時間：2023-03-01 16:24:07
導(dǎo)語：在材料力學(xué)實驗報告的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：土木工程；材料力學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；課程考核
引言
材料力學(xué)是固體力學(xué)中最早發(fā)展起來的一個分支。一般認(rèn)為，1638年，意大利著名數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、理學(xué)家伽利略出版的名著《關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》標(biāo)志著材料力學(xué)的開端。書中，首次提出了材料的力學(xué)性質(zhì)和強度的計算方法。對于土木工程專業(yè)來說，材料力學(xué)是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。其以解決材料的強度問題、剛度問題、穩(wěn)定性問題為總綱，具有較強的理論性和實踐性。
一、現(xiàn)狀及存在的問題
目前，國內(nèi)各高校土木工程專業(yè)多選用張如三、孫訓(xùn)方、劉鴻文主編的《材料力學(xué)》作為指定教材，或者選用在這三本《材料力學(xué)》基礎(chǔ)上重新編寫的教材。采用的課堂教學(xué)方法基本都是從簡單的拉伸（壓縮）、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲四種基本變形開始，然后歸納到一般的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析與強度理論、組合變形以及壓桿穩(wěn)定問題。在講授完課堂相關(guān)理論知識后，由實驗指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生進行軸向拉伸、壓縮以及平面彎曲等實驗?？傮w上，土木工程專業(yè)的材料力學(xué)教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)比較穩(wěn)定，課堂學(xué)時一般在60~74個之間，實驗學(xué)時一般在4~8個學(xué)時之間，學(xué)分在3.2~4.0分之間。針對材料力學(xué)的教改問題，很多同行進行了研究，也取得了一定的成果。但結(jié)合我們前些年的教學(xué)實踐，也發(fā)現(xiàn)了一系列的問題，具體如下：
1.教師隊伍缺乏專業(yè)性。材料力學(xué)是土木工程專業(yè)、機械類專業(yè)、信息類專業(yè)等很多工科專業(yè)都開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，因此很多學(xué)校（包括作者所在學(xué)校前些年）均統(tǒng)一安排基礎(chǔ)學(xué)部的力學(xué)教師來講授材料力學(xué)。從學(xué)校層面講，這樣安排節(jié)省了教學(xué)資源，便于統(tǒng)一管理。但弊端是基礎(chǔ)學(xué)部的教師對土木工程專業(yè)缺乏深入的了解，不能將材料力學(xué)中的相關(guān)理論和實際土木工程相結(jié)合，這就導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)到的知識僅限于書本上，不知究竟學(xué)到了什么，很難提升學(xué)習(xí)興趣。
2.材料力學(xué)理論性較強，概念多，公式多，計算多，內(nèi)容多，學(xué)生接受困難。材料力學(xué)章節(jié)多，內(nèi)容多，各章之間連續(xù)性相對不強。本身理論性、抽象性又較強，很多概念，如應(yīng)力、應(yīng)變等，學(xué)生第一次接觸，若采用傳統(tǒng)的講授式教學(xué)，不輔以必要的手段，在有限學(xué)時內(nèi)，很難理解其本質(zhì)，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。
3.教材的發(fā)展相對落后于規(guī)范。目前，我國土木行業(yè)的規(guī)范體系中，如鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范等，除疲勞計算外，均基于近似概率極限狀態(tài)設(shè)計法進行強度、穩(wěn)定等校核，而材料力學(xué)中仍主要采用容許應(yīng)力法，若完全按照教材講解，學(xué)生所學(xué)知識與當(dāng)前工程實踐、新理論相差甚遠，會誤導(dǎo)學(xué)生。
4.實驗教學(xué)流于形式、學(xué)生不重視。材料力學(xué)的實驗基本是在課堂教學(xué)講授完相關(guān)理論之后進行，相關(guān)實驗基本為驗證性實驗，有些甚至僅由教師給學(xué)生演示一遍，學(xué)生僅需觀看不需要自己動手驗證，最后學(xué)生上交實驗報告就算是完成了實驗教學(xué)。實驗教學(xué)淪為一種“形式主義”教學(xué)，不僅提高不了學(xué)生的興趣，有時甚至被學(xué)生認(rèn)為是耽誤了有限的課堂教學(xué)時間。
二、材料力學(xué)教學(xué)改革建議
針對材料力學(xué)教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)過實踐，作者提出了一些針對性的建議，具體為：
1.教師隊伍注重專業(yè)性建設(shè)。充分意識到教師在教學(xué)過程中的主導(dǎo)及組織作用，選擇具有較高學(xué)術(shù)水平、豐富工程背景的土木工程專業(yè)教師講授材料力學(xué)課程，這樣教師可以實時地把材料力學(xué)教學(xué)內(nèi)容與工程實踐結(jié)合起來，比如材料力學(xué)中梁構(gòu)件的支座可分為可動鉸、固定鉸、固定端支座，但我們工程中的主梁一般支承于柱上，次梁一般支承于主梁上，那工程中實際中的梁對應(yīng)的支座又是那種呢？對于鋼筋混凝土梁構(gòu)件來說，當(dāng)梁端部承受負彎矩，上部混凝土受拉開裂，如梁上部不配置縱向受拉鋼筋，即可允許梁端發(fā)生轉(zhuǎn)動，進而釋放掉負彎矩，這樣一般就可認(rèn)為是固定鉸；反之，若梁端上部配置了足夠多的縱向受拉鋼筋，那計算時就可以簡化為固定端。通過專業(yè)老師的講授，使學(xué)生切實體會到材料力學(xué)和工程實踐的密切關(guān)系，進而激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。
2.教學(xué)內(nèi)容注重時效性、拓展性建設(shè)。在對教學(xué)內(nèi)容不做較大修改的前提下，教學(xué)時注重時效性，與現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范作比較，如軸心受拉構(gòu)件的強度計算公式，材料力學(xué)中基于容許應(yīng)力法的表述為公式（1）、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中基于近似概率極限狀態(tài)設(shè)計法的表述為公式（2）。NAn≤[σ]（1）NAn≤f（2）式中，N為構(gòu)件受到的軸拉力；An為構(gòu)件的凈截面面積；[σ]為許用應(yīng)力，Q235鋼材一般取150~170MPa之間；f為鋼材的抗拉強度設(shè)計值，Q235鋼材一般取215MPa（板件厚度小于12mm）。從表面上看，公式（1）和公式（2）的區(qū)別僅為[σ]和f。但實際上公式（1）基于容許應(yīng)力設(shè)計法，要求結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)荷載下產(chǎn)生應(yīng)力不得超過材料的容許應(yīng)力[σ]（容許應(yīng)力[σ]由材料的極限應(yīng)力除以一個大于1的安全系數(shù)得到），因此可知，式（1）中的N是由標(biāo)準(zhǔn)荷載產(chǎn)生的軸拉力。近似概率極限狀態(tài)設(shè)計法設(shè)計公式（2）是用荷載或荷載效應(yīng)、材料性能和幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值附以各種分項系數(shù)，對于不同重要性的結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，即式（2）中的N是由荷載設(shè)計值（荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的荷載分項系數(shù)）產(chǎn)生的軸拉力，f是由材料強度標(biāo)準(zhǔn)值除以抗力分項系數(shù)得到。除注重教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)行規(guī)范相結(jié)合外，教學(xué)過程中我們也強調(diào)力學(xué)知識的拓展性，即材料力學(xué)中的相關(guān)知識不僅在土木工程中應(yīng)用，在生活中也有大量應(yīng)用，諸如食品包裝袋上預(yù)留一個小豁口、如何吃火腿腸、冬天水管為什么會被冰脹裂、撐桿跳運動員使用的撐桿的變化（由木桿、竹竿、金屬桿等逐漸過渡到現(xiàn)在用的玻璃纖維桿）、香蕉球的力學(xué)原理、彈簧秤的力學(xué)原理等等，通過這些生活中的具體問題，使缺少工程實踐的學(xué)生從生活案例中理解材料力學(xué)概念，讓學(xué)生意識到材料力學(xué)就在我們身邊，并逐步引導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)材料力學(xué)在生活中的應(yīng)用，進而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3.教學(xué)手段注重結(jié)合性、細節(jié)性建設(shè)。本文著重介紹的是作者采用多媒體課件教學(xué)時，認(rèn)為應(yīng)該注意的一些細節(jié)性問題。（1）多媒體課件形聲、動畫兼?zhèn)洌瑢τ诔橄蟮膽?yīng)力、應(yīng)變、變形過程等更容易展示出來，學(xué)生也容易理解，但制作課件時要注意排版、字體大小、顏色等，最好多圖片少漢字，能用動畫表述不用文字描述。排版不宜過于花哨，否則會喧賓奪主，學(xué)生會把過多的注意力放在課件上，而不是教學(xué)內(nèi)容上。（2）多媒體課件內(nèi)容選擇上，輻射面要廣，不僅包含教材上的知識，尚應(yīng)涵蓋教材沒有涉及到的知識。但除重點內(nèi)容外，一般不必過于詳細，否則學(xué)生會認(rèn)為“課件”就是材料力學(xué)，降低他們主動學(xué)習(xí)的積極性。細節(jié)決定成敗，一個好的多媒體課件可以讓學(xué)生在愉悅中掌握知識，優(yōu)化課堂教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。
4.教學(xué)方法上注重靈活性建設(shè)。為改善傳統(tǒng)的教師講、學(xué)生聽這種學(xué)生“被動學(xué)習(xí)”的教學(xué)方法，將“啟發(fā)式學(xué)習(xí)”“學(xué)生自主學(xué)習(xí)”與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，增強了教與學(xué)的互動，使學(xué)生參與到教學(xué)活動中來，而不是被動地接受。“啟發(fā)式學(xué)習(xí)”的核心是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，結(jié)合材料力學(xué)每章節(jié)課程內(nèi)容，教師在導(dǎo)課時都結(jié)合具體的工程案例或相關(guān)科研成果，首先讓學(xué)生知道要學(xué)什么，相關(guān)的問題在哪？帶著問題去學(xué)習(xí)，學(xué)完相關(guān)內(nèi)容后，師生共同對問題進行歸納總結(jié)，加深學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。比如在講解壓桿穩(wěn)定問題時，教師首先提出問題：僅長度不同的鋼柱，其余均相同，哪個承載力會高一些呢？學(xué)生從生活常識的角度一般能知道短柱一般承載力會高一些，但不知道原因在哪兒。在講解完壓桿穩(wěn)定問題后，學(xué)生就知道原因所在了?！皩W(xué)生自主學(xué)習(xí)”就是給學(xué)生站上講臺并充當(dāng)教師角色的機會。材料力學(xué)課程安排中一般會有2~4個學(xué)時的機動課時，我們利用這幾個學(xué)時的時間，讓學(xué)生站上講臺，規(guī)定每個學(xué)生授課時間一般在8分鐘左右，從授課章節(jié)、多媒體課件制作、素材收集等等全部由學(xué)生自主完成，在“學(xué)生教師”授課的過程中，教師充當(dāng)學(xué)生，最后由教師進行點評。以前，教學(xué)過程中，我們一般把這幾個學(xué)時安排成答疑，效果并不理想?；诖?，我們把答疑全部改為課下進行，不占用課堂時間，把節(jié)約下來的課時用來給學(xué)生展示，這樣提高了他們學(xué)習(xí)的主觀能動性和在眾人面前表達自己的能力，也讓他們體會到了教師工作的辛苦。
