材料力学实验报告问题分析（精选12篇）
题 目： 电子探针能谱（EDS）元素分析实验 学 院： 先进材料与纳米科技学院 专 业： 材料物理与化学 姓 名： 学 号： 1514122986
2016年6月30日
电子探针能谱（EDS）元素分析实验
一、实验目的
1.了解能谱仪（EDS）的结构和工作原理。
2.掌握能谱仪（EDS）的分析方法、特点及应用。
二、实验原理
在现代的扫描电镜和透射电镜中，能谱仪（EDS）是一个重要的附件，它同主机共用一套光学系统，可对材料中感兴趣部位的化学成分进行点分析、面分析、线分析。它的主要优点有：（1）分析速度快，效率高，能同时对原子序数在11—92之间的所有元素（甚至C、N、O等超轻元素）进行快速定性、定量分析；（2）稳定性好，重复性好；（3）能用于粗糙表面的成分分析（断口等）；（4）能对材料中的成分偏析进行测量，等等。
（一）EDS的工作原理
探头接受特征X射线信号→把特征X射线光信号转变成具有不同高度的电脉冲信号→放大器放大信号→多道脉冲分析器把代表不同能量（波长）X射线的脉冲信号按高度编入不同频道→在荧光屏上显示谱线→利用计算机进行定性和定量计算。
（二）EDS的结构
1、探测头：把X射线光子信号转换成电脉冲信号，脉冲高度与X射线光子的能量成正比。
2、放大器：放大电脉冲信号。
3、多道脉冲高度分析器：把脉冲按高度不同编入不同频道，也就是说，把不同的特征X射线按能量不同进行区分。
4、信号处理和显示系统：鉴别谱、定性、定量计算；记录分析结果。
（三）EDS的分析技术
1、定性分析：EDS的谱图中谱峰代表样品中存在的元素。定性分析是分析未知样品的第一步，即鉴别所含的元素。如果不能正确地鉴别元素的种类，最后定量分析的精度就毫无意义。通常能够可靠地鉴别出一个样品的主要成分，但对于确定次要或微量元素，只有认真地处理谱线干扰、失真和每个元素的谱线系等问题，才能做到准确无误。定性分析又分为自动定性分析和手动定性分析，其中自动定性分析是根据能量位置来确定峰位，直接单击“操作/定性分析”按钮，即可在谱的每个峰位置显示出相应的元素符号。自动定性分析识别速度快，但由于谱峰重叠干扰严重，会产生一定的误差。
2、定量分析：定量分析是通过X射线强度来获取组成样品材料的各种元素的浓度。根据实际情况，人们寻求并提出了测量未知样品和标样的强度比方法，再把强度比经过定量修正换算成浓度比。最广泛使用的一种定量修正技术是ZAF修正。
3、元素的面分布分析：在多数情况下是将电子束只打到试样的某一点上，得到这一点的X射线谱和成分含量，称为点分析方法。在近代的新型SEM中，大多可以获得样品某一区域的不同成分分布状态，即：用扫描观察装置，使电子束在试样上做二维扫描，测量其特征X射线的强度，使与这个强度对应的亮度变化与扫描信号同步在阴极射线管CRT上显示出来，就得到特征X射线强度的二维分布的像。这种分析方法称为元素的面分布分析方法，它是一
种测量元素二维分布非常方便的方法。
三、实验设备和材料
1、实验设备：NORAN System SIX
2、实验材料：ZnO压敏断面
四、实验内容与步骤
（一）点分析
该模式允许在电镜图像上采集多个自定义区域的能谱。、采集参数设置
由该模式的目的可知，其采集参数设置包括电镜图像采集参数设置和能谱采集参数设置。对其进行合理设置。2、采集过程
单击采集工具栏中的采集开始按钮，采集一幅电镜图像。可以立即采集独立区的能谱，也可以批量采集多区域的能谱。立即采集独立区域的能谱
(1)单击点扫工具栏中的立即采集按钮，使其处于被按下的状态。(2)选择一种区域形状。
(3)在电镜图像上指定区域位置。(4)等待采集完成。
(5)如想增加一个新区域，单击指定一个新的区域位置。批量采集多区域的能谱
(1)单击点扫工具栏中的立即采集按钮，使其处于抬起的状态。(2)单击点扫工具栏中的批量采集按钮，使其处于被按下的状态。(3)选择一种区域形状。
(4)在电镜图像上指定区域位置。(5)重复第（3）、（4）步，指定多个区域。
(6)单击采集工具栏中的按钮，系统将采集每一个区域的谱图。3、查看信息
(1)单击点扫工具栏中的重新查看按钮。(2)在电镜图像上单击想要查看信息的区域。
全谱分析模式分析
该模式可以对所采电镜图像的每一个像素点采集一组经过死时间修正的能谱数据。一旦采集 并存储后，就可以在脱离电镜支持的条件下，生成能谱进行定性、定量分析，生成面分布图像、生成线扫描图像、输出报告等。
1、采集参数设置
该模式下的采集参数设置分为以下两部分：（1）电镜图像采集参数设置
该部分参考Averaged Acquisition平均采集参数设置。（2）面分布图像采集参数设置
单击采集工具栏中的采集参数设置按钮，打开采集参数设置对话框，进行设置。、采集过程
单击采集工具栏中的采集按钮，进行电镜图像的采集和面分布采集。、提取所需信息
(1)在提取工具栏中选择一种提取工具，在电镜图像上确定提取区域，即可获得提取信息。(2)对于Spot 圆圈和Linescan 线提取方式，可以进行参数设置。方法是：在电镜图像上右击鼠标，在弹出的对话框中选中Image Extract 图像提取选项卡。在这里可以设置圆圈半径、线宽度及线上的取样点数。
（二）线扫描
（1）在线扫描图像上右击鼠标，在弹出的对话框中，可以改变标题名称、改变背景色、选择线扫描线的显示方式、是否显示光标、是否显示栅格、是否使用粗线条等。（2）如想去除某个元素的线扫描，在元素周期表中右击该元素后选择Inactive。
（3）在电镜图像和线扫描图像上都使用图像强度光标。当移动某一个光标时，另一个光标也随之移动。电镜图像上的光标指示出当前光标所在位置的横、纵坐标及灰度值；线扫描图像上的光标指示出当前光标所在位置的某一元素的计数值。
（4）将某一元素的线扫描图像叠加在电镜图像上显示：单击线扫描图像下的该元素标签，即可叠加/不叠加显示该元素的线扫描图像。叠加属性可按如下方式修改： 单击菜单“EditProperties”，并选择Linescan Overlay 选项卡，如下图所示。
（三）面分布
(1)在面分布图像上右击鼠标，在弹出的对话框中，可以改变光标颜色、是否显示光标、是否叠加于电镜图像上，改变面分布颜色、面分布对比度亮度等。
(2)如想去除某个元素的面分布，在元素周期表中右击该元素后选择Inactive。(3)在电镜图像和面分布图像上都使用图像强度光标。当移动某一个光标时，另一个光标也随之移动。电镜图像上的光标指示出当前光标所在位置的横、纵坐标及灰度值；面分布图像上的光标指示出当前光标所在位置的某一元素的计数值。(4)将某一面分布图像叠加在电镜图像上显示：单击面分布图像上的元素标签，即可叠加/不叠加显示该面分布图像。
实验完成后，将所需的扫描图像保存。
五、实验结果及讨论
分别对ZnO压敏断面进行全谱分析、点分析、线分析、面分析。首先截取所选的分析图样，如下图所示
全谱分析模式
Live Time: 100.0 sec.Detector: Pioneer
Element
Line
C K
O K
Zn K
Sb L
Bi M Total
Quantitative Results
Base(10)Weight % Weight % Atom %
Error
4.33
5.48
81.50
4.15
4.54 100.00
+/-0.83 +/-0.30 +/-3.67 +/-0.38 +/-0.61
17.96
17.09
62.16
1.70
1.08 100.00
Atom %
Error +/-3.46 +/-0.92 +/-2.80 +/-0.16 +/-0.14
全谱分析结果表明，样品中含有C、O、Zn、Sb、Bi等元素；其中Zn的质量浓度最大，依次排序为：Zn>O>Bi >C>Sb，同时Zn的原子浓度最大，依次排序为：Zn>C>O>Sb>Bi.点分析模式
（a）
（b）
图（b）反映了点1附近富含Zn元素，同时含有少量的O、C元素，说明在大晶粒中ZnO占主要成分，即ZnO富集区杂质含量较少。
（c）
（d）
图（c）反映了点2附近富含Bi元素，同时含有少量的Zn、O、C元素，说明在小晶粒中Bi已经掺杂进入主晶相。图（d）反映了点3附近富含Zn元素，同时含有少量的O、C元素。
（e）
（f）
