力学实验教学大纲（共8篇）
普通物理实验（力学）教学大纲
（物理系物理教育专业用）
实验目的：本课程是对理科学生进行科学实验训练的一门必修课程，通过本课程的学习，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，培养学生熟练、扎实的实验基本知识、方法和技能，培养学生良好的科学素质，创新精神和实践能力，为今后的学习和工作奠定基础。
基本要求：本课程要求学生对基本物理现象进行观察和研究，学习基本物理量的测量方法，学习常用测量仪器的结构原理和测量方法，提高学生的基本实验能力、分析能力、表达能力和综合设计能力。通过完成一定数量的力学、热学实验，应达到如下要求：
1、掌握常用基本物理实验仪器的原理和性能，学会正确使用、调节和读数。
2、了解一些物理量的测量方法，知道如何根据实验要求确定实验方案、选择实验仪器、设备，如何减少实验误差。学会对实验进行误差分析和不确定度评定的基本方法，正确运用有效数字，学会定性判断和定量估算实验结果的可靠性。
3、养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，特别是严肃认真对待实验数据，杜绝弄虚作假，树立实事求是的科学态度和道德。
第一部分 力学实验（36 学时）
绪论（误差理论）4 学时
实验一 长度测量
要求：练习使用测长度的几种仪器；做好实验记录和计算不确定度。实验类型：验证实验 学时分配：2 学时
实验二 自由落体运动
要求：学习用自由落下的物体测量重力加速度，对组合测量进行数据处理。实验类型：验证实验 学时分配：2 学时
实验三 密度的测量
要求：熟习物质密度的测量方法，测定规则和不规则物体的密度。实验类型：验证实验 学时分配：2 学时
实验四 倾斜气垫导轨上滑块运动的研究
要求：用倾斜气垫导轨测定重力加速度，分析和修正实验中的部分系统误差分量。实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验五 阻尼振动
要求：观察弹簧振子在有阻尼情况下的振动，测定表征阻尼振动特征的一些参量，利用动态法测定
滑块和导轨之间的粘性阻尼常量。更多免费资料请访问：豆丁教育百科
实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验六 单摆
要求：使用停表和米尺测单摆周期和长度，求出当地重力加速度g 值，考查单摆的系统误差对测重
力加速度的影响。实验类型：验证实验 分配学时：2 学时
实验七 杨氏弹性模量测量
要求：用伸长法测定金属丝的杨氏模量，学习光杠杆的原理并掌握使用方法。实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验八 转动惯量的测定
要求：测量不同形状物体的转动惯量。实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验九 弦振动的研究
要求：观察弦振动时形成的驻波，测量均匀弦线上横波的传播速度及均匀弦线的线密度。实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验十 复摆振动的研究
要求：考查复摆振动时振动周期与质心到支点距离的关系，测出重力加速度、回转半径和转动惯量。
实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验十一 牛顿第二定律的验证
要求：学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律 实验类型：验证实验 学时分配：2 学时
实验十二 弹簧振子的研究
要求：研究弹簧本身质量对振动的影响 实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验十三 碰撞实验
要求：验证动量守恒定理，了解非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。实验类型：验证实验 分配学时：2 学时
实验十四 惯性秤
关键词：实验力学教学,虚拟实验系统,虚拟现实技术
实验力学教学是力学和机械类专业本科生及研究生培养中一个重要环节.实验力学教学应以学生动手实验为主, 这是各种指导性大纲及绝大多数实验力学教教师的共识, 但目前大部分学校在教学实践中还很难达到这一要求:只讲课不做实验, 或仅做演示实验, 或十几个学生一组做实验的情况非常普遍, 这严重影响了实验力学的教学效果[1].导致上述问题的主要原因有两方面:第一是实验仪器台套数上的不足, 第二是实验教学师资力量, 尤其是实验技术人员上的不足.然而, 以上两方面的不足很难在短期内得到解决或缓解.目前, 基于计算机仿真和虚拟现实技术, 很多领域都建立先进而实用的仿真系统, 如虚拟装配系统、虚拟训练系统等[2], 如利用这项技术建立力学虚拟实验系统, 则有助于解决上述问题[3,4].
实验力学教学人员以往也常用一些多媒体课件或更复杂的软件仿真力学实验的结果, 但这些课件或动画只仿真结果, 实验操作者感受不到真实的仪器, 也不能进行自主操作, 因而与真实实验有很大区别, 对实验教学的促进作用有限.本文发展一种基于虚拟现实技术及三维模型操控技术的新型力学虚拟实验系统, 系统除对各种实验方法实现结果仿真外, 最重要的是实现了仪器的真实再现和操控.操作者除了用鼠标代替手进行实验操作外, 整个实验过程与真实实验没有区别.因而, 此虚拟实验系统可作为实验教学的强有力的补充, 甚至在一定程度上替代真实实验.力学虚拟实验系统包括光弹性、电子散斑干涉、几何云纹、投影条纹、数字图像相关及应变片实验共6个模块, 每个实验模块都能够对相应实验方法的仪器装置、实验操作、实验结果和数据处理实现全方位模拟.力学虚拟实验系统的造价和运行成本低, 可在网络上开放, 因此可在很大程度上缓解由于仪器台套数和师资不足而导致的实验力学教学中存在的问题, 从而大大促进实验力学教学.
1 力学虚拟实验系统的实现
力学虚拟实验系统的特点体现在:用三维显示技术真实再现实验仪器, 实现了实验场景的真实化;用立体模型操控技术实现仪器的个性化操作, 解除对具体实验过程的步骤化限制, 实现了实验操作过程的真实化;用高性能算法完成实验结果的真实再现与实时显示, 进一步加强了实验过程的真实化.
图1给出了虚拟实验系统中各实验模块的结构及其实现方法, 模块的实现可分为5部分:实验界面、虚拟实验仪器及模型、虚拟实验操作、虚拟实验结果生成和实验数据处理.系统界面总体控制实验过程, 实现各部分功能的串接, 用Visual Basic实现;虚拟实验仪器及模型部分对实验仪器及试件进行三维建模并显示, 用3D Studio Max实现;虚拟实验操作部分实现用鼠标在三维场景中进行实验操作的功能, 利用虚拟现实软件EON Studio实现[5];虚拟实验结果生成部分按操作中的实验参数实时生成实验结果 (如条纹图等) , 用C++语言实现 (为实现实时显示结果, 对算法进行了并行化处理) ;实验数据处理部分对所得实验结果进行处理获得最终结果 (如应力场、位移场等) , 用C++语言实现.
