材料力学论文范文

导语：如何才能写好一篇材料力学论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

与图1不同，铁有三种固态，分别是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe，其中γ-Fe为密排面心立方结构，α-Fe和δ-Fe为体心立方结构。并且，图2中有三个三相点，分别为气-液-δ-Fe；气-γ-Fe-δ-Fe和气-γ-Fe-α-Fe。通常情况下，Fe是磁性的α-Fe，组织类型有铁素体、珠光体和贝氏体等；通过成分和工艺控制常温下可得到γ-Fe，如奥氏体不锈钢304、310等。Fe的p-T相图的讲解，增强学生识别单组分相图的能力。课堂上通过工业生产实例，加深了同学们对Fe的认识；并建立了物理化学相图知识与学生专业—金属材料之间的联系。解决学生“材料专业为什么学物理化学？”的困惑。

2两组分液态完全互溶系统的相图

虽然二组分系统的气—液平衡相图依据组分在液态的互溶情况各有其特点，但液态完全互溶系统构成了这部分内容的学习基础[4]。对于这种相图，我们除了让学生掌握相图中各相区的组成、相态和杠杆规则外，还注重让学生学习气相线和液相线的绘制方法和细节信息。其绘制过程如图3所示，先配制不同比例的二组分混合物，再升高温度测试混合物的熔点，通过描点—连线得到相图。从而培养学生设计实验绘制相图读取相图细节信息的全面能力。通过学习绘制相图，可使学生对相图的全部信息有较深刻的认识、理解及较好的运用。为了便于学生掌握此类相图及其应用，在教学中我们通过物相点随温度的变化的实例，讲解其液相与气相及组成在该过程的演变情况。重点分析了第一个气泡点产生的压力、组成及最后一滴混合液消失的压力、组成，以及其逆过程这一难点。并将相图理论与工业精馏装置联系起来，激发学生对该部分内容的学习兴趣。

3具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图

具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图，是学生学习中最难掌握的内容。我们通过讲解物相点的降温过程的物相变化和步冷曲线的绘制，并借助动画展示具体过程，使该部分内容更加形象和生动，便于理解和掌握。同时，提高了学生的学习兴趣和动手能力。

4相图在金属材料中的应用

4.1在金属材料设计中的应用在工业生产和科研实践涉及到的金属材料通常为多组分的平衡系统，所以其相图更为复杂。为了得到材料的拟服役性能，需要对材料进行设计和加工。相图在材料设计中起着至关重要的作用，例如，在设计奥氏体不锈钢时，为了得到单一奥氏体组织，需扩大相图中奥氏体区，使其在冷却过程中不发生γ-Feα-Fe的转变。根据相图，改变系统的组成，增加稳定奥氏体元素，如Ni、C等是最常用的方法。当然，为了系统的平衡，其他元素也需做相应的改变。应用相图时，为了提高设计组织的准确性，需要考虑平衡相图与实际相图的差别。

4.2在金属材料加工中的应用在金属材料的热加工过程中，随着加工温度的不同，其物相也发生相应的变化。可通过控制轧制参数和冷却过程，改变材料的相变温度和组织类型，得到高性能的金属材料。例如，在钢铁生产中，热轧钢板控制轧制与控制冷却(TMCP)工艺，通过加大压下量增加累积位错，为相变过程提供更多的高能量相变形核点，以得到细小晶粒组织，提高钢的强韧性。通过控制冷却速率，可改变相变后的组织形态，在650℃以上发生相变得到珠光体和铁素体组织，在450~600℃区间主要得到贝氏体组织的钢材，在更低温度下发生相变得到马氏体组织，不同的组织赋予材料的不同的性能[5]。4.3在金属热处理中的应用相图不仅在金属材料的设计和加工中具有指导下作用，而且在材料的热处理过程中也具有重要的应用价值。例如，在金属材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火过程主要是控制冷却速率，使相变温度发生在较低温度区，得到低温转变组织。正火温度需在γ-Fe相区，需要根据相图和化学成分判断其奥氏体化温度，从而确定正火的加热温度。严格的说，确定热处理的升温速率和降温速率也需要参考相应的相图。通过相图在金属材料领域的应用的介绍，学生对本专业和学习物理化学的重要性均有了清晰的认识，他们的学习积极性也显著提高。

5结语

篇2

小学生思想政治教育工作是用正确的思想观念、政治观点、道德规范，对其施加有目的、有计划、有组织的影响，帮助孩子们在人生之初扣好第一粒扣子，使他们逐步成长为符合中国特色社会主义建设需要的有理想、有道德、有知识、有纪律，具有高尚思想品德的社会有用之才。小学生的思政教育工作，

要做到

“五个注重”：

一要注重循序渐进。

小学阶段的教育，

在人的一生中起着重要的启蒙作用。

小学生的思想既存在单纯、可塑性强的特点，又存在注意力难以集中、

心理承受能力较差的弱点。所以，对小学生进行思想政治教育要注重内外部因素相结合，

把情感态度和价值观的要求渗透于日常教学之中，

逐步提高学生的品德修养，

培养他们的良好个性和健全人格。

二要注重班风建设。班级是小学生的主要活动场所，营造一个健康向上的班集体，有利于培养学生积极进取的思想意识。

要注重因人施教，营造温馨班级，

充分发挥学生各自长处，

为班集体建设作出应有的贡献。要引导学生自觉投身于思想政治的学习当中，促动孩子们在积累个人学识的同时，积极投身集体活动和社会实践，培树自觉主动为大家、为班集体、为社会服务意识。

三要注重言传身教。“师者，传道授业解惑也。”教师在教学过程中坚持传播正能量，

做学生的榜样，

这是师者的天职，更是教师的毕生追求。教师要增强责任意识，

以良好的师德影响学生，要把管理与育人、教书与育人有机结合，沟通师生之间的感情，使学生在愉快的情绪体验中接受教育，以收到“亲其师、信其道”的效果。

四要注重正面教育。

教育好下一代任重而道远，

需要体现于日常润物细无声的教学工作之中。

教师要坚持以正面教育为主，

使小学生坚定爱党爱国的信念，

树立强烈的民族自豪感和自信心，

从小培养孩子们开放、创新、竞争意识。

工作中要“偏爱”后进生、严爱优等生、博爱中等生，

引导学生一起成长进步。

五要注重实践活动。

学生优良品德的培养，离不开广泛的实践活动。通过适时组织学生开展各种课堂内外系列实践教育活动，

为学生提供充足的“互动机缘”，让学生汲取更多的“优良养分”。

诸如开展文明服务、敬老爱幼、助人为乐等活动，可以最大限度地提升学生的兴趣爱好，

激发学生的求知欲望，淬炼学生的品格情操，从而促其不断自我成长，培养出新一代

“四有”新人。

总之，

单一的方法难以达到教育的目的，必须相互补充、配合，充分调动和激发小学生的积极性、能动性、主动性和创造性，

篇3

论文关键词:材料力学；讲授式；启发式；教学质量；创新能力 

论文摘要:材料力学是工科院校的一门重要的技术基础课，起着承上启下的作用。为达到提高教学效果的目的，合理运用多种教学手段是极为重要的。对于不同的教学内容，应采取不同的教学手段。本文通过对材料力学教学改革的几点讨论和实践来探讨提高教学质量、培养学生的创新意识和创新能力，培养适应21世纪需要的人才。 

 

材料力学是工科院校的一门重要的技术基础课，起着承上启下的作用，不论在土木建筑、机械工程还是矿业工程等专业领域中都有着重要的应用。材料力学是学生最早接触的与工程实际密切联系的技术基础课之一（一般在大二下学期开课），其课程内容本身对各专业的后续课程（包括其他专业技术基础课、专业课）有直接的影响；此外，这门课程的另外一个目的是培养学生独立学习的能力、创造学习的能力，这对于学生今后的学习、工作更为重要。随着教学改革的不断深入以及课程学时逐渐减少这一客观现实，有必要改进教学方法，以达到教学基本要求。针对材料力学课程的特点及学生的情况，我们探索进行了材料力学的教学改革的方法和实践。 

