材料力學論文范文

導語：如何才能寫好一篇材料力學論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

與圖1不同，鐵有三種固態，分別是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe，其中γ-Fe為密排面心立方結構，α-Fe和δ-Fe為體心立方結構。并且，圖2中有三個三相點，分別為氣-液-δ-Fe；氣-γ-Fe-δ-Fe和氣-γ-Fe-α-Fe。通常情況下，Fe是磁性的α-Fe，組織類型有鐵素體、珠光體和貝氏體等；通過成分和工藝控制常溫下可得到γ-Fe，如奧氏體不銹鋼304、310等。Fe的p-T相圖的講解，增強學生識別單組分相圖的能力。課堂上通過工業生產實例，加深了同學們對Fe的認識；并建立了物理化學相圖知識與學生專業—金屬材料之間的聯系。解決學生“材料專業為什么學物理化學？”的困惑。

2兩組分液態完全互溶系統的相圖

雖然二組分系統的氣—液平衡相圖依據組分在液態的互溶情況各有其特點，但液態完全互溶系統構成了這部分內容的學習基礎[4]。對于這種相圖，我們除了讓學生掌握相圖中各相區的組成、相態和杠桿規則外，還注重讓學生學習氣相線和液相線的繪制方法和細節信息。其繪制過程如圖3所示，先配制不同比例的二組分混合物，再升高溫度測試混合物的熔點，通過描點—連線得到相圖。從而培養學生設計實驗繪制相圖讀取相圖細節信息的全面能力。通過學習繪制相圖，可使學生對相圖的全部信息有較深刻的認識、理解及較好的運用。為了便于學生掌握此類相圖及其應用，在教學中我們通過物相點隨溫度的變化的實例，講解其液相與氣相及組成在該過程的演變情況。重點分析了第一個氣泡點產生的壓力、組成及最后一滴混合液消失的壓力、組成，以及其逆過程這一難點。并將相圖理論與工業精餾裝置聯系起來，激發學生對該部分內容的學習興趣。

3具有轉變溫度的二組分固態部分互溶、液態完全互溶的液固平衡相圖

具有轉變溫度的二組分固態部分互溶、液態完全互溶的液固平衡相圖，是學生學習中最難掌握的內容。我們通過講解物相點的降溫過程的物相變化和步冷曲線的繪制，并借助動畫展示具體過程，使該部分內容更加形象和生動，便于理解和掌握。同時，提高了學生的學習興趣和動手能力。

4相圖在金屬材料中的應用

4.1在金屬材料設計中的應用在工業生產和科研實踐涉及到的金屬材料通常為多組分的平衡系統，所以其相圖更為復雜。為了得到材料的擬服役性能，需要對材料進行設計和加工。相圖在材料設計中起著至關重要的作用，例如，在設計奧氏體不銹鋼時，為了得到單一奧氏體組織，需擴大相圖中奧氏體區，使其在冷卻過程中不發生γ-Feα-Fe的轉變。根據相圖，改變系統的組成，增加穩定奧氏體元素，如Ni、C等是最常用的方法。當然，為了系統的平衡，其他元素也需做相應的改變。應用相圖時，為了提高設計組織的準確性，需要考慮平衡相圖與實際相圖的差別。

4.2在金屬材料加工中的應用在金屬材料的熱加工過程中，隨著加工溫度的不同，其物相也發生相應的變化?？赏ㄟ^控制軋制參數和冷卻過程，改變材料的相變溫度和組織類型，得到高性能的金屬材料。例如，在鋼鐵生產中，熱軋鋼板控制軋制與控制冷卻(TMCP)工藝，通過加大壓下量增加累積位錯，為相變過程提供更多的高能量相變形核點，以得到細小晶粒組織，提高鋼的強韌性。通過控制冷卻速率，可改變相變后的組織形態，在650℃以上發生相變得到珠光體和鐵素體組織，在450~600℃區間主要得到貝氏體組織的鋼材，在更低溫度下發生相變得到馬氏體組織，不同的組織賦予材料的不同的性能[5]。4.3在金屬熱處理中的應用相圖不僅在金屬材料的設計和加工中具有指導下作用，而且在材料的熱處理過程中也具有重要的應用價值。例如，在金屬材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火過程主要是控制冷卻速率，使相變溫度發生在較低溫度區，得到低溫轉變組織。正火溫度需在γ-Fe相區，需要根據相圖和化學成分判斷其奧氏體化溫度，從而確定正火的加熱溫度。嚴格的說，確定熱處理的升溫速率和降溫速率也需要參考相應的相圖。通過相圖在金屬材料領域的應用的介紹，學生對本專業和學習物理化學的重要性均有了清晰的認識，他們的學習積極性也顯著提高。

5結語

篇2

小學生思想政治教育工作是用正確的思想觀念、政治觀點、道德規范，對其施加有目的、有計劃、有組織的影響，幫助孩子們在人生之初扣好第一?？圩?，使他們逐步成長為符合中國特色社會主義建設需要的有理想、有道德、有知識、有紀律，具有高尚思想品德的社會有用之才。小學生的思政教育工作，

要做到

“五個注重”：

一要注重循序漸進。

小學階段的教育，

在人的一生中起著重要的啟蒙作用。

小學生的思想既存在單純、可塑性強的特點，又存在注意力難以集中、

心理承受能力較差的弱點。所以，對小學生進行思想政治教育要注重內外部因素相結合，

把情感態度和價值觀的要求滲透于日常教學之中，

逐步提高學生的品德修養，

培養他們的良好個性和健全人格。

二要注重班風建設。班級是小學生的主要活動場所，營造一個健康向上的班集體，有利于培養學生積極進取的思想意識。

要注重因人施教，營造溫馨班級，

充分發揮學生各自長處，

為班集體建設作出應有的貢獻。要引導學生自覺投身于思想政治的學習當中，促動孩子們在積累個人學識的同時，積極投身集體活動和社會實踐，培樹自覺主動為大家、為班集體、為社會服務意識。

三要注重言傳身教?！皫熣?，傳道授業解惑也?！苯處熢诮虒W過程中堅持傳播正能量，

做學生的榜樣，

這是師者的天職，更是教師的畢生追求。教師要增強責任意識，

以良好的師德影響學生，要把管理與育人、教書與育人有機結合，溝通師生之間的感情，使學生在愉快的情緒體驗中接受教育，以收到“親其師、信其道”的效果。

四要注重正面教育。

教育好下一代任重而道遠，

需要體現于日常潤物細無聲的教學工作之中。

教師要堅持以正面教育為主，

使小學生堅定愛黨愛國的信念，

樹立強烈的民族自豪感和自信心，

從小培養孩子們開放、創新、競爭意識。

工作中要“偏愛”后進生、嚴愛優等生、博愛中等生，

引導學生一起成長進步。

五要注重實踐活動。

學生優良品德的培養，離不開廣泛的實踐活動。通過適時組織學生開展各種課堂內外系列實踐教育活動，

為學生提供充足的“互動機緣”，讓學生汲取更多的“優良養分”。

諸如開展文明服務、敬老愛幼、助人為樂等活動，可以最大限度地提升學生的興趣愛好，

激發學生的求知欲望，淬煉學生的品格情操，從而促其不斷自我成長，培養出新一代

“四有”新人。

總之，

單一的方法難以達到教育的目的，必須相互補充、配合，充分調動和激發小學生的積極性、能動性、主動性和創造性，

篇3

論文關鍵詞:材料力學；講授式；啟發式；教學質量；創新能力 

論文摘要:材料力學是工科院校的一門重要的技術基礎課，起著承上啟下的作用。為達到提高教學效果的目的，合理運用多種教學手段是極為重要的。對于不同的教學內容，應采取不同的教學手段。本文通過對材料力學教學改革的幾點討論和實踐來探討提高教學質量、培養學生的創新意識和創新能力，培養適應21世紀需要的人才。 

 

材料力學是工科院校的一門重要的技術基礎課，起著承上啟下的作用，不論在土木建筑、機械工程還是礦業工程等專業領域中都有著重要的應用。材料力學是學生最早接觸的與工程實際密切聯系的技術基礎課之一（一般在大二下學期開課），其課程內容本身對各專業的后續課程（包括其他專業技術基礎課、專業課）有直接的影響；此外，這門課程的另外一個目的是培養學生獨立學習的能力、創造學習的能力，這對于學生今后的學習、工作更為重要。隨著教學改革的不斷深入以及課程學時逐漸減少這一客觀現實，有必要改進教學方法，以達到教學基本要求。針對材料力學課程的特點及學生的情況，我們探索進行了材料力學的教學改革的方法和實踐。 

