单摆减震实验演示4 学生创新实验活动1

学生创新实验活动2 学生创新实验活动3 学生设计的叠合梁加载装置

学生结构试验大赛 学生电测兴趣小组 学生自行设计实验

6.考核内容与方法

常规教学实验:以实验报告为考核依据,所有内容都要填满,报告后面的讨论题必须回答。
开放实验:以实验报告为考核依据,实验报告格式较为自由,但内容有要求。
桁架设计-制作-试验型实验:四项考核内容:(1)比强;(2)造型美观;(3)计算结果与试验结果的接近程度;(4)实验报告的质量。
常规教学实验成绩计入课程总评成绩。开放实验为独立开设的课程“材料力学实验”,桁架设计-制作-试验型实验也是一门独立的课“工程力学试验设计”。


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