5.實驗教學(xué)注重層次性建設(shè)。針對之前實驗教學(xué)的弊端，我們作了如下改進：（1）除實驗室專門配備的教師外，要求材料力學(xué)授課教師全程參與實驗教學(xué)。（2）將實驗分層，第一層次為基礎(chǔ)性實驗，包括拉伸、壓縮、平面彎曲實驗。第二層次為綜合性實驗，可以由學(xué)生自擬題目或結(jié)合教師個人科研項目確定。（3）基礎(chǔ)性實驗教學(xué)過程中，授課教師首先把與實驗有關(guān)的多媒體課件等相關(guān)素材提供給學(xué)生。進入實驗室進行實驗時，由實驗室教師對授課教師事先提供給學(xué)生的素材（多媒體課件等）進行詳細講解，并預(yù)留下一些問題。因?qū)W生課下已經(jīng)做好了預(yù)習(xí)，這樣有效地節(jié)省了準(zhǔn)備時間。為提高學(xué)生的動手能力，實驗按每2~3人一組進行分組，撰寫實驗報告時，學(xué)生除需對實驗數(shù)據(jù)進行整理分析外，尚需對實驗室教師預(yù)留的問題進行解答。對實驗過程中不懂的問題，也可以在實驗報告上提出，最后由實驗室教師匯總交給授課教師，由授課教師統(tǒng)一解答。同時，實驗報告上必須注明小組每個人的分工。（4）綜合性實驗為選做性實驗，可以是真實的物理性實驗也可以是數(shù)值性實驗，主要是針對學(xué)有余力的同學(xué)開展的。截至作者發(fā)稿前，學(xué)生自擬了軸向壓桿穩(wěn)定承載力的測定、焊接構(gòu)件殘余應(yīng)力測量等多個實驗項目；參與到教師的科研項目中的實驗就更多了，諸如一些實際檢測類的工程項目、實驗室的科研試驗項目等。6.課程考核注重多樣性建設(shè)。課程考核過程中，摒棄了平時成績+實驗課程成績+期末考試成績加權(quán)計算總成績、期末考試閉卷的傳統(tǒng)作法。相關(guān)改進如下：（1）針對材料力學(xué)公式多、概念多的實際情況，考試時允許學(xué)生自備半張A4紙，半張A4紙單面（另一面空白）可以撰寫自己認(rèn)為重要的公式、概念等等，但只能自用不可互相傳閱，考試結(jié)束時該半張A4紙寫上姓名隨同試卷上交。（2）減小主觀性成績在總成績中所占比重，平時成績主要依靠作業(yè)質(zhì)量、出勤率等來確定，但僅占總成績的10%；實驗課程成績分為A（優(yōu)秀，對應(yīng)90分及以上）、B（良好，對應(yīng)80~90分）、C（中等，對應(yīng)70~80分）、D（及格，對應(yīng)60~70分）、E（不及格，對應(yīng)60以下）五個等級，若實驗成績等級為E，則采用一票否決制，總成績不合格；若等級為C或D，實驗課程成績占總成績的30%；若等級為A或B，實驗課程成績占總成績的20%?？傮w上，實驗成績越低，在總成績中所占比重越大，就會導(dǎo)致總成績越低，進而促進學(xué)生重視實驗教學(xué)。
三、結(jié)束語
經(jīng)過幾輪的教學(xué)實踐改革，針對我校土木工程專業(yè)材料力學(xué)的教學(xué)改革取得了初步成效，學(xué)生對材料力學(xué)的理解逐漸由一門抽象、難懂的“力學(xué)課”轉(zhuǎn)變?yōu)橥聊竟こ虒I(yè)的一門“專業(yè)基礎(chǔ)課”，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動力、動手能力、解決實際問題的能力大幅提高，學(xué)習(xí)過程中的參與感逐漸增強。但我們也意識到，材料力學(xué)教改工作是一項長期工程，需要我們順應(yīng)形勢，進一步地探索和實踐。
參考文獻：
[1]張如三，王天明，陳君駒．材料力學(xué)[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997．
[2]孫訓(xùn)方,方孝淑,關(guān)來泰．材料力學(xué)I[M]．第5版．北京：高等教育出版社,2009．
[3]劉鴻文．材料力學(xué)I[M]．第5版．北京：高等教育出版社,2011．
[4]劉萍華．20年來我國材料力學(xué)實驗課程教學(xué)改革文獻綜述[J]．力學(xué)與實踐，2009，31(6)：67-69．
[5]王濤,羅洪峰,王娟，等．材料力學(xué)教學(xué)改革的探索與實踐[J]．實驗科學(xué)與技術(shù)，2016，14(3)：116-118．
[6]閆冰潔．淺談基于地方本科高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的材料力學(xué)教學(xué)改革[J]．大學(xué)教育，2015：144-146．
[7]季順迎，武金瑛，馬紅艷．力學(xué)史知識在材料力學(xué)教學(xué)中的結(jié)合與實踐[J]．高等理科教育，2012（4）：137-142．
[8]宋曦，楊靜寧．工科專業(yè)材料力學(xué)教學(xué)創(chuàng)新的探索與實踐[J]．力學(xué)與實踐，2010，32(2)：142-146．
[9]劉小蠻，杜國君．材料力學(xué)實驗教學(xué)思考———會做、會用、會意[J]．力學(xué)與實踐，2013，35(4)：74-77．
[10]GB50017-2003．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S]．[11]GB50010-2010．混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S]．
【關(guān)鍵詞】CDIO教育理念；材料力學(xué)；教學(xué)改革；課程考核體系
0引言
材料力學(xué)是土木工程專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，是研究各類工程結(jié)構(gòu)中普遍存在的受力和變形現(xiàn)象的學(xué)科，著重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、分析能力和解決實際問題能力。一直以來，我國大學(xué)中所講授的力學(xué)課程內(nèi)容大多由前蘇聯(lián)引進的內(nèi)容，內(nèi)容陳舊、枯燥、抽象、重理論輕實踐。教學(xué)方法多采用灌輸式教學(xué)，造成課堂氣氛死板，有時甚至枯燥無味，大大降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。這些問題不但加劇了學(xué)生的學(xué)習(xí)惰性，也影響到其它課程的學(xué)習(xí)狀況。針對以上問題，如何為實際工程提供合格的力學(xué)人才；如何在材料力學(xué)教學(xué)中充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性；在目前有限的課時下，如何對舊有材料力學(xué)課程體系進行合并、篩選等工作已經(jīng)成為教學(xué)改革工作不可回避的事實。CDIO工程教育理念提倡在實踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實踐，這為該問題的解決提供了一種思路。
1CDIO工程教育模式
CDIO模式以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO模式強調(diào)與社會大環(huán)境相協(xié)調(diào)的綜合的創(chuàng)新能力，同時更關(guān)注工程實踐，加強培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，因此CDIO工程教育模式是提高大學(xué)生的創(chuàng)新和動手能力、推進產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及加強學(xué)生參與交流與合作能力的有效途徑。
2基于CDIO模式的材料力學(xué)教學(xué)大綱設(shè)計
CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面,大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達到預(yù)定目標(biāo)。材料力學(xué)課程既包括專業(yè)知識學(xué)習(xí)，又強調(diào)應(yīng)用能力的提升，根據(jù)這一教學(xué)目標(biāo)設(shè)計的教學(xué)大綱如表1所示。
3改革方案設(shè)計
3.1教學(xué)內(nèi)容的改革
對于傳統(tǒng)教學(xué)中的基本概念、原理和方法，我們在教學(xué)中應(yīng)該重視，可為了拓寬學(xué)生的視野和運用力學(xué)知識建模的能力，我們又應(yīng)該對教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的理論、新的學(xué)科、新的計算工具和計算方法、新的試驗方法不斷涌現(xiàn)，在教學(xué)內(nèi)容中適當(dāng)增加這方面的介紹和練習(xí)，可以拓寬和增強學(xué)生系統(tǒng)解決實際工程的能力。此外，學(xué)生普遍對繁瑣的理論推導(dǎo)缺乏熱情，因此有必要在教學(xué)中加入實習(xí)環(huán)節(jié)或模型演示環(huán)節(jié)，實現(xiàn)教學(xué)與實踐的結(jié)合，從而提高學(xué)生對力學(xué)課程的興趣。
3.2教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革
如何調(diào)動學(xué)生的主動思考，如何加強學(xué)生獨立解決問題的能力，如何實現(xiàn)“在實踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實踐”？顯然單純的課堂教學(xué)很難實現(xiàn)這些目的。首先，材料力學(xué)應(yīng)把課堂教學(xué)與案例教學(xué)或現(xiàn)場教學(xué)結(jié)合起來，并配合一定形式的課堂討論。這樣學(xué)生就能比較生動地、直觀地去學(xué)習(xí)基本理論，并且可以明確學(xué)習(xí)的目的性。例如：彎曲問題可以在施工現(xiàn)場結(jié)合梁的配筋布設(shè)講解；組合變形可以在實驗室用模具演示教學(xué)等等。另一方面，CDIO教育理念重視個人能力及技能的同時，強調(diào)團隊協(xié)作與交流，因此可以在教學(xué)過程中開展分組專項研討。專項研討任務(wù)以小組為單位，每組3~5人，讓學(xué)生到施工現(xiàn)場進行調(diào)研，結(jié)合工程實際確定材料力學(xué)研討主題，然后針對工程實際問題建立力學(xué)模型，通過小組探討解決工程問題，從而鍛煉學(xué)生收集信息、主動獲取新的知識、解決問題和創(chuàng)新的能力。再一方面，還可以在教學(xué)過程中開展自主實驗設(shè)計，推動學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。在教學(xué)手段上也應(yīng)結(jié)合新技術(shù)、新方法的發(fā)展，在傳統(tǒng)的板書基礎(chǔ)上，融入PPT、Flas、仿真數(shù)值模擬等教學(xué)手段。一方面加強學(xué)生對傳統(tǒng)力學(xué)知識的理解，另一方面，新的教學(xué)手段可以豐富教學(xué)內(nèi)容，貼近工程實踐，拓寬學(xué)生的視野。例如：PPT相對于板書，可以發(fā)揮信息量大的優(yōu)點，讓學(xué)生在有限時間內(nèi)完成更多的課上練習(xí)；Flas可以在課堂上展現(xiàn)一些實驗現(xiàn)象或者工程實際現(xiàn)象，這有助于學(xué)生對抽象力學(xué)概念的理解等等。
4課程評價體系改革
課程的考核評價體系和考核方法主導(dǎo)著學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和方向，其改革必須匹配材料力學(xué)課程的CDIO教學(xué)大綱，起到引導(dǎo)學(xué)生有意識開展專業(yè)能力鍛煉的目的。材料力學(xué)課程成績包括三部分：書面理論考試、匯報答辯、實驗報告，權(quán)重為0.4、0.4、0.2。書面理論考試主要以基本概念、基本理論、基本技能為主。匯報答辯要求學(xué)生對小組研討專項做成PPT，圖文并茂的在講臺上向老師和同學(xué)做報告，并回答老師和同學(xué)對改組項目提出的問題，考核重點在：調(diào)研的充分性、CDIO綜合能力的展現(xiàn)性、技術(shù)和理論的結(jié)合度、團隊的協(xié)作能力等方面。實驗報告要體現(xiàn)自主實驗設(shè)計的選題調(diào)研、方案設(shè)計、實物開發(fā)和交流評比等環(huán)節(jié)。
5結(jié)束語
基于CDIO的材料力學(xué)教學(xué)模式著手改革課程體系和教學(xué)模式、創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)手段、調(diào)整教學(xué)考核體系，從而調(diào)動學(xué)生的主動思考動力、培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作和交流能力、加強學(xué)生獨立解決問題的能力，讓學(xué)生“在實踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實踐”。
【參考文獻】
［1］李為虎.一種工科理論力學(xué)教學(xué)模式的構(gòu)思與實踐[J].力學(xué)與實踐，2010（3）:126-127.
［2］李庚英，趙曉華，熊光晶.土木工程材料CDIO模式的設(shè)計與實現(xiàn)[J].高等工程教育研究，2009（5）.
［3］林建.面向“卓越工程師”培養(yǎng)的課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革[J].高等工程教育研究，2011（5）.
［4］胡志剛，任勝兵，吳斌.構(gòu)建基于CDIO理念的一體化課程教學(xué)模式[J].中國高等教育，2010（22）.