 

一、加强工程意识的培养，激发学生学习兴趣 

 

我们在课程中删减了一部分与大学物理重复的内容，引入复合材料力学、弹塑性力学等近代力学知识（在以往讲授梁的弯曲变形问题时，主要以钢、铸铁为材料的矩形截面梁、工字形截面梁等为例。我们在改革实践中引入了复合材料力学的部分内容；在介绍“构件的交变应力”这一章中引入了“疲劳与断裂”——断裂力学的部分内容等一些现代科技成果），通过传统授课内容的修订，删减部分陈旧的、与其他课程重复较多的内容，极大地减轻了学生的负担；增加了一些力学学科的现代科技成果介绍（包括各专业技术领域中现代力学的应用），调动了学生学习力学课程的兴趣与学习积极性。 

 

二、采用多样化教学手段提高材料力学课程教学质量 

 

各种教学手段,既有其优越的一面，也有其不可避免的弊端。而发挥其长处,弥补其不足，实现各种方法的互补性，是选择教学手段的依据。在教学实践中我们采用了多种教学手段，改革传统的教学方法，用最适当的方式使学生以极大热情学好材料力学知识，提高分析问题、研究问题、解决问题的能力，培养学生的创新精神及创造能力。提高了材料力学课程的授课效果及教学质量。  

（一）采用启发式教学，培养学生发现问题，研究问题的兴趣 

“坏的教师讲授真理，好的教师教学生发现真理。”采用启发式教学，在讲课过程中为学生创造积极思维的必要条件，教师讲课时不必什么都要讲，什么都要细，可以在一些适当内容上为学生留下思维空间，由学生自己得出结论，甚至是一些重要结论。如在画剪力、弯矩图时，导出弯矩、剪力和分布载荷的微分关系，这部分内容正适合于学生刚学过高等代数的相关知识，完全可以让学生做尝试性推导，独立得出结论。像这种简单的理论推导交给学生自己去做，不仅极大地调动了学生主动学习的积极性，而且使学生积极思考，并培养了他们研究问题的能力。传统的材料力学的习题讲解中注重步骤的规范，推导的缜密，不易调动学生学习的积极性。因而我们在讲解习题的过程中，除了给出必要的提示外，尽量让学生自己给出解题思路。且注重解题方法的多样性，比如：在解静不定问题时，可以采用变形比较法、摩尔积分法及应用正则方程法等，让学生自己总结各种方法的优劣及各种不同类型题的最适用的解题方法。 

（二）采用形象化教学方式，提高学生理解能力 

材料力学是一门理论性较强、概念较抽象的课程，有一些概念一时还不易理解。所以我们把多媒体计算机系统纳入教学计划。多媒体可以克服传统教学方法 

的许多弊端，以一种全新的面貌向学生传输知识。它把文字、声音和视频图像有机地结合在一起，动静结合，有声有色，可以调动学生学习材料力学的积极性，使学习变得更加有趣，可以吸引学生的注意力和启发学生的想象力。如材力的变形公式都是建立在一定的变形假设基础上的，以往讲授这部分内容时，连写带画，又由表及里的推导，费了很大力气，浪费了很多课时，学生还不一定理解，通过多媒体演示，既形象生动、调动了课堂的学习气氛，又使学生可以一目了然地看到内部的变形情况，很容易就总结出了变形规律。 

通过一些小教具演示和实验，强化学生基本概念，比如：在介绍截面几何性质对构件强度和刚度的影响，我们采用学生常用的直尺，在相同的载荷下，通过平放与竖放相互比较的方法使学生直观地了解到不同截面的几何性质对构件强度的影响；在压杆稳定中，选用截面形状、材料、面积相同，长度不同的软试件（如塑料管、塑料尺等），让学生自己做试验来体会不同长度压杆的临界力的不同等。实践证明，这样做不仅可以避免单纯语言文字叙述的缺点，还能增加学生对实际问题的认识能力。 

（三）引入专题介绍，提高学生的实践认识能力 

为了使学生掌握所学理论知识在工程实际中的具体应用，增强学生分析、研究、解决问题的能力，在教学过程中适当引入了专题介绍。如彩虹桥倒塌原因分析，上海杨浦大桥桥面结构力学性能分析，典型工程实例（由于疲劳强度原因引起的破坏现象分析等）专题。此种方式深受学生的欢迎，学生学习材料力学的热情得到了极大地提高，分析、研究问题的能力也得到一定提高。 

（四）分析讨论式训练和文献报告式训练，启发学生思维 

课堂讨论是启发学生思维的一种有效形式。在讨论过程中，结合具体的问题进行理论复习、方法的应用、补充知识、分析结果。这对学生思维能力的提高有很大的帮助。在授课过程中，我们在班级中成立了若干个课堂讨论学习小组，由教师为学生指定学习讨论内容，学生在课下准备出教案，经教师指正后在课堂上由学生主讲、教师辅助引导的学习方式。例如：在能量方法这一章中，对于前几节比较简单的理论推导；弯曲应力中截面几何性质对构件强度的影响等方面的内容就采用了学生讲解的方式。通过此种方式使学生的学习热情、学习积极性、综合能力等各方面均得到了大幅度的提高，使学生学会了怎样去思考问题和发现问题。学生撰写的科技报告质量也逐次提高。 

为了配合以上改革措施，我们在素质考核方面也进行了相应的改革，在平时进行阶段性测试、资格考试和水平考试相结合，并参考布置学生撰写的科技报告和小论文及在参加力学创新设计大赛中取得的成绩等来综合衡量学生的综合素质、对本门课的掌握情况及给出成绩。自实施了以上方法后，学生们在上课时积极参与讨论问题，争相发表意见、提出问题，学生的学习热情、学习积极性、综合能力等各方面均得到了大幅度的提高。由此证明了力学课程初步改革的成效。 

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篇4

2、主要课程：工程力学、流体力学、岩土力学、地基与基础、工程地质学、工程水文学、工程制图、计算机应用、建筑材料、混凝土结构、钢结构、工程结构、给水排水工程、施工技术与管理。

3、主要实践性教学环节：包括工程制图、认识实习、测量实习、工程地质实习、专业实习或生产实习、结构课程设计、毕业设计或毕业论文等，一般安排40周左右。

4、主要专业实验：材料力学实验、建筑材料实验、结构试验、土质试验等。

篇5

关键词：团队合作；材料力学；创新能力

作者简介：徐鹏（1969-），男，山西永济人，中北大学理学院副院长，教授。（山西 太原 030051）

基金项目：本文系2011年～2013年山西省高等学校教学改革项目“材料力学教学中提高学生力学建模与创新能力的研究与实践”的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）06-0017-01

当今世界，创新已成为经济社会发展的主要驱动力，创新能力成为国家竞争力的核心要素。《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高[2012]4号）指出：“加强创新创业教育和就业指导服务。把创新创业教育贯穿人才培养全过程。”同时，当今世界范围内的重大科学与工程技术实践，越来越需要庞大的创新团队进行多学科高度协同合作，所以善于与其他人交流互助、协调合作是创新人才的必备品质。工科大学生除了要掌握本专业的基本理论、方法和知识以外，还应具备开拓创新的意识、思维和能力。专业知识的传授是教育的主要内容之一，而创新意识、思维和能力的开发、培养则是教育更本质、更核心的内容。当前高等学校应在加强工科大学生基础知识学习的基础上，以强化创新能力和合作精神为核心，重构课程体系，优化教学内容，着力推动团队学习方法，加强工科大学生创新能力训练和创新素质培养。[1-4]本文在山西省高等学校教学改革项目支持下，针对机械类和近机械类大学生开展了材料力学课程教学改革，在提高学生创新能力方面进行了有益的探索。