图（e）反映了点4附近富含Zn元素，同时含有少量的O、C元素，说明在大晶粒中ZnO占主要成分，即ZnO富集区杂质含量较少。图（f）反映了点5附近富含Zn元素，同时含有少量的O、Be元素，说明在大晶粒中ZnO占主要成分，即ZnO富集区杂质含量较少。
面分析模式
面分析结果表明：（1）样品中Zn元素含量最多，其次是O元素，验证ZnO为主要成分；（2）样品中Bi、Sb元素含量较少，且分布较为均匀，应该是少量的掺杂；（3）Sb元素含量较少，在小晶粒中含量较多；Bi元素含量较少，在晶界中分布较多。
根据晶体生长理论及固体物理知识，样品主要成分ZnO晶粒生长所需能量较少，因此形成的晶粒较大；而重金属元素如Sb在小晶粒中取代Zn的位置，使得晶粒在生长时需要
较多的能量，因此晶粒的尺寸相对较小；而晶界处常常是空位，畸变和位错的富集区，因此一些元素如Bi常常在晶界处富集。
线分析模式
Accelerating Voltage: 15.0 kV
Magnification: 3500
线分析结果表明：（1）样品主要元素为Zn、O，富集在大晶粒中，其次是小晶粒中，晶界中含量最少；（2）掺入的Sb元素主要富集在小晶粒中，分布比较均匀，说明掺杂效果较好；（3）晶界处富集较多的Bi元素。
六、思考题
1.扫描电镜的成像质量与哪些因素有关？(1)倾斜角效影响图像因素
由于二次电子的发射是入射电子碰撞样品的海外电子，使原子外层受激发而电离出来的电子，且电子在逸出样品表面之前又和样品进行多次散射，所以只要在样品浅层几纳米到几十纳米组偶偶深度区域产生的二次电子才能逸出表面，被探测器收集到。因此电子束的入射角将影响二次电子图像的反差。
(2)边缘效应
在样品边缘和较短部位摄入一次电子时。由于尖端和边缘的二次电子容易脱离样品，所以产生二次电子数量多，图像异常明亮，称为边缘效应。边缘效应造成反差不自然，降低图像质量。若降低加速电压，减少二次电子的发生量，或减少对比度。就可以使边缘效应相对减轻。
(3)原子序数效应
原子序数高的元素被激发的二次电子多，原子叙述地的元素则少。因此，在同等条件下，前者图像明亮，这种现象成为原子序数效应。原子序数效应与被散射电子在样品中的激发作用有关。在观察生物样品时，在样品表面均匀喷镀一层原子叙述高的金属膜，可提高图像质
量。
(4)充放电效应
生物样品大多数是高绝缘性的，入射电子不能在样品中构成回路倒入大地，堆积在样品上的入射电子形成负电荷区，产生放电现象或排斥后续入射电子，使其被检测器吸收或者轰击样品室其他部件，严重应先二次电子图像质量，如采用镀膜，导电胶黏贴样品等导电处理，可减少充放电效应的影响。
(5)焦点深度
在科学教学中经常能见到热火朝天的活动情景,学生争先恐后地实验,忙乱中损毁实验器材,气氛看似很热烈,我问自己这样的科学探究有效吗?在热闹的背后学生鲜有对知识的深化,如何提高科学探究的有效性引起了我的思考。笔者认为应该结合教学实践从“选择合适材料,突破教学难点,引导实验开展”进行探讨。下面,我将从如何突破小学科学实验教学中的难点问题,从而提高课堂教学中实验教学的有效性进行几项案例分析,探求策略。
案例1
如,在《溶解的快与慢》一课中,比较物体溶解的快慢。教材中,“哪一个溶解的快”中有两个实验,一个是搅拌对溶解快慢的影响,另一个是温度对溶解快慢的影响,而这两个实验采用了同一种实验材料——食盐。本节课的教学目标是让学生直观地认识到搅拌和加热能加快物质的溶解,而本节课延续使用前几节实验中用到的食盐,让学生进行实验观察。食盐本身是一种透明的固体,在水中的溶解能力也比较强,因此,无论是搅拌或不搅拌;抑或是常温水和热水,食盐溶解得都比较快,此外,两者都是透明的,观察起来,现象可能不是很明显。要突出教学重点,突破这个难点,使实验效果明显,为此,本节课我认为将食盐替换成维C片来进行实验教学,效果会更好。首先,维C片在溶解之前是白色的颗粒状物质,但是当溶解在水中后,颗粒变小的同时,溶液的颜色会从透明转变成黄色。学生在实验操作的过程中,能相当直观地从溶液颜色由透明慢慢变黄这一过程比较溶解的快与慢,从而验证他们的猜想。这个实验的改进,不仅使本节课的实验教学开展得更有效,突破了用食盐而使实验现象不明显这一难点,更激发了学生的探究欲望。
案例2
又如,《热是怎样传递的》这一节教材,其中“热在金属条中的传递”这一环节,教材中的实验安排是让学生在一段铁丝上每隔一定距离用蜡粘上一根火柴,将铁丝固定在铁架台上,火柴都向下悬挂,用酒精灯给铁丝的一端加热。让学生观察哪端的火柴先掉下来。从而验证他们的猜想,即热是从温度较高的部位向温度较低的部位传递的。首先在材料准备上,这是一个难点,火柴本身有一定的重量,因此让它悬挂并保持住,并不是一件容易的事。而且每组实验至少要四根这样的火柴,上这节课,课前准备就需要很久,还不能保证火柴等完好地悬挂在铁丝下。而且一次实验之后,所有的材料都必须重新准备起来。如何攻破这一难点,使实验能够更加有效地开展呢?我在网上查阅了一些资料,原来有些材料可以根据温度的变化改变颜色,而如果我将这种材料用到这节课上,学生能通过这种材料的颜色变化,直观地认识到热是从温度较高的部位向温度较低的部位传递的。于是我从网上购来可逆热致变色材料,涂在实验的铁丝上,这是一种在低温下有色、高温下无色的油墨,随着铁丝温度的上升,其表面的颜色则慢慢变浅。使用这种可逆热致变色材料,不仅解决了原本需要花大量时间进行课前材料准备这一问题;同时,这种材料是一种可逆材料,当实验结束回到低温后,它又会变回原来的颜色,下一次甚至下下次实验,能被重复实验;此外,学生第一次接触这种材料,重复激发了他们的探究欲望,而且实验现象相当明显,能直观地让他们看到热传递现象,学习其中的科学知识。
实验教学的实践过程其实也是教学方法的探索研究过程,好的实验设计思想有利于学生有效地掌握基础知识、基本方法,培养学生的技能和能力。“我做过了,便真正理解了。”
成功的实验是保证教学顺利进行的条件之一。本文,我主要以几个案例分析了在实验教学过程中遇到的几种难点问题,去进行突破,从而实现教学目标。在研究实验设计与改进实验操作时,我们应该注重取材、废物利用,取得最好的实验效果,提高实验教学的有效性。
优秀的实验教学可以用来激发学生的学习兴趣和创造性思维,加深理解与我们息息相关的事物的基本原理和运行规律,对于他们接受科学新知识有着很大的帮助。让学生在乐中求知,趣中求索,使我们的教学效果事半功倍,成功地开展实验教学,还需要我们在科学教学中不断探索,不断创新。
参考文献
关键词 应变片;静态应变仪;动态应变仪;电桥;拉伸机
中图分类号 G64 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)082-0141-01
1 标定试验
1.1 利用YE29003B应变标定仪标定动态应变仪
1)将YE29003B应变标定仪接入动态应变仪中:接完后相应的接口通道指示灯变暗,选折合适的拱桥电压和增益。本文选取:10V和2K欧姆,通道为3通道。
2)先将YE29003B应变标定仪拨到0欧姆,然后将动态应变仪选定通道电压调零,按下AUTO按钮机器会自动调零,若没有完全为零,可以用螺丝刀调节左边的微调FINE。
3)将YE29003B应变标定仪拨到1000欧姆,调节动态应变仪选定通道电压,并使其成为整数。
4)将YE29003B应变标定仪分别拨到800、600、400、200、0欧姆,记录每组的电压。
5)处理数据、得到回归曲线,由图可知应变与电压的关系。
1.2 模拟标定动态应变仪
本实验是用固定电阻和可变电阻接好电桥,模拟应变。因为应变片的工作原理就是,在某变形点应变片会随之变形,从而自身电阻改变,导致电桥不平衡。如此标定动态应变仪时完全可以用可调电阻代替应变片。
将可变电阻调到59880欧姆,将动态应变仪调零后接入刚调好的可变电阻,再将接入可变电阻后的电压调到整数。
依次调节可变电阻使分别其为74880欧姆、99880欧姆、149880欧姆、299880欧姆,并照如上操作得到五组电压如下表:,然后和YE29003B应变标定仪得出结论比较。
2 弯曲、拉伸试验
2.1 拉伸试验测量弹性模量E,泊松比v
1)应变片的粘贴、连接仪器。因为要测两个量故使用两片应变片,一片测纵向,另一片测横向,贴片贴好后将两片应变片接入YE2538A程控静态应变仪的两个不同通道中,并接成1/4桥电路,其中纵向应变接入通道1,横向应变片接入通道2。