[關(guān)鍵詞]材料力學(xué) 實驗教學(xué) 設(shè)計實驗 綜合實驗
《材料力學(xué)》課程在土木工程專業(yè)中是一門重要的基礎(chǔ)專業(yè)課,相對于其它專業(yè)課來說知識比較抽象,其理論性較強,其基本理論知識是往后課程學(xué)習(xí)和以后工程設(shè)計和工程實踐中最基本的理論根據(jù)之一,涉及眾多工程領(lǐng)域。學(xué)生通過學(xué)習(xí),了解和掌握材料力學(xué)研究方法,能運用材料力學(xué)理論和計算方法去分析、計算解決實際工作中遇到的一些工程問題。實際教學(xué)中,由于本門課程具有理論性強、概念知識多、內(nèi)容抽象、邏輯嚴(yán)密等特點,使教與學(xué)都頗具困難,因此,需要教學(xué)老師在教學(xué)實踐中不斷探索研究,提高教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)方法。材料力學(xué)的實驗教學(xué)能使學(xué)生學(xué)到的抽象理論知識與實際情況結(jié)合起來,有助于建立完整的材料力學(xué)知識體系,另外實驗教學(xué)有利于學(xué)生自學(xué)學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),在教學(xué)改革中應(yīng)該重視實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。
一、材料力學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)狀
1.實驗課內(nèi)容陳舊、單一
一般來說,材料力學(xué)實驗課的實驗項目少且較為單一,主要有是對鑄鐵和低碳鋼兩種金屬材料進行簡單的材料力學(xué)性能測試,包括拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎矩等主應(yīng)力的驗證性實驗,內(nèi)容形式固定,與工程實際情況聯(lián)系不強。在實驗中,學(xué)生都是按指定標(biāo)準(zhǔn)化程序?qū)嶒灢僮?實驗內(nèi)容設(shè)計上也沒有預(yù)留多少讓學(xué)生有自主創(chuàng)造的空間,這樣不但影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,還扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造思維。
2.實驗條件不充足
隨著高校擴招政策實施,在校學(xué)生數(shù)量不斷增多,導(dǎo)致現(xiàn)有的儀器設(shè)備臺套數(shù)遠遠不能滿足現(xiàn)有學(xué)生人數(shù)的使用需求,而學(xué)校短期內(nèi)又無法投入大量的人力物力不斷擴張實驗室面積、實驗儀器數(shù)量。這樣,迫于現(xiàn)狀許多院校作出無奈選擇,以前學(xué)生三兩人一組做實驗,現(xiàn)在要五六人一組做實驗。這樣形成了實驗過程中個別人操作,多數(shù)學(xué)生觀摩和記錄的現(xiàn)象,這樣就導(dǎo)致了許多學(xué)生抄襲以及對實驗敷衍的心理。
二、材料力學(xué)綜合設(shè)計型實驗教學(xué)方法
1.引入綜合設(shè)計型實驗內(nèi)容
結(jié)合經(jīng)典材料力學(xué)實驗方法的基礎(chǔ)上,調(diào)整實驗內(nèi)容增加設(shè)計綜合設(shè)計性實驗內(nèi)容,為學(xué)生提供寬松、開放的實驗環(huán)境,讓學(xué)生根據(jù)自己的意愿和能力靈活開展實驗。在實驗中,老師不設(shè)定具體實驗方法方式。開展實驗前,學(xué)生幾個人自由組成以實驗小組,分工合作,要閱讀實驗大綱要求、明確實驗?zāi)康?、了解實驗室現(xiàn)有條件、自主查閱資料等,然后設(shè)計實驗方案,跟老師討論實施實驗可行方案,最后獨立完成實驗,完成實驗研究報告或?qū)嶒炐≌撐摹?/p>
綜合設(shè)計型實驗要求老師始終以輔助的角色從旁指導(dǎo)學(xué)生實驗,在確定大致的實驗內(nèi)容、提供相應(yīng)實驗環(huán)境和保證學(xué)生實驗安全的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性。實驗對象不限于單一的金屬材料,學(xué)生可根據(jù)自己的興趣設(shè)計自己的實驗方案。實驗的工具也不限于實驗室里的儀器設(shè)備,學(xué)生充分發(fā)揮所長,可以自主設(shè)計簡易儀器設(shè)備,可以采用計算機編程、數(shù)值模擬試驗等。實驗的時間也不限于正常上課時間,一個實驗項目可以在幾天至兩個星期內(nèi)完成,讓學(xué)生有充分時間調(diào)研、討論和實驗,同時也可以達到分流學(xué)生充分利用實驗室資源的效果。
比如,學(xué)生要測量某種材料的力學(xué)性能,在完成資料調(diào)研和設(shè)計好實驗計劃書后,給老師檢查,經(jīng)過討論交流,確定方案可行。然后老師就組織學(xué)生講解和教會學(xué)生各種儀器設(shè)備的實驗原理、操作方法和注意事項,學(xué)習(xí)電子萬能試驗機、壓力試驗機、扭轉(zhuǎn)試驗機、材料力學(xué)試驗臺、各種傳感器、百分表等儀器設(shè)備的使用,掌握應(yīng)變儀的操作、電阻應(yīng)變片的粘貼方法,了解電測法基本原理等,在學(xué)生熟悉整個過程后就可以開始獨立自主開始實驗了。實驗完成后按照要求編寫實驗報告或小論文。這樣的實驗教學(xué)方式,老師不再是主要的角色,學(xué)生自己掌握了實驗過程中的主動性,自己動手、自己動腦、自己發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。學(xué)生可以現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用,及時掌握鞏固所學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
2.加大開放實驗、開放基金課題項目與課程實驗結(jié)合的程度
開放性實驗室包括時間的開放、資源的開放、實驗內(nèi)容的開放、管理方式的開放,學(xué)生可利用課余時間來實驗室開展實驗,有利于學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng),能充分利用實驗室資源。開放性實驗室的開放程度應(yīng)結(jié)合院校自身條件,以學(xué)生為本,立足于培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力、和實際操作能力的,充分利用實驗室教學(xué)資源。我校為促進開放性實驗室建設(shè),培養(yǎng)高素質(zhì)人才,設(shè)立了多種開放基金,鼓勵本科生進行課外科研活動,比如:“實驗室室開放基金項目”,“創(chuàng)新性實驗計劃”,其面向全校教學(xué)、科研實驗室,基金項目支持各實驗室提供的開放實驗教學(xué)課題和學(xué)生自擬的實驗課題,項目內(nèi)容要有一定的新意,對培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力要有推動作用。由于學(xué)校對實驗室建設(shè)的大力支持,使得學(xué)院在設(shè)計實驗項目、學(xué)生進行實驗在操作上變得可以更加靈活。學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排、結(jié)合自己的興趣來實驗室開展自己的實驗項目,優(yōu)秀的實驗項目還可以向?qū)W校實驗室開放基金管理處申請立項,獲得經(jīng)費支持。學(xué)生也可以參與教師的科研實驗,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的思想,提高自身能力和素質(zhì)。這些制度和政策,極大的推動我校創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制的建設(shè)。
三、總結(jié)
在教學(xué)中院校應(yīng)加強實驗環(huán)節(jié)的,為學(xué)生實驗搭建一個良好的服務(wù)平臺,讓學(xué)生在這個平臺上充分發(fā)揮自主能動性和創(chuàng)造性思維,讓學(xué)生通過材料力學(xué)的自主實驗,為專業(yè)基礎(chǔ)課打下堅實基礎(chǔ),有利于學(xué)生實踐能力提高,培養(yǎng)了獨立思考能力和團隊協(xié)作能力。
參考文獻:
[1]牟萍,謝曉梅,文寧.材料力學(xué)設(shè)計性實驗的設(shè)計與實現(xiàn)[J].實驗技術(shù)與管理, 2007,24(4).
[2] 夏祁寒.力學(xué)實驗教學(xué)改革對大學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).科技信息,2008.
Abstract： Based on the orientation of cultivating applied talents in Heilongjiang University of Science and Technology， discuss the starting point of case teaching and the advantages， the key ring and the matters needing attention of the three foundation experimental courses of University Physics Experiment， Experiment of Material Mechanics， and Electrical and Electronic Technology Experiment are carried out. Taking the Experiment of Material Mechanics as an example， this paper introduces the concrete method and the effect of the case teaching.
關(guān)鍵詞：示范中心；內(nèi)涵建設(shè)；基礎(chǔ)實驗；案例教學(xué)
Key words： demonstration center；connotation construction；basic experiment；case teaching
中圖分類號：G642.42 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）33-0181-03
0 引言
黑龍江科技大學(xué)工程訓(xùn)練與基礎(chǔ)實驗中心下設(shè)的基礎(chǔ)實驗中心（以下簡稱中心）為省級實驗教學(xué)示范中心，目前，中心面向全校相關(guān)專業(yè)開設(shè)《大學(xué)物理實驗》、《材料力學(xué)實驗》、《電工與電子技術(shù)實驗》，以及承擔(dān)《工程力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《電工與電子技術(shù)》課程的課內(nèi)實驗，此外還承擔(dān)物理專業(yè)《基礎(chǔ)物理實驗》和《近代物理實驗》，除課內(nèi)實驗外，其他全部為獨立設(shè)課的課程。幾年來，經(jīng)過不斷更新教育教學(xué)理念，開展一體化教學(xué)建設(shè)和教學(xué)改革，使得教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提升，學(xué)生普遍認(rèn)為通過這三大基礎(chǔ)實驗，喚起了崇尚科學(xué)的好奇心和探求欲，學(xué)到的知識豐富，掌握了較為扎實的物理、力學(xué)和電工與電子技術(shù)基本實驗技能，動手能力和綜合素質(zhì)得到了很大的提高，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和實踐奠定了堅實的基礎(chǔ)[1]。
但隨著黑龍江科技大學(xué)新型科技大學(xué)建設(shè)和應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位，同時基于省級實驗教學(xué)示范中心內(nèi)涵建設(shè)，對基礎(chǔ)實驗教學(xué)又提出了新的要求。作為教學(xué)改革內(nèi)容之一，2014年以來，在原有教學(xué)改革基礎(chǔ)上，進一步從提高服務(wù)專業(yè)能力上全面挖掘課程內(nèi)涵，將人文背景和工程應(yīng)用案例引入實驗教學(xué)，實施以來取得了較好的效果，達到了預(yù)期目的，為該校應(yīng)用型人才培養(yǎng)發(fā)揮了重要的支撐作用。
1 開展案例教學(xué)的出發(fā)點
案例式教學(xué)方法，最早起源于美國哈佛大學(xué)法學(xué)院，早期主要應(yīng)用在法學(xué)、醫(yī)學(xué)和商學(xué)的教學(xué)過程中[2]。由于案例式教學(xué)法的具體、直觀、真實等特點，使學(xué)生對知識能夠更好的理解并大大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，近十幾年在一些理工科專業(yè)中逐漸開展；由于這種教學(xué)方法能夠顯著地提升教學(xué)效果，近幾年在理工科專業(yè)中的應(yīng)用更是大幅提升[3-6]。