一、创新能力培养的整体思路

材料力学课程是理工科相关专业学生直接面向工程设计的重要技术基础课程，它是结构和强度工程师最主要的专业基础课。随着应用型人才、复合型创新人才的社会需求不断提高，以及有限元模拟和其他数值计算商业软件的广泛应用，材料力学教学在掌握基本概念、方法的基础上，应加强培养学生应用材料力学知识进行创新的能力。创新能力培养的整体思路主要包括：与传统课堂授课模式相结合，通过团队学习方式进行力学建模训练；依托学校创新平台，通过参加全国大学生力学竞赛和山西省大学生创新创业项目，加强对学生创新能力的培养。

二、力学建模分析训练中对创新能力的培养

区别于以往材料力学教学过程中的“大作业”，力学建模分析训练需要以团队合作完成，且更强调学生从工程和生活实际中自主选择问题并提炼力学模型，最后提交PPT报告并选出各组代表上台汇报。整个力学建模过程中每个学生都不是旁观者，必须全力以赴参与，学生在小组中的作用及其参与程度作为评价学生学习的一个方面，从而能最大程度地调动学习的积极性。为了培养学生的团队合作精神，在材料力学课程开始时把学生按学号分成学习小组，每个小组需要合作完成力学建模与分析报告，以《力学建模与分析报告指导建议书》的形式布置给各组。建议书包括以下主要内容：所选取的工程问题描述和解释（需要提供工程和生活实际的照片或网上的图片）；简化得到力学计算简图，包括载荷、约束、结构尺寸以及材料，建立工程问题的力学模型；具体分析计算，包括强度、刚度等；本组的创新点说明；对本组在建模过程中表现的自我评价；小组成员在报告形成过程中的贡献等。学生利用课后时间以小组形式研究讨论，并及时与教师交流，教师因势利导、因材施教，根据各组选择问题的特点，发扬每个学生的长处，挖掘他们的潜能，使每个学生都各得其所，从而达到了创新教育的目的。

学生选择的大多是身边能看到的问题，涉及工程结构和生活器具结构等。例如指甲刀的强度校核、衣架强度与变形分析、普通插销受力力学模型分析、门把手力学分析、单杠模型力学分析、人字梯结构分析、街道信号灯杆的强度刚度分析、塔吊结构模型及其力学分析、空调支架稳定性力学建模、楼房雨棚的强度设计等等，涉及的领域和覆盖的材料力学知识知识都较全面。报告的陈述和评价由学生来完成，主要从下面几个方面进行评价：选题的综合性和难易程度、力学模型建立是否准确、分析计算是否正确、PPT制作和讲解，最后把各组的评分表交回教师作为总评成绩的一部分。

有的组反馈：“本组的创新点：在没有试验器材的情况下充分发挥我组的各个成员的想象力完成了任务；该例子非常接近生活，是我们大家每天都要碰到的力学实例”。“通过本次的力学建模，使我们认识到生活中处处皆力学，更好地利用掌握的力学知识进行创新活动，最重要的是令我学会如何去思考一个问题，思维过程是非常重要的，并且学到了团队协作的重要性。”

三、依托学校创新平台的创新实践

1.山西省大学生创新创业项目

为了提高学生利用力学及其相关知识进行创新活动的能力，迫切需要建立培养创新能力的平台体系，并根据建构主义教育理论和学习方法的指导，设计创新能力培养的综合体系，让有兴趣、有特长、有热情的大学生和教师参与到创新实践中来，从而培育大学生科技创新团体，调动大学生的学习主动性、积极性，形成良好的学风和创新氛围。我们鼓励高年级本科生充当科研助手，笔者从自己承担的科研项目中提炼一部分适合高年级学生完成的内容，和项目组同事组织学生申报并获批了山西省大学生创新创业项目3项。

创新能力的培养首先必须有硬件平台作保证，并且其硬件环境必须与围绕创新能力培养目标所构建的知识框架相适应，山西省大学生创新创业项目就提供了一个非常好的创新平台和机会。这些活动具有实践性强、探索性强和综合性强的特点，有利于提高学生的创新能力和专业素质。在导师的指导下，4-5个人组成小组自主进行研究性学习，包括发现问题、设计实验方案、组织设备及材料、实施实验、考察调研、进行数据分析处理、撰写总结报告和科学论文等。通过项目实施，促进高等学校积极探索创新性人才培养的新模式，倡导以学生为主体的人才培养和研究性学习教学改革，建立以问题和课题为核心的教学模式，强化实践教学、创新创业教育，使学生得到科学研究、发明创造和就业创业的初步训练，形成优良的创新创业氛围和文化，推动高等教育教学改革，不断提高教学质量。

山西省大学生创新创业项目对学生融合其所学知识，激发新知识学习兴趣和创新思维，培养动手能力、创造能力和协作精神具有明显的作用，促进了创新素质教育。

2.全国大学生力学竞赛

以力学竞赛为契机，激发学生学习基础力学的热情与动力，探索力学素质教育新途径。在教学实践中，我们充分利用校级、国家级力学竞赛活动的时间连贯性特点，通过一系列的竞赛辅导方式鼓励学生积极参加比赛，在全程参与力学竞赛、享受竞赛乐趣的同时激发学生学习基础力学的热情与动力。经过校级竞赛选拔，组建竞赛队伍进行培训。因为时间有限，为了提高培训效果，将学生分为若干个小组，每个组由一名老师负责答疑。培训分为两部分，首先是基础知识复习、教材中难点和综合内容的挖掘。因为以前已经学习过了，这部分比较枯燥，除了完成一些难度较大的题目，还要求组长定期集中起来各组的问题，及时请教指导老师。其次，进行历届竞赛试题解析，将看似枯燥的力学基础理论与具有趣味性生活实例结合起来，使学生体验到力学的用武之地。通过这种自由讨论、交流、补充、修正的方式，极大地激活了学生的创新思维，在潜移默化中提高了学生学习基础力学的兴趣。

通过创新基础力学教育教学模式，创造了一种课程体系和课程内容改革的引导机制，探索出一套切实有效的学生学习力学知识和实践相结合的竞赛模式，搭建了一个培养高素质力学人才的平台和载体，转变了教师对材料力学课程的传统教育教学观念，提升了水平能力，推动了力学教育教学改革，较好解决学生创新能力培养的问题。

四、结束语

在材料力学教学中提高学生的创新能力是社会发展的要求，也是课程体系、知识结构变化的需要。

通过团队合作学习和合作研究，最大限度地调动了绝大多数学生学习材料力学的主动性，激发了学生创新的动力，促进了材料力学理论和实践的结合，有利于锻炼学生的实践能力，培养创新性和实用性人才。

参考文献：

[1]陈海英.机械类创新人才培养与教学改革[J].中国电力教育，2009，（7）：82-83.

[2]宋曦，杨静宁.工科专业材料力学教学创新的探索与实践[J].力学与实践，2010，32（2）：142-143.

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（蚌埠学院 机械与电子工程系，安徽 蚌埠 233030）

摘 要：结合应用技术型本科院校的自身特点和办学定位，以扎实理论基础、突出创新意识和强化实践应用为培养目标，从理论教学、实验教学和考核方式三方面进行了材料力学课程教学改革探索，实践证明，通过改革取得了较好的教学效果.

关键词 ：应用技术型本科；材料力学；课程改革

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）07-0236-03

从2014年年初教育部2014年工作要点中提出“探索本科层次职业教育”，到2月26日国务院常务会议做出“引导部分普通本科高校向应用技术型高校转型”战略部署，再到3月25日教育部在京召开2014年度职业教育与继续教育工作会议提出“推动地方本科学校转型发展”，再到4月25日在河南省驻马店市举办首届“产教融合发展战略国际论坛”形成关于建设应用技术型本科院校的“驻马店共识”，一系列部署引起了社会各界尤其是教育界对应用技术型本科教育的广泛热议.应用技术型高校以培养应用技术类人才为办学定位，其培养的学生动手能力强于研究型大学培养的学生，理论基础和专业能力又强于高职院校培养的学生.对学生的教育不能沿袭传统本科的教育模式，需要进行一系列地改革.

材料力学是机械类、土木类等工程类专业的一门主干课程，是某些专业硕士研究生入学考试的一门专业基础课.在教学过程中要综合运用课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行工程技术人员所需的基本训练，为学生进一步学习有关专业课程和有目的从事工程设计工作打下基础，因此材料力学课程在工程类专业的教学计划中占有重要的地位和作用.