 

一、加強工程意識的培養，激發學生學習興趣 

 

我們在課程中刪減了一部分與大學物理重復的內容，引入復合材料力學、彈塑性力學等近代力學知識（在以往講授梁的彎曲變形問題時，主要以鋼、鑄鐵為材料的矩形截面梁、工字形截面梁等為例。我們在改革實踐中引入了復合材料力學的部分內容；在介紹“構件的交變應力”這一章中引入了“疲勞與斷裂”——斷裂力學的部分內容等一些現代科技成果），通過傳統授課內容的修訂，刪減部分陳舊的、與其他課程重復較多的內容，極大地減輕了學生的負擔；增加了一些力學學科的現代科技成果介紹（包括各專業技術領域中現代力學的應用），調動了學生學習力學課程的興趣與學習積極性。 

 

二、采用多樣化教學手段提高材料力學課程教學質量 

 

各種教學手段,既有其優越的一面，也有其不可避免的弊端。而發揮其長處,彌補其不足，實現各種方法的互補性，是選擇教學手段的依據。在教學實踐中我們采用了多種教學手段，改革傳統的教學方法，用最適當的方式使學生以極大熱情學好材料力學知識，提高分析問題、研究問題、解決問題的能力，培養學生的創新精神及創造能力。提高了材料力學課程的授課效果及教學質量。  

（一）采用啟發式教學，培養學生發現問題，研究問題的興趣 

“壞的教師講授真理，好的教師教學生發現真理?！辈捎脝l式教學，在講課過程中為學生創造積極思維的必要條件，教師講課時不必什么都要講，什么都要細，可以在一些適當內容上為學生留下思維空間，由學生自己得出結論，甚至是一些重要結論。如在畫剪力、彎矩圖時，導出彎矩、剪力和分布載荷的微分關系，這部分內容正適合于學生剛學過高等代數的相關知識，完全可以讓學生做嘗試性推導，獨立得出結論。像這種簡單的理論推導交給學生自己去做，不僅極大地調動了學生主動學習的積極性，而且使學生積極思考，并培養了他們研究問題的能力。傳統的材料力學的習題講解中注重步驟的規范，推導的縝密，不易調動學生學習的積極性。因而我們在講解習題的過程中，除了給出必要的提示外，盡量讓學生自己給出解題思路。且注重解題方法的多樣性，比如：在解靜不定問題時，可以采用變形比較法、摩爾積分法及應用正則方程法等，讓學生自己總結各種方法的優劣及各種不同類型題的最適用的解題方法。 

（二）采用形象化教學方式，提高學生理解能力 

材料力學是一門理論性較強、概念較抽象的課程，有一些概念一時還不易理解。所以我們把多媒體計算機系統納入教學計劃。多媒體可以克服傳統教學方法 

的許多弊端，以一種全新的面貌向學生傳輸知識。它把文字、聲音和視頻圖像有機地結合在一起，動靜結合，有聲有色，可以調動學生學習材料力學的積極性，使學習變得更加有趣，可以吸引學生的注意力和啟發學生的想象力。如材力的變形公式都是建立在一定的變形假設基礎上的，以往講授這部分內容時，連寫帶畫，又由表及里的推導，費了很大力氣，浪費了很多課時，學生還不一定理解，通過多媒體演示，既形象生動、調動了課堂的學習氣氛，又使學生可以一目了然地看到內部的變形情況，很容易就總結出了變形規律。 

通過一些小教具演示和實驗，強化學生基本概念，比如：在介紹截面幾何性質對構件強度和剛度的影響，我們采用學生常用的直尺，在相同的載荷下，通過平放與豎放相互比較的方法使學生直觀地了解到不同截面的幾何性質對構件強度的影響；在壓桿穩定中，選用截面形狀、材料、面積相同，長度不同的軟試件（如塑料管、塑料尺等），讓學生自己做試驗來體會不同長度壓桿的臨界力的不同等。實踐證明，這樣做不僅可以避免單純語言文字敘述的缺點，還能增加學生對實際問題的認識能力。 

（三）引入專題介紹，提高學生的實踐認識能力 

為了使學生掌握所學理論知識在工程實際中的具體應用，增強學生分析、研究、解決問題的能力，在教學過程中適當引入了專題介紹。如彩虹橋倒塌原因分析，上海楊浦大橋橋面結構力學性能分析，典型工程實例（由于疲勞強度原因引起的破壞現象分析等）專題。此種方式深受學生的歡迎，學生學習材料力學的熱情得到了極大地提高，分析、研究問題的能力也得到一定提高。 

（四）分析討論式訓練和文獻報告式訓練，啟發學生思維 

課堂討論是啟發學生思維的一種有效形式。在討論過程中，結合具體的問題進行理論復習、方法的應用、補充知識、分析結果。這對學生思維能力的提高有很大的幫助。在授課過程中，我們在班級中成立了若干個課堂討論學習小組，由教師為學生指定學習討論內容，學生在課下準備出教案，經教師指正后在課堂上由學生主講、教師輔助引導的學習方式。例如：在能量方法這一章中，對于前幾節比較簡單的理論推導；彎曲應力中截面幾何性質對構件強度的影響等方面的內容就采用了學生講解的方式。通過此種方式使學生的學習熱情、學習積極性、綜合能力等各方面均得到了大幅度的提高，使學生學會了怎樣去思考問題和發現問題。學生撰寫的科技報告質量也逐次提高。 

為了配合以上改革措施，我們在素質考核方面也進行了相應的改革，在平時進行階段性測試、資格考試和水平考試相結合，并參考布置學生撰寫的科技報告和小論文及在參加力學創新設計大賽中取得的成績等來綜合衡量學生的綜合素質、對本門課的掌握情況及給出成績。自實施了以上方法后，學生們在上課時積極參與討論問題，爭相發表意見、提出問題，學生的學習熱情、學習積極性、綜合能力等各方面均得到了大幅度的提高。由此證明了力學課程初步改革的成效。 

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篇4

2、主要課程：工程力學、流體力學、巖土力學、地基與基礎、工程地質學、工程水文學、工程制圖、計算機應用、建筑材料、混凝土結構、鋼結構、工程結構、給水排水工程、施工技術與管理。

3、主要實踐性教學環節：包括工程制圖、認識實習、測量實習、工程地質實習、專業實習或生產實習、結構課程設計、畢業設計或畢業論文等，一般安排40周左右。

4、主要專業實驗：材料力學實驗、建筑材料實驗、結構試驗、土質試驗等。

篇5

關鍵詞：團隊合作；材料力學；創新能力

作者簡介：徐鵬（1969-），男，山西永濟人，中北大學理學院副院長，教授。（山西 太原 030051）

基金項目：本文系2011年～2013年山西省高等學校教學改革項目“材料力學教學中提高學生力學建模與創新能力的研究與實踐”的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）06-0017-01

當今世界，創新已成為經濟社會發展的主要驅動力，創新能力成為國家競爭力的核心要素?！督逃筷P于全面提高高等教育質量的若干意見》（教高[2012]4號）指出：“加強創新創業教育和就業指導服務。把創新創業教育貫穿人才培養全過程?！蓖瑫r，當今世界范圍內的重大科學與工程技術實踐，越來越需要龐大的創新團隊進行多學科高度協同合作，所以善于與其他人交流互助、協調合作是創新人才的必備品質。工科大學生除了要掌握本專業的基本理論、方法和知識以外，還應具備開拓創新的意識、思維和能力。專業知識的傳授是教育的主要內容之一，而創新意識、思維和能力的開發、培養則是教育更本質、更核心的內容。當前高等學校應在加強工科大學生基礎知識學習的基礎上，以強化創新能力和合作精神為核心，重構課程體系，優化教學內容，著力推動團隊學習方法，加強工科大學生創新能力訓練和創新素質培養。[1-4]本文在山西省高等學校教學改革項目支持下，針對機械類和近機械類大學生開展了材料力學課程教學改革，在提高學生創新能力方面進行了有益的探索。