2)试样加载、数据收集。摇动YE6253多功能材料力学试验台的加力手柄,使试样受拉,同时YE2538A程控静态应变仪会显示拉力和应变,选取合适的数据并记录。本文中以拉力为准,大约隔50N到100N记录一组数据。每次记录时先点通道1,记录纵向应变,再点通道2,记录横向应变。
3)数据处理,计算E和v。用Excel处理得到的数据并绘图,由竖向应变-应力图可得弹性模量E。由竖向应变和横向应变可得泊松比v。
2.2 弯曲试验正应力试验
1)试验用三点弯梁、应变片粘贴及电桥接法。本实验所用材料为已粘贴好五片应变片的三点弯曲梁:五片应变片(至上而下)本别测量上表面、中性层与上表面间、中性层、中性层与下表面间、下表面五个位置的应变,故有五片应变片接入YE2538A程控静态应变仪中,每片接入不同的通道中,规定应变片按至上而下的顺序接入通道1至通道5。
2)测量五点应变并与理论作比较。实验前先调零,测试时将拉力规定为某一特定值,本文使用600N,加载后先按通道1,記录上表面应变片的应变,以此类推测得其他点的应变。为消除误差,此过程复测量三次,每次拉力一定,取三组数据平均值。最后与理论值比较,得应变平均值,实际应力值,应力理论值和相对误差=|σ实-σ|/σ。
3 K片的测定
3.1 试验材料及方法描述
本实验用的是截面为18.1*18.1的正方形梁,简支梁表面放一幅梁,中点受集中力并用千分尺测梁中点位移。应变片贴在上下表面,测出梁上下表面的应变量。由《力学CAT基础》推导K片的值。
3.2 K片的推导
根据《力学CAT基础》,纯弯梁应变与应变片电阻率测量装置如下图所示。供货应变片粘贴在梁的纯弯区段内下表面,应变片纵向与梁的轴线方向重合,给定载荷后通过绕度计测量纯弯梁在加力线上的位移f,并由材料力学梁弯曲公式计算出应变片粘贴处梁的应变:
ε纵=fh/(l2+f2+fh)
1)用电阻仪表在贴片前测出应变片的阻值R;
2)将应变片和温度补偿片接入应变仪桥路调零后,按给定载荷P加载到位后测出应变仪的电压输出V;
3)将载荷卸去并使应变仪调零,随后对测量应变片电阻并联一个可调电阻仪,而后调并联电阻值到Rn,使对应应变仪的输出电压仍为V。此时应变片和外并电阻Rn的总电阻为:RRn/(R+Rn);
4)根据1)、3)步得到的电阻数值可以求出电阻变化率为:
ΔR/R=[RRn/(R+Rn)-R]/R=-R/(R+Rn)
5)灵敏系数Κ片的测量结果为:
Κ片=|ΔR/R|/ε纵=|ΔR/R|l2/fh
3.3 测量ε仪、千分表读数f
测出数据千分表读数f,ε仪(µε),ε纵(µε),△R/R,拉力(N)。由ε纵(µε)—△R/R曲线可得K片的大小。
4 COD引伸计标定、测量裂纹长度
4.1 COD引伸计侧线
因COD引伸计的五条输出线是混乱的我们必须对此整理,方法如下:
首先,COD引伸计内部桥路如下:
引线是4条桥线加一条地线,每个电阻120欧姆
如对于1线,将其和其他颜色的先接到欧姆表上若读数为90可知是1、4两端或1、3两端,二若欧姆表上若读数为120可知是1、2两端,这样便知道电桥的内部链接只要将对面的两端接入YE29003A盒中的V+、V—,或IN+、IN—中即可。
4.2 COD引伸计位移与动态应变仪电压的关系
在使用COD引伸计前必须标定引伸计位移与动态应变仪电压的关系,只有这样才可进行下一步试验。
4.3 测量裂纹长度
(本实验使用柔度法来测量裂纹长度,试验在弹性范围内进行,每次试验加载一次并马上卸载同时记录载荷与位移关系。
根据SET柔度公式:a/w=β0+β1µ 其中:β0=1.0056;β1=-2.8744
µ=1/(1+sqrt(E`*BefC));Bef=B-(B-Bn)/B
a是裂纹长度;B为式样的厚度,W为其宽度;测得B=2mm,W=18mm,E是弹性模量,C是测得的柔度即本实验的δ。
将数据代入得:a。
参考文献
[1]蔡立勋.力学CAT.西南交通大学.
工程材料实验报告
专业：
姓名：，学号： 姓名：，学号： 姓名：，学号：
青海大学机械工程学院
年 月 日
工程材料实验
工程材料综合实验
● 金相显微镜的构造及使用 ● 铁碳合金平衡组织分析 ● 碳钢的热处理 ● 金相试样的制备
● 碳钢热处理后的显微组织分析 ● 硬度计的原理及应用 ● 碳钢热处理后的硬度测试 ● 常用工程材料的显微组织观察
实验一 金相显微镜的构造和使用
一、实验目的
熟悉金相显微镜的基本原理、构造；了解金相显微镜的使用注意事项，掌握金相显微镜的使用方法。
二、实验设备及材料
三、实验内容
1）金相显微镜的基本原理
2）金相显微镜的构造
3）显微镜使用注意事项
四、实验步骤
五、实验报告
实验二 铁碳合金平衡组织分析
一、实验目的
（1）熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
（2）了解铁碳合金中的相与组织组成物的本质、形态及分布特征。
工程材料实验
（3）分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系
二、实验设备及材料
三、实验内容
1）铁碳合金的平衡组织
2）各种组成相或组织组成物的特征 3）铁素体与渗碳体的区别
四、实验步骤
五、实验报告
实验三 碳钢的热处理
一、实验目的
1）熟悉钢的几种基本热处理操作：退火、正火、淬火、回火
2）了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45钢热处理后性能的影响。
二、实验设备及材料
三、实验内容
1）加热温度的选择 2）保温时间的确定 3）冷却方法
四、实验步骤
五、实验报告
实验四 金相试样的制备
一、实验目的
1）了解金相试样的制备过程。2）学会金相试样的制备技术。
工程材料实验
二、实验设备及材料
三、实验内容
1）取样 2）镶样 3）磨制 4）抛光
四、实验步骤
五、实验报告
实验五 碳钢热处理后的显微组织分析
一、实验目的
观察碳钢热处理后的显微组织
二、实验设备及材料
三、实验内容
1）钢冷却时所得到的各种组织组成物的形态 2）钢淬火回火后的组织
四、实验步骤
五、实验报告
实验六 硬度计的原理及应用
一、实验目的
1）熟悉洛氏硬度计、布氏硬度计、显微硬度计的原理、构造。2）学会三种硬度计的使用
二、实验设备及材料
三、实验内容
1）洛氏硬度实验原理 2）布氏硬度试验原理 3）显微硬度计的原理
四、实验步骤
五、实验报告
实验七 碳钢热处理后的硬度测试
工程材料实验
一、实验目的
掌握硬度的测试方法
二、实验设备及材料
三、实验内容
测量热处理试样的硬度
四、实验步骤
五、实验报告
实验八 常用工程材料的显微组织观察
一、实验目的
1）观察几种常用合金钢、有色金属、铸铁和金属陶瓷及纤维增强树脂的显微组织。
2）分析这些材料的组织和性能之间的关系及其应用。
二、实验设备及材料
三、实验教学内容
1）几种常用合金钢的显微组织 2）铸铁的显微组织
3）几种常用有色金属的显微组织 4）金属陶瓷及纤维增强树脂的显微组织
四、实验步骤
【实验目的】：
1、通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的运动规律。
2、说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。
【实验仪器】：锥体上滚演示仪
【实验原理】：能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。
本实验中在低端的.两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了;相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了。
实验现象仍然符合能量最低原理。
【实验步骤】：
1、将双锥体置于导轨的高端，双锥体并不下滚;
2、将双锥体置于导轨的低端，松手后双锥体向高端滚去;
3、重复第2步操作，仔细观察双锥体上滚的情况。
2、混沌摆
【实验目的】：通过摆的运动演示该力学系统的混沌性质。
【实验仪器】：混沌摆