《大學(xué)物理》和《大學(xué)物理實驗》是理工科院校中所有理工科專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程，《材料力學(xué)》或《工程力學(xué)》以及《電工與電子技術(shù)》和相應(yīng)實驗也都是大部分理工科專業(yè)學(xué)生都要學(xué)習(xí)與進行的課程。其中的理論課由于其基礎(chǔ)地位，不僅具有極強的理論性，而且具有極強的實證性，很多理論來源于實驗，經(jīng)典或著名實驗還有其人文背景；無論理論還是實驗與生產(chǎn)、生活以及工程實際緊密聯(lián)系，與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，在理工科院校相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中基本屬于公共基礎(chǔ)平臺及專業(yè)基礎(chǔ)平臺中，在學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實踐動手能力等綜合素質(zhì)培養(yǎng)中具有非常重要的作用。實驗課是理論課所無法替代的重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，上述實驗課程能再現(xiàn)某些原理、定理的發(fā)現(xiàn)過程，驗證某些理論的正確性，能使學(xué)生更好地理解和掌握相應(yīng)理論內(nèi)容，領(lǐng)略美妙的自然現(xiàn)象所揭示的深刻原理和理論，同時培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，使學(xué)生掌握科學(xué)的實驗方法和技巧，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和實踐奠定基礎(chǔ)。但目前的實驗教學(xué)方式，更多還是延續(xù)傳統(tǒng)，即學(xué)生根據(jù)教師要求進行課前預(yù)習(xí)，有的要完成預(yù)習(xí)報告；上課時教師對實驗原理進行集中講解并進行操作演示；學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進行實驗；最后學(xué)生完成實驗報告。教師在一定程度上還存在著就實驗講實驗的現(xiàn)象，還有很大一部分學(xué)生只會模仿教師演示按照實驗步驟完成實驗，缺乏深入的思考、聯(lián)系和拓展，教學(xué)質(zhì)量還有較大的提升空間。
為了使學(xué)生能夠更好地理解和掌握一些抽象的理論和概念，在相應(yīng)的理論課教學(xué)中，常常引入一些工程實例或案例進行剖析，以求能將一些枯燥、抽象的理論具體化、實體化，從而能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達到更好的教學(xué)效果。而實驗如果只是驗證相應(yīng)理論或揭示某些現(xiàn)象，并不能成為學(xué)生主動學(xué)習(xí)的動力，枯燥乏味的填鴨式教學(xué)更不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，很顯然要達到相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)也就成了一句空話。因此，開展案例教學(xué)是現(xiàn)實需要，也是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課程主動服務(wù)專業(yè)的最好體現(xiàn)。
2 案例教學(xué)的優(yōu)點
案例式教學(xué)法之所以逐漸被重視以及越來越多的在理工科課程中被應(yīng)用，主要源于以下優(yōu)點或特點。
2.1 將抽象的理論內(nèi)容具體化
對于理工科專業(yè)的某些課程來說，由于內(nèi)容抽象或理論性較強，不僅枯燥還難于理解，如能將合適的案例引入到教學(xué)中去，則能將難于理解的知識內(nèi)容具體化、實體化，從而有助于學(xué)生對知識的掌握。
2.2 提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣
對于理論教學(xué)，應(yīng)用案例的引入，或是將一些學(xué)科的前沿技術(shù)引入，無論是哪種方式，都有先入為主的作用，能使學(xué)生首先認(rèn)識到所學(xué)知識的“實用價值”，進而產(chǎn)生興趣和學(xué)習(xí)的動力。對于實驗教學(xué)，通過實驗背后的故事、隱含的人文精神以及應(yīng)用案例，使學(xué)生了解實驗設(shè)計的思想及其巧妙之處，了解其原理、手段、測試技術(shù)或?qū)嶒灡旧碓谏罨蚬こ虒嶋H中的應(yīng)用，體驗其匠心所在，才能真正激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性。
2.3 有助于啟發(fā)式和討論式教學(xué)的開展
理想的課堂教學(xué)應(yīng)該是有啟發(fā)、有互動和有思考的，在這樣的課堂上才能收到好的教與學(xué)的效果。而案例教學(xué)，通過一個個的“包袱”，啟發(fā)學(xué)生思考、調(diào)動學(xué)生情緒、引起學(xué)生共鳴并進而開展討論，隨著問題的提出、分析和解決，達到深入淺出、事半功倍的理想效果。
3 基礎(chǔ)實驗案例教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及注意事項
對于三門基礎(chǔ)實驗課程來說，進行案例教學(xué)，案例的選擇很重要，尤其是物理學(xué)和力學(xué)學(xué)科發(fā)展歷史比較長并且與生活和工程緊密聯(lián)系，因此案例的選取范圍非常廣泛，經(jīng)典的、前沿的、來自大自然現(xiàn)象的、與生活相關(guān)的、來自工程實際的、簡單的、復(fù)雜的，等等。在眾多可選取的案例中，怎樣選擇一個適合教學(xué)的、能吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并啟發(fā)學(xué)生思考的案例，還需要教師多揣摩、多研究，一個合適的案例能夠有助于更好的提高教學(xué)效果。對于那些無法案例的實驗，則需要挖掘其背后的科學(xué)家故事及隱含的人文精神來代替案例。這里需要明確和強調(diào)的是：①實驗課程不同，案例的應(yīng)用不同；②實驗性質(zhì)不同，案例的選擇和設(shè)置不同；③案例應(yīng)該盡量結(jié)合學(xué)生專業(yè)；④不能為了案例而生搬硬套案例。如何巧妙地通過案例來引出實驗內(nèi)容，如何通過實驗來解釋和回答案例提出的問題，這需要一定的生活經(jīng)驗、人文和專業(yè)知識的積累，更需要精心的選擇和設(shè)計。
4 具體應(yīng)用實例及效果――以《材料力學(xué)實驗》為例
《材料力學(xué)實驗》課的內(nèi)容大致主要可以分為以下幾類：①測定材料力學(xué)性能指標(biāo)的實驗：如拉伸實驗、壓縮實驗、沖擊實驗、扭轉(zhuǎn)實驗、G值測定實驗等，主要測定材料的一些強度指標(biāo)或彈性常數(shù)，這些指標(biāo)或常數(shù)在結(jié)構(gòu)或零件的設(shè)計、制造、使用過程及破壞分析中都有使用或涉及，同時這類實驗也是新材料性能測試的必要手段，這類實驗雖簡單但極具意義，在一些專業(yè)中的畢業(yè)設(shè)計或以后的工作中都可能會用到，因此要求學(xué)生能正確掌握。②驗證材料力學(xué)理論的實驗：如純彎曲梁正應(yīng)力的測定實驗，是對材料力學(xué)中的純彎曲理論進行驗證，這類實驗?zāi)軌蚣由顚W(xué)生對理論內(nèi)容的理解。③應(yīng)力分析型實驗：如主應(yīng)力測定實驗、疊梁正應(yīng)力分析實驗等，這類實驗主要通過主應(yīng)力的測定，來對構(gòu)件或結(jié)構(gòu)進行應(yīng)力分析，進而來分析其受力特點或結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點。
4.1 測定材料力學(xué)性能指標(biāo)的實驗
這類實驗由于其原理相對簡單，學(xué)生往往不重視或不感興趣，如何使學(xué)生感興趣進而重視起來，是提高教學(xué)效果的關(guān)鍵。對于這類實驗，首先要讓學(xué)生知道這些力學(xué)性能指標(biāo)的重要性，通過在課堂上播放一些鋼結(jié)構(gòu)或機械結(jié)構(gòu)由于材料強度不足而造成的一些安全事故的圖片或視頻來達到此目的，進而基于材料力學(xué)理論課的內(nèi)容提出具體案例[3]。例如，通過學(xué)生在材料力學(xué)理論課中設(shè)計的投影儀吊桿進一步提出問題，假設(shè)學(xué)生設(shè)計的投影儀吊桿在使用的過程中發(fā)生斷裂，而設(shè)計方案無問題，懷疑吊桿所使用的材料被以次充好，存在質(zhì)量問題，請學(xué)生設(shè)計方案來對材料的質(zhì)量進行檢測，并根據(jù)材料指出應(yīng)測試哪些具體數(shù)值？
這個案例是學(xué)生在材料力學(xué)理論課“軸向拉伸和壓縮變形”部分接觸到的，并且由學(xué)生獨立畫圖并設(shè)計完成，學(xué)生的印象深刻，而“拉伸實驗”在這個案例的基礎(chǔ)上進一步挖掘，將理論課與實驗課有機的聯(lián)系起來，更能提升學(xué)生的興趣。再這個實驗的教學(xué)過程中，首先重溫理論課堂上的內(nèi)容，在對吊桿進行受力分析，判斷出材料的抗拉強度達不到設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計方案對材料的抗拉強度進行測定。首先考慮試件的形狀問題來引出試件制作標(biāo)準(zhǔn)，進而根據(jù)所用材料考慮在測試過程中具體測定的載荷值及具體對應(yīng)的指標(biāo)，如鑄鐵等脆性材料只能測定強度載荷而低碳鋼等塑性材料則需測定屈服載荷和強度載荷，以及對破壞后的試件是否還需處理或測量來引出斷口移中以及延伸率和截面收縮率等內(nèi)容。教師通過合理、巧妙、無痕的案例完成拉伸實驗的講授和啟發(fā)，學(xué)生則通過案例主動思考、互助研討，愉快地完成實驗內(nèi)容。
通過與材料力學(xué)理論課進行案例共享及案例演化，不但使學(xué)生提高了興趣，也對這部分的內(nèi)容印象更深刻，學(xué)生通過自己的設(shè)計不僅更好的掌握傳統(tǒng)拉伸實驗的各個環(huán)節(jié)，對于測定出的材料力學(xué)性能指標(biāo)也有更深刻的理解，進而對接下來的壓縮實驗、沖擊實驗、剪切實驗、扭轉(zhuǎn)實驗等也能有更好的掌握。
4.2 分析型實驗
在講授純彎曲疊梁正應(yīng)力分析實驗時，與之前的純彎曲單梁正應(yīng)力測定實驗進行對比，疊梁的總橫截面積與之前單梁的橫截面積相等，所受的外載荷完全一樣，但所選取的疊梁分相同材質(zhì)和不同材質(zhì)兩種，兩個單梁自由疊合在一起，通過實驗結(jié)果的對比，以及不同組合方式梁的實驗結(jié)果對比，來分析疊梁的應(yīng)力特點，并通過此實驗來拓展分析在建筑工程上、機械結(jié)構(gòu)中以及水工建筑中常用疊梁形式的優(yōu)點。
這一案例分析是在實驗之后進行。通過實驗結(jié)果的分析和對比，可以發(fā)現(xiàn)采用疊梁與之前采用單梁相比，雖然所受的外力一樣，但是采用疊梁后梁橫截面上的最大應(yīng)力降低，可以一定程度上提高梁的承載能力。在相同承載能力下，采用疊梁則可以減小梁的橫截面積，進而可以減輕梁的重量，達到節(jié)約材料、對于大型結(jié)構(gòu)還起到節(jié)約吊裝費用和降低施工難度的目的。
通過實驗對比來進行總結(jié)，如本實驗的案例分析就加深了學(xué)生對疊梁在工程中使用的理解，通過真實的案例不但能提高學(xué)生對工程結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，同時也大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，收到了理想的教學(xué)效果。
5 結(jié)語
通過在基礎(chǔ)實驗教學(xué)中開展案例教學(xué)，將某些實驗所用案例與相應(yīng)理論課進行共享與擴展，大大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。通過在實驗教學(xué)過程中有效的引入人文背景知識，或無痕地通過案例將理論知識與工程應(yīng)用相結(jié)合，不但加深了學(xué)生對理論知識與工程知識的理解，也使學(xué)生對實驗內(nèi)容有了更深刻的理解和掌握，有助于學(xué)生構(gòu)建起理論、實驗、應(yīng)用三者的有機聯(lián)系，形成立體的知識體系，更為以后相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和實踐奠定了堅實的基礎(chǔ)。作為示范中心內(nèi)涵建設(shè)而實施的教學(xué)改革內(nèi)容之一，基礎(chǔ)實驗課程案例教學(xué)切實收到了好的教學(xué)效果，提高了基礎(chǔ)實驗課程服務(wù)專業(yè)的能力，為黑龍江科技大學(xué)應(yīng)用型人才培養(yǎng)做出了應(yīng)有的貢獻。
參考文獻：
[1]徐文娟，韓仁學(xué)，楊德生，等.基礎(chǔ)實驗一體化教學(xué)改革研究與實踐[J].中國電力教育，2013（08）：85-86，131.
[2]郭德紅.案例教學(xué)：歷史、本質(zhì)和發(fā)展趨勢[J].高等理科教育，2008（01）：22-24.
[3]趙春香，于月民，蓋芳芳.材料力學(xué)案例教學(xué)的實踐與研究[J].大學(xué)教育，2015（10）：148-149.
[4]朱學(xué)兵.案例教學(xué)法在土木工程測量實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].寧波工程學(xué)院學(xué)報，2014，26（02）：101-105.