一、創新能力培養的整體思路

材料力學課程是理工科相關專業學生直接面向工程設計的重要技術基礎課程，它是結構和強度工程師最主要的專業基礎課。隨著應用型人才、復合型創新人才的社會需求不斷提高，以及有限元模擬和其他數值計算商業軟件的廣泛應用，材料力學教學在掌握基本概念、方法的基礎上，應加強培養學生應用材料力學知識進行創新的能力。創新能力培養的整體思路主要包括：與傳統課堂授課模式相結合，通過團隊學習方式進行力學建模訓練；依托學校創新平臺，通過參加全國大學生力學競賽和山西省大學生創新創業項目，加強對學生創新能力的培養。

二、力學建模分析訓練中對創新能力的培養

區別于以往材料力學教學過程中的“大作業”，力學建模分析訓練需要以團隊合作完成，且更強調學生從工程和生活實際中自主選擇問題并提煉力學模型，最后提交PPT報告并選出各組代表上臺匯報。整個力學建模過程中每個學生都不是旁觀者，必須全力以赴參與，學生在小組中的作用及其參與程度作為評價學生學習的一個方面，從而能最大程度地調動學習的積極性。為了培養學生的團隊合作精神，在材料力學課程開始時把學生按學號分成學習小組，每個小組需要合作完成力學建模與分析報告，以《力學建模與分析報告指導建議書》的形式布置給各組。建議書包括以下主要內容：所選取的工程問題描述和解釋（需要提供工程和生活實際的照片或網上的圖片）；簡化得到力學計算簡圖，包括載荷、約束、結構尺寸以及材料，建立工程問題的力學模型；具體分析計算，包括強度、剛度等；本組的創新點說明；對本組在建模過程中表現的自我評價；小組成員在報告形成過程中的貢獻等。學生利用課后時間以小組形式研究討論，并及時與教師交流，教師因勢利導、因材施教，根據各組選擇問題的特點，發揚每個學生的長處，挖掘他們的潛能，使每個學生都各得其所，從而達到了創新教育的目的。

學生選擇的大多是身邊能看到的問題，涉及工程結構和生活器具結構等。例如指甲刀的強度校核、衣架強度與變形分析、普通插銷受力力學模型分析、門把手力學分析、單杠模型力學分析、人字梯結構分析、街道信號燈桿的強度剛度分析、塔吊結構模型及其力學分析、空調支架穩定性力學建模、樓房雨棚的強度設計等等，涉及的領域和覆蓋的材料力學知識知識都較全面。報告的陳述和評價由學生來完成，主要從下面幾個方面進行評價：選題的綜合性和難易程度、力學模型建立是否準確、分析計算是否正確、PPT制作和講解，最后把各組的評分表交回教師作為總評成績的一部分。

有的組反饋：“本組的創新點：在沒有試驗器材的情況下充分發揮我組的各個成員的想象力完成了任務；該例子非常接近生活，是我們大家每天都要碰到的力學實例”。“通過本次的力學建模，使我們認識到生活中處處皆力學，更好地利用掌握的力學知識進行創新活動，最重要的是令我學會如何去思考一個問題，思維過程是非常重要的，并且學到了團隊協作的重要性?！?/p>

三、依托學校創新平臺的創新實踐

1.山西省大學生創新創業項目

為了提高學生利用力學及其相關知識進行創新活動的能力，迫切需要建立培養創新能力的平臺體系，并根據建構主義教育理論和學習方法的指導，設計創新能力培養的綜合體系，讓有興趣、有特長、有熱情的大學生和教師參與到創新實踐中來，從而培育大學生科技創新團體，調動大學生的學習主動性、積極性，形成良好的學風和創新氛圍。我們鼓勵高年級本科生充當科研助手，筆者從自己承擔的科研項目中提煉一部分適合高年級學生完成的內容，和項目組同事組織學生申報并獲批了山西省大學生創新創業項目3項。

創新能力的培養首先必須有硬件平臺作保證，并且其硬件環境必須與圍繞創新能力培養目標所構建的知識框架相適應，山西省大學生創新創業項目就提供了一個非常好的創新平臺和機會。這些活動具有實踐性強、探索性強和綜合性強的特點，有利于提高學生的創新能力和專業素質。在導師的指導下，4-5個人組成小組自主進行研究性學習，包括發現問題、設計實驗方案、組織設備及材料、實施實驗、考察調研、進行數據分析處理、撰寫總結報告和科學論文等。通過項目實施，促進高等學校積極探索創新性人才培養的新模式，倡導以學生為主體的人才培養和研究性學習教學改革，建立以問題和課題為核心的教學模式，強化實踐教學、創新創業教育，使學生得到科學研究、發明創造和就業創業的初步訓練，形成優良的創新創業氛圍和文化，推動高等教育教學改革，不斷提高教學質量。

山西省大學生創新創業項目對學生融合其所學知識，激發新知識學習興趣和創新思維，培養動手能力、創造能力和協作精神具有明顯的作用，促進了創新素質教育。

2.全國大學生力學競賽

以力學競賽為契機，激發學生學習基礎力學的熱情與動力，探索力學素質教育新途徑。在教學實踐中，我們充分利用校級、國家級力學競賽活動的時間連貫性特點，通過一系列的競賽輔導方式鼓勵學生積極參加比賽，在全程參與力學競賽、享受競賽樂趣的同時激發學生學習基礎力學的熱情與動力。經過校級競賽選拔，組建競賽隊伍進行培訓。因為時間有限，為了提高培訓效果，將學生分為若干個小組，每個組由一名老師負責答疑。培訓分為兩部分，首先是基礎知識復習、教材中難點和綜合內容的挖掘。因為以前已經學習過了，這部分比較枯燥，除了完成一些難度較大的題目，還要求組長定期集中起來各組的問題，及時請教指導老師。其次，進行歷屆競賽試題解析，將看似枯燥的力學基礎理論與具有趣味性生活實例結合起來，使學生體驗到力學的用武之地。通過這種自由討論、交流、補充、修正的方式，極大地激活了學生的創新思維，在潛移默化中提高了學生學習基礎力學的興趣。

通過創新基礎力學教育教學模式，創造了一種課程體系和課程內容改革的引導機制，探索出一套切實有效的學生學習力學知識和實踐相結合的競賽模式，搭建了一個培養高素質力學人才的平臺和載體，轉變了教師對材料力學課程的傳統教育教學觀念，提升了水平能力，推動了力學教育教學改革，較好解決學生創新能力培養的問題。

四、結束語

在材料力學教學中提高學生的創新能力是社會發展的要求，也是課程體系、知識結構變化的需要。

通過團隊合作學習和合作研究，最大限度地調動了絕大多數學生學習材料力學的主動性，激發了學生創新的動力，促進了材料力學理論和實踐的結合，有利于鍛煉學生的實踐能力，培養創新性和實用性人才。

參考文獻：

[1]陳海英.機械類創新人才培養與教學改革[J].中國電力教育，2009，（7）：82-83.

[2]宋曦，楊靜寧.工科專業材料力學教學創新的探索與實踐[J].力學與實踐，2010，32（2）：142-143.

篇6

（蚌埠學院 機械與電子工程系，安徽 蚌埠 233030）

摘 要：結合應用技術型本科院校的自身特點和辦學定位，以扎實理論基礎、突出創新意識和強化實踐應用為培養目標，從理論教學、實驗教學和考核方式三方面進行了材料力學課程教學改革探索，實踐證明，通過改革取得了較好的教學效果.

關鍵詞 ：應用技術型本科；材料力學；課程改革

中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2015）07-0236-03

從2014年年初教育部2014年工作要點中提出“探索本科層次職業教育”，到2月26日國務院常務會議做出“引導部分普通本科高校向應用技術型高校轉型”戰略部署，再到3月25日教育部在京召開2014年度職業教育與繼續教育工作會議提出“推動地方本科學校轉型發展”，再到4月25日在河南省駐馬店市舉辦首屆“產教融合發展戰略國際論壇”形成關于建設應用技術型本科院校的“駐馬店共識”，一系列部署引起了社會各界尤其是教育界對應用技術型本科教育的廣泛熱議.應用技術型高校以培養應用技術類人才為辦學定位，其培養的學生動手能力強于研究型大學培養的學生，理論基礎和專業能力又強于高職院校培養的學生.對學生的教育不能沿襲傳統本科的教育模式，需要進行一系列地改革.