以光弹性实验为例介绍虚拟实验系统中实验模块的功能和操作[6].虚拟光弹性实验界面如图2 (a) 所示, 其中的光弹仪根据中国船舶重工集团公司第七一一研究所生产的DPH-1型同步数字光弹仪 (如图2 (b) 所示) 的真实外观和尺寸构建 (加载部分进行了少许改造) , 试件和相应夹具等也根据相应尺寸和外观绘制.
进入实验界面后, 可通过“实验介绍”学习实验目的、实验原理和实验操作等.可在三维实验场景中放大、缩小及旋转三维图形, 从各角度近距离观察光弹仪的组成 (当鼠标移过某元部件时, 会显示相应的元部件名称及操作提示) , 达到深入认识实验仪器的目的.实验仪器的操作与真实光弹仪完全类似 (如图3所示) :打开光弹仪光源, 通过点击光源控制器可切换光源为白光或单色光;点击并旋转检偏镜 (角度值可由刻度盘读出, 可调整亮场和暗场;点击四分之一波片可实现对四分之一波片的安装和拆卸, 切换平面偏振光场和圆偏振光场;旋转同轴转动手轮, 可实现检偏镜与起偏镜的同步旋转, 实现等倾线的观测.以上操作不限制先后顺序, 操作者完全可根据自己意愿随意操作.在虚拟光弹仪上进行实验的方法也与在真实光弹仪上一样:先安装试件, 在实验操作台上用鼠标点击选择试件及相应的夹具, 通过鼠标拖动试件和夹具将其置于光弹仪的加载装置中 (图2中例子选中了圆环试件和压缩夹具) .然后进行加载, 点击并旋转加载手轮对试件进行加载, 通过力传感器可读取载荷数值, 以此控制载荷的大小.在操作中, 系统会实时计算并显示检偏镜后出现的干涉光场结果.加载结束后, 可保存等倾线和等差线的条纹图像, 然后通过实验数据处理程序分析试件的应力场.
虚拟实验系统其他实验模块也按同一原则设计, 与虚拟光弹有同样的效果.
2 力学虚拟实验教学的特点及作用
基于虚拟现实技术的力学虚拟实验系统可在计算机上完全仿真力学实验的结果、仪器以及操作过程, 且建设成本低, 并可在网络上运行.因此, 力学虚拟实验系统可以大大缓解各高校, 特别是大幅度扩招的高校在实验仪器台套数和师资严重不足的情况下高质量地开设力学实验的困境.另一方面, 引入力学虚拟实验系统, 也可大大促进现有的力学实验教学:实验预习、仪器熟悉及基本实验步骤的练习可直接在虚拟实验系统上, 让学生在课余时间进行, 从而节省实验课时和师资;在真实实验仪器上进行少量实验后, 大量的对比性实验可让学生在虚拟实验系统上进行, 这些可在不损害实验教学效果的情况下, 大大增加实验内容;此外, 虚拟实验教学系统也可用于实验理论或材料力学等课程的课堂教学, 以直观的结果加深学生对相关内容的理解.
3 结论
在“真实性”原则的指导下, 基于先进的虚拟现实显示和三维模型操控技术, 结合实验力学仿真方法, 建立了包含光弹性、电子散斑干涉、几何云纹、投影条纹、数字图像相关、应变片实验的力学虚拟实验系统.虚拟实验系统中各实验模块达到了对实验仪器、场景、实验过程和实验结果的真实仿真, 因此可在一定程度上替代真实仪器进行实验教学.需要指出的是, 力学虚拟实验教学虽然“好用”, 但不能“滥用”, 虚拟实验还不能完全代替真实实验, 因为在虚拟实验系统中学生遭遇不到真正实验仪器操作中的实际问题.虽然如此, 力学虚拟实验可以作为实验力学教学的一个重要补充, 正确使用力学虚拟实验系统, 可大大改善高校实验力学教学的困境, 促进实验力学教学效果.
参考文献
[1]刘凤泰.关于实验教学改革的问题.实验技术与管理, 2000, 17 (4) :6-10
[2]黄斌, 姚正军, 王红杰等.材料力学性能检测虚拟实验的设计和开发.实验力学, 2005, 20 (4) :573-578
[3]计欣华, 张丽娜, 陈金龙等.光力学虚拟实验室.庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会2007论文摘要集 (下) , 2007.828
[4]杜华, 谢惠民, 刘战伟.虚拟云纹实验方法及应用.力学与实践, 2005, 27 (1) :80-82
[5]于辉, 赵经成, 付战平等.EON入门与高级应用技巧.北京:国防工业出版社, 2008
关键词：流体力学；实验教学；教学改革
一、引言
在日趋激烈的全球科技竞争中，工程技术人才是推动国家技术发展的重要推动力量，这些人才不仅应具有扎实的专业基础理论和专业知识，更应具有较强的实践动手能力和工程创新能力。但当前的大中专毕业生中有相当一部分实践能力和创新能力较弱，无法满足用人单位的要求。造成这种状况的主要原因之一是我们的实验教学未能使学生的实践和创新能力得到很好的提高。
流体力学作为许多工科类专业必修的一门专业基础课，其理论应用行业广泛，实践性强，而实验教学是该课程教学的重要环节，对帮助理论知识的理解和对理论知识的验证具有重要作用，对于分析和解决工程实际问题也有重要的作用。因此，为适应人才培养的要求，应重视流体力学实验教学，积极探索和改革流体力学实验教学。
二、以往实验教学中存在的问题
（一）实验课时较少，实验内容单一
实验课的基本目标在于培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。但由于存在重理论课轻实践课的现象，实验课时安排较少，并且以验证性实验居多，综合性和设计性实验很少。学生做实验的动手机会不多，独立思考、设计和创新的机会更少，这种状况已经严重影响到学生思维的开拓和创新能力的培养。
（二）实验教学方法和考核方式单一
实验教学方法缺乏灵活性，实验教学时，将实验目的、实验原理、实验设备以及实验步骤等都详细讲解给学生听，再进行实验演示，学生只需按照实验步骤操作就可以完成实验，不需要自己去思考、去探讨、去创新。学生养成了惰性心理，只知道要这样做，不知道为什么要这样做，对做实验缺乏主动性、积极性，往往敷衍了事，将做实验当作是任务和负担，而不是当作提高自己实践能力的手段。
实验考核是课程考核的主要环节，应考核学生的理论知识应用能力、动手能力、分析和解决问题的能力、设计创新的能力等。而以往的实验通常采用出勤纪律（10%）、实验操作（50%）、实验报告（40%）这三部分来考核，过于强调实验操作与实验报告的重要性，学生为了得到较高的操作分和实验报告分，实验时就只按老师讲解的实验步骤按部就班地去做，因怕做错实验被扣分，不去探索其他较好的实验方法和步骤。做实验报告时，有的同学抄袭甚至修改实验数据以符合理论结果，实验报告的问题讨论也常有抄袭现象。因此，这种单一的实验考核方式无法体现出学生的创新能力和综合素质，急需改革。
（三）实验室开放工作开展较少