【实验原理】：一个动力学系统如果描述他的运动状态的动力学方程是线性的，只要初始条件给定，就可预见以后任意时刻的运动状态。
我们的动力学系统描述它的运动状态的动力学方程是非线性的，具有内在的随机性，它的运动状态对初始条件具有很强的敏感性，系统运动的外观表现是随机的，是一种貌似无规律的运动
【实验步骤】：手持轴柄给系统施一力矩，系统开始运动，运动情况复杂，前一时间难于预言后一时刻的运动状态。
重新启动，由于起始冲量矩总有所不同，雇系统的运动情况差别很大、这反映了系统运动的混沌性质。
3、避雷针
一、演示目的
气体放电存在多种形式，如电晕放电、电弧放电和火花放电等，通过此演示实验观察火花放电的发生过程及条件。
二、原理首先让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。
尖端电极放电，而球型电极未放电。
这是由于电荷在导体上的分布与导体的曲率半径有关。
导体上曲率半径越小的地方电荷积聚越多(尖端电极处)，两极之间的电场越强，空气层被击穿。
反之越少(球型电极处)，两极之间的电场越弱，空气层未被击穿。
当尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离时，其间的电场较弱，不能击穿空气层。
而此时球型电极与平板电极之间的距离最近，放电只能在此处发生。
三、装置一个尖端电极和一个球型电极及平板电极。
四、现象演示
让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电，而球型电极未放电。接着让尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离，放电在球型电极与平板电极之间发生。
4、楞次定律
【实验目的】利用通电线圈及线圈内的铁芯所产生的变化磁场与铝环的相互作用，演示楞次定律。
【实验仪器】楞次定律演示仪，铝环(3个)。
【实验原理】当线圈通有电流时，在铁芯中产生交变磁场，穿过闭合的铝环中的磁通量发生变化。
根据楞次定律，套在铁芯中的铝环将产生感生电流，感生电流的方向与线圈中的电流方向相反。
因此与原线圈相斥，相斥的电磁力使得铝环上跳。
【实验操作与现象】
1、闭合铝环的演示打开演示仪电源开关，将闭合铝环套入铁棒内按动操作开关。
当操作开关接通时，则闭合铝环高高跳起，保持操作开关接通状态不变，闭合铝环则保持一定高度，悬在铁棒中央。
断开操作开关时，闭合铝环落下。
把闭合铝环取下，将带孔的铝环套入铁棒内按动操作开关。
当操作开关接通时，则带孔的铝环也向上跳起，但跳起的高度没有闭合铝环高。
2、保持操作开关接通状态不变，带孔的铝环也保持一定高度，悬在铁棒中央某一位置，但还是没有闭合铝环悬的高。
断开操作开关时，带孔的铝环落下。
这是由于带孔的铝环产生的感生电流没有闭合铝环大，所以带孔的铝环没有闭合铝环跳的高。
3、开口铝环的演示把带孔的铝环取下，将开口铝环套入铁棒内按动操作开关。
当操作开关接通时，开口铝环静止不动。
这是由于开口铝环没有形成闭合回路，无感生电流，没有受到电磁力的作用，故静止不动。
4、演示完毕后，关闭
楞次定律演示仪电源。
【注意事项】不要长时间按动操作开关，以免使线圈过热而损坏。
5、阻尼摆与非阻尼摆
【实验目的】演示涡电流的机械效应。
【实验器材】阻尼摆与非阻尼摆演示仪
其中直流电源接线柱;矩形磁轭，作用是当线圈中通有直流电源时，可在磁轭两极缝隙中间产生很强的磁场;支撑架;摆架;非阻尼摆;横梁;阻尼摆;线圈;底座。
直流稳压电源。
【实验原理】处在交变电磁场中的金属块，由于受变化电磁场产生的感生电动势作用，将在金属块内引起涡旋状的感生电流，把这种电流称为涡电流。
金属摆在两磁极间摆动时，由于受切割磁力线运动产生的动生电动势的作用，也将在金属摆内出现涡电流。
根据安培定律，当金属摆进入磁场时，磁场对环状电流的上、下两段的作用力之和为零;对环状电流的左、右两段的作用力的合力起阻碍金属摆块摆进的作用。
当金属块摆出磁场时，磁场对环状电流的左、右两段的作用力的合力则起阻碍金属摆块摆出的作用。
因此，金属摆总是受到一个阻尼力的作用，就像在某种粘滞介质中摆动一样，很快地停止下来，这种阻尼起源于电磁感应，故称电磁阻尼。
若将金属摆制成有许多隔槽的，使得涡流大为减小，从而对金属摆的阻尼作用变的不明显，金属摆在两磁极间要摆动较长时间才会停止下来。
电磁阻尼摆在各种仪表中被广泛应用，电气机车和电车中的电磁制动器就是根据此原理而制造的。
【实验操作与现象】
1、把稳压电源输出的正负极连接到阻尼摆与非阻尼摆演示仪的直流电源接线柱，阻尼摆按图66-1所示接好。
2、打开稳压电源电源开关，先不要打开稳压电源的“输出”开关，即不通励磁电流，让阻尼摆在两极间作自由摆动，可观察到阻尼摆经过相当长的时间才停止下来(不考虑阻力)。
3、再打开稳压电源的“输出”开关，电压指示为28伏，此时在磁轭两极间产生很强的磁场。
当阻尼摆在两极间前后摆动时，阻尼摆会迅速停止下来，说明了两极间有很强的磁阻尼。
解释现象。
4、将带有间隙的类似梳子的非阻尼摆代替阻尼摆作上述2实验，可以观察到不论通电与否，其摆动都要经过较长的时间才停止下来。
为什么?
【注意事项】
1、操作前应把矩形磁轭和支撑架调整到位，确保摆动顺畅。
2、注意不要长时间通电，以免烧坏线圈。
6、通电、断电自感现象
【实验目的】演示通电、断电自感现象，了解产生自感的原因。
【实验器材】通电、断电自感演示仪。
【实验原理】线圈中电流i发生改变时，通过自身回路的磁通量ψ发生变化，从而产生自感电动势。
理论计算表明i?Ldi(67-1)dt称为自感系数(电感)。
由式(67-1)可知，在通电时，因为自感作用使的电流缓慢增加。
当在断电瞬间，因为di相当大，从而产生一个相当高的自感电动势。
dt实验原理图如67-1所示，~220V交流电压经变压器降压、桥式全波整流电容滤波之后输出直流电源E。
由于通电的一瞬间、电感L会产生一个自感电动势。
同样，断电的瞬间，电感也会产生一个自感电动势。
【K1+验操作与现象】
1、通电自感现象首先将K1、K2断开，再接通交流电源，按下K1开关，同时观察灯泡L1L2亮的顺序。
可看到当K1接通的瞬间，灯泡L1先亮，灯泡L2后L1才亮。
这是由于K1接通瞬间，L1直接并接在电源E上，所以接通后，它马上就亮;而L2是与电感L串联之后才并接在电源上的，电感L会产生一个自感电动势，使得L2滞后于L1。
这就充分说明了通电时的自感现象。
为了看的清楚可以反复将K1接通和断开。
2、断电自感现象1、K2断开，接通交流电源，按下K1开关，此时灯泡L1和L2亮着，可顺便观察通电自感现象。
将K2合上，即将L2短路，再把K1断开，即断开直流电源E，同时注意观察。
可以发现在断电的瞬间，L1突然亮了一下，比正常通电时还亮，这就是断电自感现象。
由于，断电的瞬间，电感L也会产生一个自感电动势，并通过L1放电，使得L1发光。
为了观察清楚，可以反复将K1通断。
【注意事项】
1、因为演示板背后电源变压器初级为~220V，切勿触摸，防止触电。
2、演示仪不能承受剧烈振动，防止将灯泡振坏。
7、聚焦实验
【实验目的】演示运动电荷在磁场中受到的洛仑兹力和磁场对电子束的聚焦作用。
【实验器材】示波管，聚焦线圈，磁场开关，电源开关，灰度调节，位移调节，线圈电源插座。
其中电源电压交流220V，示波管采用8SJ31J示波管，其加速电压为1100V，外型尺寸400280260mm。
【实验原理】当带电粒子沿与磁场B角方向以速度v斜向进入磁场时，磁场对其v?的分运动作用，使之在垂直B的平面内作匀速率圆周运动，磁场对v//的分运动无作用，粒子在沿B方向上作匀速直线运动。
结果带电粒子沿B方向作螺旋线运动。
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
实验目的： 见教材。 实验仪器 见教材。
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:
伸长率L1-LL100%AA1A
33.24 %面积收缩率
100%
68.40 %
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。.