材料力學是機械類、土木類等工程類專業的一門主干課程，是某些專業碩士研究生入學考試的一門專業基礎課.在教學過程中要綜合運用課程中所學到的有關知識與技能，結合各種實踐教學環節，進行工程技術人員所需的基本訓練，為學生進一步學習有關專業課程和有目的從事工程設計工作打下基礎，因此材料力學課程在工程類專業的教學計劃中占有重要的地位和作用.

筆者通過近幾年的材料力學教學經驗，為適應應用技術型本科教育，總結了該課程在理論教學環節、實驗教學環節和考核方式三方面的改革，通過實踐證明，取得了良好的教學效果.

1 理論教學環節改革措施

1.1 適應工程實踐的需求，編寫突出工程應用理念的教材

材料力學與很多領域的工程緊密相關應用廣泛，它的概念、原理及公式看似簡單枯燥，其實際是把工程中的實際問題抽象為理想的力學模型.首先，教材在內容安排上要保證學生有較厚實的基礎滿足本科教學的基本要求，使學生日后具有較強的理論基礎和發展后勁.其次，教材的內容、結構遵循“知識新、結構新、重應用”的方針，突出特色，強化應用.圍繞培養目標，以工程應用為背景，通過理論與工程實際相結合，構建工程應用型本科教材.教材在概念的說明和例題的選擇上要有一定比例的實際問題，將知識深入淺出、生動形象、耐人尋味，使學生能夠將理論與工程實際相對應，在以后的工程實際中準確靈活的應用.

1.2 以“技術需求”作為教學主線，融入“工程化”的教學內容

以“技術需求”作為教學主線，就是使教學主題具有實際工程針對性，明確應用型本科院校教師的教學目標及學生的學習目標.“理論聯系實際”是材料力學這一專業基礎課程教學改革的一貫宗旨.現代高等教育提倡的理論聯系實際的目的已不僅限于要利用形象直觀的事物去幫助理解抽象難懂的理論，更要直接明白理論是如何運用到實際中的.在教學課堂上不同的內容中不同程度地融入“工程化”思想，合理、自然、準確地在理論課教學中融入“工程化”的教學內容[1]，基本思路如下：（1）理論性強的內容，盡可能地用實驗的例子或從實際結構的角度去消化理解.（2）文字描述性的內容，最好把它歸納在實際應用上.（3）例題的講解要引發學生對解決實際問題的思考.（4）把實際工作經驗和體會適時地引入到不同的教學內容中.（5）注重對學生工程意識的培養.

1.3 轉變教學模式，推廣案例式啟發引導的教學方法

案例教學是通過對一個來源于生產生活實際的、蘊含問題的具體教育情境的描述，教師與學生共同參與，引導學生對特殊情境進行討論的一種教學方法[2].課堂的45分鐘時間非常寶貴，要在有限的時間內高效地傳授知識就需要充分調動學生的學習積極性.案例教學法則是以案例為出發點引出學習內容，采用以學生討論發言為主教師啟發引導為輔的方法.案例給學生提供了同樣的情景和信息，學生從不同角度進行思考、分析，通過課堂討論提出不同見解、產生多種解決問題的方案，可以開拓學生的思路，調動學生的主觀能動性和學習積極性，誘發學生發現真理、提高其分析問題和解決實際問題的能力，是傳統教學方法的升華.例如通過新聞報道河南沁陽一中在建圖書館因高支模失穩造成的倒塌事件引入“壓桿穩定”的概念、公式及工程實用性，再以著名的加拿大圣勞倫斯河魁北克大橋壓桿失穩為案例，讓學生構件力學模型，運用公式計算定量地說明失穩原因，最后讓學生討論和總結哪些構件還會出現失穩.通過案例教學讓學生深刻感受到所學知識的重要性和應用性，也從工程實際層面加深對理論知識的理解.

1.4 借助網絡平臺，創新教學手段

網絡的迅猛發展為現代教育手段提供了更好地平臺.大學生有迅速掌握新信息、新知識、新技能的能力，大學生對網絡的應用也是最廣泛最普遍的群體，我們要充分利用這一特點在教學工作中進一步轉變教育教學思想、更新教育教學觀念，充分運用網絡教學平臺.例如慕課（MOOCs，Massive Open Online Courses）即大規模在線開放課程，借助先進的網絡平臺匯聚海量名校名師名課，就是網絡技術與現代教育理念的融合產物.筆者所在的院校引入了“慕課”，教師和學生可以從這一網絡平臺上汲取廣泛的、珍貴的、多樣的專業知識，更為重要的是為教師和學生提供了專門交流學習的平臺，教師可以通過網絡平臺對所授課程班級的學生網上布置作業、批改作業，發起測驗，上傳教學資料，推薦學術視頻，及時答疑，發起討論，通知等，大大增加了與學生交流的機會，改善了授課學時的局限性，豐富了教學內容，拓展了教學手段.通過使用發現采用這種全新的教學手段，教師和學生不僅能夠快速適應而且有極大的熱情，對教師的教學水平和學生的學習效果都得到了一定程度的提升.

2 實驗教學環節改革措施

2.1 加強實驗室建設，為實驗教學提供可靠保障

實驗教學是加強專業知識教育，增加學生的感性認識，培養學生的實踐能力和創新能力的重要教學環節，實驗室的規劃與建設對實驗教學十分重要.一是要加強實驗室的硬件設備建設.目前我校材料力學實驗室有2臺微機控制萬能試驗機、2臺微機控制扭轉試驗機、10套多功能組合實驗組合裝置、10套程控靜態應變儀，可以滿足同時多組學生做力學實驗的能力及材料力學基本型、綜合型、設計和研究型實驗的開設.二是要加強實驗室的軟件建設.建立“實驗室管理信息平臺”，提高實驗員業務水平，建立實驗室開放式運行機制，打破學科和專業壁壘，建立面向多學科、多專業的實驗教學中心，滿足學生的自主實踐和研究性學習，提高實驗室的使用效率和服務水平.

2.2 加強虛擬實驗室建設，拓展實驗內容

目前許多應用型本科院校只開展驗證型實驗、演示型實驗，但這必定會影響應用型人才培養的質量，已不能滿足新形勢下的教學要求，而加強虛擬實驗室建設可以有效地拓展實驗內容，提升實驗教學質量.虛擬實驗室是一種基于Web技術、VR虛擬現實技術構建的開放式網絡化的虛擬實驗教學系統，是現有各種教學實驗室的數字化和虛擬化.虛擬實驗室由虛擬實驗臺、虛擬器材庫和開放式實驗室管理系統組成.虛擬實驗室為開設各種虛擬實驗課程提供了全新的教學環境.虛擬實驗臺與真實實驗臺類似，可供學生自己動手配置、連接、調節和使用實驗儀器設備.學生利用虛擬器材庫中的器材不僅可以進行傳統的基本驗證型實驗還可以自由搭建任意合理的綜合型實驗，案例實驗和設計研究型實驗.基本型實驗以了解材料的力學性能為知識重點，著重培養學生掌握使用操作實驗設備、獨立完成實驗的能力；綜合型實驗以綜合性理論分析與實驗分析相結合為知識重點，著重培養學生完全獨立的實驗分析能力.案例實驗和設計研究型實驗以工程實際或模擬工程實際為背景，著重培養學生綜合的工程分析能力[3].以虛擬實驗室為平臺拓展材料力學實驗內容，有利于培養學生的操作能力、分析診斷能力、設計能力和創新意識.在虛擬實驗室中，學生更易獲得相關的知識，科學的指導和敏捷的反饋.作為走在時代最前沿的教育工作者，應積極地把虛擬化技術運用到實驗室開發中，把握時代脈搏，發揮虛擬實驗室在新時代教學和科研中的巨大作用.

