SAP材料的接枝反应动力学实验研究

SAP材料的接枝反应动力学实验研究（精选2篇）

篇1：SAP材料的接枝反应动力学实验研究

【摘要】为适应开放式实验教学模式，结合我校材料力学实验教学实际，将多媒体技术引入材料力学实验教学，开发了材料力学虚拟实验，虚拟实验具有良好的人机交互界面，让学习者在逼真的情境中在计算机上完成相关的材料力学实验过程，以提高实验仪器使用效率和实验教学效果。为开展材料力学实验教学进行改革和培养学员创新能力的提供了有效途径。

【关键词】实验教学 创新能力 改革

【中图分类号】TB301【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）19-0012-02

一、前言

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。对培养具有厚基础、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至关重要，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。这些传统的教学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，材料力学虚拟实验系统利用计算机技术和网络技术，设计开发出材料力学的实验平台，学员在校园网上就可以完成材料力学实验，这样既节约了资金又增添学员学习兴趣，掌握课本上抽象的内容，这样不仅能节约大量的设计和调试时间，同时又能培养学员利用计算机等现代化手段进行科学实验的能力，为学员将来踏上工作岗位打下坚实的基础。

二、开发材料力学虚拟实验的意义

随着高等教育形势的发展，材料力学教学模式、教学手段、教学方法、学习资源、学习模式都在发生深刻的变革，确立以学员为主体，教师为主导的开放式实验教学模式，以及充分利用现代化的教学手段，努力使教材实现电子化，课程网页化、应用模式化，充分利用计算机辅助教学和网络辅助教学已成为实验教学发展的趋势。随着我校新一轮课程改革的进行，所有理论课时都有所减少，材料力学实验学时也由原来的16学时压缩到6学时。由于受教学时间及实验室条件建设的限制，学员很难保证一人一台套，造成学员对实验过程：如实验的前期准备，试样的制作，试验机的结构和工作原理，以及实验结果的分析处理等内容都不甚了解，这样使得在有限的时间内难以达到系统学习和提高实际动手能力的效果。针对以上材料力学实验教学的现状，我们从实验教学的系统性出发，提出了开发材料力学虚拟实验的想法。

虚拟实验的开发应用，将从实验教学系统性的角度，弥补学员人数多，演示性实验设备不足的缺点，使学员在实验以前就对整个实验过程有一个较为全面的认识，从而起到重点突出、立竿见影的效果。虚拟实验交互性强，可以提高用户动手、实践能力，培养创新意识。虚拟实验可以化微观为直观，变抽象为形象。虚拟实验可以解决实验教学内容多、学时少、经费有限的的矛盾，摆脱场地、器材、设备等制约条件。虚拟实验无需实验前准备工作和辅助工作，可以方便、灵活的进行实验。虚拟实验零损耗，无风险。虚拟实验与网络教学相结合，可以提前预习，在线实验、交流、答疑。虚拟实验引入材料力学实验教学，极大地丰富了教学内容、教学手段以及教学方法，对教学有重要的促进作用。

三、材料力学虚拟实验的开发

材料力学虚拟实验是根据材料力学实验大纲的要求，利用计算机技术和网络技术，设计开发一个逼真的材料力学实验平台，学习者在逼真的情景中，利用图文并茂的实验预备知识、丰富多彩的实验相关资料，操作灵活的实验交互过程，及时方便的实验操作指导，使实验者在计算机上完成相关材料力学实验过程。

我们开发的材料力学虚拟实验是一个基于校园网络的虚拟实验，共设计了材料拉伸实验、材料压缩实验、压杆稳定实验、冲击实验、梁的正应力实验和疲劳实验六个虚拟实验。每个实验项目都包括了实验简介、实验原理、实验步骤，实验演示、实验报告五部分内容。虚拟实验界面如图1、2，三个模块主要是让学员快速的了解实验设备、实验原理、实验步骤，也就是实验的总体过程，实验演示主要是通过虚拟现实技术，利用虚拟的实验设备进行实验，让学员形象逼真的进行实验操作，体会整个实验的全过程，主要用于学员的自学辅助。实验报告可以利用虚拟技术生成实验曲线，还可以实时打印出实验报告，也可用于发送电子报告册，提高实验效率。

四、结束语

开发的基于校园网材料力学虚拟实验，具有很强的交互性、操作性、开放性和沉浸感，完全改变了传统材料力学实验的教学模式，它一方面可以作为当前实验教学的深化和补充， 另一方面也为优质实验教学资源共享提供了有效途径。 材料虚拟实验在教学中的应用表明，使学员在做实物实验之前对实验的全过程了如指掌，有利于调动学员的学习积极性，提高实验教学的效果，缓解当前材料力学实验教学的困境。