笔者通过近几年的材料力学教学经验，为适应应用技术型本科教育，总结了该课程在理论教学环节、实验教学环节和考核方式三方面的改革，通过实践证明，取得了良好的教学效果.

1 理论教学环节改革措施

1.1 适应工程实践的需求，编写突出工程应用理念的教材

材料力学与很多领域的工程紧密相关应用广泛，它的概念、原理及公式看似简单枯燥，其实际是把工程中的实际问题抽象为理想的力学模型.首先，教材在内容安排上要保证学生有较厚实的基础满足本科教学的基本要求，使学生日后具有较强的理论基础和发展后劲.其次，教材的内容、结构遵循“知识新、结构新、重应用”的方针，突出特色，强化应用.围绕培养目标，以工程应用为背景，通过理论与工程实际相结合，构建工程应用型本科教材.教材在概念的说明和例题的选择上要有一定比例的实际问题，将知识深入浅出、生动形象、耐人寻味，使学生能够将理论与工程实际相对应，在以后的工程实际中准确灵活的应用.

1.2 以“技术需求”作为教学主线，融入“工程化”的教学内容

以“技术需求”作为教学主线，就是使教学主题具有实际工程针对性，明确应用型本科院校教师的教学目标及学生的学习目标.“理论联系实际”是材料力学这一专业基础课程教学改革的一贯宗旨.现代高等教育提倡的理论联系实际的目的已不仅限于要利用形象直观的事物去帮助理解抽象难懂的理论，更要直接明白理论是如何运用到实际中的.在教学课堂上不同的内容中不同程度地融入“工程化”思想，合理、自然、准确地在理论课教学中融入“工程化”的教学内容[1]，基本思路如下：（1）理论性强的内容，尽可能地用实验的例子或从实际结构的角度去消化理解.（2）文字描述性的内容，最好把它归纳在实际应用上.（3）例题的讲解要引发学生对解决实际问题的思考.（4）把实际工作经验和体会适时地引入到不同的教学内容中.（5）注重对学生工程意识的培养.

1.3 转变教学模式，推广案例式启发引导的教学方法

案例教学是通过对一个来源于生产生活实际的、蕴含问题的具体教育情境的描述，教师与学生共同参与，引导学生对特殊情境进行讨论的一种教学方法[2].课堂的45分钟时间非常宝贵，要在有限的时间内高效地传授知识就需要充分调动学生的学习积极性.案例教学法则是以案例为出发点引出学习内容，采用以学生讨论发言为主教师启发引导为辅的方法.案例给学生提供了同样的情景和信息，学生从不同角度进行思考、分析，通过课堂讨论提出不同见解、产生多种解决问题的方案，可以开拓学生的思路，调动学生的主观能动性和学习积极性，诱发学生发现真理、提高其分析问题和解决实际问题的能力，是传统教学方法的升华.例如通过新闻报道河南沁阳一中在建图书馆因高支模失稳造成的倒塌事件引入“压杆稳定”的概念、公式及工程实用性，再以著名的加拿大圣劳伦斯河魁北克大桥压杆失稳为案例，让学生构件力学模型，运用公式计算定量地说明失稳原因，最后让学生讨论和总结哪些构件还会出现失稳.通过案例教学让学生深刻感受到所学知识的重要性和应用性，也从工程实际层面加深对理论知识的理解.

1.4 借助网络平台，创新教学手段

网络的迅猛发展为现代教育手段提供了更好地平台.大学生有迅速掌握新信息、新知识、新技能的能力，大学生对网络的应用也是最广泛最普遍的群体，我们要充分利用这一特点在教学工作中进一步转变教育教学思想、更新教育教学观念，充分运用网络教学平台.例如慕课（MOOCs，Massive Open Online Courses）即大规模在线开放课程，借助先进的网络平台汇聚海量名校名师名课，就是网络技术与现代教育理念的融合产物.笔者所在的院校引入了“慕课”，教师和学生可以从这一网络平台上汲取广泛的、珍贵的、多样的专业知识，更为重要的是为教师和学生提供了专门交流学习的平台，教师可以通过网络平台对所授课程班级的学生网上布置作业、批改作业，发起测验，上传教学资料，推荐学术视频，及时答疑，发起讨论，通知等，大大增加了与学生交流的机会，改善了授课学时的局限性，丰富了教学内容，拓展了教学手段.通过使用发现采用这种全新的教学手段，教师和学生不仅能够快速适应而且有极大的热情，对教师的教学水平和学生的学习效果都得到了一定程度的提升.

2 实验教学环节改革措施

2.1 加强实验室建设，为实验教学提供可靠保障

实验教学是加强专业知识教育，增加学生的感性认识，培养学生的实践能力和创新能力的重要教学环节，实验室的规划与建设对实验教学十分重要.一是要加强实验室的硬件设备建设.目前我校材料力学实验室有2台微机控制万能试验机、2台微机控制扭转试验机、10套多功能组合实验组合装置、10套程控静态应变仪，可以满足同时多组学生做力学实验的能力及材料力学基本型、综合型、设计和研究型实验的开设.二是要加强实验室的软件建设.建立“实验室管理信息平台”，提高实验员业务水平，建立实验室开放式运行机制，打破学科和专业壁垒，建立面向多学科、多专业的实验教学中心，满足学生的自主实践和研究性学习，提高实验室的使用效率和服务水平.

2.2 加强虚拟实验室建设，拓展实验内容

目前许多应用型本科院校只开展验证型实验、演示型实验，但这必定会影响应用型人才培养的质量，已不能满足新形势下的教学要求，而加强虚拟实验室建设可以有效地拓展实验内容，提升实验教学质量.虚拟实验室是一种基于Web技术、VR虚拟现实技术构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统，是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化.虚拟实验室由虚拟实验台、虚拟器材库和开放式实验室管理系统组成.虚拟实验室为开设各种虚拟实验课程提供了全新的教学环境.虚拟实验台与真实实验台类似，可供学生自己动手配置、连接、调节和使用实验仪器设备.学生利用虚拟器材库中的器材不仅可以进行传统的基本验证型实验还可以自由搭建任意合理的综合型实验，案例实验和设计研究型实验.基本型实验以了解材料的力学性能为知识重点，着重培养学生掌握使用操作实验设备、独立完成实验的能力；综合型实验以综合性理论分析与实验分析相结合为知识重点，着重培养学生完全独立的实验分析能力.案例实验和设计研究型实验以工程实际或模拟工程实际为背景，着重培养学生综合的工程分析能力[3].以虚拟实验室为平台拓展材料力学实验内容，有利于培养学生的操作能力、分析诊断能力、设计能力和创新意识.在虚拟实验室中，学生更易获得相关的知识，科学的指导和敏捷的反馈.作为走在时代最前沿的教育工作者，应积极地把虚拟化技术运用到实验室开发中，把握时代脉搏，发挥虚拟实验室在新时代教学和科研中的巨大作用.

2.3 改革实验教学方式，调动学生的主观能动性

常规实验课教学模式是教师讲解—教师演示—学生分组实验，这样的教学模式比较单调，只有小部分主动的学生认真听讲动手操作，大部分学生只是围着看并不动手，这样就不能集中所有学生的注意力，达到锻炼学生动手实践的目的.因此笔者在实验课的教学方式进行了改革，综合运用以下几种方法：（1）首先教师讲解实验原理，然后教师指导学生进行实验操作演示，再分组实验.这种方式使教师能及时发现并纠正学生首次操作时易出现的问题，提醒学生实验注意事项，且由于学生操作过程中会出现各种可能性，可以大大提高学生的兴趣.（2）首先学生讲解实验原理，然后指导教师进行实验演示的过程中随机抽取学生说明实验的下个步骤.这种方式可以督促学生课前预习实验原理和步骤，由于随时可能被提问，教师讲解时所有学生的注意力也会被集中.（3）对于时间较短的实验（如铸铁扭转实验），在实验中实行“学生互相指导”方式，即由前一学生指导后一学生进行实验操作，教师全程监控.这种方式可以让每位学生都作为“指导老师”，锻炼所有学生的语言表达能力，达到扎实地掌握实验步骤的目的.（4）学生分组实验时每个同学都有任务，进行分工协作.这种方式使每个学生都要参与实验，可以调动学生的学习热情，协作能力和集体意识.（5）综合型和设计研究型的实验，要求学生自己消化实验原理，熟悉仪器设备，拟定实验方案[3]，在开放式实验室开放期间独立完成实验内容，撰写实验报告.这种方式可以培养学生的自学能力、钻研能力，创新能力以及给学生提供充分研究实验的平台.实践证明，通过以上方法的综合运用，学生对待实验的责任心增强了，兴趣浓厚了，学习效果和动手能力得到了显著提高.