2.3 改革實驗教學方式，調動學生的主觀能動性

常規實驗課教學模式是教師講解—教師演示—學生分組實驗，這樣的教學模式比較單調，只有小部分主動的學生認真聽講動手操作，大部分學生只是圍著看并不動手，這樣就不能集中所有學生的注意力，達到鍛煉學生動手實踐的目的.因此筆者在實驗課的教學方式進行了改革，綜合運用以下幾種方法：（1）首先教師講解實驗原理，然后教師指導學生進行實驗操作演示，再分組實驗.這種方式使教師能及時發現并糾正學生首次操作時易出現的問題，提醒學生實驗注意事項，且由于學生操作過程中會出現各種可能性，可以大大提高學生的興趣.（2）首先學生講解實驗原理，然后指導教師進行實驗演示的過程中隨機抽取學生說明實驗的下個步驟.這種方式可以督促學生課前預習實驗原理和步驟，由于隨時可能被提問，教師講解時所有學生的注意力也會被集中.（3）對于時間較短的實驗（如鑄鐵扭轉實驗），在實驗中實行“學生互相指導”方式，即由前一學生指導后一學生進行實驗操作，教師全程監控.這種方式可以讓每位學生都作為“指導老師”，鍛煉所有學生的語言表達能力，達到扎實地掌握實驗步驟的目的.（4）學生分組實驗時每個同學都有任務，進行分工協作.這種方式使每個學生都要參與實驗，可以調動學生的學習熱情，協作能力和集體意識.（5）綜合型和設計研究型的實驗，要求學生自己消化實驗原理，熟悉儀器設備，擬定實驗方案[3]，在開放式實驗室開放期間獨立完成實驗內容，撰寫實驗報告.這種方式可以培養學生的自學能力、鉆研能力，創新能力以及給學生提供充分研究實驗的平臺.實踐證明，通過以上方法的綜合運用，學生對待實驗的責任心增強了，興趣濃厚了，學習效果和動手能力得到了顯著提高.

3 考核方式的改革

材料力學在課程設置上為必修課，考核方式為考試，以閉卷筆試為主，成績采用百分記分制，該門課程的考核方式一般依據課終考核成績和平時成績評定，即：總成績=（課終考核成績×百分比）+（平時成績×百分比）.課終考核成績占70%—80%，平時成績占20%—30%.依據上述理論教學環節和實驗教學環節的改革方案，筆者對材料力學的考核進行了以下改革.

3.1 豐富考題，注重主觀題的考核

應用型本科生不僅要有扎實的專業理論基礎知識，還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、理論和計算類的客觀題，還要有一定比例的設計類、分析類的主觀題.設置的主觀題可以沒有固定的標準答案或者有多種答案，注重考查學生對知識的應用能力、分析問題和解決問題的能力及創新能力[4].

3.2 豐富平時成績的考核項目，注重平時學習過程

平時成績主要由學生出勤、課堂表現（包括課堂提問、課堂討論、回答問題、精神面貌等）、平時作業（包括課后習題、慕課系統的登陸學習情況及教師在系統里布置的作業、測試完成情況）、階段性測驗（閉卷、開卷或口試）、課程實驗、研究競賽等部分組成.任課教師要認真、細致地總結每個學生的平時學習過程，嚴格抓好實施過程中的各個環節，保證平時成績的真實、準確，切實發揮平時成績考核的引導作用，促進教學質量的提高.

3.3 豐富考核形式，實行多元化的考試方式

改變一考定乾坤和以閉卷筆試成績為主的考試理念，考試目標采取多樣化的考試形式，如進行課堂討論、實際案例分析、寫專題論文等，以全面考察學生對知識的理解和實際應用能力，改變過去學生為考而學，教師為考而教的局面[5-6].

3.4 注重考試分析，以考促教

考試的反饋信息具有重要的作用，它是評價教學效果的主要參考依據，也是教師改善教學效果的重要條件[4].筆者所在院校采用本校教師自主研發的試卷評價系統對考試類試卷進行試卷分析.試卷分析指標有分數值、最高分、最低分、全距、中位數、平均分、標準差、難度、區分度.教師對試卷批閱后，在試卷評價系統中輸入每個學生每項題型的得分，系統將自動生成每個題型的指標值，教師從中可以明了地看出出題的難易程度，學生對不同題型的掌握程度，學生的成績分布，進而進行試卷分析、教學分析及其他存在問題，并提出改進措施和教學建議.通過考試分析，以考促改，以考促教，有針對性地指導教師進行教學改革，提高教學水平、教學質量和教學效果.

4 總結

新建本科院校向應用技術型本科院校轉型是自身發展的必然選擇.積極開展關于應用型人才培養的研究，努力探索適合應用型人才培養的教學方法，為深化材料力學課程改革，推進大學教育，提高應用型人才培養的水平和質量盡一份力.

參考文獻：

（1）張奎山.“面向工程化”的專業基礎課程教學思路[J].裝甲兵工程學院學報，2003（3）.

（2）祝海林.落實“大工程觀”可從案例教學抓起[J].江蘇工業學院學報，2007（1）.

（3）周新偉，王海波，曲貴民.材料力學實驗教學改革探索[J].濰坊學院學報，2005（4）.

（4）涂葉滿，張慶吉.應用型本科院校課程考試改革研究綜述[J].東莞理工學院學報，2013（4）.

篇7

關鍵詞：工程問題；材料力學；教學實踐

作者簡介：王錦燕（1973-），女，河南洛陽人，中原工學院建筑工程學院，副教授；李冬霞（1956-），女，陜西咸陽人，中原工學院建筑工程學院，教授。（河南 鄭州 450007）

基金項目：本文系中原工學院校級教改項目“工程問題在材料力學課程教學中的應用與實踐”的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2014）14-0101-02

改革開放以來，我國的高等院校培養了上千萬的工程技術人才，支撐了我國改革開放以來多年的經濟高速增長，合理的工程教育結構和體系迎合了社會對多層次、多種類工程技術人才的需求，目前我國的高等工程教育規模位居世界第一。但黨的十七大提出的建設中國特色創新型國家的目標，給中國高等教育改革發展提出了迫切要求，迫切需要培養一大批能夠適應和支撐產業發展的工程人才、創新型工程人才、具有國際競爭力的工程人才。作為高等院校應確立以德為先、能力為重、全面發展的人才培養觀念，改革工程教育人才培養模式，重視知識與工程問題的密切聯系，提高學生的工程意識和工程實踐能力。

為了能讓行業企業深度參與高等教育培養過程，強化培養學生的創新能力和工程能力，高校能按通用標準和行業表征培養工程技術人才。2010年6月23日，教育部在天津召開“卓越工程師教育培養計劃”啟動會，旨在為社會培養實用人才。何為工程師，工程師是具有從事工程系統設計、管理、操作和評估能力的人員，其與科學家最大的區別就是，科學家解決“為什么”，而工程師解決“怎么辦”?？茖W家探索世界發現法則，而工程師使用法則解決問題，實際上工程問題是工科課程的生命主線。但在實際的材料力學教學學習過程中，學生卻很少了解課程知識點包含的工程問題，理論與實際完全脫節，從而產生學而無用的認識，嚴重影響學生的學習熱情和積極性。筆者將把自己多年在教學過程中如何通過引入工程實例的分析和講解，提高學生學習興趣，加深知識點的理解的心得與體會在此與大家分享，具體從以下幾個方面進行闡述。

一、課程內容和課程體系

隨著科學及信息技術的發展，知識更新的周期越來越短，加上社會生存競爭越來越激烈，對人才的能力要求也越來越全面，因此在校學生學習的課程數目及內容與以往相比，呈現不斷上升的趨勢。但學生在校學習的時間有限，因此分配給基礎課的學時逐年下降，和一些專業課老師聊天時，他們經常感嘆每次都要先給學生補數學或力學知識才能開始專業課的講解，否則學生無法接受。另一方面，隨著計算機技術的發展及應用，越來越多有關工程中的復雜力學問題可以通過計算機解決，但同時為了能對計算機計算結果的正確性和合理性給予判斷，對工程技術人員的力學素質要求也更高了。材料力學就是在保證構件強度、剛度、穩定性的前提下，為設計既經濟又安全的構件提供必要的研究方法。[1]這門課涉及了大量的工程問題，針對不同問題選擇正確的研究方法尤其重要。面對學時內容減少，質量要求提高的矛盾，必須對材料力學教學內容和課程體系進行必要的調整和修改，做到減學時但不減核心內容，通過引入工程問題提高學生的積極性，加深學生對知識點的理解。

包括筆者在內的基礎力學課程教師，通過多年在力學課程內容和課程體系的改革取得了很多成果，但需要改革和思考的空間仍很大。作為學生大學階段的學習不是單純地應付考試獲取文憑，作為教師大學階段的教學不僅僅是傳授知識，而應該全面開發學生的認知能力，提高學生的綜合素質。[2]據此教學理念，應以課程為引導，學生為中心，強化學生獲取知識、分析解決實際問題的能力，而不是解題的機器。