1.1建構(gòu)主義理論
建構(gòu)主義理論創(chuàng)始人著名心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為，學(xué)生是教學(xué)關(guān)系中的主體，教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生積極主動的探索、發(fā)現(xiàn)和對知識意義的主動構(gòu)建[1]。皮亞杰認(rèn)為，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的促進者，學(xué)生的學(xué)習(xí)是積極主動且不斷地建構(gòu)認(rèn)知和知識結(jié)構(gòu)的過程。建構(gòu)主義理論認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)生在原有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上主動進行意義建構(gòu)的過程，這種過程要在實踐中或者在學(xué)生與環(huán)境的相互作用中通過新舊知識間反復(fù)的相互作用而建構(gòu)成的。在教學(xué)中教師不能把對知識的理解傳遞給學(xué)生，而是從學(xué)生原有的知識經(jīng)驗出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生從原有的知識經(jīng)驗中生長出新的知識經(jīng)驗，即教學(xué)的關(guān)鍵是向?qū)W生展示這些結(jié)論是如何得到的[2]。
1.2分析學(xué)生特點
現(xiàn)在的本科生自幼開始接受傳統(tǒng)的以教師為主體的“填鴨式”教學(xué)，基本未接受過“啟發(fā)式”教學(xué)等新的教學(xué)方法。他們在經(jīng)過嚴(yán)格的應(yīng)試教育和慘烈的高考競爭后進入大學(xué)，逐漸放松了緊繃的神經(jīng)，普遍失去了奮斗的目標(biāo)并且對學(xué)習(xí)漸漸放松。學(xué)生的狀態(tài)大體分為三類[3]：(1)少數(shù)同學(xué)有長期的規(guī)劃和學(xué)習(xí)目標(biāo)，能夠自覺努力地學(xué)習(xí)。(2)多數(shù)同學(xué)比較茫然，沒有規(guī)劃也沒有努力的方向，隨波逐流，學(xué)習(xí)上敷衍了事。(3)極少數(shù)同學(xué)徹底放松，對學(xué)習(xí)和未來前途都漠不關(guān)心，認(rèn)為到了大學(xué)就應(yīng)該輕松自在地享受生活，花費大量時間和精力去玩游戲或者談戀愛，對學(xué)習(xí)完全是應(yīng)付甚至厭學(xué)情緒嚴(yán)重，即使不能畢業(yè)也毫不擔(dān)憂。離開了家長的呵護和老師的督促，多數(shù)學(xué)生不能合理的安排自己的學(xué)習(xí)和生活，更不能保證學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)熱情。習(xí)慣了接受教師“消化”加工好的知識和方法，學(xué)生在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中對知識的歸納、總結(jié)能力以及在舊知識的基礎(chǔ)上生長新知識點的建構(gòu)能力和知識的遷移能力比較差。鑒于學(xué)生學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)目標(biāo)大不相同，本課程在講授過程中，務(wù)必不能采用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，應(yīng)該積極探討新的適合本課程的教學(xué)方法和手段。
2改革教學(xué)方法及評價考核
2.1樹立新的教學(xué)觀
現(xiàn)代教育學(xué)倡導(dǎo)“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”的新型教育觀，對大學(xué)教育也同樣適用。在教學(xué)過程中，如何把以教師為主導(dǎo)的“教”與以學(xué)生為主體的“學(xué)”有效結(jié)合起來；老師如何能夠引導(dǎo)學(xué)生在已掌握的知識和已有的生活經(jīng)驗的基礎(chǔ)上構(gòu)建起新的知識增長點；結(jié)合本門課的特點和學(xué)生特點，怎樣能夠更有效的引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)本課等問題都需要教師深刻思考。
2.2采用多種教學(xué)方法
本課程工程應(yīng)用性較強，單純的講授知識點，會增加學(xué)生理解的難度。多媒體課件的制作尤其重要，大量圖片、動畫的運用，能夠?qū)σ曈X、聽覺形成有效沖擊，有助于學(xué)生將枯燥的知識形象化。在講解本門課程時，應(yīng)較多的結(jié)合生活實際和工程實際，采用“舉例法、對比法”等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建新的知識要點。例如在講解脆性的章節(jié)時，可以列舉二戰(zhàn)期間，美軍8艘自由輪因脆性斷裂問題失事等歷史事件，形象具體的描述脆性的產(chǎn)生原因及危害，給學(xué)生直觀的印象。根據(jù)各部分的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)定題目請同學(xué)來回答，也可以布置作業(yè)來引導(dǎo)學(xué)生完成，從而考查學(xué)生對知識的掌握程度。在這個步驟上可以“因材施教”，即對于學(xué)習(xí)目標(biāo)明確、學(xué)習(xí)能力突出的學(xué)生，給他們的題目或作業(yè)可以適當(dāng)拔高，難度或深度更加突出；對于多數(shù)同學(xué)來說，采用數(shù)量、難度普通的題目；對于厭學(xué)或者對學(xué)習(xí)漠不關(guān)心的學(xué)生來說，即要努力培養(yǎng)其學(xué)習(xí)積極性，又要嚴(yán)格作業(yè)的規(guī)范，明確告之不能完成作業(yè)就會影響期末成績的考核規(guī)定。由于《材料力學(xué)性能》涵蓋的概念較多，也可在進行了一定的教學(xué)內(nèi)容后總結(jié)各知識點，有利于學(xué)生深入理解。
2.3改革評價考核
對學(xué)生的評價考核，既要體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力的差別，又要體現(xiàn)其學(xué)習(xí)態(tài)度及平時表現(xiàn)的差別。這樣的評價考核要求僅憑期末一張試卷是不能完成的。對學(xué)習(xí)態(tài)度端正、學(xué)習(xí)目標(biāo)明確、學(xué)習(xí)能力突出的同學(xué)，考核成績應(yīng)對其有所肯定；對于學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確、隨大流的學(xué)生，在調(diào)動其學(xué)習(xí)積極性的同時，應(yīng)有平時表現(xiàn)的約束，督促其保持學(xué)習(xí)習(xí)慣；對于完全沒有學(xué)習(xí)目標(biāo)的同學(xué)，在培養(yǎng)其學(xué)習(xí)興趣、督促其平時表現(xiàn)的同時，教師要經(jīng)常找其談心，幫助他們培養(yǎng)學(xué)習(xí)習(xí)慣。筆者根據(jù)多年教授《材料力學(xué)性能》課程的經(jīng)驗，建議期末試卷中增加附加題，得分以附加題目分值的40%計入總分；增加平時表現(xiàn)分?jǐn)?shù)，建議占總分30%比例，70%比例為卷面成績。增加平時出勤率的檢查，該門課教學(xué)時長內(nèi)累計曠課次數(shù)達5次及以上的同學(xué)，建議取消考試資格，重修后再參加考試。這些措施對優(yōu)秀學(xué)生有鼓勵作用，并且能督促學(xué)生出勤、端正其學(xué)習(xí)態(tài)度。
3優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
很多版本的《材料力學(xué)性能》教材是基于金屬材料板塊編寫的，已經(jīng)不再適應(yīng)材料一級學(xué)科的教學(xué)要求，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容需要對三方面進行改革。
3.1修訂教學(xué)大綱
復(fù)合材料是一種較為新興的材料，與金屬材料和無機非金屬材料息息相關(guān)。隨著復(fù)合材料的進一步發(fā)展，它與高分子材料的關(guān)系也會越來越密切。修訂復(fù)合材料專業(yè)教學(xué)大綱，既要滿足兼顧復(fù)合材料、金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料的共性要求，又要滿足以介紹金屬材料和復(fù)合材料特性為主、以介紹無機非金屬材料和高分子材料特性為輔的教學(xué)要求，且需要將各類材料有機的協(xié)調(diào)起來并融合到各個章節(jié)中去。在學(xué)習(xí)本門課程之前，學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》《材料力學(xué)》和《工程力學(xué)》，對于已學(xué)知識可以略講或不講，達到節(jié)約課時的目的。
3.2編寫適合本專業(yè)的《材料力學(xué)性能》教材
《材料力學(xué)性能》所包含的概念公式較多，公式推導(dǎo)步驟也很繁瑣。在編寫教材的時候，既要注意到本課程與其他課程的聯(lián)系，又要減少公式的推導(dǎo)步驟。太多的公式推導(dǎo)不利于學(xué)生對知識點的理解，不必要求學(xué)生掌握公示的推導(dǎo)過程。編寫適合本專業(yè)的教材，難點是如何體現(xiàn)知識點的實際應(yīng)用。例如講授冷脆性時，可結(jié)合《金屬材料與熱處理》中鋼的常存元素為開篇導(dǎo)語，復(fù)習(xí)五種常存元素對力學(xué)性能的影響。另外，還可以配圖且采用小號字做知識延伸，將與材料力學(xué)性能有關(guān)的著名歷史事件和日常生活的事例與本課程結(jié)合起來。例如泰坦尼克號的沉沒，就是由于當(dāng)時冶煉技術(shù)落后，鋼板中的硫元素過多從而造成材料具有較高的冷脆性，在船體撞擊冰山后導(dǎo)致了船體破碎、快速沉沒等內(nèi)容。這些看似不重要的知識延伸能都夠直白的展現(xiàn)各知識點的工程背景，使知識不再抽象，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
3.3整合實驗課程內(nèi)容
現(xiàn)行教材中涉及材料力學(xué)性能的實驗總共三個，“拉壓實驗”、扭轉(zhuǎn)實驗和彎曲實驗。這樣的實驗安排容易使學(xué)生將材料的各種性能割裂開來，認(rèn)為各種力學(xué)性能的檢測方法是彼此獨立的[4]。雖然各種力學(xué)性能檢測方法的適用范圍、操作方法不同，但可以起到相互補充的作用。只有將不同的測試方法有機的結(jié)合起來，才能更好地理解材料力學(xué)性能。所以，該課程將三個實驗合并為“材料性能綜合實驗”，安排在整體課程之后。此外，精心設(shè)計實驗過程，合理安排實驗報告的知識點等，都有助于調(diào)動學(xué)生實驗課的積極性，從而形象直觀的理解《材料力學(xué)性能》。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞：工程力學(xué)；教學(xué)方法；工程實踐
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）31-0103-02
近年來，高校對本科生的教學(xué)大綱進行了大幅度的調(diào)整，以我校機電工程學(xué)院為例，機械電子專業(yè)、車輛工程專業(yè)和交通運輸專業(yè)將《理論力學(xué)》和《材料力學(xué)》課程整合成《工程力學(xué)》一門課，整合后的課程既要對原來的課程進行優(yōu)化還要滿足學(xué)生專業(yè)要求。課程優(yōu)化后主要包括靜力學(xué)和材料力學(xué)大部分內(nèi)容。靜力學(xué)主要要求學(xué)生掌握物體的受力分析，掌握各種約束的性質(zhì)，重點掌握平面力系的簡化、平面匯交力系、平行力系、力偶系等的平衡方程，解決一般的工程力學(xué)模型問題。利用平面力系的相關(guān)知識對空間力系加以分析，掌握簡單及復(fù)雜的靜定力學(xué)問題的解決方法，為后續(xù)工程力學(xué)中關(guān)于研究構(gòu)件在載荷作用下的變形規(guī)重視課程與學(xué)生專業(yè)的結(jié)合。在壓桿穩(wěn)定、組合變形時重點突出圓形截面和常用的工字形截面，材料運用也多以各種鋼及鑄鐵為主，引導(dǎo)學(xué)生重視實驗研究及新材料的應(yīng)用對力學(xué)研究的重要影響。除此之外，教師可將目前國際上出現(xiàn)的各種新材料、新工藝方法、新的加工技術(shù)等帶到課堂中，重點鍛煉學(xué)生的思維創(chuàng)新及思考能力。
一、課堂教學(xué)方法的改革
（一）多媒體在《工程力學(xué)》中的應(yīng)用
隨著計算機的發(fā)展，多媒體教學(xué)在課堂上發(fā)揮著不可或缺的作用，如何使多媒體教學(xué)更好的服務(wù)于《工程力學(xué)》教學(xué)呢？可以從以下兩個方面重視和加強多媒體的作用。
1.將工程實際的力學(xué)模型運用多媒體進行虛擬仿真。力學(xué)中的很多約束模型簡化后的約束力方向?qū)W生會覺得難以理解，可以借助多媒體將約束模型在實際中的約束方式進行動畫仿真并配以鮮艷的顏色和動畫，學(xué)生可以獲得最直觀的經(jīng)驗和體會，幫助其理解約束在工程結(jié)構(gòu)中的作用。對于復(fù)雜組合變形及空間受力分析進行多角度多媒體分析可以避免學(xué)生憑空想象，主觀臆斷，同時在放映相關(guān)知識時還可以預(yù)留一些問題，鼓勵學(xué)生進行積極思考，開拓思維，積極主動地發(fā)掘新問題。