3 考核方式的改革

材料力学在课程设置上为必修课，考核方式为考试，以闭卷笔试为主，成绩采用百分记分制，该门课程的考核方式一般依据课终考核成绩和平时成绩评定，即：总成绩=（课终考核成绩×百分比）+（平时成绩×百分比）.课终考核成绩占70%—80%，平时成绩占20%—30%.依据上述理论教学环节和实验教学环节的改革方案，笔者对材料力学的考核进行了以下改革.

3.1 丰富考题，注重主观题的考核

应用型本科生不仅要有扎实的专业理论基础知识，还要有一定工程分析能力，因此在期末考卷上不能只有基本的概念、理论和计算类的客观题，还要有一定比例的设计类、分析类的主观题.设置的主观题可以没有固定的标准答案或者有多种答案，注重考查学生对知识的应用能力、分析问题和解决问题的能力及创新能力[4].

3.2 丰富平时成绩的考核项目，注重平时学习过程

平时成绩主要由学生出勤、课堂表现（包括课堂提问、课堂讨论、回答问题、精神面貌等）、平时作业（包括课后习题、慕课系统的登陆学习情况及教师在系统里布置的作业、测试完成情况）、阶段性测验（闭卷、开卷或口试）、课程实验、研究竞赛等部分组成.任课教师要认真、细致地总结每个学生的平时学习过程，严格抓好实施过程中的各个环节，保证平时成绩的真实、准确，切实发挥平时成绩考核的引导作用，促进教学质量的提高.

3.3 丰富考核形式，实行多元化的考试方式

改变一考定乾坤和以闭卷笔试成绩为主的考试理念，考试目标采取多样化的考试形式，如进行课堂讨论、实际案例分析、写专题论文等，以全面考察学生对知识的理解和实际应用能力，改变过去学生为考而学，教师为考而教的局面[5-6].

3.4 注重考试分析，以考促教

考试的反馈信息具有重要的作用，它是评价教学效果的主要参考依据，也是教师改善教学效果的重要条件[4].笔者所在院校采用本校教师自主研发的试卷评价系统对考试类试卷进行试卷分析.试卷分析指标有分数值、最高分、最低分、全距、中位数、平均分、标准差、难度、区分度.教师对试卷批阅后，在试卷评价系统中输入每个学生每项题型的得分，系统将自动生成每个题型的指标值，教师从中可以明了地看出出题的难易程度，学生对不同题型的掌握程度，学生的成绩分布，进而进行试卷分析、教学分析及其他存在问题，并提出改进措施和教学建议.通过考试分析，以考促改，以考促教，有针对性地指导教师进行教学改革，提高教学水平、教学质量和教学效果.

4 总结

新建本科院校向应用技术型本科院校转型是自身发展的必然选择.积极开展关于应用型人才培养的研究，努力探索适合应用型人才培养的教学方法，为深化材料力学课程改革，推进大学教育，提高应用型人才培养的水平和质量尽一份力.

参考文献：

（1）张奎山.“面向工程化”的专业基础课程教学思路[J].装甲兵工程学院学报，2003（3）.

（2）祝海林.落实“大工程观”可从案例教学抓起[J].江苏工业学院学报，2007（1）.

（3）周新伟，王海波，曲贵民.材料力学实验教学改革探索[J].潍坊学院学报，2005（4）.

（4）涂叶满，张庆吉.应用型本科院校课程考试改革研究综述[J].东莞理工学院学报，2013（4）.

篇7

关键词：工程问题；材料力学；教学实践

作者简介：王锦燕（1973-），女，河南洛阳人，中原工学院建筑工程学院，副教授；李冬霞（1956-），女，陕西咸阳人，中原工学院建筑工程学院，教授。（河南 郑州 450007）

基金项目：本文系中原工学院校级教改项目“工程问题在材料力学课程教学中的应用与实践”的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2014）14-0101-02

改革开放以来，我国的高等院校培养了上千万的工程技术人才，支撑了我国改革开放以来多年的经济高速增长，合理的工程教育结构和体系迎合了社会对多层次、多种类工程技术人才的需求，目前我国的高等工程教育规模位居世界第一。但党的十七大提出的建设中国特色创新型国家的目标，给中国高等教育改革发展提出了迫切要求，迫切需要培养一大批能够适应和支撑产业发展的工程人才、创新型工程人才、具有国际竞争力的工程人才。作为高等院校应确立以德为先、能力为重、全面发展的人才培养观念，改革工程教育人才培养模式，重视知识与工程问题的密切联系，提高学生的工程意识和工程实践能力。

为了能让行业企业深度参与高等教育培养过程，强化培养学生的创新能力和工程能力，高校能按通用标准和行业表征培养工程技术人才。2010年6月23日，教育部在天津召开“卓越工程师教育培养计划”启动会，旨在为社会培养实用人才。何为工程师，工程师是具有从事工程系统设计、管理、操作和评估能力的人员，其与科学家最大的区别就是，科学家解决“为什么”，而工程师解决“怎么办”。科学家探索世界发现法则，而工程师使用法则解决问题，实际上工程问题是工科课程的生命主线。但在实际的材料力学教学学习过程中，学生却很少了解课程知识点包含的工程问题，理论与实际完全脱节，从而产生学而无用的认识，严重影响学生的学习热情和积极性。笔者将把自己多年在教学过程中如何通过引入工程实例的分析和讲解，提高学生学习兴趣，加深知识点的理解的心得与体会在此与大家分享，具体从以下几个方面进行阐述。

一、课程内容和课程体系

随着科学及信息技术的发展，知识更新的周期越来越短，加上社会生存竞争越来越激烈，对人才的能力要求也越来越全面，因此在校学生学习的课程数目及内容与以往相比，呈现不断上升的趋势。但学生在校学习的时间有限，因此分配给基础课的学时逐年下降，和一些专业课老师聊天时，他们经常感叹每次都要先给学生补数学或力学知识才能开始专业课的讲解，否则学生无法接受。另一方面，随着计算机技术的发展及应用，越来越多有关工程中的复杂力学问题可以通过计算机解决，但同时为了能对计算机计算结果的正确性和合理性给予判断，对工程技术人员的力学素质要求也更高了。材料力学就是在保证构件强度、刚度、稳定性的前提下，为设计既经济又安全的构件提供必要的研究方法。[1]这门课涉及了大量的工程问题，针对不同问题选择正确的研究方法尤其重要。面对学时内容减少，质量要求提高的矛盾，必须对材料力学教学内容和课程体系进行必要的调整和修改，做到减学时但不减核心内容，通过引入工程问题提高学生的积极性，加深学生对知识点的理解。

包括笔者在内的基础力学课程教师，通过多年在力学课程内容和课程体系的改革取得了很多成果，但需要改革和思考的空间仍很大。作为学生大学阶段的学习不是单纯地应付考试获取文凭，作为教师大学阶段的教学不仅仅是传授知识，而应该全面开发学生的认知能力，提高学生的综合素质。[2]据此教学理念，应以课程为引导，学生为中心，强化学生获取知识、分析解决实际问题的能力，而不是解题的机器。