随着国家和学校加大对实验设备投入，流体实验室的设备台套数不断增加，已经基本满足老师和学生的教学和科研需求。但现有的实验室仅对参加学科竞赛同学、SRT同学以及部分教师的科研开放，对其他同学很少进行开放。这样，一方面实验设备未得到充分利用，另一方面有的学生有好的实验设计方案，想做开放性实验却不能使用设备。
三、当前实践教学中的一些探索
（一）改革实验内容
1.综合验证性实验。流体力学实验教学中，验证性实验有雷诺实验、沿程阻力实验、文丘里流量计实验、毕托管流量计实验、孔板流量计实验等，这些实验如果一个两学时地去做，需要较多的时间。由于实验方法类似，有些同学做过一二个实验后，就对做实验缺乏积极性了。因此，可以设计实验方案，将部分验证性实验合并进行，增加一点难度，这样既可以节约实验时间，又可以调动学生积极性，让他们了解各个实验的异同之处，便于分析总结，使所学知识能联系贯通起来。
2.将部分验证性实验设计成综合型或设计性实验。学生在这个设计过程中需要将所学的知识综合运用起来。如在雷诺实验中，通常用接水盘测量圆管内流过的水体积，用秒表测量水流的时间，进而计算圆管内的水流流速。也可以让学生设计几个方案，使用其他方法来测试管内水流速，比如用毕托管、孔板来测流量等。学生在设计方案时，通常会先了解毕托管或孔板等流量计构造及流量测量原理，巩固和掌握相关理论，再运用理论知识。设计的几个方案经过比较分析，确定最优方案，再根据最优方案将设备进行简单的改造，用实验的方法衡量设计方案质量。从设计的过程来看，设计是一个“动手动脑”的过程。它提高了学生的动手、分析和创新能力，激发了学生的创造性思维，拓展了学生的视野。
3.修改实验指导教材。以往的教材实验内容单一、档次不高，多为演示性和验证性实验，实验编排也比较零乱。对于每个实验，教材对实验仪器和实验操作步骤等介绍得过于详细，学生按部就班地进行就可以完成实验，对实验教材和老师产生依赖心理，教材上有的或老师讲过的会做，教材上没有的或老师没讲过的就不会做，思维不活跃。修改后的教材减少了演示性、验证性实验的数量，增加了一些综合性、设计性的实验，使实验教材编排先易后难、难易结合，涵盖大纲要求的所有内容，成为一个有机整体。教材中的部分实验只提供给学生实验目的、实验原理、实验设备等内容，至于实验的方法与步骤等需要学生自己查阅有关资料，进行实验方案设计，方案需经指导老师同意后方可进行实验。实验过程中，要求学生对出现的问题进行分析讨论，并解决问题。实践表明，采用这样的教材后，学生学习积极性明显提高，学生的思考、动手和创新能力均得到锻炼。
（二）改革实验教学方法
1.摒弃“说教式”，采用“启发式”实验教学方法。尽量不采用老师讲解、演示实验，然后学生实验的方法。而多采用让学生自己探索合理的实验方法，学生可以开讨论会，根据实验的原理，提出几种实验的方案，确定最优方案，讨论并确定实验的步骤。实验过程中，以学生讨论和自主设计为主，教师指导为辅，教师只对实验过程进行监控，对学生遇到的关键问题进行启发性指导。
2.让部分学生参与实验准备与设备调试。实验准备是一个繁琐的过程，要准备一些仪器仪表，调试实验装置。如果让学生参与实验准备，既可以减轻教师的工作负担，又可以锻炼学生能力。准备实验，就要对实验的目的、原理以及设备等有较详细的了解。学生根据实验原理确定需要测量的参数，从而准备好需要用到的仪器仪表。因此，这也是一个很好的实验预习过程。在实验设备调试过程中，经常会遇到各种各样的问题，既有本专业的问题，也可能包括电学、机械等方面的问题。这时就需要运用在大学里学到的相关知识去解决，要想解决这些问题就要对相关知识温习、巩固和掌握，就要会综合运用交叉学科知识。事实上，这些问题中有的可能是以后实践工作中经常遇到的问题，独立解决这些问题对以后快速适应实践工作有很大帮助。
（三）加强实验室开放力度，提高学生实践能力
开放实验室，可以给学生提供分析问题、解决问题的场所。在课外时间开放实验室，学生能较自由地选择实验时间，可以根据自己的兴趣选择实验项目和进行实验设计，这样做既有利于学生个性的发展，也能够让他们充分发挥自己的聪明才智，深入地进行科学研究，从而使学生的综合能力得到全面的培养和发展。
流体实验室在满足基本教学要求的同时，尽最大程度为师生服务，特别是为一些学生SRT项目、学生竞赛项目、科研项目等服务。比如上年度有几位学生做了一个建环专业实验结果验证软件开发——流体部分的SRT项目，主要是验证实验结果的正确性，参加项目的
图1 软件主界面
图2 动量定理的界面
学生做了动量定理、雷诺实验、沿程阻力、毕托管流量计、孔板流量计、文丘里流量计等六个实验项目，学生们在每台实验设备上做大量的实验，记录及分析数据，获得各个实验结果的变化范围。根据各个实验的原理及实验设备参数，用C#语言编写一个验证软件，该软件使用时只需将实验得到的数据输入软件，就会显示实验结果的正确与否。软件主界面如图1，其中动量定理的界面如图2。通过完成该项目，学生的实验设计与操作能力、数据分析能力等明显提高，初步养成了科学、严谨、求实的作风，同时也提高了学生的软件编程能力。该项目的成果可以大大减少指导老师检查学生实验结果的工作量，也利于学生及时发现错误，重做实验。该软件已经应用在实验教学课堂上，得到了学生较好的反响。因此，应继续加强实验室开放，使更多的学生有机会培养自己的兴趣以及进行科学探索。
（四）改革实验考核方式
建立更科学的考核体系，考核方式有专业理论知识考试、课堂提问、实验设计考试、实验操作考试等。考核时既重视实验涉及的理论知识考核，更重视对学生动手能力与创新能力的评价。在实验总评分中，体现动手能力和创新能力的内容应占有一定的权重，促使学生有意识培养自己的能力，提高综合素质。
四、继续探索研究，深化流体力学实验教学改革
（一）利用专业软件，进行模拟实验
流体力学的很多实验由于实验设备和条件的限制，无法深入地进行下去。如果采用模拟实验，学生可以改变不同的初始参数，得到不同的实验结果，较好地解决了这些限制。比如在雷诺实验中，如果想研究不同类型流体的下临界雷诺数，就要准备不同的流体，当采用具有危险性或毒性的流体时，进行真实实验的难度就增大了。这时可以考虑采用CFD软件进行模拟实验的方法，将模拟实验的结果与参考资料上的数值进行比较，以确认模拟实验的正确性。模拟实验可以用动画形象地演示实验的过程，帮助学生理解实验，还可以得到真实实验难以得到的数据，比如速度场、流线等。模拟实验使学生初步掌握了专业理论知识的运用，加深了对专业知识的理解；模拟实验也使学生学会了CFD软件的使用，初步了解这种科学研究的新方法。
（二）利用多媒体技术，提高实验教学质量
实验前，可以利用多媒体技术播放科技短片，介绍有关流体实验的历史背景、当时的实验细节以及对流体力学发展产生的作用等，使学生在听故事过程中开始实验，激发继续探索研究的兴趣。利用多媒体动画技术也可以演示实验的详细过程，并利用交互功能控制过程的速度，为学生记忆、理解知识创造良好的条件。在实验中，如觉得有疑问或在实验中没看清楚现象，可以重复播放实验的过程，使实验效果明显增强。