教师签字:_ _______
日 期:___ _____
二、压缩实验报告标准答案
实验目的：见教材。 实验原理： 见教材。
实验数据记录及处理： 例：(一)试验记录及计算结果
问题讨论：
分析铸铁试件压缩破坏的原因.
1 青海大学开放式实验教学的现状
青海大学(以下简称“我校”)传统的基础力学实验教学模式是把实验教学作为理论教学的验证,将实验课时(6学时)放在理论课中,没有单独的教学大纲与进程计划,实验进度随理论教学进度进行。这种方式严重忽视了实验教学所具有的自身特点,不利于培养学生的动手能力和综合分析能力。为此,我中心针对2014级土木工程专业的学生进行了开放式实验教学的改革,建立了新的实验教学体系,从实验教学内容、时间、空间和指导方法上进行开放。[1]
2 开放式实验教学存在的问题
虽然开放式实验教学对培养和提高学生的创新精神和实践动手能力,实现基础力学实验教学中心资源的利用都起到了十分积极的作用,但是在实施过程中也出现了一些现实问题。
2.1 开放实验的对象问题
我中心采取的方式是学生按照校教务处下发的课表,在规定时间内按时参加实验,未在规定时间内完成实验的学生可自行与实验教师联系随时补做实验。而真正参与开放实验的学生主要是以愿意报名参加开放实验的学生为主,开放实验的内容由教师确定后学生选择,参加开放性实验的学生成绩可在综合给出实验成绩中加分,并由实验中心推荐参加各类创新大赛或加入教师科研项目等。这种方式不仅开放层次不够,实验项目数不足,实验内容也偏窄,并且绝大多数学生缺乏参与意识,参与开放实验的积极性不高,开放的实验室只能迎来少量参与者。
2.2 开放实验的时间问题
理论上,学生可在实验中心正常工作时间段任意选择时间进行实验。实际上,学生白天时间基本上都被理论课占据,这就使学生的实验时间不确定,名义上的全天候开放就有可能变成某个时段集中开放,某个时段没有学生实验,造成仪器使用上的高峰期和低谷期,甚至出现在实验高峰时段仪器设备却不够用的情况。
2.3 开放实验的管理问题
开放的相关实验,学生需要提前与实验教师预约联系,实验老师再根据预约情况安排时间。目前,我实验中心只有一名专职实验教师,在完成其他实验任务的同时,还要完成实验设备的维护和开放实验教学任务,这就使得实验教师的工作量大大增加,出现白天、晚上都在工作的“连轴转”现象,况且学校对实验教师的教学工作量计算不尽合理,必将制约实验教师的工作积极性,这也给开放式实验教学的持续开展带来了不小压力。
2.4 开放实验经费的问题
开放式实验教学势必增加实验材料的消耗,同时还必将增大实验仪器设备的维护费用,由于开放实验形式灵活多变,并且往往和正常实验共享实验资源。因此难以统计开放实验的经费投入量。因没有开放实验专项经费,每年学校下拨的实验经费将无法满足开放式实验教学实际需要,进而会影响开放式实验教学的正常运行。如果不加大实验经费投入,直接影响到实验教师和实验人员参与开放实验教学工作的积极性,影响实验质量和开放效果。显然开放式实验教学也是很难持续发展。
3 解决开放式实验教学实施问题的措施
3.1 实行多元化的开放,吸引众多学生参与
针对不同实验对象,将开放实验多元化,采用多种形式开放。[2]首先,对低年级学生,在学习完力学基本知识后,可在教师指导下确定实验内容,但在时间、方法上完全开放,也就说实验内容相对固定,方法和时间是灵活的;对高年级学生,主要以设计性、综合性实验研究为主,学生运用不同的实验理论和实验方法自行设计实验方案,独立完成实验。其次,将教师的科研项目引入到实验教学中,让学生参与到科研中,实行实验教学与科研共享的开放模式。最后,实行校企联合的开放模式,吸引众多学生参与实验,以便培养学生综合创新能力。
3.2 建立开放管理系统,合理安排开放时间
为了合理有效地安排实验室开放时间,准确统计某一时间段实验教师、实验室开放时间和学生实验情况,避免学生选做实验过程中出现高峰期和低谷期现象,可通过校园网资源平台建立开放管理系统,实现学生选择实验项目具有时效性,教师上课具有计划性,实验室利用具有科学性,使学生、实验教师、实验室三者之间建立即时联系,实现实验开放过程中的教学管理。[3]另外,鉴于我校实际,为了不影响日常的实验教学,实验室开放设置在正常实验课时间以外,开放时间9:00～21:00。学生根据自己的情况选择时间,也可利用晚上、周六、周日或夏季小学期完成实验。
3.3 建立预约机制,保证开放实验教学灵活有效
由于我中心对于开放实验教学模式的预约登记等采用传统形式,即由学生找实验教师预约登记,这就使得开放实验室日常管理工作量大、内容繁杂、任务繁重,而且效率低,教务处应与网络中心协商,利用校园网将开放实验室通过局域网和互联网联接,形成一个开放的实验教学平台。学生可通过在线登录完成开放实验室的查询、预约、登记、变更、结果分析等功能,学生也可以通过网络提交实验报告、开展实验讨论等。通过建立开放实验教学网络管理系统,提高开放实验室的管理水平和效率,增强学生开放实验的主动性和灵活性。
3.4 完善开放管理制度,保证开放式实验顺利开展
开放式实验教学模式不是对传统实验模式的一种补充,而是一种全新的教育理念,一项复杂的系统工程。[4]建立健全一整套完整的制度,并在实施过程中逐步完善才能保证完成实验的全面开放。基础力学实验中心实行开放式实验教学模式后,中心开放时间增加,有时在晚上或周末开放。由于参与实验的可能会有不同层次的学生,在仪器使用和操作上的熟练程度各不相同,对仪器的损耗程度也就不同,这就要求我们不断完善已制订的相应实验室安全、实验仪器和实验操作规范管理制度,来保证开放实验教学的有序推进。另外,为了解决实验中心管理人员不足的问题,可引入勤工俭学制度,让学生进实验室参与辅助管理,杜绝学生因为误操作而导致的实验设备损毁情况。[5]
3.5 加强实验队伍建设,保证开放式实验教学质量
一支高素质、善管理、能奉献的实验教学和管理队伍是有效开展开放实验教学的保证。[6]实验教师的素质将直接影响实验教学的开放效果,实验中心开放制度运行的好坏也取决于实验教师的工作态度、动手能力和实践经验。一方面,学校应有政策倾斜,加强引进实验人员力度,积极引进充足的实验教学人员,以保证实验中心有足够数量的实验教师,使他们有外出学习的机会以便尽快提高管理水平和综合素质;另一方面,学校应该出台相应的政策、制定合理的激励机制,调动实验教师的积极性和自觉性,使实验中心能随时保证和满足开放式实验教学模式的需要。
3.6 加大建设投入,使开放式实验持续有效
加大开放实验室建设投入是提高教学质量和实验效果的基础条件,是实验室建设的基本保证。[7]为保证开放式实验教学持续有效的开展,学校在实验室建设方面加大力度,除使实验中心具备足够的实验场所、空间以保证开放后的接纳能力外,还需设立开放式实验教学所需的专项基金,保证开放式实验教学的实际需要。另若因学生使用不当造成的设备损坏可按照仪器设备管理办法给予一定赔偿,因不可抗力引起的设备损坏则由学校支出。
4 结论
开放式实验教学模式对培养学生的创新能力,全面提高我校基础力学实验教学质量起到了积极的作用。开放式实验教学模式还需我们在实施过程中去尝试与探索,并不断地总结、完善、改革,对我校创新人才的培养起到积极的推动作用。
摘要：结合青海大学基础力学实验教学中心在开放式实验教学工作中的实际,揭示了开放式实验教学在运行过程中存在的问题,并对进一步发展和完善开放式实验教学提出相关问题的对应措施,对学校创新人才的培养有很好的推动作用。
关键词：基础力学,开放式实验教学模式,预约机制
参考文献
[1]杨亚平,郭晓菊,罗军鹏,等.基础力学实验教学中心开放式实验教学模式的实践[J].时代教育,2016(3):41-42.