参考文献：

[1]张强.材料力学实验CAI课件的开发和应用.实验科学与技术，2007（12）： 86—88

[2]李会云等.材料力学仿真实验设计.山西建筑，2008，34（30）：33—34

[3]孙建国.关于材料力学教学改革的设想.力学与实践，2004，26（3）88～89

作者简介：

篇2：SAP材料的接枝反应动力学实验研究

关键词：材料力学；实验教学；教学模式

材料力学课程是土木工程专业重要的技术基础课。目前我院材料力学课程为学生开设了6个实验项目，目的是为了加深和巩固所学的理论知识。但现行的实验教学模式存在一些问题，主要表现在重理论教学轻实验教学；教学模式基本是教师讲解实验内容，学生按步骤做实验、测数据，最后提交实验报告。这就导致了学生在实验过程中，完全依赖教师，不动脑筋，理论和实际脱节，实验操作技能差，不能够主动思考问题。因此探索新的实验教学模式，加强对学生进行实验设计、实验方法和实验技能的培训，培养学生解决实际工程问题的能力。“土木工程专业本科系列实验教学平台建设的研究与实践”课题是以土木工程学科理论联系实践、注重实践的专业特点为背景，以学生为主体、强化实践教学为理念，以提高基础实验课程和专业实验课程教学效果为目的，结合新一轮人才培养方案的修订，构建具有前瞻性、可操作性的土木工程专业系列实验教学平台，从而使学生更好地理解专业知识，掌握专业知识，增强实践能力和创新精神，提高土木工程专业人才培养质量。材料力学实验是巩固材料力学基本概念，增强工程实践能力，培养创新精神，树立科学态度、提高综合素质的重要环节。先进的实验教学理念，要求正确认识和处理实验教学在整个材料力学过程中所占有的位置，从“教学实验”转变为“实验教学”。使得学生不仅掌握实验研究的基本方法和技能，而且具有独立开展实验研究的能力，具备向相关领域拓展的基本素质。

一、建立基础力学实验教学新体系

为了适应形势的发展，将实验的内容分成了三个模块化，即为基本性实验、综合提高性实验、研究创新型实验，开设的实验贯穿了整个材料力学的重要知识点，具体分类如下：

1.基本性实验：以深入理解力学基本概念、了解力学实验技术基础、培养学生基本力学实验技能为目的。在基本性实验中，改变了原来只是验证材料的基本力学性能和验证应力的分布规律的目的，加强了实验的思考性和启发性，培养学生通过实验发现问题、研究问题的能力；注重与工程实际问题结合，增加基础力学基本实验的新颖性和信息量；加强对学生进行现代力学测试方法和现代实验技能的基本训练。例如：在金属材料拉伸实验之前，让学生预习为什么采用标准的比例试件；在实验中思考低碳钢什么时候产生屈服，什么时候强化；在实验结束后，思考铸铁的破坏方式和破坏原因。让学生比较两种材料的应力-应变曲线的不同，并思考为什么工程中要保证结构的破坏是塑性破坏，而避免脆性破坏；为什么钢材的设计强度值要选用屈服强度；通过提问增加学生通过实验发现问题、研究问题、获取新知识的能力。

2.综合提高性实验：综合提高性实验是实验教师先确定相关的实验内容和提出问题，学生在掌握基本实验方法和实验操作技能的基础上发挥主观能动性，根据问题的性质综合运用所学知识设计实验方案和拟订实施实验方案的具体步骤。学生要完成实验必须掌握全面分析问题的方法，学会用实验解决问题的技巧。如叠合梁的综合实验。工厂中常见的桥式吊车用梁大多采用复合结构叠合梁。为了便于学生在实验室进行实验，我们对实际问题进行简化，选择相同截面的两根矩形梁，对相同材料和不同材料叠加的情况，对不同支座的情况，检测材料和结构各个层面的应力应变大小及分布。学生通过综合提高实验发现了工程中出现的力学现象，进一步掌握力学的基本概念与力学基本理论，使得学生学以致用。