五、结语
流体力学实验教学在流体力学学习中起着非常重要的作用，它能使学生将理论知识与实践结合起来，调动学生的学习积极性和主动性，增强学生的动手能力，培养学生的创新精神，并促使教师加强学习，完善自己的知识结构，提高自己的专业知识水平。因此，改革和完善实验教学，使学生的知识和能力水平适应当代社会对学生的要求，是我们的一项重要任务。
参考文献：
[1]袁银男，许桢英，刘会霞，等.完善实践教学体系，强化创新能力培养[J].实验室研究与探索，2010，29（4）：92-94.
[2]张玲，洪文鹏，李岩.流体力学实验教学改革的探讨[J].大学物理实验，2002，15（4）：84-86.
液、塑限试验
一、目的
测定细粒土的液限含水率、塑限含水率、塑性指数、液性指数、确定土的工程分类。
二、试验方法 液塑限联合测定法
三、仪器设备
1、光电式液限、塑限联合测定仪，试样杯
2、天平，称量200g，最小分度值0.1g。
3、其它：烘箱、铝盒、调土刀、刮土刀、凡士林等。
四、试验步骤
1、本次试验原则上应采用天然含水率的土样进行，也允许用风干土制备土样，土样过0.5mm筛后，喷洒配制一定含水率的土样，然后装入密闭玻璃广口瓶内，润湿一昼夜备用（土样制备工作实验室已预先做好）。
2、将已制备好的土样取出调匀后，密实地装入试样杯中（土中不能有孔洞），高出试样杯口的余土，用刮土刀刮平，随即将试样杯放在升降底座上。
3、接通电源，调平底座，吸放安扭调到“吸”的状态，把装有透明光学微分尺的圆锥仪，在锥体上抹以薄层凡士林，使电磁铁吸稳固锥仪。并使光学微分尺垂直于光轴（可从屏幕上观察，刻度线清晰，并在屏幕居中位置）。
4、调节零点，使读数屏幕上的零线与光学微分尺影像零线重合，按下“手”（即手动）按钮，使仪器处于备用状态。
5、转动升降座，待试样杯上升到土面刚好与圆锥仪锥尖接触时，按“放”按钮，圆锥仪自由下落，历时5秒，当音响讯号自动发出声响时，立即从读数屏幕上读出圆锥仪下沉深度，平行两组试验。
6、把升降座降下，细心取出试样杯，剔除锥尖处含有凡士林的土，取出锥体附近的试样不少于15-30g放入称量铝盒内，称量得质量m1，并记下盒号，测定含水率。
7、将称量过的铝盒，放入烘箱；在105℃～110℃的温度下烘至恒量，取出土样盒放入玻璃干燥皿内冷却，称干土的质量m2。
8、重复2～7条的步骤，测试另二种含水率土样的圆锥入土深度和含水率
9、以含水率为横坐标，以圆锥入土深度为纵坐标在双对数坐标纸上绘制含水率与相应的圆锥入土深度关系曲线，如图1-2所示。三点应在一根直线上，如图中A线。如果三点不在同一直线上，通过高含水率的一点与其余两点连两根直线，在圆锥入土深工为2mm处查得相应的两个含水率，用该两含水率的平均值的点与高含水率的测点作直线，在含水率与圆锥下沉深度的关系图上查得下沉深度为17mm对应的含水率为液限，查得下沉深度为2mm对应的含水率为塑限。
五、成果整理
书中表格，双对数座标轴
实验二
固结试验
（一）、试验目的
本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的压缩系数、压缩指数、压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等。
（二）、试验方法
适用于饱和的粘质土（当只进行压缩试验时，允许用于非饱和土）。
试验方法：
1、正常慢固结法；（快速固结试验：本实验采用规定试样在各级压力下的固结时间为10分钟）
（三）、仪器设备
①固结容器；②加压设备；③百分表；④其他：刮土刀、天平、秒表等。
（四）、试验步骤
（1）根据工程需要，切取原状土试样或制备给定密度与含水量的扰动土样。
（2）按试验一、二的方法，测定试样的密度及含水量。
（3）将土样压入环刀，在固结容器内放置护环、透水板和用水湿润后的薄滤纸，将带有环刀（环刀的表面积为30cm，h20mm）的试样，小心装入护环内，然后在试样上放薄滤纸、透水板和加压盖板、传压钢柱，置于加压框架下，对准加压框架的正中，安装量表。
（4）施加0.25kPa的预压压力，使试样与仪器上下各部分之间接触良好，然后调整量表，使指针读数为5.00。
（5）确定需要施加的各级压力。加压等级一般为50.0、100、200、400kPa。（在工程实践中做本实验的最后一级压力应大于上覆土层的计算压力100~200kPa）。
（6）测记稳定读数。当不需要测定沉降速率时，稳定标准规定为每级压力下固结24小时。测记稳定读数后，本实验取固结稳定时间为10分钟，再施加第2级压力。依次逐级加压至试验结束。
（7）试验结束后，迅速拆除仪器部件，取出带环刀的试样。（如系饱和试样，则用干滤纸吸去试样两端表面上的水，取出试样，测定试验后的含水量）。
(8)、计算与制图
1按下式计算试样的初始孔隙比e0 2e0wGs(10.01w0)10
式中：ρ0—试样初始密度，g/cm3；
w0—试样的初始含水量，%。
2按下式计算各级压力下固结稳定后的孔隙比ei
eie0(1e0)hih0
式中：Δhi—某级压力下试样高度变化，即总变形量减去仪器变形量，mm；
h0——试样初始高度，mm。
3绘制e～p的关系曲线
以孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标，将试验成果点在图上，连成一条光滑曲线。
(五)、本试验记录格式详见实验报告
实验三
直剪试验
（一）、试验目的
直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用4个试样，分别在不同的垂直压力p下，施加水平剪切力进行剪切，测得剪切破坏时的剪应力τ。然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角φ和粘聚力c。
（二）、试验方法与适用范围
1、试验方法
快剪试验：在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。（本实验采用此方法）
固结快剪试验：在试样上施加垂直压力，待试样排水固结稳定后，快速施加水平剪应力。
慢剪试验：在试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程中，均使试样排水固结。
2、适用范围：适用于测定细粒土的抗剪强度指标c和φ及土颗粒的粒径小于2mm的砂土的抗剪强度指标φ。渗透系数k大于10-6cm/s的土不宜作快剪试验。
（三）仪器设备
应变控制式直剪仪：剪切盒、垂直加压框架、量力环、推动机构等；