2.代替?zhèn)鹘y(tǒng)黑板繪制力學(xué)圖形。在工程力學(xué)中需要學(xué)生重點掌握軸力圖形、扭矩圖形、剪力彎矩圖形等，在繪制過程中如彎矩圖與剪力圖有積分關(guān)系，傳統(tǒng)黑板教學(xué)速度慢、精度低。多媒體技術(shù)可以方便快捷對圖形進行處理，在講解具體例題時，可以對例題進行分步分析，在講解期間可以隨時停留便于及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題并及時講解。多媒體放映壓桿失穩(wěn)的臨界狀態(tài)，幫助學(xué)生理解壓桿失穩(wěn)的概念，確定歐拉公式的使用條件及其意義。此外，教師在講到一些名人公式時，可以將人物典故在確定這些公式時的典故講述給學(xué)生，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、課堂教學(xué)方法和手段改革
傳統(tǒng)上認(rèn)為一個老師授課是否良好依據(jù)的判斷都是老師表演得如何，講述得內(nèi)容是否細致，對例題是否都做了詳盡的講解。如此一來，學(xué)生只是被動地接收而已，也就是傳統(tǒng)上說的“填鴨式”，不利于學(xué)生對實際問題進行分析，使學(xué)生的創(chuàng)新能力受到限制。除了上述的多媒體教學(xué)外，還可以充分發(fā)揮學(xué)生的計算機能力，讓學(xué)生上機練習(xí)，如編制程序?qū)ふ医孛婧诵牡?，學(xué)生可以將兩門課程有機結(jié)合起來。在教學(xué)方法上可對力學(xué)圖形的繪制總結(jié)更適合學(xué)生理解的一些方法。比如在扭矩圖的繪制過程中引入了“雙力矢”概念，因為扭矩圖的繪制要判斷扭矩的正負，而“雙力矢”的引入可以使得扭矩類似于軸力圖進行“遇左向上，遇右向下”直接繪圖，如下頁圖1所示：可將Me扭矩轉(zhuǎn)換成如圖所示的“雙力矢”，“雙力矢”方向由右手法則確定。這樣繪制扭矩圖就可以直接類似與軸力圖。此外還應(yīng)重視討論課、習(xí)題課在課程中的重要作用。在習(xí)題課中以學(xué)生為主題，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動力，積極探索求取多種解題方法。鼓勵學(xué)生將實際中遇到的問題帶到課堂上來，比如學(xué)生在學(xué)校操場、草地等常坐的排椅可以簡化為簡支梁，討論學(xué)生坐位變化時排椅的撓度變化及最大撓度發(fā)生在哪里？討論礦泉水瓶子的形狀與壓桿穩(wěn)定的關(guān)系，討論橋梁爆破，大橋發(fā)生事故的力學(xué)原因等，鼓勵學(xué)生動手參與力學(xué)模型制作。學(xué)生是主題，教師一定要扮演好導(dǎo)師激發(fā)學(xué)生積極性、創(chuàng)新性能力。
三、教學(xué)考核方法改革
1.實驗考核改革。素質(zhì)教育一直是我國教育的核心，在《工程力學(xué)》課程中可以做些考核方法的改革，考核主要包括平時考勤，作業(yè)提交，課堂表現(xiàn)及實驗考核。目前已經(jīng)有些高校已經(jīng)對實驗考核和考試考核進行了改革。比如哈爾濱理工大學(xué)在課程實驗方面將實驗報告占50%，實驗結(jié)果40%，實驗表現(xiàn)占10%。河南科技大學(xué)重視實驗錢的預(yù)習(xí)和提問，占到30%，實驗操作占30%，實驗報告占40%。我院根據(jù)實際情況分配如下：實驗預(yù)習(xí)與提問占20%，實驗操作占20%，實驗報告50%，實驗結(jié)果分析及引發(fā)思考占10%。充分調(diào)動學(xué)生實驗積極性，避免有的學(xué)生只是走馬觀花地欣賞實驗。
2.考核內(nèi)容及方法改革。傳統(tǒng)的考核內(nèi)容及方式有時會使學(xué)生束縛于其中，現(xiàn)在的教育理念更加重視學(xué)生的素質(zhì)教育、能力培養(yǎng)和創(chuàng)新能力。但是考試考核制度的改革需要多方經(jīng)過仔細籌劃、論證、調(diào)研才能運行，需要每一個老師和相關(guān)主管領(lǐng)導(dǎo)積極參與。在此，主要就《工程力學(xué)》課程的考核內(nèi)容進行一些建議?？己说幕臼强疾鞂W(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況，應(yīng)占70%的份額。另外的30%可以從學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決工程實際能力方面進行考核。另外考試所占學(xué)生最后總分的份額應(yīng)從70%降低到60%甚至50%?？荚囈部梢圆捎枚嗫碱}，抽簽方法進行。考核只是一種手段，教師更應(yīng)該重視學(xué)生對這門學(xué)科的整體把握和學(xué)習(xí)。
四、新興學(xué)科知識擴充力學(xué)知識且提高學(xué)生興趣
工程力學(xué)中所應(yīng)用到的基礎(chǔ)理論和公式推導(dǎo)有一定的使用條件，在工程實際中遇到的問題更加復(fù)雜，目前先進的測試技術(shù)、虛擬仿真動力學(xué)軟件、力學(xué)分析軟件等都是力學(xué)在實際解析中的重要補充。比如：曲桿結(jié)構(gòu)是發(fā)動機中的重要組成部件，它工作中都是處于循環(huán)狀態(tài)，對于它的受力分析可以在虛擬仿真平臺上進行。在虛擬仿真平臺上進行現(xiàn)實模擬過程使學(xué)生直觀的感受到曲桿各部位的力學(xué)受力情況，在彎扭組合變形部分可以利用Ansys軟件對軸的受力進行精確分析，都可以對學(xué)生的課堂知識加以補充并提高學(xué)生的興趣。如圖2所示為筆者在Ansys中對曲軸的第七階應(yīng)力分析云圖，圖中顏色直觀表示了曲軸的受力情況。將其前十階應(yīng)力分析云圖和振動階型等帶入到課堂，擴展學(xué)生的知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外將學(xué)生的電工電路中的電橋知識應(yīng)用于工程力學(xué)中，如測試梁的應(yīng)力，如圖3所示。利用電橋的和差特性，在測彎矩力時，將應(yīng)變片貼于懸臂梁的上、下側(cè)面，同時在接橋時把應(yīng)變片接在電橋的相鄰橋臂上，另外兩個橋臂為固定電阻。電橋的輸出電壓僅反映的是彎矩力作用的結(jié)果而與拉伸力無關(guān)。通過將前沿知識及時反饋給學(xué)生使學(xué)生對自己所學(xué)知識有宏觀的把握并融會貫通，鼓勵學(xué)生積極思考，提高其創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力。
利用電橋的和差特性，在測彎矩力時，將應(yīng)變片貼于懸臂梁的上、下側(cè)面，同時在接橋時把應(yīng)變片接在電橋的相鄰橋臂上，另外兩個橋臂為固定電阻。這樣，在彎矩力F作用下，dR1=-dR2，同時dR3=dR4=0，電橋輸出為：
五、結(jié)語
力學(xué)知識是工科學(xué)生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)生是學(xué)習(xí)的根本也是主體，教學(xué)應(yīng)該以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、發(fā)展其創(chuàng)新思維能力為主，在課堂教學(xué)上利用先進的多媒體技術(shù)并積極改進教學(xué)方法和改革方法，將新興學(xué)科知識帶到課堂中來，鼓勵學(xué)生多提問題。多思考、多動手并與其他相關(guān)學(xué)科聯(lián)系起來解決工程實踐問題。
參考文獻：
論文摘要：力學(xué)是高校工科各專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。如何提高學(xué)生對力學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，已經(jīng)成為許多高校教師大力思考的問題。獨立院校的學(xué)生有自己的特點，力學(xué)課程怎樣教授才能適合、適應(yīng)他們的學(xué)習(xí)要求，本文從三個角度進行了探討。
力學(xué)在現(xiàn)代大學(xué)教育中占用重要地位。前接高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等重要基礎(chǔ)課，后續(xù)機械設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料設(shè)計等主要專業(yè)課程。力學(xué)課程起到了承上啟下、從基礎(chǔ)向?qū)I(yè)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵作用。不同于我們平時所言的本科院校，作為我國大學(xué)教育體系中的獨立院校，學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相對薄弱，學(xué)生獲得知識的最終標(biāo)尺應(yīng)該是“夠用”。在教授力學(xué)課程的時候，一本、二本院校力學(xué)的講授方法、講授內(nèi)容均不宜“依葫蘆畫瓢”，而應(yīng)針對自己學(xué)校學(xué)生的特點、學(xué)校的定位作出相應(yīng)地改變。下面結(jié)合教學(xué)實踐，談一談對獨立院校力學(xué)課程教學(xué)改革的幾點體會。
一、重要的基本理論要講透
學(xué)習(xí)知識的最終目標(biāo)是應(yīng)用。在從理論角度看，熟練應(yīng)用力學(xué)中的基本方法和公式，是對學(xué)生最起碼要求。達到這個目標(biāo)。不是死記硬背概念、定理或公式就行了，而是要對基本理論理解透徹、掌握于胸。這就需要教師必須認(rèn)真、詳細地講解，而不是一帶而過、只單純地要求學(xué)生記住怎么利用公式進行計算。當(dāng)然，這并不代表對所有的基本理論都要詳細的講。最好是在“量學(xué)生的程度而為”的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加深對某些相關(guān)內(nèi)容的講解。
要將基本理論講通透，作為授課的教師，首先就要將這些內(nèi)容徹底理解，不能存在一絲的偏差，更不能輕視基本理論。給學(xué)生捧出一杯水，自己須有一桶水。否則，學(xué)生在學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的時候，就會出現(xiàn)同一內(nèi)容前后銜接不上的現(xiàn)象，影響對知識的理解與掌握。再次，在講解時，盡可能的淺顯易懂，不應(yīng)連篇累牘。這要求教師要不斷接觸新事物、要能理論聯(lián)系實際。這樣，學(xué)生才會對力學(xué)課程中的理論感興趣，才會沉下心來學(xué)習(xí)進而掌握必要的力學(xué)知識。
二、教師的教學(xué)模式不能僵化
1、改變教學(xué)理念
傳統(tǒng)教學(xué)模式中，主要是教師在講，學(xué)生負責(zé)聽。輔以適當(dāng)?shù)恼n堂練習(xí)和大量的課后習(xí)題。但隨著新知識、新技術(shù)的快速發(fā)展，以及高校教學(xué)改革的進行，力學(xué)課程課時被大幅度壓縮而課程內(nèi)容卻沒有同時縮減，有些課程(如有些版本的《材料力學(xué)》)還根據(jù)學(xué)科的發(fā)展增添了新內(nèi)容。教師如果還按照以往的思路、方式授課，可能連最基本的力學(xué)知識都無法講授完了。必須改變自己的教學(xué)理念，不能原地踏步。以往的理念，好是好，不見得適應(yīng)發(fā)展的新形勢，要不斷的更新。
2、教學(xué)方法應(yīng)靈活
教師“傳道、授業(yè)”的根本目的是讓學(xué)生把課本上的知識變成屬于自己的東西。教師在發(fā)揮主導(dǎo)作用的同時，應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生從知識的被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c者和積極探索者。
④在講課的時候，盡可能的鼓勵學(xué)生大膽提出問題。課堂上，教師不應(yīng)因?qū)W生打斷自己的講課思路而不高興，這種情況在備課時就應(yīng)該預(yù)料到。而教師也最好能結(jié)合講授的知識向?qū)W生進行相應(yīng)的提問，而不是一直站在講臺上。講”解。②條件允許，最好能在講課的時候帶上所授教學(xué)內(nèi)容的模型或教具，讓學(xué)生當(dāng)場就產(chǎn)生直觀的印象。這種方法收到的效果是空講理論達不到的。比如在講解力學(xué)概念“彎矩”和“扭矩”的區(qū)別時，筆者是拿了一根火腿腸進行講解的，學(xué)生很感興趣。③在講授一些與專業(yè)課程聯(lián)系較為密切的力學(xué)課程時，多拿學(xué)生身邊隨處可見的事物舉例，不但好理解。還能提高學(xué)生的興趣。④雖然多媒體課件的信息量很大，但不建議教師一味地依賴。據(jù)調(diào)查，在講解計算方面的內(nèi)容時，大部分學(xué)生并不喜歡這種講課形式，反而希望教師能多多板書。多媒體與板書教學(xué)，教師應(yīng)靈活使用，以提高教學(xué)質(zhì)量和效果。
“教學(xué)有法，但無定法”，只要適合學(xué)生的，就是好的。
3、課程內(nèi)容要刪減
獨立院校的學(xué)生，不是做研究的學(xué)生，他們獲得的知識要能“用”。力學(xué)課程里的一些較為艱深的內(nèi)容對他們來說，一是理解不了，二是用不了。在實際講授時，捎帶幾句即可。如遇對此感興趣的學(xué)生，完全可以課外進行輔導(dǎo)。
4、教師要加強自身業(yè)務(wù)
學(xué)校教學(xué)，大多是理論的比例比較重，實踐環(huán)節(jié)的比例小。在學(xué)力學(xué)課程的時候，許多專業(yè)還沒有開設(shè)專業(yè)課。作為專業(yè)基礎(chǔ)課，最好的情況是：教師在講授力學(xué)知識時，能經(jīng)常聯(lián)系相關(guān)專業(yè)內(nèi)容尤其在舉例時。從而讓學(xué)生認(rèn)識到力學(xué)不是一門枯燥的學(xué)科，不是只有理論、公式和計算題，它對專業(yè)課的學(xué)習(xí)有著重要的影響。
這樣，對力學(xué)教師的業(yè)務(wù)要求大大提高。一來需要力學(xué)教師主動地、經(jīng)常性地與專業(yè)課教師聯(lián)系，就相關(guān)內(nèi)容進行咨詢和探討；二來需要力學(xué)教師要經(jīng)常關(guān)注所授專業(yè)的專業(yè)發(fā)展情況。
三、注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)試驗?zāi)芰?nbsp;