3.研究创新型实验：实验教学的传统模式是规定性的，规定学生必须做什么，只能做什么，不能做什么。研究性实验教学的模式在教学理念上，以发展学生能力为本，学生知识获取过程中的地位由“被动”变为“主动”；在教学方法上，采用引导式、启发式、探究式等教学模式，引导学生主动发现问题、分析问题和解决问题，培养学生自我学习和研究能力；在教学模式上，以“问题研究”“案例教学”为中心；在教学形式上，引入科学研究的基本方法，如文献阅读、专题讨论、方案评审、数值仿真、实验测试、终期汇报等；在教学内容的选择上，从工程应用中选择研究主题，可以是一门课程中的问题，也可以是多门课程交叉的问题。针对土木工程专业的学生，以钢结构、桁架结构为背景，与结构力学及相关专业课程有机结合起来，我们和南京航空航天大学联合研发的多功能组合式力学实验装置，学生可以根据自主设计实验的需要，选择所需的杆件、接头、约束支座以及加载方式进行自主组合实验，可以做梁、刚架和桁架等多种结构的实验，可同时进行多点、不同方向加载，不仅可以加深学生对力学实验的理解，而且巩固和提高了所学的力学知识。通过设计综合性实验激发创新思维，有效地提高理论和实践的结合运用能力，并掌握将理论知识运用在实践当中的技巧。通过研究性实验，学生自己能发现问题并解决问题。例如工程结构中的桁架，其力学模型都是杆件通过一定的铰链连接而成，但是实际结构中的连接方式各种各样，哪些连接方式可以简化为铰链？哪些连接方式可以近似简化为铰链？哪些连接方式则不能简化为铰链？简化为铰链后产生的误差是多少？理论值和实验值的误差是多少时是工程允许的？在刚架是实验过程中如何消除装配应力？通过实验教学模式的改革，让学生更多地了解了力学现象和规律，拓展了学生的视野，激发学生学习兴趣，进一步巩固所学的知识；同时充分调动了学生的学习积极性和主动性，提高了理论综合分析能力与实验操作技能，为后续课程的学习打下了良好的基础。

二、改革教学方法，开展研究性教学

实验教学的重点应该从传授知识向培养能力和提高综合素质转移。对学生创新思维能力的培养要求教师在教学过程中改变原来的填鸭式的模式，将学生作为学习过程中的主体，充分激发和调动学生学习的兴趣，激活学生的思维，激发学生的动力。教学方法设计应围绕这一主题，给学生更多的动手的机会，更多的动脑的时间，为学生提供自主探索和思考实验现象的机会。学生针对老师提出的问题独立设计实验方案、确定实验方法、选择实验器材，独自操作的一种实验教学模式。实验之前既不给出实验原理，学生也没有现成的实验方法和步骤可以参考，学生要在查找和阅读参考资料的基础上，经过自己的分析和思考才能找到初步的答案或结论，明白相关原理之后再拟订实验方案。通过这样一种过程，学生就能加强深入了解实验原理，检验自己分析和研究成果的正确性，提高自学能力、动手能力以及分析问题解决问题的能力，进而培养创新思维和良好的科学品质。

三、改革考试考核方法，着重培养综合素质

多年来我们一直在思考对实验考试方法的改革。将“课程实验”转变为“实验课程”后设想实行理论概念与实际操作相结合的综合性考试方法。考试的题目既有主观题也有客观题，既有实验理论试题，也有到实验室动手操作，需要学生去思考、去研究，以得到简捷、方便、有效的高水平解决方案。题目不是一般的习题，而是结合工程背景，提炼简化的问题。例如在材料力学理论教学中经常出现吊车梁的问题，我们结合这个工程问题，出了这样一个题目，要求学生测出在移动荷载作用下，梁跨中的最大挠度。这样的考题既考基本概念、基本方法，又考综合能力、综合素质，包括力学素质、工程素质和创新精神。不仅要考教材上的内容，更要给学生创造性思维的空间。使学生在考试中不是被动思维，而是积极思考。这样的设想在去年培训参加全国大学生基础力学实验竞赛的同学身上得到了很好的验证。参赛的学生通过在综合实验装置上多种组合结构的实验培训，分析问题、解决问题和实验技能得到了很好的锻炼。参赛的同学说：“实验的测试不仅检验了我们的动手能力，要求能够将基本概念运用到实际工作中，还考察了自己的力学素质与分析能力。是对我们综合素质的一次考察，不仅要求有很强的动手能力，更要有良好的表达能力。是对我们学习能力的一次很好的锻炼、提高。”事实证明这样的培养方式是正确的，去年他们在竞赛中取得了优异的成绩，在和全国96所高校的学生同堂竞技中，他们获得全国一等奖，排名第八。

参考文献：

[1]陶阳.材料力学课程的课堂设计和学生的综合能力培养[J].中国教育与教学，2008，（7）：33-34.

[2]邓宗白，吴文龙.深化基础力学实验教学改革着力培养工程素质和创新精神[J].南京航空航天大学学报（社科版），2002，（4）：14-17.

[3]邓宗白，周克印，陈建平，等.基础力学实验教学改革[J].中国大学教育，2005，（5）：33-34.

作者简介：陶阳（1964-），女，扬州大学建筑科学与工程学院副教授，主要从事材料力学和结构力学的教学和工程检测工作。