在保证主干知识体系基本完整，教学要求不降低的前提下，对教学内容进行了合理的调整。要求学生养成预习的好习惯，了解课程的基本内容，提高课堂的接受速度。在教学过程中，学生对繁琐的公式推导感到枯燥无味，也冲淡了对问题的分析思路和方法，因此适当压缩了一些公式的详细推导过程，突出公式推导的思路和方法，具体的推导过程学生可参考教学资料。同时对部分简单例题只分析求解思路，省略详细的求解过程。但同时加大力学问题的引入，多举事例详细介绍每个力学问题产生的工程背景，提出矛盾，分析解决问题的方法，强化力学知识在工程中的使用条件、范围及局限性，从而更好地指导今后解决工程问题的能力。实践表明，此举提高了学生的兴趣和积极性，课堂的教学效率、教学效果也提高了。

二、教学内容与教学方法

课堂教学是一门艺术，如今的教学已不能是传统意义上的填鸭教学。课堂上加强师生互动，教师应充分利用教学资源及信息技术，力求生动、形象，使抽象问题形象化，但也要重点突出传达给学生更多的信息和知识。在课堂教学中既要充分发挥教师的主导地位，又要充分尊重学生学习过程的主体地位，引导学生主动积极思考问题。

结合材料力学中的工程问题，提出问题分析矛盾，引出解决问题的概念和方法。例如在讲解压杆稳定问题时，首先介绍1876年美国横跨阿什特比拉河上同名桥的断裂，[3]当时列车从21米高处坠入河中，列车因锅炉失火而烧毁，158名乘客中有92人遇难。但实际上桥梁斜撑杆设计时根据强度计算的临界应力是76.9Mpa，而斜撑杆的最大工作压应力41.2Mpa，安全系数为1.87，结构应是安全的，但为什么会发生事故呢？1907年加拿大圣劳伦斯河在架奎伯克桥时，桥梁倒塌，9000吨钢材变成一堆废墟。1922年冬天下大雪，美国华盛顿尼克尔卜克尔剧院倒塌，死98人，伤100余人，这些工程结构的强度都没有问题，但为什么还会发生这么严重的安全事故呢？通过介绍这些工程中的实际问题，激发了学生的兴趣。为了加深学生对稳定性的理解，笔者举了一个简单的例子：一长为300mm，横截面尺寸为 20mm×1mm的钢板尺，钢的许用应力为196MPa，问若按强度条件计算钢板尺所能承受的轴向压力是多少呢？学生很快得到答案3920N。但通过实验发现当轴向压力达到40N时，钢板尺就发生了明显的弯曲变形，学生对这一结果非常吃惊。很自然笔者就引入对于此类细长受压杆件的稳定性问题，接下来的公式推导也就水到渠成。当然公式讲解完成，还要反复强调公式的使用范围和条件，这点在材料力学中反映的尤为重要，对于一个工程问题选错公式直接威胁结构的安全。当然在学生的习题作业中，笔者也经常引入一些简单的工程计算，加深学生的了解，激发学生的兴趣。比如在讲解组合变形时：一小型混凝土水坝墙，当知道水平面高度时，问坝底的最大拉应力和压应力是多少，水平面多高时坝底混凝土拉应力为零？又如：一个中空的圆柱形砖制烟囱，考虑自重及承受的风力，问烟囱应建多高才能保证底部不受拉应力？这些有着具体工程背景的习题，学生尤其感兴趣，也真正体会到知识的用处，学习不再盲目。讲解构件内力图时，引入用于教室或仓库的多跨帐篷，其屋架可简化为三铰拱力学模型，通过受力分析可计算各个铰链的分力，再求解杆件内力图。这些实实在在的工程生活问题使学生明确了学习的方向，有了目标，有了动力。

除了传统模式下的布置课堂作业外，还根据教学内容及进程拟定一定的课外研讨题目。这些课题可以是教学内容的拓展或深入，也可以是构件应力和变形问题的数值模拟计算，或是一些工程模型的制作，帮助学生扩展思路，开阔眼界，紧密与工程实际问题联系。当然在选择题目时，既要考虑题目本身的工程意义，又要与力学知识点紧密相关，难度适当，具有一定的趣味性。[4]题目过难影响学生的积极性，太简单又意义不大。例如布置学生制作纸质桥梁，学生积极性非常高，充分结合课程中弯曲强度知识点，兼顾安全与美观，集思广益，动手动脑，个人能力得到提高。

同时要求学生学会上网查找相关知识点的科研方向，培养学生的科研意识。虽然这些工作需要占用学生的课余时间，但俗话说兴趣是最好的老师，学生有了兴趣，学起来自然觉得轻松，也善于思考，达到事半功倍的效果。

三、教学质量评价

在考查学生的知识掌握情况时，不仅采用传统意义上的书面考试了解学生对基础知识点的掌握程度，还结合学生的作业、实验及课外研讨活动中的表现，给予更全面、合理、客观的评价，以此提高学习效率和学习效果，激发学生的学习积极性。当然通过课上一些重大工程事故的介绍，也唤起了学生的安全意识和责任意识，培养了学生严谨的科学态度。

当然在学期最后的成绩评价中，充分考虑学生在课外研讨和动手制作中的表现，学生们清楚死读书，仅仅学会利用公式解题是无法得到好成绩的。对学生多方面的成绩评价，是对学生综合运用知识解决问题能力的考查，虽然开始学生对此颇有怨言，有抵触情绪，但到后来看到自己通过努力工作问题得到解决时，发现了学习的乐趣，非常自豪很有成就感。例如在具体的成绩比例构成中，最后的卷面成绩只占60%，力学实验占10%，力学科研论文占10%，力学工程模型制造占20%，着重体现学生解决实际问题的能力，培养学生的工程意识，体现培养卓越工程师的理念，尤其开阔了学生的思维，培养了创新意识。当看到学生交上来的作业和作品时，笔者能感受到他们思维的开放性，能清楚感受到学生们的确是经过思考，付出了努力的。当看到他们介绍自己作品时洋溢的那种自信与骄傲，令笔者感到非常欣慰。当然不可否认，有些同学的课外作业很大程度上参考了网络，这离笔者的初衷有些差距，这需要在今后的教学中改进提高，应该让每位同学都能积极参与，提高知识水平。

四、结束语

通过以上在教学内容体系和教学方法的改革与实践，学生深入了解了工程问题中包含的材料力学知识，培养了工程意识，加深了对力学知识点的理解，学习积极性明显提高。当然，良好的教学效果很大程度上得益于任课教师的主导地位和努力工作，因此应清醒地认识到提高教师个人业务能力的重要性，只有不断补充丰富自己的专业知识，不断总结经验，不断改善教学组织方式，不断优化教学内容，才能逐步提高教学效果，培养出适应社会发展的工程技术人才。

参考文献：

[1]刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社,2005.

[2]孙绵涛.高等教育学概论[M].武汉:华中师范大学出版社,1991.

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[关键词] 骨组织工程；支架材料；力学性能；弹性模量

[中图分类号] R318.08[文献标识码] B[文章编号] 1673-7210（2010）11（b）-116-02

支架材料是骨组织工程研究的一个重点。骨支架材料要求除良好的生物相容性、生物降解性、骨传导性、诱导性外，还需良好的力学性能[1]。支架材料植入体内，需要支架材料与相邻组织的力学性能相匹配[2]，因此对各种支架材料的力学性能需要应有足够的认识。尽管对松质骨力学性能的研究很多[3-4]，但很少有对不同支架材料的力学性能进行对比。本文对生物衍生松质骨、多孔聚乙烯、聚乳酸、聚羟基乙酸、磷酸三钙共聚物的力学性能作了对比研究。由于生物衍生骨已被广泛应用于骨缺损的临床治疗，研究中选择了四种不同密度的生物衍生松质骨作为样本。