課堂教學(xué)教給學(xué)生的是理論知識。作為獨立院校工科的學(xué)生，應(yīng)具有較強的動手能力。而動手能力差是目前大學(xué)生中普遍存在的弱點。力學(xué)課程中的實踐環(huán)節(jié)就是實驗教學(xué)。它可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動手能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。
在實驗教學(xué)中，應(yīng)加強基本技能訓(xùn)練。以嚴(yán)格要求、獨立工作為原則，使學(xué)生較扎實地掌握基本操作。尤其是常用設(shè)備，更應(yīng)熟練掌握。對于材料檢驗方面的實驗，建議讓學(xué)生自己全程參與。從預(yù)習(xí)、實驗的設(shè)計、實驗操作、實驗結(jié)果分析、實驗報告的編寫，均可放手讓學(xué)生自己完成，教師在旁進行相應(yīng)指導(dǎo)。這樣，可以讓學(xué)生在實驗中發(fā)揮各自的積極性和創(chuàng)造性。也間接地促進并提高了學(xué)生對理論學(xué)習(xí)的興趣。
參考文獻
[1]何琳，理論力學(xué)課程教學(xué)改革探討[j]，漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院院報
關(guān)鍵詞 專業(yè)課 考核 改革方案
中圖分類號：TP3-4 文獻標(biāo)識碼：A
就我校信息工程學(xué)院所開設(shè)的計算機類專業(yè)課而言，主要分為應(yīng)用和設(shè)計兩大類，采用的考核方式分為理論考核和技能考核。理論考核為“平時成績（70%）+期末成績（30%）”，技能考核為“平時成績（30%）+實驗成績（30%）+期末考核（40%）”。從2012年開始全面推行無紙化考核，題型設(shè)定為選擇題、判斷題、簡答題、論述題等，這提高了評閱卷效率。雖然近年來，教務(wù)部門針對本學(xué)院在專業(yè)課考核過程中作出了很大努力，但筆者認(rèn)為針對實用性較強的專業(yè)課，采用目前的考核模式，無法真正體現(xiàn)“工學(xué)結(jié)合”的思想，急需改進。
1 考核中存在的問題
目前，就我校信息工程學(xué)院專業(yè)課程的考核模式而言，主要由平時成績、實驗成績和期末考試成績這三部分構(gòu)成。平時成績又由考勤和作業(yè)構(gòu)成。這種考核模式的設(shè)計初衷是督促學(xué)生平時認(rèn)真學(xué)習(xí)，防止學(xué)生只應(yīng)付考試。但是，在實際應(yīng)用中存在很大問題，存在不少漏洞，造成這種考核模式的效率降低， 教學(xué)質(zhì)量降低。
1.1考勤水份大
很多學(xué)生“身在曹營心在漢”，點名答個到，上甲課做乙事，甚至上課講話，來了比不來還要糟糕，影響課堂秩序。
1.2作業(yè)和實驗報告抄襲情況嚴(yán)重
作業(yè)和實驗報告是及時考察學(xué)生學(xué)習(xí)情況的一種手段。通過作業(yè)和實驗報告可以幫助學(xué)生及時復(fù)習(xí)，消化課堂內(nèi)容。目前，不少學(xué)生作業(yè)和實驗報告不是自己做的，而是抄襲的。
1.3“考前突擊”可以通過考試關(guān)
有些老師在考前給出一定的范圍，讓學(xué)生重點復(fù)習(xí)，以提高學(xué)生過關(guān)率。學(xué)生們也心領(lǐng)神會，加班加點，通過考前突擊， 獲得“及格"。這樣一來，根本不利于促進學(xué)生們平時努力學(xué)習(xí)。
1.4通過“平時成績+實驗成績+期末考試成績”，最終確定學(xué)生的期末成績
通過以上考核方式我們可以看出，優(yōu)秀的學(xué)生是平時來上課，認(rèn)真做作業(yè)，考試之前認(rèn)真復(fù)習(xí)的學(xué)生。這種考核方式根本無法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也無法提高學(xué)生的創(chuàng)造力，更加無法提高學(xué)生的動手能力。
2 計算機類專業(yè)課程考核改革重點
學(xué)完一門專業(yè)課程即掌握這門技術(shù)，這就是學(xué)習(xí)該課程的目的。是否掌握了這門技術(shù)，并能有效運用，通過現(xiàn)有的考核方式只能體現(xiàn)對某個知識點的考核，很難有系統(tǒng)性。因此改革的重點是以“工學(xué)結(jié)合”為指導(dǎo)思想，打破傳統(tǒng)考核模式，突破理論考核為“平時成績（70%）+期末成績（30%）”，技能考核為“平時成績（30%）+實驗成績（30%）+期末考核（40%）”的限制，不必非以試卷形式考核，進而采用“項目式”考核。
3 計算機類專業(yè)課考核改革目標(biāo)
改革目標(biāo)是通過“項目式”考核模式，讓學(xué)生能把課堂上學(xué)習(xí)的片段知識進行整合，用所學(xué)的知識去分析問題和解決問題，最終達到“理論與實踐”相結(jié)合的教學(xué)目的。
4 改革計算機類專業(yè)課考核的具體做法
4.1改革考核模式
針對專業(yè)課而言，無論采用傳統(tǒng)的理論考核“平時成績（70%）+期末成績（30%）”，還是技能考核“平時成績（30%）+實驗成績（30%）+期末考核（40%）”模式，由于該模式本身的局限性所制，導(dǎo)致在這種模式的指導(dǎo)下，只是對片段知識點進行考核，無法讓學(xué)生達到融會貫通，甚至把相關(guān)課程的知識融入進來的程度。如果采用“項目式”考核模式，便可解決這些問題。何謂“項目式”考核模式？是指不再采取單純的卷面考試，而是讓學(xué)生在指定的時間內(nèi)完成一個綜合項目或作品。該模式最大的優(yōu)點就是可以讓學(xué)生在完成項目或作品時，把相關(guān)的專業(yè)知識都融入進來，達到融會貫通的程度，這樣也更能體現(xiàn)“學(xué)以致用”的教學(xué)目的。該模式針對設(shè)計類專業(yè)課，效果更為突出。
4.2改革考核手段
現(xiàn)在我院信息工程學(xué)院全面采用無紙化考核方式，大大提高了評閱卷工作效率，節(jié)約了考核成本，從管理角度來說，是件好事。但從教育角度，這種考核方式，對于我院計算機類專業(yè)課程考核而言，是否科學(xué)合理，值得商榷。其實無論選擇哪種方式或手段來對學(xué)生進行考核，必須明確考核的目的是什么？近年來，在高職教育中，強調(diào)突出“工學(xué)結(jié)合”的思想，那么在改進我們的考核方式或手段時，也應(yīng)該圍繞“工學(xué)結(jié)合”來做文章。特別是針對計算機類專業(yè)課而言，筆者認(rèn)為采用“作品或成果展示+解說”的方式，更能有效體現(xiàn)“工學(xué)結(jié)合”的思想。
4.3改進評閱方式
以前的閱卷方式分兩種：一是實施教考分離的，由同教研室的其它教師進行閱卷；二是未實施教考分離的，由任課教師閱卷?，F(xiàn)在采用無紙化考核后，閱卷都由計算機自動完成。一旦采用“項目式”考核，前面所提的評閱卷方式顯然都不再適應(yīng)新的考核模式。筆者建議采用“評委制”方式對學(xué)生的“作品或成果”進行打分。在評委中，引入企業(yè)人員，在他們的指導(dǎo)下，才能讓學(xué)生設(shè)計的東西離現(xiàn)實更“近”些。
參考文獻
[1] 孟凡英.專業(yè)課考核方法改革的實踐選[J].中國科技信息，2005（21）.
[2] 任玲等.大班專業(yè)選修課考核環(huán)節(jié)改革與實踐[J].中國冶金教育，2012（5）.
[3] 呂紅浪等.高校專業(yè)選修課考核方式的改革與實踐[J].中國成人教育，2006（7）.
關(guān)鍵詞： 碳纖維增強復(fù)合材料； B基準(zhǔn)值； 統(tǒng)計學(xué)分析； Matlab
中圖分類號： TP319 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）16?0087?05
Matlab?based algorithm for B reference value of carbon fiber reinforced polymer
DONG Ben?zheng1， LI Wei1， GAO Li?hong2， GUO Chao?long1， ZHA Meng2， JI Ai?hong1， DAI Zhen?dong1
（1. Institute of Bio?inspired Structure and Surface Engineering， NUAA， Nanjing 210016， China； 2. The First Aircraft Institute， AVIC， Xi’an 710089， China）
Abstract： B reference value is an important parameter to evaluate carbon fiber reinforced polymer （CRFRP）， thus the efficient and accurate computation for B reference value of CFRP is helpful to evaluate its properties. According to the aviation industry standard of HB7618?2009， the B reference value algorithm based on Matlab GUI module is developed， which can realize the functions of specimen inspection， abnormal data check， statistical distribution test， discrete coefficient correction and test， B reference value calculation. The calculated result of B reference value is exported in the Word format. In comparison with calculation results from the Aviation Industry Standard of HB7618?2009， the algorithm is accurate and reliable. It improved the calculation efficient of B reference value significantly.
Keywords： carbon fiber reinforced polymer； B reference value； statistical analysis； Matlab
0 引 言
碳纖維復(fù)合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP）是以樹脂為基體，碳纖維為增強體的復(fù)合材料，作為一種先進的復(fù)合材料具有高比強度、高比模量、抗疲勞性等優(yōu)點，正是這些獨特的特性使CFRP成為與鋁合金、鈦合金、鋼合金并列的四大航空材料之一[1?3]。飛機在服役的過程中會遇到各種各樣極端情況，例如低溫、高溫、潮濕環(huán)境，這都會影響CFRP的性能[4?6]。航空工業(yè)一般采用B基準(zhǔn)值來評價CFRP的性能。為了得到CFRP在這些環(huán)境下的B基準(zhǔn)值，就需要進行大量的實驗；根據(jù)航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HB7618?2009《聚合基復(fù)合材料性能數(shù)據(jù)表達準(zhǔn)則》提供的計算步驟 [7]， B基準(zhǔn)值的計算方法比較繁瑣。因而面對大量的實驗數(shù)據(jù)如何高效準(zhǔn)確地計算B基準(zhǔn)值對于實驗人員來說是急需解決的問題?，F(xiàn)在對于B基準(zhǔn)值計算方法仍然是借助Excel的手動計算為主，這種方式無疑計算耗時長，并且容易出錯，無法滿足快速處理大量實驗數(shù)據(jù)的要求。為了提高B基準(zhǔn)值的計算效率，本文根據(jù)Matlab在矩陣運算、圖像處理和數(shù)值處理效率方面的優(yōu)勢[8]，將B基準(zhǔn)值的計算和Matlab相結(jié)合，利用其GUI（Graphical User Interface）模塊開發(fā)B基準(zhǔn)值計算算法。
1 基準(zhǔn)值計算原理
1.1 B基準(zhǔn)值
為了保證材料的結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性，就需要用到一些高級的統(tǒng)計學(xué)方法來確定其合理的設(shè)計許用值，一般采用B基準(zhǔn)值[7]。B基準(zhǔn)值是建立在統(tǒng)計學(xué)上的衡量材料性能的參數(shù)，在95%的置信度下，90%性能數(shù)值群的值高于此值[9]。航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HB7618?2009關(guān)于B基準(zhǔn)值的流程復(fù)雜，本文將著重從批次相容性檢驗、檢查異常數(shù)據(jù)、分布函數(shù)檢驗、離散系數(shù)修正與檢驗、B基準(zhǔn)值計算及導(dǎo)出結(jié)果幾方面進行說明。
1.2 主要計算步驟
（1） 檢驗不同批次的實驗數(shù)據(jù)是否來自同一母體；檢驗方法是K樣本的Anderson ?Darling檢驗， 其統(tǒng)計公式如下[7]：
[ADK=n-1n2（k-1）i=1k1nij=1lhjnFij-njHjHj（n-Hj）-nhj4] （1）
如果ADK小于錯判臨界值A(chǔ)DC（5%錯判風(fēng)險），則不同批次的實驗數(shù)據(jù)來自不同母體。如果相容性檢驗不通過的，為了增加樣本數(shù)據(jù)來自同一母體的可能性，采用1%錯判風(fēng)險繼續(xù)判斷是否來自同一母體。
（1） 檢查異常數(shù)據(jù)。采用最大賦范殘差的方法定量的檢查異常數(shù)據(jù)：
[MNR=maxxi-xs] （2）
（2） 分布函數(shù)檢驗。根據(jù)經(jīng)驗威布爾計算的B基值過于保守，因此優(yōu)先檢驗樣本數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，如果不符合正態(tài)分布，再依次檢驗樣本數(shù)據(jù)是否服從威布爾分布和對數(shù)正態(tài)分布。
（3） 離散系數(shù)修正與檢驗：當(dāng)離散系數(shù)低于4%時，容易忽略材料差異、實驗方法等方面的實際差異性，因此要對離散系數(shù)進行修正[10]，修正方法為：
[x*i=xi-α（xi）Δ] （3）