[2]霍文兰.高校实行开放式实验教学存在的问题及对策[J].榆林学院学报,2010(2):105-107.
[3]于永江,王洪刚,郝金光.开放式实验教学模式及实验室开放管理系统探讨[J].鲁东大学学报,2008,24(3):241-244.
[4]付浩卡,卢亚鹏.对理工科院校开放式实验教学的思考[J].广东化工,2015(16):250-251.
[5]付文,王丽.地方本科院校开放式实验教学面临的问题与解决措施[J].轻工科技,2015(5):149-150.
[6]龙丽芳,郑永良.高校开放式实验教学管理模式探讨[J].教育教学论坛,2015(9):241-242.
关键词：高职；材料分析与检测；理论与实验；整合
目前，在高职教学的研究中，一体化教学、项目教学等教学模式是研究的热点。但大多数高职课程仍然采用传统的理论教学与实践教学模式。本文以高职《材料分析与检测》课程作为研究载体，提出穿插形式、课内课题形式及项目小组形式三种理论与实验整合的教学形式，并结合课程内容重新设计教学方案。通过实践发现，理论与实验整合的教学使学生的学习态度、学习能力有明显改善，对教学评价的满意率有大幅度提高，而不满意率显著下降。
高职《材料分析与检测》课程的实践设计
当酸碱滴定教学开始时，学生的基本实验技能还没有养成，采用设计型或者综合型整合方式不够现实，而采用穿插式整合可以培养学生的基本实验技能；配位滴定采用教师给课题和研究方向的做法；氧化还原滴定采用学生找课题、立项目、设计方案的做法。
“课内课题”不同于通常意义上的研究课题。首先，该课题研究范围局限于课程中“配位滴定法”这一章。研究的目的是让学生掌握配位滴定的原理及其应用，让学生从事这样的课内课题研究是为教学服务的，而不是去发现或者探索某个未知的领域。其次，这个课题的研究时间也有限制，要求学生在两周内完成。课内课题的来源不需要学生寻找，而是由教师直接布置，在教学前完成课内课题任务书，在教学中有课内课题实验，在教学后完成课内课题的结题报告。
“项目小组”一词中的“项目”来自“项目课程”与“项目教学”。项目组织者根据选题情况将全班学生划分为三大类项目方向，即高锰酸钾法方向、重铬酸钾法方向及碘量法方向。在每个项目方向中再根据全班的学生人数分为三个平行的项目小组，选出每个项目小组的组长。
实践研究及其效果分析
（一）研究对象
本研究的对象定为南京信息职业技术学院微电子工程系2004级精密电子电路技术专业的两个班级。这两个班级的基本情况见表1。
（二）研究方法和材料
实验设计采用双组前后测设计。其中30412P班级是实验班，在这个班级实施理论与实验整合的教学方案。30411P班级是对照班，进行常规教学。前测采用的是一年级《工程化学》课程的结业成绩。后测采用的是《材料分析与检测》课程教学结束后作者编制的教学效果问卷调查。问卷就整合教学的协同度、学生课堂学习态度、学习能力、动手能力、与人合作等方面展开调查。
实验中的自变量是理论与实验整合的教学形式。因变量是教学效果，调查问卷为测量依据。实验中处理控制变量的方法是：（1）实验班和对照班的授课教师都是课题组成员，没有刻意地宣扬研究计划，事先未告诉学生要进行此项研究，按照设计的方案教学。（2）从教学内容角度来说，实验班与对照班相差不大。实验班比对照班多了一个酸碱滴定法的考核实验，理论教学时数少4课时，两组都完成了教学任务。（3）虽然不能随机编班，但学生进校时是随机分班的，化学基础相似，又有同样的高职学习经历。教学中选用的教材、实验仪器等都相同。
（三）研究的实施
在整合的教学方案设计之前，采用对往届学生问卷调查、与任课教师访谈等方法研究了《材料分析与检测》课程的教学现状。95％的学生认为这门课程在教学上需要改进，23％的学生认为需要很大的改进。大多数任课教师认为由于扩招的缘故，学生人数剧增，无论从师资还是实验条件上都不能满足教学的需要，教学质量直线下降。在得出以上研究结论的前提下，我们制定了理论与实验整合的授课计划，制定了实践研究方案。实践研究于2005～2006学年第一学期进行。
（四）研究结果
《工程化学》结业成绩（前测结果）（见表２）。实验班和对照班的《工程化学》课程是在2004～2005学年第二学期开设的一门专业基础课程，也就是本次实践研究的前一个学期，与《材料分析与检测》课程在时间安排上很接近，课程性质也类似，用它作前测能反映实验班和对照班的教学情况。
两组学生前测均数的差异没有统计学上的显著性，所以实践分组是同质有效的。
学生问卷调查（后测结果）。在《材料分析与检测》课程结束之后，为了从学生“学”的角度了解教学的情况，研究者设计了学生的调查问卷。问卷采用集体发放、填写及回收的方式。实验班与对照班封闭式问题比较的结果统计见表3。
从上述的统计比较来看，实验班在大部分项目方面要好于对照班。例如，在学习态度上，实验班几乎没有不学的现象；在培养动手能力方面，实验班认为有帮助的比例要比对照班高出10个百分点；在培养学习能力方面，实验班认为作用很大的比例要比对照班高出8个百分点，认为有一定作用的比例要比对照班高出5个百分点；在培养与人合作能力方面，实验班认为作用很大的比例要比对照班高出8个百分点。这说明通过整合教学，学生的学习态度有了很大的转变，这对于培养学生的学习能力有很大的帮助，在培养学生与人合作、动手能力方面也有所改善。实验班和对照班在对教材的评价方面没有很大的区别，说明在整合教学中，整合教材也不容忽视。在对于“先理论、后实践”的认识上，实验班和对照班的回答角度不同，对照班是在教学未整合的情形下，满意者只有7.5％，而不满意者占到22.5％，后者是前者的3倍；实验班是在教学整合的情形下，满意者占38.6％，而不满意者只占6.8％，约为前者的1／6。通过比较发现，实验班的满意率远远高于对照班，而不满意率大大低于对照班，说明理论与实验整合的教学已有一定的成效，在一定程度上符合学习者的认知规律，获得了学生的认同。
对本课程的意见与建议这一开放式问题的比较见表4。
对照班教学中实验课时数为20，实验班教学中实验课时数为22，从实验课时量上来看沒有大幅度提高，也就是教育成本没有大幅度提高，但学生的反映却截然不同。对照班有高达40％的学生认为实践教学欠缺，而实验班却没有一个学生提出这个问题。实验班有14％的学生对教学持满意的态度，没有人对教学不满意。而对照班没有人对教学满意，却有4％的学生对教学很不满意。实验班学生对教师和教学条件的要求更高了，因此，整合教学对教师提出了新的挑战。
本课题设计的整合教学实践方案对于高职理论加实验类型的专业基础课程来说具有可操作性。通过一个学期整合的教学，学生反映整合教学使他们有了学习的积极性和主动性，特别是在项目小组的整合教学中，学生自动放弃了双休日的休息时间，自发组织到长江、莫愁湖、栖霞镇等地收集水样，课余时间很多学生到图书馆查阅资料，设计实验方案，许多学生晚上到实验室准备药品，熟悉实验情况。整合教学也得到了其他任课教师的认同，通过这种教学改革，教师焕发出高涨的教学热情。当然，整合教学还需要其他配套的教学资源，例如教室、教材、教学资金的保障等等。（1）关于理论与实验整合的教学由“形似转变为神似”。首先，理论与实验整合的教学还只是局限于形式上的整合。研究者发现，学生面对整合教学时还有些茫然。其次，理论教学与实验教学由不同的教师承担，会对整合效果产生影响。再次，因为教学场地的限制，整合存在着时空上的隔阂。（2）教材同样需要整合。对于学习者来说，教学最直接的媒介就是教材，没有教材的整合，教学整合只能是事倍功半。但是，教学整合是柔性的整合，而教材整合是刚性整合，有许多因素制约着教材整合，问题有待解决。（3）教学整合与工作体系接轨，指向职业岗位。《材料分析与检测》课程仍然属于学科体系，无论是教学大纲还是教材都照搬高校《分析化学》课程。高职课程应该是基于工作任务的项目课程，即有些人认为的岗位课程。在以后的教学中，笔者将尝试按照岗位设置教学内容。例如，电镀液分析、化学镀液分析等，加入印制板过程检测、金相检测、飞针检测等内容，从而解决整合教学目的性的问题。
参考文献：
[1]张立庆,等.培养学生科研开发能力的教学新探索[J].高教探索，2005，（4）.