在保證主干知識體系基本完整，教學要求不降低的前提下，對教學內容進行了合理的調整。要求學生養成預習的好習慣，了解課程的基本內容，提高課堂的接受速度。在教學過程中，學生對繁瑣的公式推導感到枯燥無味，也沖淡了對問題的分析思路和方法，因此適當壓縮了一些公式的詳細推導過程，突出公式推導的思路和方法，具體的推導過程學生可參考教學資料。同時對部分簡單例題只分析求解思路，省略詳細的求解過程。但同時加大力學問題的引入，多舉事例詳細介紹每個力學問題產生的工程背景，提出矛盾，分析解決問題的方法，強化力學知識在工程中的使用條件、范圍及局限性，從而更好地指導今后解決工程問題的能力。實踐表明，此舉提高了學生的興趣和積極性，課堂的教學效率、教學效果也提高了。

二、教學內容與教學方法

課堂教學是一門藝術，如今的教學已不能是傳統意義上的填鴨教學。課堂上加強師生互動，教師應充分利用教學資源及信息技術，力求生動、形象，使抽象問題形象化，但也要重點突出傳達給學生更多的信息和知識。在課堂教學中既要充分發揮教師的主導地位，又要充分尊重學生學習過程的主體地位，引導學生主動積極思考問題。

結合材料力學中的工程問題，提出問題分析矛盾，引出解決問題的概念和方法。例如在講解壓桿穩定問題時，首先介紹1876年美國橫跨阿什特比拉河上同名橋的斷裂，[3]當時列車從21米高處墜入河中，列車因鍋爐失火而燒毀，158名乘客中有92人遇難。但實際上橋梁斜撐桿設計時根據強度計算的臨界應力是76.9Mpa，而斜撐桿的最大工作壓應力41.2Mpa，安全系數為1.87，結構應是安全的，但為什么會發生事故呢？1907年加拿大圣勞倫斯河在架奎伯克橋時，橋梁倒塌，9000噸鋼材變成一堆廢墟。1922年冬天下大雪，美國華盛頓尼克爾卜克爾劇院倒塌，死98人，傷100余人，這些工程結構的強度都沒有問題，但為什么還會發生這么嚴重的安全事故呢？通過介紹這些工程中的實際問題，激發了學生的興趣。為了加深學生對穩定性的理解，筆者舉了一個簡單的例子：一長為300mm，橫截面尺寸為 20mm×1mm的鋼板尺，鋼的許用應力為196MPa，問若按強度條件計算鋼板尺所能承受的軸向壓力是多少呢？學生很快得到答案3920N。但通過實驗發現當軸向壓力達到40N時，鋼板尺就發生了明顯的彎曲變形，學生對這一結果非常吃驚。很自然筆者就引入對于此類細長受壓桿件的穩定性問題，接下來的公式推導也就水到渠成。當然公式講解完成，還要反復強調公式的使用范圍和條件，這點在材料力學中反映的尤為重要，對于一個工程問題選錯公式直接威脅結構的安全。當然在學生的習題作業中，筆者也經常引入一些簡單的工程計算，加深學生的了解，激發學生的興趣。比如在講解組合變形時：一小型混凝土水壩墻，當知道水平面高度時，問壩底的最大拉應力和壓應力是多少，水平面多高時壩底混凝土拉應力為零？又如：一個中空的圓柱形磚制煙囪，考慮自重及承受的風力，問煙囪應建多高才能保證底部不受拉應力？這些有著具體工程背景的習題，學生尤其感興趣，也真正體會到知識的用處，學習不再盲目。講解構件內力圖時，引入用于教室或倉庫的多跨帳篷，其屋架可簡化為三鉸拱力學模型，通過受力分析可計算各個鉸鏈的分力，再求解桿件內力圖。這些實實在在的工程生活問題使學生明確了學習的方向，有了目標，有了動力。

除了傳統模式下的布置課堂作業外，還根據教學內容及進程擬定一定的課外研討題目。這些課題可以是教學內容的拓展或深入，也可以是構件應力和變形問題的數值模擬計算，或是一些工程模型的制作，幫助學生擴展思路，開闊眼界，緊密與工程實際問題聯系。當然在選擇題目時，既要考慮題目本身的工程意義，又要與力學知識點緊密相關，難度適當，具有一定的趣味性。[4]題目過難影響學生的積極性，太簡單又意義不大。例如布置學生制作紙質橋梁，學生積極性非常高，充分結合課程中彎曲強度知識點，兼顧安全與美觀，集思廣益，動手動腦，個人能力得到提高。

同時要求學生學會上網查找相關知識點的科研方向，培養學生的科研意識。雖然這些工作需要占用學生的課余時間，但俗話說興趣是最好的老師，學生有了興趣，學起來自然覺得輕松，也善于思考，達到事半功倍的效果。

三、教學質量評價

在考查學生的知識掌握情況時，不僅采用傳統意義上的書面考試了解學生對基礎知識點的掌握程度，還結合學生的作業、實驗及課外研討活動中的表現，給予更全面、合理、客觀的評價，以此提高學習效率和學習效果，激發學生的學習積極性。當然通過課上一些重大工程事故的介紹，也喚起了學生的安全意識和責任意識，培養了學生嚴謹的科學態度。

當然在學期最后的成績評價中，充分考慮學生在課外研討和動手制作中的表現，學生們清楚死讀書，僅僅學會利用公式解題是無法得到好成績的。對學生多方面的成績評價，是對學生綜合運用知識解決問題能力的考查，雖然開始學生對此頗有怨言，有抵觸情緒，但到后來看到自己通過努力工作問題得到解決時，發現了學習的樂趣，非常自豪很有成就感。例如在具體的成績比例構成中，最后的卷面成績只占60%，力學實驗占10%，力學科研論文占10%，力學工程模型制造占20%，著重體現學生解決實際問題的能力，培養學生的工程意識，體現培養卓越工程師的理念，尤其開闊了學生的思維，培養了創新意識。當看到學生交上來的作業和作品時，筆者能感受到他們思維的開放性，能清楚感受到學生們的確是經過思考，付出了努力的。當看到他們介紹自己作品時洋溢的那種自信與驕傲，令筆者感到非常欣慰。當然不可否認，有些同學的課外作業很大程度上參考了網絡，這離筆者的初衷有些差距，這需要在今后的教學中改進提高，應該讓每位同學都能積極參與，提高知識水平。

四、結束語

通過以上在教學內容體系和教學方法的改革與實踐，學生深入了解了工程問題中包含的材料力學知識，培養了工程意識，加深了對力學知識點的理解，學習積極性明顯提高。當然，良好的教學效果很大程度上得益于任課教師的主導地位和努力工作，因此應清醒地認識到提高教師個人業務能力的重要性，只有不斷補充豐富自己的專業知識，不斷總結經驗，不斷改善教學組織方式，不斷優化教學內容，才能逐步提高教學效果，培養出適應社會發展的工程技術人才。

參考文獻：

[1]劉鴻文.材料力學[M].北京:高等教育出版社,2005.

[2]孫綿濤.高等教育學概論[M].武漢:華中師范大學出版社,1991.

篇8

[關鍵詞] 骨組織工程；支架材料；力學性能；彈性模量

[中圖分類號] R318.08[文獻標識碼] B[文章編號] 1673-7210（2010）11（b）-116-02

支架材料是骨組織工程研究的一個重點。骨支架材料要求除良好的生物相容性、生物降解性、骨傳導性、誘導性外，還需良好的力學性能[1]。支架材料植入體內，需要支架材料與相鄰組織的力學性能相匹配[2]，因此對各種支架材料的力學性能需要應有足夠的認識。盡管對松質骨力學性能的研究很多[3-4]，但很少有對不同支架材料的力學性能進行對比。本文對生物衍生松質骨、多孔聚乙烯、聚乳酸、聚羥基乙酸、磷酸三鈣共聚物的力學性能作了對比研究。由于生物衍生骨已被廣泛應用于骨缺損的臨床治療，研究中選擇了四種不同密度的生物衍生松質骨作為樣本。