位移计（百分表）：量程5~10mm,分度值0.01mm；
天平、环刀、削土刀、饱和器、秒表、滤纸、直尺等。
2、操作步骤（粘性土）
（1）试样制备：从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度和含水量的扰动土试样。按规范规定，测定试样的密度及含水量。用环刀取试样。
（2）试样安装：
对准上下盒，插入固定销。在下盒内放湿滤纸和透水板。将装有试样的环刀平口向下，对准剪切盒口，在试样顶面放湿滤纸和透水板，然后将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀，重复取样。
转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与量力环接触。调整测力计读数为零。依次加上加压盖板、钢珠、加压框架，安装垂直位移计，测记起始读数。
（3）施加垂直压力：一个垂直压力相当于现场预期的最大压力p，一个垂直压力要大于p，其他垂直压力均小于p。但垂直压力的各级差值要大致相等。也可以取垂直压力分别为100、200、300、400kPa 各级垂直压力可一次轻轻施加，若土质软弱，也可以分级施加以防试样挤出。
（4），拔去固定销，开动秒表，以0.8~1.2mm/min的速率剪切（每分钟4~6转的均匀速度旋转手轮），使试样在3~5min剪损。
剪损的标准：①当测力计的读数达到稳定，或有明显后退表示试样剪损；②一般宜剪切至剪切变形达到4mm；③若测力计的读数继续增加，则剪切变形达到6mm为止。
（5）剪切结束后，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、钢珠、加压盖板等。取出试样，重复实验，直至完成。
(6)、计算与制图
1计算： 按下式计算试样的剪应力
kR
式中：k—测力计率定系数，N/0.01mm；
R—测力计读数，0.01mm；
2制图：①以抗剪强度τf为纵坐标，垂直压力p为横坐标，绘制抗剪强度τf与垂直压力p的关系曲线。
一 功能介绍
拉压实验室主要开展常规金属材料的拉伸、压缩、硬度检测、冲击实验等。目前开展的有低碳钢拉伸实验、铸铁的拉伸实验、低碳钢压缩实验，拉升弹性模量E测定实验。
二 主要设备
WDW—100微机控制电子万能试验机
8台 联想计算机
8台 相关打印设备
8台 三 实验面向专业
土木工程、工程管理、安全工程、金属材料工程、机械设计制造及其自动化、材料成型与控制、材料科学与工程、矿物资源工程、冶金工程、给排水工程、交通工程、建筑环境与设备
四 可开展实验项目 碳钢拉伸实验
铸铁的拉伸实验
低碳钢压缩实验
拉升弹性模量E测定实验
扭转实验室
一 功能介绍
扭转实验室主要开展常规金属材料的扭转实验。以完成工程力学教学任务为主，同时可承担生产任务、科研任务。
二 主要设备
WNJ—500微机数控扭转试验机
6台 联想计算机
6台 打印机
6台 三 实验面向专业
土木工程、金属材料工程、机械设计制造及其自动化、材料成型与控制
四 可开展实验项目
低碳钢扭转实验
铸铁扭转实验
剪切模量G测定实验室
一 功能介绍
剪切模量G测定实验室主要测定低碳钢的剪切弹性模量，及验证金属材料剪切虎克定律。目前有20台G检验台。可同时供40名学生进行实验。
二 主要设备
XH180扭转测G试验台
20台 三 实验面向专业
土木工程、金属材料工程、机械设计制造及其自动化、材料成型与控制
四 可开展实验项目
剪切模量G测定实验
弯扭实验室
一 功能介绍
弯扭组合实验室是综合性、设计性实验室。实验室有12台弯曲试验机。可用于矩形梁纯弯曲试验、偏心拉伸试验、悬臂梁实验、压杆稳定试验。
二 主要设备
BDCL材料力学多功能试验台
12台
CL—2测力仪
12台 三 实验面向专业
土木工程、矿物资源工程、机械设计制造及其自动化、安全工程、材料成型与控制、材料科学与工程
四 可开展实验项目
梁弯曲正应力电测实验
薄壁圆筒弯扭组合变形主应力的测定
振动实验室
一 功能介绍
振动实验室为演示性实验室，配有单自由度与多自由度震动试验装置4套。主要测定试代在震动条件下的行为和荷载情况，以衡量其在运输，使用环境中的抵抗能力。
二 主要设备
华东DHVTC振动与控制实验系统
三 实验面向专业
工程力学
四 可开展实验项目
简支梁各阶固有频率及主振型的测量悬臂梁各阶固有频率及主振型的测量
一、 拉伸实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2 二、 压缩实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4 三、 拉压弹性模量E测定实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・6 四、 低碳钢剪切弹性模量G测定实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・8 五、扭转破坏实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10 六、 纯弯曲梁正应力实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・12 七、 弯扭组合变形时的主应力测定实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15 八、 压杆稳定实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・18
一、拉伸实验报告标准答案
实验结果及数据处理： 例:(一)低碳钢试件
强度指标:
Ps=__22.1___KN屈服应力 ζs= Ps/A __273.8___MPa P b =__33.2___KN强度极限 ζb= Pb /A __411.3___MPa 塑性指标:
L1-LAA1
伸长率100%33.24 %面积收缩率100%68.40 %
LA
低碳钢拉伸图
:
(二)铸铁试件
强度指标:
最大载荷Pb =__14.4___ KN
强度极限ζb= Pb / A = _177.7__ M Pa
问题讨论：
1、 为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试件延伸率是否相同
答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸
试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性.