[2]蒋庆斌，徐国庆.基于工作任务的职业教育项目课程研究[J].职业技术教育，2005，（22）.
[3]李广洲，等.化学问题解决研究[M].济南:山东教育出版社，2004.
作者简介：
红色字体部分根据具体实验参数自行修改
一 实验目的和要求
通过实验了解地震数据的采集方法和观测系统的设计方法。二 实验内容
1、了解地震数据的采集方法。
2、地震观测系统的设计。
3、实验观测结果的分析。三 实验仪器设备
Summit或Geopen数字地震仪、100hz地震检波器12串、锤击震源1个、地震采集站2个（Summit为6个）。四 实验原理
参考课本和上课老师讲的内容，自己总结。五 实验步骤
1、画出合适的观测系统（单边激发，每炮12道接收，每炮向前滚动1道，共12炮，道间距为1m），合理设置仪器参数。
2、将检波器、采集站、击发锤、炮线和仪器连接，检查仪器的相关参数。
3、用击发锤多次敲击地面，产生地震波，由检波器接收并转化为电信号，通过电缆传输到仪器中，进行重复叠加后记录到磁盘上，获得一张地震记录。
4、根据直达波时距曲线为直线、反射波时距曲线近似为双曲线的特点，在地震记录中识别出直达波、反射波和面波。
5、向前移动检波器排列，并重复2、3、4和5步骤。五 实验结果
根据不同类型地震波的特点在下图所示的地震记录中识别直达波、反射波、折射波和面波，并指出直达波、反射波和折射波时距曲线的关系。
姓名：XXX学号：2011050131XXXX
实验工程流体力学观摩(FLUENT软件)
一、实验目的1、了解流体重要的物理性质及体现形式；
2、更深入的了解流体静力学基本原理、测压原理及浮力定律等静力学基本知识；
3、掌握流体运动学与动力学基本原理，从实践上理解伯努利方程及其应用，了解粘性流体流态的判别方法。
二、实验内容
1、观摩“流体基本物理性质”录像：粘性、压缩性、膨胀性及表面张力。
2、观摩“流体静力学原理”录像：测压原理、压力传递原理和浮力定律、相对静止流体的运动规律。
3、观摩“流体静力学和动力学”录像：流线与迹线、伯努利方程、雷诺实验、流体流态实验、泄流、流谱显示、射流反推力。
4、通过老师讲解，了解计算流体流体力学的发展历史，了解FLUENT和GAMBIT软件的基本操作，并自行上机练习。
三、实验结果及分析
1、流体表面张力是指使流体表面张紧的力。两个圆形铁环中间各连着一根线，表面涂上肥皂泡，用玻璃棒捅破一半肥皂泡，细线向另一侧弯曲;毛细管插入杯中的红色液体中时，管内液面明显上升；毛细管插入水银液体中时，管内液面会呈下降状态。这些现象都是表面张力的做用的结果。
2、流体膨胀性是指在压力不变的条件下，流体温度升高而体积增大的性质。右手握住温度计的液泡，温度计的液柱就会上升；烧瓶口用一插有细管的活塞堵住，细管内有有色液体，用手握住烧瓶底加热，管内有色液体会向右移动。这些实验说明液体和流体具有膨胀性。
3、流体压缩性是指在温度不变的条件下，流体在压力作用下体积缩小的性质。出口端封死的注射器，用手压活塞，注射器管内的空气体积缩小；在注射器内充满红色的水，用力推活塞，即使用力很大也很难压缩；这说明气体容易被压缩，液体不容易被压缩。二者的 压缩性不同是由于分子结构的显著差异造成的。
关键词：高中物理 实验教学 问题
随着素质教育的日益普及，高中对物理实验的重视程度不断提高，学生对参与实验教学的兴趣也获得了明显的提升。但由于长期以来应试教育方面的教学惯性思维仍然存在，导致高中物理实验教学仍然暴露出了不少问题，值得我们审慎待之。
一、高中物理实验现状分析
1.受重视程度不够。受长期以来应试教育的影响，部分高中物理教育者存在重理论、轻实验的观念。他们认为实验教学耽误时间，对学生分数的提高无所裨益，在这样的思想下教师往往只为学生简单地示范一下实验过程，而不安排专门的时间组织学生进行实验。这导致原本兴趣盎然的实验教学变成了枯燥乏味的理论说教，学生们难以获得良好的实验教学学习效果。
2.投入力度不足。高中物理实验的操作性很强，所牵扯的专业性仪器设备比较多，如蹄形电磁铁、线路实验板、校准试验仪、槽码、滑动变阻器、向心力演示器等。另外，开展实验教学还需要配备专门的实验场所。并且，为延伸教学课堂范围，还应大力推广多媒体实验教学设施的应用，将网络同高中物理课堂连接起来。上述设备仪器场地等的配置，都需要学校为此投入大量的财力、物力，然而实际上很多学校出于资金和场地的限制，甚至是对实验教学不重视的原因，对此投资不够，从而影响实验教学的开展。
3.学生参与度不高。出于对学生能力的不放心、学生的人身安全等因素的影响，很多教师在实验进程中全程代劳，对实验准备、实验进程、实验注意事项等都进行了明确的规定，不允许学生在实验中有自己的想法。更有甚者，则在实验前就公布了结果。上述情况的存在，降低了学生对参与物理实验的兴趣，不利于培养学生独立探索物理科学真知的精神。
4.评定机制不完善。当前，高中物理实验成绩的评定机制建设还很不完善。多数高中物理结业考试未包含有物理实验成绩，或只对实验进行理论的考查而没有实验技能的考查，以致无法反映出物理实验的真实状况。部分现有评价机制多集中在对实验结果的评定上，对实验整体进程却缺乏行之有效的评价手段。
二、提高高中物理实验教学效果的策略
面对高中物理实验教学中存在的问题，必须采取切实有效的措施，才能确保试验教学取得更好的教学效果。
1.提高对实验教学的重视程度。提高高中物理教学实验效果的首要环节就是要从思想上转变看法，提高对物理实验的重视程度。教师要引导、鼓励学生通过完成实验独立探索物理学真知，对实验中发生的物理现象能够形成自己得到的见解，充分发挥学生的主体地位。
2.增加对实验教学的投入力度。学校应增加对实验器材和场所的投入。仪器设备购买上，应事先充分听取物理教师的意见，优先保障基础实验和重要实验所需，对于那些使用不频繁、投资高昂的仪器，提倡实行校际间资源共享机制，最大限度地发挥资金的利用效率。对那些确实因为办学实力不足导致教学建设资金匮乏的学校来说，可通过社会、政府等渠道筹集资金，努力为学生提供更好的学习条件。
3.促进实验教学多样化发展。教师要使实验教学朝着多样化方向模式发展，对每堂实验课都要进行精心细致的设计，对每个实验步骤都要事先进行仔细的规划，将物理实验的应用性、趣味性、探索性和问题性重点突出出来，使学生在完成实验的过程中，既能够掌握必要的物理知识，也能够体会到物理实验的魅力。提倡多样化的实验教学模式，如实验设计法、自主教学法、合作学习法、小课题作业法等，都是经教学实践证明的非常有效的教学方式，应在高中物理实验教学课堂中予以大规模的普及应用。
4.建立完善的成绩评价机制。必须对高中物理实验成绩评价机制进行不断的优化完善，使其能够反映出高中生学习物理实验的真实状况。按照素质教育的要求，改变传统教学考核中“一考定终身”的错误方式，转变到对学生平时学习成绩的综合评定上面。可将学生学习物理这门课程的成绩划分为理论考试成绩、实验操作成绩和平时考试成绩三个部分，实验考试成绩在总成绩中要占据一定的比重，以提高教师和学生对物理实验的重视程度。实验考试成绩要把学生平时的出考勤、动手操作情况等学习态度，和对实验的理论、操作步骤和方法等学习成果相结合，才能确保高中物理实验教学取得预期的效果。