1 材料與方法

1.1 試樣的制備

參照第四軍醫大學等生物衍生松質骨（bio-derived cancellous bone, BDCB）的制作過程[5]：選用新鮮成年牛股骨端部，去除所附軟組織、軟骨組織及周邊皮質骨量，制成10 mm×5 mm×5 mm的松質骨長方體骨塊，長向沿承重方向。用50℃清水反復沖洗并清除骨髓（可用超聲波清洗），用蒸餾水浸洗12 h，恒溫（37℃）烘干箱烘干；將骨塊放入1∶1氯仿/甲醇溶液中浸泡、脫脂12 h（室溫），取出骨塊用蒸餾水浸洗2 h后烘干；再放入37℃、30%的H2O2溶液中脫蛋白36 h，用蒸餾水于室溫下浸泡透析12 h；取出骨塊干燥后將骨塊再次放入1∶1氯仿/甲醇溶液中浸泡、脫脂12 h（室溫），取出骨塊用蒸餾水浸洗；然后用乙醇浸泡24 h，取出用蒸餾水沖洗、浸泡24 h，再烘干；60Co滅菌消毒，封存保留、待用。松質骨支架如圖1。選擇四種表觀密度0.25、0.44、0.56、0.69 g/cm3的BDCB作為樣品。高分子材料-多孔聚乙烯(porous polyethylene，PPE)，聚乙烯經過發泡獲得的多孔、連通的聚乙烯支架，支架為10 mm×5 mm×5 mm的長方體，表觀密度為0.44 g/cm3。復合材料-聚乳酸、聚羥基乙酸、磷酸三鈣共聚物支架，支架為10 mm×10 mm×9 mm的長方體，表觀密度為0.28 g/cm3（PLGA-TCP，由清華大學一次成型中心提供見圖1。

1.2 樣品壓縮性能的檢測方法

將樣品縱向立于材料萬能實驗機（Instran）的加載平臺上與加載平臺垂直，上下面與加載平臺平行。施加垂直壓力，橫梁移動速度為1 mm/min，應力-應變曲線直接給出。正常的生理應變范圍為100～3 000 με[6-8]。按正常生理應變范圍分別計算彈性模量。

2 結果

三種支架材料的應力-應變曲線見圖2a。表觀密度為0.25、0.44 g/cm3的BDCB在3%的應變范圍內出現屈服。以表觀密度0.44 g/cm3 BDCB的應力-應變曲線為例，隨著應變增加，在很小應變范圍內應力近似線性增加，接著非線性增加，并形成第一個波峰；達到5 000 με時應力達到極大值2.2 MPa，BDCB有部分骨小梁開始屈服，應力又有所下降后繼續增加，形成持續時間更長的第二個波峰。應變在正常生理應變3 000 με范圍內應力-應變曲線見圖2b，三種材料支架的應力與應變關系從整體上看都近似線性關系。如果從小應力范圍看（0～0.1 MPa），應力-應變曲線見圖2c，在0～500 με應變范圍內應力與應變近似線性關系。

按不同應變范圍分別給出彈性模量見表1。在三種支架材料中，不同密度BDCB支架的彈性模量都高于PLGA-TCP 和 PPE支架，密度同樣是0.44 g/cm3，BDCB的彈性模量約是PPE支架的4倍；密度（0.25～0.28 g/cm3）相似，BDCB的彈性模量也遠遠高于PLGA-TCP。但超過骨正常生理應變范圍后應變達到3%時，中等、低密度的BDCB都已發生了材料屈服，而人工復合材料沒有發生。在應變范圍內（0～3 000 με），同一個樣品多次重復實驗，三種材料都具有較好的彈性，實驗結果重復性好。

表1不同材料（樣品種類和密度）按不同應變范圍內的彈性模量（MPa）

f 代表樣品發生了屈服

3 結論

對比三種支架材料的力學性能，天然衍生材料-生物衍生松質骨的彈性模量高于高分子材料-聚乙烯，也高于復合材料-聚乳酸、聚羥基乙酸、磷酸三鈣共聚物。在大應變條件下人工復合材料沒有發生材料屈服，這一點優于中、低密度的生物衍生松質骨。在支架的力學性能方面人工合成支架材料與天然材料存在差距，還需改進。另外按不同應變范圍檢測支架材料的彈性模量，這種更細致地研究材料力學性能方法可為支架材料植入體內與相鄰組織的力學性能更好地匹配做準備，臨床上合理使用支架材料。

[參考文獻]

[1]李軼,冉煒,王改玲,等.新型骨組織工程支架材料生物相容性的體內研究[J].華西口腔醫學雜志[J].2009,26(4):447-450.

[2]楊春蓉.骨組織工程支架研究現狀及面臨的問題[J].中國組織工程研究與臨床康復.2009,13(8):1529-1532.

[3]于濤,孫長江,馬洪順.正常股骨頭與壞死股骨頭松質骨的蠕變特性:45°方向取樣比較[J].中國組織工程研究與臨床康復,2010,13(17):1595-1598.

[4]盧子興,裴鶴.各向異性松質骨壓縮模量和強度的數值預測[J].中國生物醫學工程學報.2010,29(3):468-472.

[5]何創龍.骨膠原基質的制備、理化性能及其生物相容性研究[D].重慶:重慶大學博士學位論文,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]黎小堅,Harold M Frost,朱紹舜,等.基礎骨生物學新觀[J].中國骨質疏松雜志,2001,7(2):152-157.

篇9

關鍵詞：光應力；透射；反射；低成本；本科教學實驗裝置

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）16-0248-02

在當前的大學教學中，有部分教師認為實驗附屬于理論課，不重視其應有的地位，把實驗課視為一門副課，“機械模仿”現象比較普遍，采用完成任務式的教學方法，沒有體會到實驗課是能力發展的一個重要方面。

力學實驗是基礎力學類課程的重要組成部分，其工程應用性較強。東南大學在強化基本型實驗的基礎上，將自主研究學習型實驗作為培養學生獨立工作能力的途徑，把研究能力和創新精神的培養融合在各個實驗環節中，學生普遍反映收獲很大。光應力是一種被各種領域廣泛使用的技術，用于測量試件表面的應變，以便確定靜、動態測試中零件或結構上的應力。調查表明，由于傳統光彈儀操作復雜，視場小，對模型要求也比較高，并且價格昂貴，所以不可能讓每個學生都去操作。多年來，各校都是以演示實驗為主，即以教師操作，學生看為主，或少部分學生做，大部分學生看，這將導致學生在實驗過程中，完全依賴老師布置好的步驟進行操作，不動腦筋、理論和實際脫節，實驗操作技能差、獨立性差，遇到問題則一籌莫展等情況，很難調動學生的實驗興趣及思考問題的積極性，達不到培養學生實驗能力的目的。因此，如何改進裝置使其符合低成本的同時又能滿足實驗精度要求，成為我們研究的重點。

創新型光應力測試實驗裝置，以透射光彈實驗為基礎，吸取傳統光彈儀的核心概念，著眼于本科教學驗證性實驗和演示性實驗以及在此基礎上的學生自主改進研究的可行性和可操作性，去除傳統光彈儀用于達到本科教學實驗中并不需要的過高的精密性要求而所做的復雜結構，由于其成本低、直觀、操作簡單，同時在此裝置的基礎上學生可自主設計制作實驗模型或結構，并通過光應力測試實驗，立即識別出臨界區域、明顯的應力超強和應力不足的區域、峰值應力及環繞在孔、槽口、內圓角周圍的應力集中情況。極大地激發了學生的自主創新能力，符合本科教學實驗裝置的要求。

一、光應力測試實驗裝置的創新

傳統光彈儀不僅儀器龐大占地面積大、價格昂貴、攜帶不便，而且必須在暗房中進行試驗，因此極大地制約了教學實驗在開展，通常是小班化演示實驗為主。由于精密光學元件的特性，通常不可能讓每個學生都自主去操作，導致學生興趣不濃厚，看完以后很快就忘了，更缺少了讓學生思考這一環節。

1.直觀光彈試樣。我們發明了直觀光彈試樣，已獲實用新型專利授權，這樣可在電子試驗機上和明亮的教室開展光應力教學實驗。此項發明，主要技術特點是在常規透射試樣表面涂覆偏振膜技術和涂覆反射膜技術，彈性體與光彈材料合為一體，適合開展規定項目的演示實驗和基本型實驗。

2.低成本光應力實驗。低成本光應力實驗裝置由加載單元、測力單元、LED光源、CCD數字攝像機和試樣組成。為體現廉價和普及的原則，加載單元采用了蝸桿直接加載方式，測力單元采用低成本的電子秤改裝組成。LED光源加偏振鏡（選用攝影器材商用品）提供單色或白色偏振光，CCD數字攝像機加偏振鏡可記錄樣品的圖像。教學試樣主要采用消除應力PC板，可實現1至2人一組。由于PC板加工方便，可由學生自主設計試樣。該裝置適用于透射式光應力實驗和反射式光應力實驗?？砷_展DIY光測實驗和SRTP等教學實驗。