材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外).
2、 分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征.
答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有450的剪切唇，断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面，为闪光的结晶状组织。.
二、压缩实验报告标准答案
实验数据记录及处理： 例：(一)试验记录及计算结果
问题讨论：
1、分析铸铁试件压缩破坏的原因.
答：铸铁试件压缩破坏，其断口与轴线成45°~50°夹角，在断口位置剪应力已达到其抵抗的最大极限值，抗剪先于抗压达到极限，因而发生斜面剪
切破坏。
2、低碳钢与铸铁在压缩时力学性质有何不同结构工程中怎样合理使用这两类不同性质的材料
答：低碳钢为塑性材料，抗压屈服极限与抗拉屈服极限相近，此时试件不会发生断裂，随荷载增加发生塑性形变;铸铁为脆性材料，抗压强度远大于抗拉强度，无屈服现象。压缩试验时，铸铁因达到剪切极限而被剪切破坏。
通过试验可以发现低碳钢材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉;抗拉与抗压相近。铸铁材料塑性差，其抗拉远小于抗压强度，抗剪优于抗拉低于抗压。故在工程结构中塑性材料应用范围广，脆性材料最好处于受压状态，比如车床机座。
三、拉压弹性模量E测定试验报告
实验数据记录及处理：
(一)碳钢试件尺寸
计算长度L =__100___mm直 径d =__10___mm
截面面积A =___78.5____mm2
平均(ΔA1)=平均(ΔA2)=
(1)(A2)
= 左右两表读数差平均值:(A)
2
平均伸长增量(ΔL)=__________mm
碳钢弹性模量 E
PL
MPa
(LA)
问题讨论：
1、 试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响为什么
答: 弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。
2、 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量
答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验报告标准答案
实验数据记录及处理： (一)试验数据及计算结果
MnL032MnL0
G4
土力学是一门以实验为基础的自然科学,土力学实验是土力学教学中重要的组成部分。在土力学的传统实验教学中,教师采用传统教学媒体来讲解和演示,例如图片、黑板等,大多数学生对于规范的实验操作比较难掌握,实验能力也难于培养。录像作为一种辅助的教学手段,具有形象直观、知识容量大、时间短、背景集中等特点,在实验教学领域被广泛应用。该研究将会为土力学实验录像资源开发提供理论支持与依据。
二、录像教学的优点
1.生动、直观、形象。录像教学图文、音形并茂,色彩变幻、图片和动画新颖有趣,插入的音像材料能够直奔主题,传统的讲授教学就显得枯燥、单调得多。录像教学不仅形象生动、直观,印象清晰,而且还可以突出重点,抓住关键环节。采取重播、快放、慢放、定格等表现手法,有利于学生掌握好关键的技术环节。
2.逻辑性强、信息量大。录像教学感染力强,使学生的大脑处于积极的工作状态,信息量大。
3.录像教学可最大限度地提高授课效率。采用录像教学学生学习积极性比较高,课堂气氛轻松、活跃, 善于发现问题,勇于向教师提出问题,乐于请教。
三、实验录像应用于土力学实验教学的评价分析
利用2015级水利实验班学生进行准实验研究,将带教的1个班级分为实验组和对比组,实验学生共30人,实验组2个组为12人,对比组3个组为18人。在一个学期的时间内,实验组运用录像辅助教学,对比组采用常规教学方式,在实验结束后,对实验组和对比组的数据进行对比,对录像辅助教学的效果进行评价。 实验的评价分为三个方面:基础知识的理解、实验操作技能、实验结果的记录与分析能力。
(一)“基础知识的理解”分析
1.分析评价指标。此部分的考核方法是采用试卷测评。教师根据实验的基本内容和原理编制试卷,对学生进行考核,统计学生平均答对率,并对结果进行比较。
2.指标结果分析。“基础知识的理解”着重于土力学试验基础知识的理解,实验结束后对实验组和对照组进行了测试,此结果作为本实验“基础知识的理解” 评价内容的测试结果。结果见表1。
通过表1数据可以看出,实验结束后,实验组的成绩较好,而对照组的成绩明显较差,这说明通过录像教学,学生对于基础知识的理解更加深刻。
(二)“实验操作技能”分析
1.考核评价指标。实验操作技能的考核方法是学生自评。教师编制详细的实验操作技能评分细则,并对操作步骤进行赋分,学生对照自己在实验中的操作过程给自己打分,同时改正在实验操作中不曾注意到的细节,便于以后进行改进,有利于学生更好地掌握实验操作技能。