结语：
必须认识到，改善高中物理实验教学效果并不是一蹴而就的，而需要相关教育工作者在教学实践中不断摸索，创新实验教学的理念方式，真正以学生的实际需求为出发点革新实验教学模式，才能确保试验教学效果落到实处。
参考文献：
[1]李燕飞.高中物理之实验教学探索[J].学苑教育.2014.01
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[4]谢慧英.高中物理实验教学中的常见问题与对策[J].数理化学习.2013.06
[5]芮文光.新课改下高中物理实验教学中创新培养与实践[J].科技创新导报.2013.10
1 材料现代分析方法课程教学中的问题
1.1 教学内容繁多, 课时有限
在以往的教学中发现, 课程的理论部分对于本科生来说难度较大, 学生学起来比较吃力, 内容也比较枯燥。材料现代分析方法课程设计到化学、物理、光谱学、材料学等多门学科, 课程内容包括X射线衍射分析和电子显微分析两大部分。每部分的内容设计较广, 如X射线衍射分析包括晶体几何学, 仪器设备和衍射花样的应用, 电子显微分析包括透射电子显微镜, 扫描电子显微镜, 电子探针等设备及应用以及电子衍射, 高分辨电子显微技术, 电子背散射衍射分析技术, 电子衍射等分析手段。而教学课时有限, 教师只能在有限的时间内对理论部分做简要的介绍, 结果如走马观花, 使学生对知识掌握的质和量都有限, 教学效果不理想。
1.2 实验教学难以开展
目前本课程在各高校的教学过程中存在着这样一个现象:课程教学内容中涉及的原理性知识过深, 理论课程多, 实践教学内容少, 所学理论与实践很难结合, 不能学以致用。造成这一现象的主要原因是由于本课程涉及的一些测试方法均必须在昂贵的大型测试仪器中才能完成, 但高校中大型测试设备台套数少, 一般全校只有一至两台, 且操作复杂, 实验繁忙, 而学生数量多, 因而学生不可能亲自对设备进行操作。深奥的脱离实际的理论课的学习, 使学生对该课程的学习兴趣不高, 造成学习使为应付考试的局面, 基本上没有突出本课程的实践性的特点[3]。
2 材料现代分析方法课程改革策略
2.1 合理安排教学内容
材料现代分析方法课程所讲述的设备多, 原理及用途也各不相同, 可以说是内容深, 范围广, 但课时有限, 不可能将所有知识系统全面深入的为学生讲解。如何安排教学内容, 帮助学生深入系统地掌握材料分析测试方面的知识, 是授课教师的工作重点。笔者在教学中发现, 在授课过程中, 侧重介绍实际应用方面的原理和分析, 可以使学生更好地掌握课程内容。如X射线衍射部分, 第一章中介绍了X射线和物质相互作用时, 根据能量的转化会发生散射 (包括相干散射和不相干散射) 、吸收 (包括光电效应, 荧光辐射和俄歇效应) 和透射现象, 这些现象是X射线衍射仪原理和应用的基础, 根据吸收限选择X射线衍射仪的阳极靶和滤波片, 这部分内容既烦琐又深奥, 是授课过程中的难点。但在实际应用中, 如何选择阳极靶和滤波片是由设备负责人来负责的, 且目前的设备几乎不用滤波片而使用石墨弯晶单色器, 因此, 这部分的内容可重点讲解相干散射, 因为该现象是X射线衍射的基础, 而其余的内容则可简要介绍, 学生在学习时就会有侧重点, 能够更好地掌握衍射的原理。
2.2 案例教学
案例教学在课程的实践教学中能够取得很好的效果[4]。将案例和教师的科研结合是一种非常好的方法, 教材的知识是固定的, 以理论为主, 但本课程注重分析实践, 单靠理论知识的学习不能满足课程的要求, 理论和实践之间的联系需要有教师来填补, 而教师要想通过吸取学科领域最前沿的学术成果和研究现状来充实丰富教学内容, 这就要求教师从事科研工作。从事科研工作的老师, 在讲授中会自然地把这些新知识贯穿到课堂教学之中, 以激发学生的科学研究的兴趣或灵感, 有利于教学质量的提高[5]。为保证教学质量, 在教学过程中需选取合适的案例。高校中教学和科研是相辅相成的, 任课教师可以将自己的科研成果和教学相结合, 将科研成果作为案例, 对其中关于材料测试分析的方面结合教学内容进行讲解。如A和Cu O之间的反应, 可以用热分析仪对其反应过程进行分析, 用X射线衍射对各反应的物相进行分析, 用二次电子像, 背散射电子像并结合能谱对其各相的形貌和分布进行分析, 从而使学生对所学的设备的作用及用途进行分析。笔者发现, 学生对研究结果的分析十分感兴趣, 因而科研有助于革新教学内容, 有效地提高授课质量。
2.3 强化多媒体教学
由于材料现代分析方法课程中含有大量的原理和仪器结构, 因此在使用多媒体教学时, 加入动画直观地对原理进行展示, 可以使学生加深原理的理解。如在讲解特征X射线的产生和荧光辐射时, 画出原子结构图, 动态地将电子和光子的运动过程显示出来, 即能够使学生对概念掌握准确, 又能够记忆深刻。
2.4 改革实验教学手段
我校拥有先进的科研仪器, 但目前科研设备, 尤其是价格较高的贵重仪器, 并不对本科生开放。因此实验课程只能是带领学生对设备进行参观, 让学生亲自动手操作或进行试验方案的设计无从谈起, 因此实验课并不能真正起到实践教学作用, 这个问题目前在各大高校均未得到有效解决。笔者认为, 对于本科生而言, 学生通过本课程的学习, 能够知道物相分析, 形貌观察和成分分析可以用哪种设备和测试方法进行分析, 能够对试验结果, 如X射线衍射图谱, 扫描电镜图片, 能谱, 电子衍射花样等进行简单的分析, 因而试验课未必一定要对实验设备进行参观和操作, 因为目前通过录像可以对各设备拆开后的结构进行详细观察, 比实验室的参观效果更好。
笔者认为在试验环节中, 教师可以结合自己的科研成果, 将X射线衍射花样, 扫描电镜图片, 能谱图, 简单的单晶电子衍射花样等试验结果发给学生, 可以将相关的分析软件发给学生并对其使用进行讲解, 让学生自己对试验结果进行分析。这样既可避免实验无法亲自动手操作的情况, 又可使学生对所学内容的应用有实际体会。
3 结束语
材料现代分析方法课程是在材料学、化学、物理和光谱等理论知识的基础上, 着力培养本科生对一起设备的了解, 测试方法的掌握和测试结果的分析, 而测试结果的分析是重中之重。结合实际情况, 需要对传统教学模式进行更改, 努力提高学生的学习兴趣, 侧重实践教学, 为材料科学的发展培养后备人才。
摘要：材料现代分析方法课程是材料类本科生的重要课程之一, 该课程主要培养学生了解并掌握材料的分析方法。论文从目前课程教学中存在的问题出发, 针对如何使学生对该课程内容进行更有效的学习, 提出了合理安排教学内容、案例式教学应用、改革实验教学手段等方法, 该方法对学生有效地掌握课程内容和培养学生对所学内容的运用能力有及其重要的意义。
关键词：材料现代分析方法,教学,实验
参考文献
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