通過上述技術創新，我校不僅可開設常規光應力演示性實驗，還可在電子材料試驗機上及明亮教室里開設靜載條件下的透射式及反射式光應力測試實驗和動載下的光應力測試實驗。由于學生們有自主設計實驗的熱情，故此項教學實踐取得了很好的教學效果。

二、教學實驗和研究性實驗

我校開設了應力集中光應力實驗，直梁三點或四點彎曲實驗，動載（循環載荷）條件下的光彈教學實驗等。學生在透射式光應力裝置上完成了直梁損傷與應力狀態實驗，缺口試驗拉伸條件下的光測實驗。學生在反射式光應力裝置上完成了各類模型的實驗研究，其中SRTP兩項，畢業設計一項。我們利用上述自制設備，連續四屆開設了研究性實驗教學活動，學生在這項教學活動中不僅僅學習了研究方法，還要求學習學術交流的方法，要求學生按正式出版科技論文格式要求撰寫研究報告。實踐證明這有利于培養學生數據處理和分析能力，同時能培養學生撰寫科技論文的能力及科學表達能力。學生已完成的研究性實驗有：光彈效應教學演示試樣的制作方法，勻質光彈四點彎曲試樣的等差線檢測的實驗研究，勻質光彈三點彎曲試樣的等差線檢測的實驗研究，勻質光彈懸臂梁試樣的等差線檢測的實驗研究，含損傷光彈四點彎曲試樣的等差線檢測的實驗研究，含損傷光彈三點彎曲試樣的等差線檢測的實驗研究，含損傷光彈懸臂梁試樣的等差線檢測的實驗研究，補強光彈四點彎曲試樣的等差線檢測的實驗研究，補強光彈三點彎曲試樣的等差線檢測的實驗研究，補強光彈懸臂梁試樣的等差線檢測的實驗研究，應力集中現象的光彈實驗研究，預應力光彈實驗研究等。

自制光應力測試實驗裝置用于本科教學實驗，保留其核心部分，去繁就簡，利用有限的低成本資源，制作出了能夠完成材料力學等基本實驗內容并且簡單明了的小型光彈實驗裝置，同時這種裝置由于其簡明、直觀、易懂、易操作的特點，不僅可以克服傳統光彈儀帶給學生的壓迫感和畏懼心理，還能激發學生的新奇感，引發學生一探究竟的興趣。更重要的是，由于其成本低廉、制作方便，學?？梢宰龅阶屗械膶W生人手一臺，自主研究。通過研究性實驗的教學實踐，學生學會了實驗方案的設計、試樣的加工、相關標準的應用、實驗數據的處理與表達，激發了學生學習的積極性、主動性和創造性，提高了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養了學生觀察、動手和動腦的技能，學習了撰寫科技論文。

研究性實驗教學是實驗教學改革和創新的一種舉措，體現了以人為本的教育思想，有利于創新人才的培養，使實驗教學真正成為學生學習知識、培養能力的基本方法和有效途徑。

參考文獻：

[1]黃躍平，胥明，韓曉林.工程力學實驗指導書[M].南京：東南大學出版社，2009.

[2]天津大學材料力學教研室光彈組.光彈性原理及測試技術[M].北京：科學出版社，1980.

[3][英]柯斯克（A.Kuske），[英]羅伯遜（G.Robertson）.光彈性應力分析[M].王燮山，黃杰藩，金炎，黃永權，譯.上?？茖W技術出版社，1979.

篇10

（一）教育內容改革

從土木工程人才培養的實際要求出發，及時更新教學內容、改革教學體系。在整個課程體系中貫穿橋梁工程設計與施工，使內容完整連貫、重點突出。同時也提高了教學內容的實用性、針對性。在這方面，高校土木工程教科研組織可以以目前橋梁工程建設基本要求作為標準，結合自身長期積累的教學經驗，確定該課程的教學體系。

（二）重視實踐教學

實踐教學是學生增強橋梁設計能力、全面發展的重要階段。通過課程設計、畢業實習和畢業設計三個部分進行實踐。所謂實踐教學，就是讓學生通過課程設計、畢業實習和畢業設計等形式運用專業基礎課上所學知識。使其可以利用專業知識對橋梁結構進行理論分析，并且能夠解決簡單的實際橋梁設計問題。實踐教學主要可以從課程設計實踐和橋梁模型設計競賽兩方面展開。

1.課程設計實踐

橋梁實踐課程是培養橋梁工程專業人才的重要途徑，它對學生所學的知識的感性認識、提高實際運用能力與增強創新意識都有重要作用。此外，通過它也可以了解學科的最前沿知識，更新教材知識。工程實踐作為夯實理論知識、養成工程意識和能力的關鍵過程，對提高學生的橋梁結構理論的分析能力和簡單設計能力有重要作用。課程設計應結合已經學過的材料力學、混凝土結構設計原理、結構力學等書，并且盡量選擇常見的梁形。教師提前準備任務書和指導資料，以便學生提前預習，進行全面的橋梁設計。此外，教師也應監督輔導設計過程。

2.橋梁模型設計競賽

為增強學生的工程創新能力，提高學生對課程知識的熟練運用和理解，我們積極組織學生參加橋梁結構模型設計競賽。橋梁結構模型設計與制作需要參賽者對選擇結構、計算、制作工藝等多種知識熟練的掌握和應用。結構合理的受力形式對模型承載力的大小有重大影響。學生需要了解掌握各種橋梁結構形式，并了解其受力特點與傳力途徑，準確計算其受力情況，以找到最佳的結構。此外，設計制作過程中選擇適合的材料也十分重要，不同的材料結構導致的破壞形式也有所不同，這也要求學生掌握了解各種材料的特性并進行選擇。通過參加橋梁結構模型競賽，參賽學生在對橋梁結構形式、受力分析、結構整體性和穩定性，以及細部構造等各方面都有深刻的認識和理解，同時也鞏固了力學和材料學等基礎知識，對學生的課程學習具有很好的促進作用。在選擇結構的過程中，學生不但對橋梁理論有了更深的理解，而且對以前所學的知識進行了很好的溫習。除了材料和結構的選擇之外，制作工藝對結構能否達到預期的受力設計也有很大的制約。為了防止由于制作工藝而導致結構模型的承重受到影響，參賽者必須細致處理細小構造與節點，使之與計算結果吻合。制作工藝既是學生對結構受力知識掌握情況的考核，也提高了學生對橋梁構造的理解。

（三）課程考核改革

對考核方式的改革要能夠客觀評價學生的綜合素質，加強對實踐操作能力、知識運用能力與創新能力的考核比重。以橋梁工程特點和應用型人才培養要求為標準建立一套符合人才選拔的科學系統的考核體系。要使考核方式多樣化，考試內容更側重對綜合能力的考察，而不只是局限于只是記憶方面的考核，成績評定更全面，促使學生積極主動的學習。提高作業、課上表現、論文以及資料閱讀等多個方面在成績中的比重，而不局限于最后的卷面成績。力爭使考核形式向著多樣化、多種形式、多階段的方向發展。

1.改革考核內容

考核方式改革是為了改變傳統考核方式存在的種種弊端。針對傳統考試考核內容局限于教材、筆記，以及老師劃定的范圍重點等缺點進行改革?？朔鹘y考核方式偏重知識記憶、缺乏對創新能力與綜合素質的考察而導致上課記筆記、課下抄筆記、考核背筆記、考完全忘記的情況出現。改革應該以培養應用型人才培養要求為標準，考核偏重學生對學過知識的理解和獨立思考的能力。這主要體現在減少單個知識技能考核，增加對創新應用與知識能力體系的考核。

2.改革考核形式

現行的考試在形式上多以閉卷筆試的考核方式為主，內容以教材理論知識為主。改革考試形式可以結合專業特點，進行開卷、閉卷、開閉卷相結合、實踐操作、撰寫專題報告、模型制作、答辯以及學術論文等多種形式的考核。并且將考核分散在平時測驗、期中期末、課堂課外多階段。改革制度多樣化發展。鼓勵學生在課外學習，提升作業、課上表現、論文以及資料閱讀在成績中的比重。最終達到提高專業水平、綜合素質的目標。

二、結語