本项目分为实操限时、仪器操作等环节。评分细则如下:(1)实操限时(35分):在60分钟之内完成者满分,每超时1分钟,扣7分,65分钟未完成者0分。(2)仪器操作(65分):取土样、压缩仪操作、测定土的含水率无误者满分。1按需要选择切土环刀,面积为30cm2, 将一薄层凡士林涂在环刀内壁,刀口应向下放在土样上。操作失误者扣2分。2一边压一边削,环刀不可偏心入土,使整个土样进入环刀,直至凸出环刀为止,然后用削土刀将两端凸出余土削去修平,擦净环刀外壁。操作失误者扣5分。3测定土样密度,称出环刀和土的质量,电子天平操作正确。操作失误者扣2分。4测定土样压缩前含水率,选取两个铝盒,检查盒身与盒盖的号码,确定一致。称量两个铝盒的质量,并记录数据。选取试样15~30g,放入盒内,立即盖好盒盖。称量两个铝盒和试样的总质量,并记录数据,电子天平操作正确。操作失误者扣4分。5在固结仪的固结盒内将带有试样的切土环刀装上(刀口向下)。操作失误者扣3分。6在固结容器内按顺序放好压缩仪器设备(从上到下):定向钢球、加压板、加压导环、透水石、 洁净而润湿的滤纸、带有试样的切土环刀、洁净而润湿的滤纸、透水石。操作失误者扣5分。7检查各部分连接处,确定是否转动灵活。操作失误者扣3分。8平衡加压部分。转动平衡锤,目测上杠杆,直到上杠杆水平时,将装好的压缩盒放到框架内上横梁下,使压缩盒的球柱与上横梁压帽的中心微接触。操作失误者扣5分。9横梁与球柱接触后,将活塞杆插入,将测微表装上,使活塞杆顶面与测微表表脚接触。操作失误者扣5分。10调节表脚和量表杆头使其可伸长的长度不小于8mm。操作失误者扣3分。11为确保压缩仪各部位接触良好,施加1k Pa的预压荷重,再将测微表上的长针调整到零,读测微表初读数R0。操作失误者扣3分。 12加载等级:按教学需要本次实验定为五级,分别为0.5、1.0、2.0、3.0、4.0kg/cm2;加荷载时注意安全,防止荷载放置不稳定而受伤。操作失误者扣5分。13每级荷载加荷时间25分钟,按顺序记下各个时间节点测微表读数,读数精确到0.01mm。操作失误者扣5分。14实验结束后,按顺序整理仪器,先卸掉砝码,然后卸下测微表,升起加压框架,再移出压缩盒,取出试样,将仪器擦洗干净。错误者扣5分。15测定土样压缩后含水率。 操作失误者扣4分。16打开盒盖,放入烘箱内。将烘箱温度调整至105℃~110℃,并打开开关烘干土样至恒重,大约8小时。打开烘箱,将试样取出,盖好盒盖放入干燥器内冷却,称出盒与干土质量。电子天平操作正确。错误者扣4分。17实验结束后,台面清理干净。不干净者扣2分
2.试验结果分析。由实验操作评分细则可以看出, 实验操作部分的得分高低反映了学生动手能力的高低,特别是实验操作技能的强弱。将学生的自测成绩进行统计,实验结果见表2。
通过数据发现,对照组和实验组之间的差异并不显著,但是实验组的实验操作自评得分比对照组的实验操作自评得分高,表明实验录像教学方式对培养学生的实验操作技能和动手能力有一定的作用。
(三)“实验结果的记录与分析能力”分析
1.考核分析指标。此部分以《实验报告册》作为考核方法,教师根据学生实验报告册的完成情况,来考察学生实验结果的记录和分析能力,然后统计优秀率,并进行比较。
实验报告考核细则(100分):字迹清楚、书写规范、计算正确、图表正确者满分。(1)字迹潦草扣5分; (2)表格填写不规范扣5分;(3)不用铅笔画图扣5分; (4)图中曲线不光滑扣5分;(5)图中曲线趋势不正确扣40分;(6)计算不正确扣40分。
2.结果分析。考察《实验报告册》的完成情况,并给出优秀的标准,即完整记录实验结果,同时科学进行实验数据分析,以此标准来统计实验组和对照组中优秀者所占的比例。
通过数据发现,实验的实验组优秀率大于对照组,表明录像对于提高学生“实验结果的记录与分析能力”有明显效果。
四、结论
通过对土力学实验的研究,将实验录像应用于实验教学中,对基础知识的理解、实验操作技能、实验结果的记录与分析能力三个方面的内容进行了对比分析,实验组相较于对照组,其实验组的学生对于基础知识理解更好、实验操作技能更优、实验结果的记录与分析能力更强。这表明实验录像的运用是一种较好的实验教学手段,相对于传统的实验教学方法而言, 有较好的教学效果。
五、意见与建议
本研究仅针对土力学实验中的某一个实验进行了一个学期研究,实验学生的数量较少,研究的内容仅三个方面。在今后的研究中,需要将实验数目增多, 区分实验的难易分类;增加实验的学生数和分组数, 使得数据更丰富;研究的时间加长,使得研究成果更加丰富,为土力学实验的教学改革提供理论和数据支撑。
参考文献
[1]贾彩虹.土力学实验课教学的改革与创新[J].实验科学与技术,2010,(2):115-117.
[2]程绍芳.运用录像教学提高武术教学质量[J].体育学刊,2004,(3):78-79.
[3]王俊杰.工程类专业土力学实验教学改革思考[J].高等建筑教育,2009,(6):100-114.