1 材料与方法

1.1 试样的制备

参照第四军医大学等生物衍生松质骨（bio-derived cancellous bone, BDCB）的制作过程[5]：选用新鲜成年牛股骨端部，去除所附软组织、软骨组织及周边皮质骨量，制成10 mm×5 mm×5 mm的松质骨长方体骨块，长向沿承重方向。用50℃清水反复冲洗并清除骨髓（可用超声波清洗），用蒸馏水浸洗12 h，恒温（37℃）烘干箱烘干；将骨块放入1∶1氯仿/甲醇溶液中浸泡、脱脂12 h（室温），取出骨块用蒸馏水浸洗2 h后烘干；再放入37℃、30%的H2O2溶液中脱蛋白36 h，用蒸馏水于室温下浸泡透析12 h；取出骨块干燥后将骨块再次放入1∶1氯仿/甲醇溶液中浸泡、脱脂12 h（室温），取出骨块用蒸馏水浸洗；然后用乙醇浸泡24 h，取出用蒸馏水冲洗、浸泡24 h，再烘干；60Co灭菌消毒，封存保留、待用。松质骨支架如图1。选择四种表观密度0.25、0.44、0.56、0.69 g/cm3的BDCB作为样品。高分子材料-多孔聚乙烯(porous polyethylene，PPE)，聚乙烯经过发泡获得的多孔、连通的聚乙烯支架，支架为10 mm×5 mm×5 mm的长方体，表观密度为0.44 g/cm3。复合材料-聚乳酸、聚羟基乙酸、磷酸三钙共聚物支架，支架为10 mm×10 mm×9 mm的长方体，表观密度为0.28 g/cm3（PLGA-TCP，由清华大学一次成型中心提供见图1。

1.2 样品压缩性能的检测方法

将样品纵向立于材料万能实验机（Instran）的加载平台上与加载平台垂直，上下面与加载平台平行。施加垂直压力，横梁移动速度为1 mm/min，应力-应变曲线直接给出。正常的生理应变范围为100～3 000 με[6-8]。按正常生理应变范围分别计算弹性模量。

2 结果

三种支架材料的应力-应变曲线见图2a。表观密度为0.25、0.44 g/cm3的BDCB在3%的应变范围内出现屈服。以表观密度0.44 g/cm3 BDCB的应力-应变曲线为例，随着应变增加，在很小应变范围内应力近似线性增加，接着非线性增加，并形成第一个波峰；达到5 000 με时应力达到极大值2.2 MPa，BDCB有部分骨小梁开始屈服，应力又有所下降后继续增加，形成持续时间更长的第二个波峰。应变在正常生理应变3 000 με范围内应力-应变曲线见图2b，三种材料支架的应力与应变关系从整体上看都近似线性关系。如果从小应力范围看（0～0.1 MPa），应力-应变曲线见图2c，在0～500 με应变范围内应力与应变近似线性关系。

按不同应变范围分别给出弹性模量见表1。在三种支架材料中，不同密度BDCB支架的弹性模量都高于PLGA-TCP 和 PPE支架，密度同样是0.44 g/cm3，BDCB的弹性模量约是PPE支架的4倍；密度（0.25～0.28 g/cm3）相似，BDCB的弹性模量也远远高于PLGA-TCP。但超过骨正常生理应变范围后应变达到3%时，中等、低密度的BDCB都已发生了材料屈服，而人工复合材料没有发生。在应变范围内（0～3 000 με），同一个样品多次重复实验，三种材料都具有较好的弹性，实验结果重复性好。

表1不同材料（样品种类和密度）按不同应变范围内的弹性模量（MPa）

f 代表样品发生了屈服

3 结论

对比三种支架材料的力学性能，天然衍生材料-生物衍生松质骨的弹性模量高于高分子材料-聚乙烯，也高于复合材料-聚乳酸、聚羟基乙酸、磷酸三钙共聚物。在大应变条件下人工复合材料没有发生材料屈服，这一点优于中、低密度的生物衍生松质骨。在支架的力学性能方面人工合成支架材料与天然材料存在差距，还需改进。另外按不同应变范围检测支架材料的弹性模量，这种更细致地研究材料力学性能方法可为支架材料植入体内与相邻组织的力学性能更好地匹配做准备，临床上合理使用支架材料。

[参考文献]

[1]李轶,冉炜,王改玲,等.新型骨组织工程支架材料生物相容性的体内研究[J].华西口腔医学杂志[J].2009,26(4):447-450.

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[3]于涛,孙长江,马洪顺.正常股骨头与坏死股骨头松质骨的蠕变特性:45°方向取样比较[J].中国组织工程研究与临床康复,2010,13(17):1595-1598.

[4]卢子兴,裴鹤.各向异性松质骨压缩模量和强度的数值预测[J].中国生物医学工程学报.2010,29(3):468-472.

[5]何创龙.骨胶原基质的制备、理化性能及其生物相容性研究[D].重庆:重庆大学博士学位论文,2004:3.

[6]Frost HM. From Wolff's law to the Utah paradigm: insights about bone physiology and its clinical applications [J]. Anat Rec,2001,262(4):398-419.

[7]黎小坚,Harold M Frost,朱绍舜,等.基础骨生物学新观[J].中国骨质疏松杂志,2001,7(2):152-157.

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关键词：光应力；透射；反射；低成本；本科教学实验装置

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）16-0248-02

在当前的大学教学中，有部分教师认为实验附属于理论课，不重视其应有的地位，把实验课视为一门副课，“机械模仿”现象比较普遍，采用完成任务式的教学方法，没有体会到实验课是能力发展的一个重要方面。

力学实验是基础力学类课程的重要组成部分，其工程应用性较强。东南大学在强化基本型实验的基础上，将自主研究学习型实验作为培养学生独立工作能力的途径，把研究能力和创新精神的培养融合在各个实验环节中，学生普遍反映收获很大。光应力是一种被各种领域广泛使用的技术，用于测量试件表面的应变，以便确定静、动态测试中零件或结构上的应力。调查表明，由于传统光弹仪操作复杂，视场小，对模型要求也比较高，并且价格昂贵，所以不可能让每个学生都去操作。多年来，各校都是以演示实验为主，即以教师操作，学生看为主，或少部分学生做，大部分学生看，这将导致学生在实验过程中，完全依赖老师布置好的步骤进行操作，不动脑筋、理论和实际脱节，实验操作技能差、独立性差，遇到问题则一筹莫展等情况，很难调动学生的实验兴趣及思考问题的积极性，达不到培养学生实验能力的目的。因此，如何改进装置使其符合低成本的同时又能满足实验精度要求，成为我们研究的重点。

创新型光应力测试实验装置，以透射光弹实验为基础，吸取传统光弹仪的核心概念，着眼于本科教学验证性实验和演示性实验以及在此基础上的学生自主改进研究的可行性和可操作性，去除传统光弹仪用于达到本科教学实验中并不需要的过高的精密性要求而所做的复杂结构，由于其成本低、直观、操作简单，同时在此装置的基础上学生可自主设计制作实验模型或结构，并通过光应力测试实验，立即识别出临界区域、明显的应力超强和应力不足的区域、峰值应力及环绕在孔、槽口、内圆角周围的应力集中情况。极大地激发了学生的自主创新能力，符合本科教学实验装置的要求。

一、光应力测试实验装置的创新

传统光弹仪不仅仪器庞大占地面积大、价格昂贵、携带不便，而且必须在暗房中进行试验，因此极大地制约了教学实验在开展，通常是小班化演示实验为主。由于精密光学元件的特性，通常不可能让每个学生都自主去操作，导致学生兴趣不浓厚，看完以后很快就忘了，更缺少了让学生思考这一环节。

1.直观光弹试样。我们发明了直观光弹试样，已获实用新型专利授权，这样可在电子试验机上和明亮的教室开展光应力教学实验。此项发明，主要技术特点是在常规透射试样表面涂覆偏振膜技术和涂覆反射膜技术，弹性体与光弹材料合为一体，适合开展规定项目的演示实验和基本型实验。

2.低成本光应力实验。低成本光应力实验装置由加载单元、测力单元、LED光源、CCD数字摄像机和试样组成。为体现廉价和普及的原则，加载单元采用了蜗杆直接加载方式，测力单元采用低成本的电子秤改装组成。LED光源加偏振镜（选用摄影器材商用品）提供单色或白色偏振光，CCD数字摄像机加偏振镜可记录样品的图像。教学试样主要采用消除应力PC板，可实现1至2人一组。由于PC板加工方便，可由学生自主设计试样。该装置适用于透射式光应力实验和反射式光应力实验。可开展DIY光测实验和SRTP等教学实验。