離散系數(shù)修正結(jié)束后，對不同環(huán)境下的樣本數(shù)據(jù)進行離散系數(shù)檢驗，離散系數(shù)的檢驗公式為：
[F=i=1k（wi-w）（k-1）i=1kj=1niwij-wi（n-k）] （4）
（4） 將不同環(huán)境下的數(shù)據(jù)歸一化，根據(jù)歸一化后的實驗數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差計算B基準(zhǔn)值。求出對應(yīng)的折減系數(shù)，再與不同環(huán)境下樣本的平均值相乘，從而得到B基準(zhǔn)值，折減系數(shù)的公式為：
[Bj=x-（kj）*s] （5）
2 程序?qū)崿F(xiàn)
2.1 基準(zhǔn)值算法的漸進流程圖和程序界面
圖1是根據(jù)航標(biāo)HB7618?2009給出的計算步驟編制的程序流程圖，該程序流程圖包括了批次相容性檢驗、檢查異常數(shù)據(jù)、分布函數(shù)檢驗、離散系數(shù)修正與檢驗、B基準(zhǔn)值計算及導(dǎo)出結(jié)果等功能。
圖1 B基準(zhǔn)值算法的漸進流程圖
2.2 變量傳遞
B基準(zhǔn)值的算法程序包含幾個不同的模塊（見圖1），而每一個模塊又包含了多個程序和子程序。為了實現(xiàn)變量在不同模塊和函數(shù)間進行傳遞，本文采用handles結(jié)構(gòu)體和guidata函數(shù)來實現(xiàn)這個功能。在B基準(zhǔn)值的算法程序界面中的所有控件使用同一個handles結(jié)構(gòu)體，handles結(jié)構(gòu)體中不僅保存了圖形窗口中所有對象的句柄，而且還可以獲取或設(shè)置某個對象的屬性。在程序的計算過程中需要將每一個模塊計算后的結(jié)果賦給handles結(jié)構(gòu)體，以便于將這個變量傳遞到下一個計算模塊。而每次handles結(jié)構(gòu)體添加了新的元素，guidata函數(shù)便會更新handles結(jié)構(gòu)體，使handle結(jié)構(gòu)體中的新添加元素可以傳遞到下一個模塊。guidata函數(shù)用法guidata（hObject，handles），其中，hObject是執(zhí)行回調(diào)的控件對象的句柄，handle為結(jié)構(gòu)體。handles結(jié)構(gòu)體和guidata函數(shù)的用法如下所示：
function pushbutton13_Bvalue_Callback（hObject， eventdata， handles）
…
handles.Bvalue（j）=roundn（mean（nn_data（：））*Bj（j），?3）；
…
guidata（hObject，handles）
2.3 設(shè)置實驗環(huán)境
B基準(zhǔn)值的算法界面程序首先要檢驗相同環(huán)境下不同批次的樣本數(shù)據(jù)是否來自同一母體。程序界面中包括四種實驗環(huán)境：低溫干態(tài)（CTD）、常溫干態(tài)（RTD）、高溫干態(tài)（ETD）、高溫濕態(tài)（ETW）， 為了避免母體檢驗的過程中不同環(huán)境下的樣本數(shù)據(jù)相互干擾，需要對程序界面中代表著不同實驗環(huán)境的復(fù)選框（Check Box）進行設(shè)置。當(dāng)其中的一種環(huán)境的復(fù)選框處于選中狀態(tài)時，其他的三種環(huán)境的復(fù)選框需要設(shè)置成未選中狀態(tài)，這樣就可以避免相互干擾。下面是當(dāng)CTD處于選中狀態(tài)，其他的三種實驗環(huán)境處于未選中狀態(tài)時的代碼：
if get（handles.checkbox1_CTD，′Value′）
set（handles.checkbox2_RTD，′value′，0）；
set（handles.checkbox3_ETD，′value′，0）；
set（handles.checkbox4_ETW，′value′，0）；
set（handles.checkbox5_hebing，′value′，0）；
end
當(dāng)復(fù)選框處于選中狀態(tài)時，其Value值等于1；當(dāng)復(fù)選框處于未選中狀態(tài)時，其Value值等于0。
2.4 分布函數(shù)檢驗
對于樣本數(shù)據(jù)的分布函數(shù)檢驗，本文采用Matlab本身的內(nèi)置函數(shù)normplot（）和weibplot（）函數(shù)進行判斷。若樣本數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布和威布爾分布，樣本數(shù)據(jù)點分布成一條直線，否則成一條曲線。至于樣本數(shù)據(jù)的對數(shù)正態(tài)分布檢驗，程序首先對樣本數(shù)據(jù)取對數(shù)將對數(shù)分布轉(zhuǎn)化為正態(tài)分布后，再用normplot（）函數(shù)檢驗是否服從正態(tài)分布。
在B基準(zhǔn)值的計算過程中首先檢驗的是正態(tài)分布，可見樣本數(shù)據(jù)的正態(tài)分布對于B基準(zhǔn)值計算的重要性。為了增加正態(tài)分布檢驗的準(zhǔn)確性，本文除了采用normplot（）函數(shù)對樣本數(shù)據(jù)進行直觀的目視正態(tài)分布檢驗外，還借助函數(shù)H=jbtest（）對樣本數(shù)據(jù)進行進一步的正態(tài)分布檢驗。若H=0，則認(rèn)X服從正態(tài)分布；若H=1，則否定X服從正態(tài)分布。對CTD環(huán)境下樣本數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布檢驗的程序代碼如下，檢測結(jié)果如圖2所示。
…
normplot（handles.tdata（：））； %正態(tài)分布概率圖
handles.H=jbtest（handles.tdata（：））； %擬合優(yōu)度檢驗
…
圖2 CTD環(huán)境下樣本數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布檢驗圖
圖2中CTD環(huán)境下的樣本數(shù)據(jù)點分布大致成一條直線，并且檢驗結(jié)果H=0，表示接受正態(tài)分布假設(shè)?？梢奀TD樣本數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布。
2.5 生成實驗報告
面對大量的實驗數(shù)據(jù)，書寫報告往往是重復(fù)性勞動工作，此時可以利用Matlab生成一表格模板，每次自動導(dǎo)入數(shù)據(jù)生成報告，這就可以節(jié)約大量的時間。Matlab作為一種面向?qū)ο蟮恼Z言，它支持COM技術(shù)，利用它的COM編譯器可以把Matlab開發(fā)的程序轉(zhuǎn)換成方便使用的COM組件。而ActiveX控件技術(shù)是建立在COM技術(shù)之上，由微軟公司推出的共享程序數(shù)據(jù)和功能的技術(shù)。因此，Matlab可以利用ActiveX控件技術(shù)，在Matlab中調(diào)用Microsoft Word 程序插入表格，此時的Word是組件，是服務(wù)程序，而Matlab是控制器程序。下面是生成報告的部分程序代碼：
…
try
Word = actxGetRunningServer（′Word.Application′）；
%若Word服務(wù)器已經(jīng)打開，返回其句柄Word
catch
Word = actxserver（′Word.Application′）；
%創(chuàng)建一個Microsoft Word服務(wù)器，返回句柄Word
…
Tables=Document.Tables.Add（Selection.Range，21，5）；
%插入一個21行5列的表格
…
Document.Save %保存文檔3 計算實例
本文根據(jù)航標(biāo)HB7618?2009提供的范例數(shù)據(jù)來詳細說明B基準(zhǔn)值的計算流程，并驗證程序界面計算的可靠性，如圖3所示。范例包含了所有實驗環(huán)境下的樣本數(shù)據(jù)，見表1。
圖3 B基準(zhǔn)值程序界面
（1） 通過Anderson?Darling方法檢驗不同環(huán)境下的不同批次的實驗數(shù)據(jù)是否來自同一母體（依次勾選對應(yīng)的實驗環(huán)境），檢驗后發(fā)現(xiàn)ETW（高溫濕態(tài)）環(huán)境下的三批樣本數(shù)據(jù)的ADK大于臨界值（ADK=2.258 2>ADC=1.917 4），可見該環(huán)境下三批數(shù)據(jù)來自不同母體，如圖4（a）所示。如果放大為1%錯判風(fēng)險下， ADK小于臨界值（ADK=2.258 2
（2） 相容性檢驗檢驗結(jié)束后，根據(jù)公式（2）計算每一試樣的MNR值（單擊異常數(shù)據(jù)檢查），如果MNR值大于臨界值，那么就可以判斷該試樣為異常值。對于能夠反映材料、工藝參數(shù)和實驗環(huán)境的差異性的異常數(shù)據(jù)需要保留。而當(dāng)異常數(shù)據(jù)是由不合格的試樣、實驗設(shè)備和夾具的缺陷造成時，異常數(shù)據(jù)要刪除（單擊刪除異常數(shù)據(jù)，見圖3），否則就會導(dǎo)致統(tǒng)計結(jié)果的失真。
圖4 母體檢驗
（3） 對不同環(huán)境下實驗數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布假設(shè)檢驗，如果不符合正態(tài)分布再依次檢驗是否服從威布爾分布和對數(shù)正態(tài)分布。
（4） 檢驗相同環(huán)境下樣本數(shù)據(jù)的離散系數(shù)是否小于4%（單擊離散系數(shù)）。由于較低的離散系數(shù)容易忽略材料和實驗方法等方面的差異性，因此對于小于4%的情況，程序會根據(jù)式（3）將離散系數(shù)修正為4%。修正后的數(shù)據(jù)平均值保持不變，原來小于平均值的數(shù)據(jù)變得更小，原來大于平均值的數(shù)據(jù)變得更大（見圖5）。然后，再檢查不同環(huán)境下離散系數(shù)是否相等，根據(jù)公式（4）計算F值小于臨界值（F=2.38
圖5 離散系數(shù)修正圖
（5） 合并不同環(huán)境下的實驗數(shù)據(jù)再一次進行正態(tài)分布檢驗（勾選合并，見圖3）。在第（3）步中已經(jīng)驗證每種環(huán)境下的實驗數(shù)據(jù)的是否符合正態(tài)分布，如圖6（a）所示，由圖6（b）可見合并后的實驗數(shù)據(jù)依然符合正態(tài)分布。然后，用每種環(huán)境下的樣本均值對數(shù)據(jù)進行歸一化，求出歸一化后合并數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)見表1。
根據(jù)公式（5）可以求出相應(yīng)的環(huán)境下的折減系數(shù)Bj，并與不同環(huán)境下的樣本數(shù)據(jù)平均值相乘，從而獲得B基準(zhǔn)值。
圖6 數(shù)據(jù)的正態(tài)分布檢驗
為了驗證程序的可靠性，采用標(biāo)準(zhǔn)中提供的范例中的計算結(jié)果進行對比說明。表2中列出了在四種不同實驗環(huán)境下的程序計算結(jié)果和航標(biāo)HB7618?2009提供的結(jié)果。從表中的數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)誤差在+0.3%以內(nèi)，誤差主要由容限系數(shù)和折減系數(shù)的近似計算造成?？梢姵绦蛴嬎愕慕Y(jié)果符合工程精度（誤差±5%）的要求，此外相比于借助Excel的手動計算法方法，效率顯著提高。
4 結(jié) 語
本文根據(jù)航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HB7618?2009給出的B基準(zhǔn)值的計算步驟，將Matlab的GUI模塊與B基準(zhǔn)值的計算相結(jié)合開發(fā)出B基準(zhǔn)值的計算程序。相比于借助Excle的手動計算方法，該程序界面具有以下優(yōu)點：
（1） 程序可以判斷樣本是否來自同一母體，還具有異常數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分布檢驗、離散系數(shù)檢驗與修正等功能，最后實驗結(jié)果以Word格式導(dǎo)出。
（2） 使用該程序進行B基準(zhǔn)值的計算方便快捷、效率高，并且具有良好的人機界面，顯著提高了B基準(zhǔn)值的計算效率。
表2 不同環(huán)境下計算結(jié)果對比
參考文獻
[1] 張駿華，盛祖銘，孫繼同.復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計指南[M].北京：北京宇航出版社，1999.
[2] 李威，郭權(quán)鋒.碳纖維復(fù)合材料在航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J].中國光學(xué)，2011，4（3）：201?212.
[3] 陳紹杰.復(fù)合材料設(shè)計手冊[M].北京：航空工業(yè)出版社，1990.
[4] 劉建華，曹東，張曉云，等.樹脂基復(fù)合材料T300/5405的吸濕性能及濕熱環(huán)境對力學(xué)性能的影響[J].航空材料學(xué)報，2010，30（4）：75?80.
[5] 呂小軍，張琦，馬兆慶，等.濕熱老化對碳纖維/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料力學(xué)性能影響研究[J].材料工程，2005（11）：50?53.
[6] 鄭錫濤，李野，劉海燕，等.濕熱譜老化對復(fù)合材料層壓板強度的影響[J].航空學(xué)報，1998，19（4）：462?465.
[7] 中國航空工業(yè)總公司.HB 7618?2009 聚合物基復(fù)合材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)表達準(zhǔn)則[S].北京：中國航空工業(yè)總公司，2009：50?85.
[8] 陳子為.基于 Matlab GUI 掃雷游戲的設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009，32（24）：85?88.