关键词：实验教学；创新能力；改革
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）24-0078-01
培养具有厚基础、宽口径、高素质、强能力、特别是具有工程实践能力和创新能力的高素质工程技术人才已成为我国高等工程教育改革的重要目标。材料力学实验教学是材料力学教学的重要组成部分，对学员加深对所学理论知识的理解，提高动手能力与科学创新思维能力起着积极和重要的作用。然而长期以来，材料力学实验教学附属于理论教学，重视程度不高；实验教学内容以演示性验证性为主；教学手段与方法单一，学员只要按实验指导书上的步骤去做，就能顺利测出数据，完成实验；实验考核方式以实验报告作为唯一依据。这些传统的教學模式在一定程度上限制了学员的创新思维和学习能动性的发挥，不利于学员的个性发展以及创新意识和创新能力培养，因此对材料力学实验教学进行了一些有益的探索。
一、改革实验内容，注重创新实践能力培养
建立实验教学内容新体系，注重培养学员创新能力。改变传统教学内容，添加更具时代特色的创新实验内容，培养学员的工程实践能力和创新思维能力。针对材料力学实验，保留了一些传统经典的基本实验；考虑到电测应力分析实验理论比较成熟，且在工程结构应力分析中使用广泛，因此进行了加强；另外，也积极开设了一些综合性、设计性、前瞻性的实验项目。内容分为三个层次：
1.基础实验（拉伸、压缩、扭转、冲击）
此类实验主要是让学员了解不同材料的力学性能差异、熟练掌握仪器设备的操作过程，能独立操作完成整个实验过程，在实验过程中巩固深化理论知识。另外，在实验教学中还可以结合工程实际，拓展丰富实验内容。例如，可以把对外试验服务项目中，现场实际工程材料的检测试验（诸如金属、非金属材料力学性能的检测）引入实验室。
2.综合性实验（弯扭组合实验、等强度梁实验、压杆稳定实验等）
此类实验可以强化学员对理论知识的理解和应用，并了解、掌握电测法实验的工作原理及各种电桥的组桥方式和使用方法。借助于多媒体实验教学手段，使实验内容结合工程实际，让学员更生动具体的了解电测应力的测试方法和手段，加深学员对力学实验的正确认识。
3.创新设计性实验（桁架应力综合分析实验、叠梁实验、复合梁实验等）
以现场工程实际情况为背景，模拟现场实际问题，让学员展开探索、开动脑筋。学员可以根据自己的学习兴趣和能力设计不同深度的实验，并亲自动手完成各种实验。例如，根据学校操场主席台的桁架结构，做出相应的桁架模型。学员可以根据现场实际情况，模拟、设计现场各种工况。先进行理论计算，再进行ANSYS的仿真计算，最后进行试验测试并采集数据，把理论数据、仿真数据和试验数据进行对比，发现并分析数据出现异同的原因，结合所学知识开动脑筋解决问题。学员在实验过程中可以锻炼发现问题和解决问题的能力，掌握了电阻应变片的粘贴技术和测试原理以及更多地了解了电桥电路在实际工程中的应用。
二、改进实验教学手段和方法，加强自主能力培养
加强实验教学方法研究，采用多样化实验教学手段和方法。实验教学方法应体现三个方面的转移：
1.从单一的验证性实验转变为综合设计性实验以及开放式实验
如果说演示性实验是理论知识的形象化和感性认识的增加，验证性实验是知识向能力的初步转化，那么综合性、设计性实验则是对学员知识、能力、素质的全面检验和提高，是实验教学“出彩”的地方。这样才能把学员吸引到实验室中来，充分发挥他们的聪明才智，真正在实践中得到锻炼，把实验教学搞活，把所学的知识用活，使实验教学具备不断发展的内在驱动力，从而加强学员自主学习能力的培养。开放实验室是实验教学的一次升华，它不仅延长开放时间，更包括内容、手段、思想等的全面开放；不能孤立地看待实验，应注意开放实验与科技创新相结合，与科研活动相结合。
2.从讲授实验原理、实验步骤转变到传授实验思想和实验方法
在教学方法上应从灌输式转向启发式，倡导以学员为主体的教学理念，改变以往以教员为中心的教学模式。在实验教学中，教员主要讲授实验原理和实验方法，实验方案的选择、实验步骤的确定都由学员完成，这样学员可以自主学习、独立思考、自行设计、自主操作、自由发挥，极大地提高了他们的创新意识、创新思维能力。
3.从理想化的教学实验转变到真实环境的科学实验，实现虚拟实验和实物实验有机结合
在校园网上建立了材料力学网络虚拟实验室，其建立完全改变了传统材料力学实验的教学模式。以前采用集中授课方法讲授新理论、新知识，现在学员通过在网上登录材料力学虚拟实验室就可以完成实验内容的预习；以前总是为繁琐的实验课预约而烦恼，现在学员通过网络预约实验，极大地提高了预约效率。学员可以在自主选择的时间内完成实验，再由教员进行必要的指导、讲评和批复。
三、改革实验教学质量评价体系，体现科学公正性
在实验考核方面，过去评价的唯一标准是实验报告，这样的考核存在很大的弊端。对材料力学的考核方式做了一些大胆的尝试：
1.材料力学实验课可独立设课，单独考核
由于材料力学实验没有独立设课，而是作为材料力学课程的一部分，导致部分学员不重视实验课。为了约束不重视实验课的学员，使实验教学不再流于形式，必须足够重视实验课程。
2.改变过去以实验报告作为实验考核的唯一标准
实行出勤率、实验态度、实验预习、实验操作、实验报告及实验理论考试相结合的综合性考核方法。对于实验考核成绩的记入，考试成绩（包括笔试和实际操作测试）占总成绩的60%，平时成绩（主要是出勤率、预习报告和实验报告）占总成绩的40%。这样的实验考核可以实现实验教学质量的全过程监控。真正体现实验成绩的真实性和公正性，充分反映学员的综合能力和创新能力，并同时具有可比性和可操作性。
3.针对不同类型的实验提出不同的考核标准
目前材料力学实验主要有三大类型：基础性实验、综合设计性实验和开放性实验。因此根据课程特点，以及检验学员的实践动手能力、综合设计、创新开发能力的需要，针对不同类型的实验提出了不同的考核标准。
4.在加强实验课程考核的同时，还须加强学员实践能力的阶段性考核
针对具体专业学员的学习目标，可以在其四年学习过程中设置两到三次实践技能考核，分别考核学员的基本动手能力、综合实践能力与创新开发能力。动手能力考核可以采用实验操作的形式；综合实践能力考核可以采用抽考具体的实验项目的形式；创新开发能力考核可以采用综合创新类实践活动来实现。要求学员大学四年期间必须进行一次综合创新类活动，如全国性的设计类竞赛、科技创新活动等。
总之，这些考核的目的是为了学员在实践类课程教学环节中有明确的目的和任务，促使学员从实践到理论、从感性到理性的转变，提高实践课的层次和实际效果，培养学员的力学素质、工程素质以及创新精神。
四、结束语
通过对材料力学实验教学的改革，提高了学员的动手能力，激发了学员做实验的兴趣，增强了学员的创新能力，受到了学员的欢迎。深化材料力学实验教学改革，注重工程素质教育，培养创新人才，是时代赋予高校教员的历史责任。应该积极转变观念，从实验管理体系、教学方法和手段、课程体系和内容、实验教学质量评价等方面不断探索、实践，为社会培养具有创新实践能力的栋梁之才。
参考文献：
[1]孙建国.关于材料力学教学改革的设想[J].力学与实践，2004，26（3）：88-89.
[2]唐晓雯.材料力学实验中应注重学员工程素质的培养[J].理工高教研究，2003，22（2）：90-91.
[3]白雪峰.试谈如何加强机械基础实验教学的改革[J].科教创新，2010，（2）：169.
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