通过上述技术创新，我校不仅可开设常规光应力演示性实验，还可在电子材料试验机上及明亮教室里开设静载条件下的透射式及反射式光应力测试实验和动载下的光应力测试实验。由于学生们有自主设计实验的热情，故此项教学实践取得了很好的教学效果。

二、教学实验和研究性实验

我校开设了应力集中光应力实验，直梁三点或四点弯曲实验，动载（循环载荷）条件下的光弹教学实验等。学生在透射式光应力装置上完成了直梁损伤与应力状态实验，缺口试验拉伸条件下的光测实验。学生在反射式光应力装置上完成了各类模型的实验研究，其中SRTP两项，毕业设计一项。我们利用上述自制设备，连续四届开设了研究性实验教学活动，学生在这项教学活动中不仅仅学习了研究方法，还要求学习学术交流的方法，要求学生按正式出版科技论文格式要求撰写研究报告。实践证明这有利于培养学生数据处理和分析能力，同时能培养学生撰写科技论文的能力及科学表达能力。学生已完成的研究性实验有：光弹效应教学演示试样的制作方法，匀质光弹四点弯曲试样的等差线检测的实验研究，匀质光弹三点弯曲试样的等差线检测的实验研究，匀质光弹悬臂梁试样的等差线检测的实验研究，含损伤光弹四点弯曲试样的等差线检测的实验研究，含损伤光弹三点弯曲试样的等差线检测的实验研究，含损伤光弹悬臂梁试样的等差线检测的实验研究，补强光弹四点弯曲试样的等差线检测的实验研究，补强光弹三点弯曲试样的等差线检测的实验研究，补强光弹悬臂梁试样的等差线检测的实验研究，应力集中现象的光弹实验研究，预应力光弹实验研究等。

自制光应力测试实验装置用于本科教学实验，保留其核心部分，去繁就简，利用有限的低成本资源，制作出了能够完成材料力学等基本实验内容并且简单明了的小型光弹实验装置，同时这种装置由于其简明、直观、易懂、易操作的特点，不仅可以克服传统光弹仪带给学生的压迫感和畏惧心理，还能激发学生的新奇感，引发学生一探究竟的兴趣。更重要的是，由于其成本低廉、制作方便，学校可以做到让所有的学生人手一台，自主研究。通过研究性实验的教学实践，学生学会了实验方案的设计、试样的加工、相关标准的应用、实验数据的处理与表达，激发了学生学习的积极性、主动性和创造性，提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养了学生观察、动手和动脑的技能，学习了撰写科技论文。

研究性实验教学是实验教学改革和创新的一种举措，体现了以人为本的教育思想，有利于创新人才的培养，使实验教学真正成为学生学习知识、培养能力的基本方法和有效途径。

参考文献：

[1]黄跃平，胥明，韩晓林.工程力学实验指导书[M].南京：东南大学出版社，2009.

[2]天津大学材料力学教研室光弹组.光弹性原理及测试技术[M].北京：科学出版社，1980.

[3][英]柯斯克（A.Kuske），[英]罗伯逊（G.Robertson）.光弹性应力分析[M].王燮山，黄杰藩，金炎，黄永权，译.上海科学技术出版社，1979.

篇10

（一）教育内容改革

从土木工程人才培养的实际要求出发，及时更新教学内容、改革教学体系。在整个课程体系中贯穿桥梁工程设计与施工，使内容完整连贯、重点突出。同时也提高了教学内容的实用性、针对性。在这方面，高校土木工程教科研组织可以以目前桥梁工程建设基本要求作为标准，结合自身长期积累的教学经验，确定该课程的教学体系。

（二）重视实践教学

实践教学是学生增强桥梁设计能力、全面发展的重要阶段。通过课程设计、毕业实习和毕业设计三个部分进行实践。所谓实践教学，就是让学生通过课程设计、毕业实习和毕业设计等形式运用专业基础课上所学知识。使其可以利用专业知识对桥梁结构进行理论分析，并且能够解决简单的实际桥梁设计问题。实践教学主要可以从课程设计实践和桥梁模型设计竞赛两方面展开。

1.课程设计实践

桥梁实践课程是培养桥梁工程专业人才的重要途径，它对学生所学的知识的感性认识、提高实际运用能力与增强创新意识都有重要作用。此外，通过它也可以了解学科的最前沿知识，更新教材知识。工程实践作为夯实理论知识、养成工程意识和能力的关键过程，对提高学生的桥梁结构理论的分析能力和简单设计能力有重要作用。课程设计应结合已经学过的材料力学、混凝土结构设计原理、结构力学等书，并且尽量选择常见的梁形。教师提前准备任务书和指导资料，以便学生提前预习，进行全面的桥梁设计。此外，教师也应监督辅导设计过程。

2.桥梁模型设计竞赛

为增强学生的工程创新能力，提高学生对课程知识的熟练运用和理解，我们积极组织学生参加桥梁结构模型设计竞赛。桥梁结构模型设计与制作需要参赛者对选择结构、计算、制作工艺等多种知识熟练的掌握和应用。结构合理的受力形式对模型承载力的大小有重大影响。学生需要了解掌握各种桥梁结构形式，并了解其受力特点与传力途径，准确计算其受力情况，以找到最佳的结构。此外，设计制作过程中选择适合的材料也十分重要，不同的材料结构导致的破坏形式也有所不同，这也要求学生掌握了解各种材料的特性并进行选择。通过参加桥梁结构模型竞赛，参赛学生在对桥梁结构形式、受力分析、结构整体性和稳定性，以及细部构造等各方面都有深刻的认识和理解，同时也巩固了力学和材料学等基础知识，对学生的课程学习具有很好的促进作用。在选择结构的过程中，学生不但对桥梁理论有了更深的理解，而且对以前所学的知识进行了很好的温习。除了材料和结构的选择之外，制作工艺对结构能否达到预期的受力设计也有很大的制约。为了防止由于制作工艺而导致结构模型的承重受到影响，参赛者必须细致处理细小构造与节点，使之与计算结果吻合。制作工艺既是学生对结构受力知识掌握情况的考核，也提高了学生对桥梁构造的理解。

（三）课程考核改革

对考核方式的改革要能够客观评价学生的综合素质，加强对实践操作能力、知识运用能力与创新能力的考核比重。以桥梁工程特点和应用型人才培养要求为标准建立一套符合人才选拔的科学系统的考核体系。要使考核方式多样化，考试内容更侧重对综合能力的考察，而不只是局限于只是记忆方面的考核，成绩评定更全面，促使学生积极主动的学习。提高作业、课上表现、论文以及资料阅读等多个方面在成绩中的比重，而不局限于最后的卷面成绩。力争使考核形式向着多样化、多种形式、多阶段的方向发展。

1.改革考核内容

考核方式改革是为了改变传统考核方式存在的种种弊端。针对传统考试考核内容局限于教材、笔记，以及老师划定的范围重点等缺点进行改革。克服传统考核方式偏重知识记忆、缺乏对创新能力与综合素质的考察而导致上课记笔记、课下抄笔记、考核背笔记、考完全忘记的情况出现。改革应该以培养应用型人才培养要求为标准，考核偏重学生对学过知识的理解和独立思考的能力。这主要体现在减少单个知识技能考核，增加对创新应用与知识能力体系的考核。

2.改革考核形式

现行的考试在形式上多以闭卷笔试的考核方式为主，内容以教材理论知识为主。改革考试形式可以结合专业特点，进行开卷、闭卷、开闭卷相结合、实践操作、撰写专题报告、模型制作、答辩以及学术论文等多种形式的考核。并且将考核分散在平时测验、期中期末、课堂课外多阶段。改革制度多样化发展。鼓励学生在课外学习，提升作业、课上表现、论文以及资料阅读在成绩中的比重。最终达到提高专业水平、综合素质的目标。

二、结语